继电保护的基本原理PPT课件

1、1 继电保护的基本原理 王刚 l刘沛 2 继电保护 l什么是继电保护？什么是继电保护？泛指继电保护技术或由各种继 电保护装置组成的继电保护系统。 l什么是继电保护装置？什么是继电保护装置？指能反映电力系统中电气 元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路 器跳闸或发出信号的一种自动装置。 l继电保护保护什么？继电保护保护什么？继电保护装置的两大基本任 务： 1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系 统中切除，使故障元件免于继续遭受破坏，保证 其他无故障部分迅速恢复正常运行； 2)反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行 维护的条件，而动作于发信号、减负荷或跳闸。 3 继电保护的基本原理 1

2、9世纪末：过电流保护原理（熔断器） 19051908年：电流差动保护 1910年：方向性电流保护 20年代初：距离保护 30年代：高频保护(纵联方向比较式保护) l实现手段 三个阶段，两次飞跃 50年代：由机电式到半导体式 80年代：由半导体式到数字式 4 继电保护的基本概念 l保护： 保险丝 l继电： 由继电器来控制开关 l核心工作：判断 l信息来源：电流、电压等电气量及一些状 态量 l理论工具：电力系统故障分析，信号处理 方法 l相关技术：传感器技术、计算机技术、通 讯技术 5 电力系统对继电保护的基本要求 l选择性：选择性：指保护装置动作时，仅将故障元件从电 力系统中切除，使停电范围尽量

3、缩小； l速动性：速动性：发生故障时，继电保护装置能迅速动作， 切除故障； l灵敏性：灵敏性：是对于其保护的范围内，发生故障或不 正常运行状态的反应能力； l可靠性：可靠性：发生故障的部分不应该拒动，没有发生 故障的部分不能误动。(可依赖性、安全性) 6 继电保护装置的作用 l在工厂供电系统中发生故障时，必须有相应的保 护装置将故障部分及时地从系统中切除，以保证 非故障部分的继续工作，或发出报警信号，以便 值班人员检查并采取消除故障的措施。 l继电保护装置即各种不同类型的继电器，以一定 的方式连接与组合，在系统发生故障时，继电保 护动作，作用于断路器脱扣线圈或给出报警信号， 以达到对系统进行保

4、护的目的。 7 常见的继电保护装置 l继电保护装置由若干个继电器组成，所以 继电器是继电保护的主要元件。 l 电流继电器、电压继电器、时间继电 器、中间继电器、信号继电器、温度继电 器、瓦斯继电器 8 继电保护装置的基本构成 l测量：传感回路、信息采集、滤波和算法。 l判断：故障分析、逻辑判别、定值门槛。 l执行：控制开关行为的具体电路。 l信息记录：故障录波、事件记录、通讯。 l学科特点：理论与实践并重。 9 电力系统发生故障时，会引起电流的增加和电压的 降低，以及电流、电压间相位角的变化。因此，利 用故障时参数与正常运行时的差别，就可以构成各 种不同原理和类型的继电保护。 测量部分逻辑部分

5、执行部分 故障参数量 整定值 跳闸或 信号脉冲 10 l例如： l1.反映电流改变的，有电流速断、定时限过电 流、反时限过电流及零序电流等保护； l2.反映电压改变的，有低电压或过电压保护； l3.既反映电流又反映电流与电压间相角改变的， 有方向过电流保护； l4.反映电压与电流的比值，即反映短路点到保 护安装处阻抗的，有距离保护等； l5.反映输入电流与输出电流之差的，有变压器 差动保护等。 11 电力设备在运行中可能发生故障和不正常 的状态。 故障：最常见也是最危险的故障是各种形式 的短路。 不正常状态 ： 电力系统中电气设备的正常工 作遭到破坏，但并未发生短路故障，这种 情况属于不正常运

