第五章 微机继电保护程序流程讲解

（一）突变量启动
电流突变量作为主要的启动元件，监视绝大部分的故障
再用相电流和零序电流作
启动元件入口
为辅助启动元件N
流变化较缓慢的故障。
ia (k ) 定值？ Y
KA+1
KA≥3? Y
N
KA=0?
N
KA-1
Y
N
A相启动 判别
B相启动判别？ Y N Y
三、系统程序和中断服务程序的关系
在微型机开中断后，每间隔一个Ts，定时器就会发出一个采 样脉冲，随即产生中断请求。于是微型机先暂停一下系统程 序，转而执行一次中断服务程序，以保证对输入模拟量的实 时采集。
主程序中的M－N段程序
A M
B
C
D
X
（a）
Y N
采样信号
Ts
Ts
IRQ
AB段流程
IRQ
BC段流程
一、高压线路保护的程序流程 高压线路的运行方式多变、复杂，高压线路保护需要考虑许 多特殊的情况，因而高压线路保护的程序流程图比较复杂。 其基本程序流程也包括： （1）系统程序； （2）定时中断服务程序； （3）其它中断服务程序。
程序入口 （上电或RESET后）
初始化
开中断
置启动标志， 且相当于启动
150ms后
修改定值？ N
Y 改定值
有报告？ N
Y 发送报告
N 自检定时到？
Y 自检
装置有
N
问题？
Y
报警， 存报告
（a）
中断开始
计算测量值,包括： 向量、模值、阻抗、序分量等
突变量及辅助启动判别 ①
N
已经启动过 ?
Y N
启动150ms后?
Y
ZⅠ或ZⅡ在150
Y
ms内动作过？
N
振荡闭锁中再短路?③ Y
（1）三相短路时
Ia Ic Ia Ic
I max I min
1
（2）两相短路时
I max I min

I
（3）星/三角变压器后发生两相短路，已有I
max min
2，电流保护
的灵敏度已经得到提高，本方案不考虑这种情况
线路上发生两相短路的条件为：
I max I min