6、行状态，比如设备过负 荷、温度过高、小电流接地系统中的单相 接地等。 12 电力系统发生短路可能产生的后果 l故障点所燃烧电弧使故障元件损坏。 l短路电流通过非故障元件，产生发热和 电动力，使非故障元件损坏或降低使用 寿命。 l电力系统部分地区电压降低，影响用户 工作稳定性或影响工厂产品质量。 l破坏电力系统并列运行的稳定。 13 短路： 就是供电系统中一相或多相载流导 体接地或相互接触并产生超出规定 值的大电流。 l短路电流流过载流体产生的力效应和热效 应是校验载流部分和电气设备能否稳定工 作的主要依据之一。 l为了选择和检验电气设备、载流导体和整 定供电系统的继电保护装置，需要计算三 相短

7、路电流 14 短路故障的种类： l单相接地故障：单相接地短路是最常见的 故障，约占全部故障几率的80%以上； l两相接地短路：两相接地短路故障一般不 超过全部故障几率的10%； l两相短路及三相短路：两相短路及三相短 路故障相对较少，一般不超过全部故障几 率的5%。但是这种故障比较严重，故障发 生后要求迅速切除故障； 15 l断相：断相故障包括线路断线、断路器断 相等。故障几率更小，约为1%； l绕组匝间短路：这种故障发生在发电机、 变压器、调相机、电动机等电机电器内部 的绕组中，故障几率极小，但是能严重损 坏设备。 16 造成短路的主要原因 l造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘 损坏

8、、误操作、雷击或过电压击穿等。由于误操 作产生的故障约占全部短路故障的70%。短路电 流数值通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍。 当它通过电气设备时，设备温度急剧上升，过热 会使绝缘加速老化或损坏，同时产生很大的电动 力，使设备的载流部分变形或损坏，选用设备时 要考虑它们对短路电流的稳定。 l短路电流在线路上产生很大的压降，离短路点越 近的母线，电压下降越厉害，从而影响与母线连 接的电动机或其它设备的正常运行。 17 短路电流和系统运行方式的关系 供电系统的短路电流大小与系统的运行方式有很大 的关系。系统的运行方式可分为最大运行方式和 最小运行方式。 l最大运行方式下电源系统中发电机组投运多

9、，双 回输电线路及并联变压器均全部运行。此时，整 个系统的总的短路阻抗最小，短路电流最大； l反之，最小运行方式下由于电源中一部分发电机、 变压器及输电线路解列，一些并联变压器为保证 处于最佳运行状态也采用分列运行，这样使总的 短路阻抗变大，短路电流也相应的减少。 18 继电保护的整定计算一般是在同一电压 等级上以一次值进行的，在整定方案选 定后需换算至二次值 按保护构成原理分为两种： l第一种是以差动为基本原理的保护，包括发电机、 变压器、母线等差动保护，各种纵联方式的线路 保护，如高频保护。它们在原理上具备了区分内、 外故障的能力，保护范围固定不变，而且它们的 整定值与相邻保护没有配合关系

10、，具有独立性， 整定计算比较简单。 l第二种是阶段式保护，它们的整定值要求与相邻 的上、下级保护之间有严格的配合关系，而它们 的保护范围又随电力系统得运行方式的改变而变 化。 19 在工厂供电系统中，电流继电器是保护装 置中重要的起动元件。 常用的机电式电流继电器分电磁式和感应式两种。 电磁式电流继电器的电流时间特性是定时限特性： 只要通过继电器的电流超过某一预先整定的数值 时，它就能动作，动作时限是固定的，与外加电 流无关。 感应式电流继电器的时间特性是反时限特性：当某 一线圈通入一定数值得电流时，其动作时限与通 入电流大小平方成反比，通入线圈的电流越大， 则动作时限越短。 20 反时限过电

11、流保护的特点：动作电流与时限 成反比，即动作电流愈大，动作的时限愈短。 譬如在同一线路上，靠近电源侧的始端发生 短路时，短路电流大，动作时限短；反之末 端发生短路，短路电流较小，动作时限较长。 l选择定时限过电流保护动作电流的原则是 应保证在被保护线路发生相间短路故障时 能可靠的动作，在正常运行时的最大负荷 电流和由于电动机的起动或自起动以及用 户负荷突变和其他原因引起的短时间的冲 击电流等情况下保护不应动作。 21 互感器运行 l电压互感器可以将高电压变换为低电压； l电力系统在运行中，需要测量运行电压和负荷电 流，还需要具备完善的继电保护装置。但由于绝 缘的要求，测量仪表和继电器制造工艺等

12、方面的 原因，用电气测量仪表无法直接测量高电压和大 电流，继电器也无法直接接入系统。为此，在电 力系统中采用了电压和电流变换装置，称之为互 感器。 l电流互感器可以将大电流变换为小电流。由于采 用了互感器，测量仪表和继电保护装置不用直接 与高电压连接，从而保证了电气测量和继电保护 工作的安全。 22 互感器原理和标准化 l互感器与变压器都是利用电磁感应原理工作的。 其结构亦是由铁；蘸、一次线圈、二次线圈及结 构物组成。电压互感器工作原理与变压器相同； 电流互感器工作原理与变压器不同的是，其铁芯 内的交变主磁通是由一次线圈通过的电流产生的， 交变主磁通在二次线圈内感应出相应的二次电流。 l电压互

13、感器的二次侧标难额定电压为100V，电流 互感器的二次侧标准额定电流为5A或1A，这使得 仪表和继电器的制造可以实现标准化。 23 电压互感器 l电压互感器的工作原理与变压器相同，但从工作应用的角 度分析，电压互感器输出容量接近于空载运行，其本身的 短路阻抗也很小。在允许负荷范围内，互感器的阻抗压降 也较小，这样在使用时可以得到比较准确的电压比。根据 工作原理，一次电压变换到二次电压时会产生相角差，相 角差和负荷与短路阻抗形成的电压差，在使用中应子重视。 l电压互感器的准确度：国家标准规定，电压互感器的准确 度等级分为5级。应用时应根据电压互感器的用途、负荷 性质，选用适当准确度等级的电压互感

14、器。 测量用 电压互感器的标准准确级和误差限值见表1。 保护用电 压互感器的标准准确级和误差限值见表2。 24 25 电压互感器：用低量程的电压表测高电压 l被测电压被测电压=电压表读数电压表读数 N1/N2 V R N1 （匝数多）（匝数多） 保险丝保险丝 N2 （匝数少）（匝数少） u（被测电压）（被测电压） 电压表电压表 使用注意：使用注意： 1. 副边不能短路，以 防产生过流； 2. 铁心、低压绕组的 一端接地，以防在 绝缘损时，在副边 出现高压。 26 电流互感器 l电流互感器的工作原理与变压器相似，不同点是电流互感 器是通过一次线圈的电流在铁芯中感应交变磁通，交变磁 通穿过二次线圈

15、产生感应电势，感应电势通过负载，取得 相应的电流。一次电流与二次电流的比值称为电流互感器 的电流比。电流互感器的电流比取决于一次线圈与二次线 圈的匝数比，一次电流变换为二次电流时，也会产生电流 误差和相位差，使用中应予重视。 l电流互感器的准确度：国家标准规定，电流互感器的准确 级共分为6级。应用时应根据电流互感器的用途、负荷性 质，选用适当准确度等级的电流互感器。测量用电流互 感器的标准准确级和误差限值见表l。一般保护作用电 流互感器标准准确级和误差限值见表2。 27 28 电流互感器：用低量程的电流表测大电流 （被测电流）（被测电流） N1 （匝数少）（匝数少） N2 （匝数多）（匝数多）

16、 A R i1 i2 电流表电流表 被测电流=电流表读数 N2/N1 l1. 副边不能开路，以 l 防产生高电压； l2. 铁心、低压绕组的 l 一端 接地，以防在 l 绝缘损坏时，在副 l 边出现过压。 使用注意事项：使用注意事项： 29 零序电流互感器 l零序电流互感器主要是用来监测交流三相线路电 流的平衡度。从变换电流出发，可将零序电流互 感器视为单匝贯穿式电流互感器，其一次电流等 于流过零序电流互感器的三相电流的向量和。在 系统正常运行时，三相电流的向量和等于零，即 零序电流互感器的一次电流为零，二次电流必须 是零。当线路发生单相接地故障时(包括中性点不 接地系统和中性点经小电阻接地系