K
提高电流保护灵敏度的方法
第五章 微机保护软件
5－1 概述
一、微机保护的流程图 程序流程图是人们对解决问题的方法、思路或算法的一种描 述。微机保护的流程图能够比较直观、形象、清楚地反映保 护的工作过程和逻辑关系。
流程图的优点： （a）采用简单规范的符号，画 法简单； （b）结构清晰，逻辑性强； （c）便于描述，容易理解。
5－2 程序流程的基本结构
① 系统振荡时，保护安装处的测量电阻随时间不断地持续 变化，且有时变化缓慢、有时变化剧烈。
Rm(t)
1
2
jX
Rf
0
t
Tz （a）
Zm R
0
（b）
典型模块的流程 3、振荡期间再短路 （1）电力系统振荡与短路的区别
②被保护线路突然发生短路时，测量电阻先有一个突变，随
后，测量电阻基本上为短路电阻RK，其数值变化很小或几乎
二、中断服务程序的流程
1、初始化 （1）控制数据采集系统，将各模拟输入量的信号转换成数字 量的采样值，然后存入RAM区的循环寄存器中 （2）时钟计时功能 （3）计算保护功能中用到的所有测量值 （4）将测量电流与Ⅰ段电流定值进行比较 （5）在电流Ⅰ段的功能之后，执行电流Ⅱ段的功能 （6）电流Ⅲ段的功能、逻辑和比较过程均与电流Ⅱ段相似 （7）当Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的电流测量元件都不动作时，再控制出 口回路，使出口继电器处于都不动作状态，达到收回跳闸命 令的目的
N
Im ≥ IⅠ?
Y 发跳闸命令，报告Ⅰ段动作
TN2 = 0
N
Im ≥ IⅡ ?
Y TN2+1
N
TN2*Ts ≥ tⅡ?
Y 发跳闸命令，报告Ⅱ段动作
TN3 = 0， 收回跳闸命令
N
Im3 ≥ IⅢ?
Y TN3+1
N
TN3*Ts ≥ tⅢ ?
Y 发跳闸命令，报告Ⅲ段动作
定时中断结束 （b）
一、系统程序的流程（主程序流程）
C相启动判别？ N
置启动标志
至其他程序
典型模块的 流程
（二）阻抗 逻辑模块
1、阻抗逻辑 流程
ZⅠ、ZⅡ逻辑入口
根据选相结果，取出故障相 (或相间)的测量阻抗
是手合？
Y
N
出口故障？ Y
N
Ⅱ段延时清零
Ⅰ段内？
Y
N
N Ⅱ段内？
Y
N
tⅡ延时到？
Y
存Ⅱ段动作报告
取出故障前电压 与故障后电流比相
正方向？ N Y
二、程序流程的基本结构
三种典型的流程结构： （1）顺序结构TS (tA tB tN ) tY
（2）切换结构 TS maxtA,tB , ,tN tY
（3）混合结构 TS tA maxtB , ,tN tY
A B
N （a）
（2）本线路发生短路。
本线路发生短路时，启动元件检测出系统发生了短路， 于是，一方面驱动启动继电器，开放出口回路的负电源端 （参见图1－37），同时，启动收发讯机（以高频闭锁方式为 例）；另一方面，设置启动标志，表明启动元件已经动作了。
（3）非本线路短路； （4）静稳破坏。
ZⅢ
LJa
3I0
t1
三、典型模块的流程
1、初始化 （1）对硬件电路所设计的可编程并行接口进行初始化 （2）是读取所有开关量输入的状态，并将其保存在规定的 RAM或FLASH地址单元内，以备以后在自检循环时，不断监视 开关量输入是否有变化 （3）对装置的软硬件进行一次全面的自检 （4）在经过全面自检后，应将所有标志字清零 （5）进行数据采集系统的初始化 2、系统程序的其它程序 （1）开放中断 （2）自检循环，包括软硬件自动检测、人机对话、定值显示 和修改、报文发送。
P按模N加1
P=0 P=1
P=N-1
A
B
N
（b）
A
P按模(N-1)加1
P=0
P=N-2
B
N
（c）
5－3 电流保护流程图
电流保护的流程 在微机电流保护中，大致包括系统程序流程和中断服务程序 流程。 （1）系统程序； （2）定时中断服务程序； （3）其它中断服务程序。
程序入口 （上电或RESET后）
Im
电流动作区
Im
Um 1 Im Um 1 Im ，最大灵敏 角是 。
电流保护中的方向元件
2.虚拟阻抗法
利用相量 Um 和Im
，求出阻抗
Um Im
R
jX
。
动作条件为：R 0
jX
jX
动作区
R
0
动作区
0
R
五、提高电流保护灵敏度的方法
三相短路和两相短路的特征
一、中断功能的作用 为了满足实时系统的快速性和实时性要求，微型机的中断机 制是一种很有效的实现手段之一。 中断的作用 当各种参数、信息、活动等需要及时处理时，可以在任意时 刻向微机发出中断请求，要求微型机快速响应，达到快速处 理的目的。实现微型机和其他设备同时工作，并实现对异常 情况的自行处理 中断源 中断优先级别
偏移Ⅲ段内？ N Y
存Ⅰ段动作报告
发三跳命令， 存手合动作报告
置发跳闸命令标志， 准备选相跳闸
至其他功能 或下一次Ts判别
典型模块的流程 2、阻抗特性 （1）圆特性
（2）多边形特性
jX Xs
14 °
O
14 °

60°
R Rs
jX
Z zd
0
R
典型模块的流程 3、振荡期间再短路 （1）电力系统振荡与短路的区别
维持不变。
Rm(t)
Rf
Rk
O
t
t1
t2
t3
典型模块的流程
3、振荡期间再短路
（2）振荡闭锁模块的流程
条件1
在系统振荡期间，电阻变 化 率 一 般 小 于 16 倍 的 RZ 定 值，所以，不满足条件1的 条件2 判别条件。如果振荡较剧 烈，导致满足条件1，那么， 由于电阻变化率仍然会持 条件3 续变化较大，不会满足条 件2，保证不开放。条件3 是为了进一步可靠而设计 的。这样，经过三个条件 的把关，保证在系统振荡 期间不会误开放。。
再开放判别入口
N R(t1 ) 16 R Z ?
Y
N R(t 2 ) RZ ?
Y
R(t3 ) RZ ? N
Y
短路再开放
至其他程序 （含ZⅢ）
初始化 开中断
修改定值？ N
Y 改定值
有报告？ N
Y 发送报告
自检时间到？ N Y
自检
装置有问题？ N Y
报警，存报告
（a）
定时中断开始
控制数据采集系统， 存储采样值
时钟
计算: Ia、 Ic和（ Ia Ic ） 求: Im=Max{Ia,Ic}，
Im3=Max{Ia,Ic, Ia Ic }
IRQ
CD段流程
t1
t2
t3
t4
t5
t6
（b）
t
IRQ
XY段流程
tk
tk+1
四、电流保护中的方向元件
1. 方程比较法 根据测量得到的电压相量和电流相量判断短路方向。
Um Im Um Im ，最大灵敏角是0°。
U m
（U m Im）
U m
电流动作区