17、统)，三相电流 必然会产生不平衡，即零序电流。零序电流穿过 零序电流互感器会使互感器二次线圈有电流产生， 二次线圈接入信号或保护装置，使信号或继电保 护装置动作，便能及时发现故障，切断故障线路， 保证人身和设备不致发生危险。 30 什么是变压器的空载试验？ l变压器的空载试验指的是通过变压器的空载运行来测定变 压器的空载电流和空载损耗。一般说来，空载试验可以在 变压器的任何一侧进行。通常将额定频率的正弦电压加在 低压线圈上而高压侧开路。为了测出空载电流和空载损耗 随电压变化的曲线，外施电压要能在一定范围内进行调节。 变压器空载时，铁芯中主磁通的大小是由绕组端电压 决定的，当变压器施加额定电压时

18、，铁芯中的主磁通达到 了变压器额定工作时的数值，这时铁芯中的功率损耗也达 到了变压器额定工作下的数值，因此变压器空载时输入功 率可以认为全部是变压器的铁损。一般电力变压器在额定 电压时，空载损耗约为额定容量的0.1%1%。 31 什么是变压器的短路试验？ l变压器的短路试验通常是将高压线圈接至电源， 而将低压线圈直接短接。由于一般电力变压器的 短路阻抗很小，为了避免过大的短路电流损坏变 压器的线圈，短路试验应在降低电压的条件下进 行。用自耦变压器调节外旋电压，使电流在 0.11.3倍额定电流范围变化。原边电流达到额定 值时，变压器的铜损相当于额定负载时的铜损， 因外施电压较低，铁芯中的工作磁通

19、比额定工作 状态小得多，铁损可以忽略不计，所以短路试验 的全部输入功率基本上都消耗在变压器绕组上， 短路试验可测出铜损。通常电力变压器在额定电 流下的短路损耗约为额定容量的0.4%4%，其数 值随变压器容量的增大而下降。 32 电力变压器的保护 l瓦斯保护：容量在800KVA及其以上的油浸 式变压器应装设瓦斯保护，作为变压器油 箱内各种故障和油面降低的主保护。其中 轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作 于跳开变压器各电源侧的断路器。 l过电流保护：一般用于降压变压器，作为 变压器外部短路及瓦斯和电流速断保护的 后备保护。 33 l零序电流保护：当变压器中性点直接接地或经放 电间隙接地时，应装设

20、零序电流保护，作为变压 器外部接地短路的保护。 l过负荷保护：接于相电流上，并延时作用于信号。 l电流速断保护：对于中、小容量的变压器，例如 工厂供电中的供、配电变压器，可以在电源侧装 设电流速断保护，作为变压器电源侧线圈和电源 侧套管及引出线故障的主要保护。它的整定值较 高，因为它既要躲开变压器低压侧短路时的最大 短路电流，又要躲开变压器空载投入时的励磁涌 流，所以只能保护变压器高压线圈以上的部分， 而不能保护变压器低压线圈，这是电流速断的缺 点。 34 异步电动机对三相短路电流的影响 l正常运转时异步电动机的感应电动势略低 于外加电压，当供电线路发生三相短路时， 短路点的电压近似等于零，接

21、在短路电附 近的异步电动机因端电压的下降有停止运 转的趋势，但是由于惯性，异步电动机的 转子仍在转动，此时异步电动机的反电势 大于其端电压，处于发电机工作状态，将 转子储藏的磁能转换为电能向短路电反馈， 产生反馈冲击电流。 35 电动机内部常见的故障 l定子绕组相间短路 l定子绕组单相接地 l定子绕组匝间短路 36 电动机常见的不正常状态： l1过负荷 l2.电压消失或降低 l3.同步电动机的异步状态 37 电动机的保护方式有以下几种 l相间短路设电流保护和纵差保护。对于 1000V电压以下的电动机，容量大的使用 自动空气开关，设专用保护，或利用其脱 扣器保护，容量较小的用熔断器保护 l为防止

22、过负荷，装设电流保护和热力保护 l为防止发生单相接地，装设零序电路保护 l欠电压保护 l同步电动机的失步保护 38 电容器的故障和异常运行方式 l电容器组和断路器之间的连接线短路： 针对这种短路应装设无时限或带短时 限的电流保护，动作于跳闸； l电容器内部故障及其引出线的短路： 应采用的保护，可将电容器分为两组， 装设横联差动保护，动作于跳闸； l电容器组的单相接地故障：装设单相 接地保护 39 微机继电保护的发展历程 2008.12培训培训 40 继电保护的发展阶段 l第一阶段：电磁型保护第一阶段：电磁型保护 l第二阶段：晶体管保护第二阶段：晶体管保护 l第三阶段：集成电路保护第三阶段：集成

23、电路保护 l第四阶段：微机保护第四阶段：微机保护 l第五阶段：随着计算机技术的不断发展，继第五阶段：随着计算机技术的不断发展，继 电保护的内函扩展，将保护功能、管理功能电保护的内函扩展，将保护功能、管理功能 融为一体，即融为一体，即“四合一四合一”保护，提出综合自保护，提出综合自 动化的概念动化的概念 41 继电保护的发展阶段 l中国的继电保护有中国的继电保护有2 2个发展高潮个发展高潮 电磁型、感应型、整流型继电器电磁型、感应型、整流型继电器 由由5050年代年代8080年代年代 微机型继电保护微机型继电保护 8080年代至今年代至今 晶体管和集成电路保护时间较短，为晶体管和集成电路保护时间

24、较短，为 微机保护打下基础微机保护打下基础 42 电磁型继电器 l7070年代以前广泛使用年代以前广泛使用 l保护功能：保护功能： 过流保护电流继电器时间继电器中间继电过流保护电流继电器时间继电器中间继电 器器 过、欠压保护电压继电器时间继电器中间过、欠压保护电压继电器时间继电器中间 继电器继电器 距离、零序等继电器距离、零序等继电器 l四遥、运行、管理功能：四遥、运行、管理功能： 中央信号屏、中央信号屏、RTURTU屏、运行人员巡视、定时记录屏、运行人员巡视、定时记录 43 电磁型继电器 l优点：优点： 稳定、可靠、使用寿命长、成本低、原理稳定、可靠、使用寿命长、成本低、原理 简单简单 l缺

25、点：缺点： 动作速度慢、二次回路复杂、动作速度慢、二次回路复杂、TVTATVTA负载大、负载大、 复杂原理保护构成麻烦、调试定检工作量复杂原理保护构成麻烦、调试定检工作量 大大 44 晶体管保护 l第一台晶体管保护由山东工业大学研制，但第一台晶体管保护由山东工业大学研制，但 运行不理想运行不理想 l第一套实用型的晶体管保护由水电部组织研第一套实用型的晶体管保护由水电部组织研 制，制，7070年在西北年在西北330KV330KV输电线路上运行。输电线路上运行。 l随后研制了随后研制了A A系列、系列、C C系列、系列、D D系列保护装置系列保护装置 l8080年代大量使用年代大量使用 45 晶体

26、管保护 l晶体管保护也称为静态保护，由晶体管等晶体管保护也称为静态保护，由晶体管等 电子元器件实现各种保护原理，第一代采电子元器件实现各种保护原理，第一代采 用锗管，由于其抗干扰能力差改成硅管用锗管，由于其抗干扰能力差改成硅管 l低压保护包含了电压、电流、重合闸功能；低压保护包含了电压、电流、重合闸功能； 高压保护距离、零序、高频、相差、重合高压保护距离、零序、高频、相差、重合 闸分别由不同的装置实现闸分别由不同的装置实现 l四遥、运行、管理功能：四遥、运行、管理功能： 中央信号屏、中央信号屏、RTURTU屏、运行人员巡视、定屏、运行人员巡视、定 时记录时记录 46 晶体管保护 l优点：优点：

27、 成本低、动作速度快、成本低、动作速度快、 TVTATVTA负载小、原理负载小、原理 较简单较简单 l缺点：缺点： 复杂原理保护构成麻烦、调试定检工作量大、复杂原理保护构成麻烦、调试定检工作量大、 稳定性不高稳定性不高 47 集成电路保护 l8080年代开始研制，年代开始研制，8787年投入市场，原理同晶体管，年投入市场，原理同晶体管， 只是采用中小规模只是采用中小规模ICIC芯片取代晶体管，提高可芯片取代晶体管，提高可 靠性，减少调试的复杂性和工作量，使用范围靠性，减少调试的复杂性和工作量，使用范围 和规模较小，市场存在时间较短和规模较小，市场存在时间较短 l四遥、运行、管理功能：四遥、运行

28、、管理功能： 中央信号屏、中央信号屏、RTURTU屏、运行人员巡视、定时记屏、运行人员巡视、定时记 录录 48 微机保护 六十年代提出应用计算机构成保护的概念六十年代提出应用计算机构成保护的概念 七十年代研究算法的热潮七十年代研究算法的热潮 八十年代微机保护进入实用八十年代微机保护进入实用 八十年代末国内微机保护进入批量生产八十年代末国内微机保护进入批量生产 八十年代中期综合自动化研究发展八十年代中期综合自动化研究发展 九十年代国内综合自动化研究和应用繁荣九十年代国内综合自动化研究和应用繁荣 49 微机保护 l8282年开始研制。年开始研制。 l8484年样机制造并在河北、东北电力系统运行年样

29、机制造并在河北、东北电力系统运行 l84848686年进行大量的试验。年进行大量的试验。 l8787年年9 9月月2626日在河北邯郸电网日在河北邯郸电网220KV220KV线路做人线路做人 工短路试验，同年批量生产。工短路试验，同年批量生产。 l8989年在东北年在东北500KV500KV做人工短路试验，同年国做人工短路试验，同年国 家电网公司决定大面积推广应用。家电网公司决定大面积推广应用。 l9191年第二代微机保护推出。年第二代微机保护推出。 l9494年第三代微机保护推出。年第三代微机保护推出。 l9999年第四代微机保护推出年第四代微机保护推出 50 微机保护的优点 l硬件可以标准

30、化硬件可以标准化 l体积更小，占地少体积更小，占地少 l可方便实现各种原理的保护可方便实现各种原理的保护 l用数学方法比继电器特性方法易于提高保护性能用数学方法比继电器特性方法易于提高保护性能 l程序可自适应运行状态而自动改变定值和特性程序可自适应运行状态而自动改变定值和特性 l有软硬件实时自检能力有软硬件实时自检能力 l故障及事件记录，有利于事后分析故障及事件记录，有利于事后分析 l通信功能通信功能 51 微机保护的缺点 l与传统保护有根本性的背离与传统保护有根本性的背离 l使用者维护较难使用者维护较难 l对硬件和软件都要求高度可靠对硬件和软件都要求高度可靠 l在操纵和维护中用户较难掌握在操

31、纵和维护中用户较难掌握 l计算机技术发展很快，硬件容易过时计算机技术发展很快，硬件容易过时 52 几种保护性能比较 电磁型电磁型半导体型半导体型微机型微机型 动作速度动作速度慢慢快快快快 选择性选择性复杂复杂 比电磁型简比电磁型简 单单 简单简单 输入波形异常输入波形异常性能好性能好 可能误动需可能误动需 加模拟滤波加模拟滤波 加模拟和加模拟和 数字滤波数字滤波 53 几种保护性能比较 电磁型电磁型半导体型半导体型微机型微机型 自动改定值自动改定值难难难难方便方便 可靠性可靠性高高附加检测系统附加检测系统 实时检测实时检测 系统系统 耐浪涌耐浪涌强强弱弱较强较强 54 几种保护性能比较 电磁型

32、电磁型半导体型半导体型微机型微机型 检测监视检测监视复杂复杂较容易较容易简单简单 盘面积盘面积大大大大小小 经济性经济性单价低单价低同电磁型同电磁型性价比高性价比高 55 第一代微机保护 l采用采用68096809微处理机微处理机 l一块一块CPUCPU l1212位位A/DA/D采样采样 lRS232RS232通信通信 l保护功能保护功能 l无无“四遥四遥”功能功能 56 硬件结构图 57 模件布置图 58 第二代微机保护 l80318031单片机单片机 lVFCVFC技术技术 l5 5个个CPUCPU模块模块 l保护功能保护功能 lRS232RS232通信通信 l总线不出插件总线不出插件

33、l无无“四遥四遥”功能功能 59 什么是什么是VFCVFC技术？技术？ADCVFC吗？吗？ lVFCVFC是压频转换器，是压频转换器，ADCADC是模数转换器，是模数转换器，ADCADC的的 一种结构就是采用压频变换过程一种结构就是采用压频变换过程 lVFCVFC是将模拟电压变成对应频率的脉冲信号，然是将模拟电压变成对应频率的脉冲信号，然 后计频，可以换算成相应的电压数值，这就是使后计频，可以换算成相应的电压数值，这就是使 用用VFCVFC进行进行ADCADC的原理。的原理。 ADCADC还有其他方法所以还有其他方法所以ADCVFCADCVFC 60 硬件结构图 61 模件布置图 62 第三代

34、微机保护 l专业单片机专业单片机 lVFCVFC技术技术 l5 5个个CPUCPU模块模块 l保护功能保护功能 lLON LON 网网 l总线不出芯片总线不出芯片 l“四遥四遥”功能功能 63 第三代微机保护 lIntel 80196Intel 80196（8029680296）单片机）单片机 lVFCVFC技术（技术（A/DA/D技术）技术） l多多CPUCPU模块模块 l保护功能保护功能 lLONLON网（网（CAN CAN 网）网） l总线不出单板总线不出单板 l“四遥四遥”功能功能 64 前三代微机保护存在的问题 l资源小，冗余度不够资源小，冗余度不够 l汇编语言编程，不利于扩展和维护

35、，汇编语言编程，不利于扩展和维护， 继承性差继承性差 l整体可靠性低整体可靠性低 l运算速度慢运算速度慢 l信息处理能力低信息处理能力低 65 第四代微机保护 l采用采用3232位微处理机（位微处理机（Motorola 68332Motorola 68332） l大资源大平台设计大资源大平台设计 l1414位位A/DA/D l以太网以太网 l逻辑可编程逻辑可编程 l保护功能保护功能 l“四遥四遥”功能功能 66 第四代微机保护特点 l软硬件系列化、模块化设计软硬件系列化、模块化设计 l装置系列化设计装置系列化设计 l基于统一设计的硬件平台基于统一设计的硬件平台 l软件统一平台，模块化设计，增强

36、可靠性软件统一平台，模块化设计，增强可靠性 l高级语言软件设计高级语言软件设计 l以齐套变电站内保护、控制设备为目标以齐套变电站内保护、控制设备为目标 67 第四代微机保护特点 高起点、大资源高起点、大资源的硬件平台的硬件平台 l突破传统保护设计概念的局限突破传统保护设计概念的局限 l易于产品功能的扩展易于产品功能的扩展 l高级语言编程，软件模块化高级语言编程，软件模块化 l借鉴国际产品优点，与先进技术同步发展借鉴国际产品优点，与先进技术同步发展 l为产品通用化提供条件为产品通用化提供条件 68 第四代微机保护特点 高起点、大资源高起点、大资源的硬件平台的硬件平台 摩托罗拉摩托罗拉3232位单

37、片机技术，位单片机技术，大容量RAM（1M字 节）、FlashRAM(1M字节）、ROM（256K字节 使产品的稳定性和运算速度得到保证使产品的稳定性和运算速度得到保证 保护采用保护采用1414位的位的A/DA/D转换器转换器 测量模块测量模块A/DA/D转换精度高达转换精度高达2424位位 配以大容量的配以大容量的RAMRAM和和Flash MemoryFlash Memory，可记录，可记录8 8至至 5050个录波报告，记录的事件数不少于个录波报告，记录的事件数不少于10001000条条 69 第四代微机保护特点 高起点、大资源高起点、大资源的硬件平台的硬件平台 快速内部网络，消除通信瓶

38、颈快速内部网络，消除通信瓶颈 丰富的丰富的I/OI/O资源资源 3232组定值组定值 冗裕设计，提高装置安全性冗裕设计，提高装置安全性 70 CPU模件设计 9090年前年前9595年前年前STS360STS360 处理器位数处理器位数8 8位位8 81616位位3232位位 处理器模式处理器模式单板机单板机单片机单片机单片机单片机 存储器模式存储器模式 紧凑式电池紧凑式电池 RAMRAM 紧凑式电池紧凑式电池 RAMRAM 开放式开放式Flash Flash MemoryMemory 71 第四代微机保护特点 嵌入式实时多任务软件平台嵌入式实时多任务软件平台 良好的开发环境为分工协作、设计高

39、可靠性的软良好的开发环境为分工协作、设计高可靠性的软 件提供了保障件提供了保障 软件功能彻底模块化软件功能彻底模块化 采用采用C C语言编程的功能软件独立于硬件之外语言编程的功能软件独立于硬件之外, ,具备具备 很强的移植性很强的移植性, ,可继承性可继承性 72 第四代微机保护特点 高效率的图形化逻辑可编程技术高效率的图形化逻辑可编程技术 利用图形化逻辑可编程技术形成保护及自动化功利用图形化逻辑可编程技术形成保护及自动化功 能的过程：能的过程： 逻辑图的输入 解析逻辑图 逻辑图的执行 73 第四代微机保护特点 74 第四代微机保护特点 逻辑图执行效率逻辑图执行效率 逻辑运算速度达到：逻辑运算

40、速度达到： 300300个逻辑门个逻辑门/ms/ms 75 各具特点的高精度数据采集系统各具特点的高精度数据采集系统 lVFCVFC技术的优点：多技术的优点：多CPUCPU共享采样数据共享采样数据 lVFCVFC的局限性：的局限性： 1. 1.稳定性较差稳定性较差 2. 2.精度难以提高精度难以提高 3. 3.采样率受限制采样率受限制 76 各具特点的高精度数据采集系统各具特点的高精度数据采集系统 A/DA/D的优点的优点 l精度高，精度高，1414位位 l稳定性好稳定性好 l可提高采样率可提高采样率 l器件有较大的选择余地器件有较大的选择余地 l解决了多解决了多CPUCPU共享共享A/DA/

41、D采样数据的难题采样数据的难题 有源、无源滤波有源、无源滤波 l高精度高精度 l极好的滤波特性极好的滤波特性 l保证各采样通道间相移一致保证各采样通道间相移一致 77 AD精度与精确工作电流的关系 78 第四代微机保护特点 根据继电保护、测量根据继电保护、测量/ /计量功能的不同运行特计量功能的不同运行特 点和要求，分别设计不同原理的交流采集系点和要求，分别设计不同原理的交流采集系 统统 保护采用低功耗、高稳定性的保护采用低功耗、高稳定性的A/DA/D转换器转换器 测量测量/计量功能采用计量功能采用-型专用测量型专用测量A/DA/D转转 换器，模数转换精度达换器，模数转换精度达2424位以上，

42、可形成包位以上，可形成包 括电度量在内的各种测量括电度量在内的各种测量/ /计量值。计量值。 （U U、I0.2%I0.2%；P P、Q Q、kWhkWh、kVrh 0.5% kVrh 0.5% ） 79 第四代微机保护特点 运行过程全息再现运行过程全息再现 记录保护内部各元件动作行为和录波数据记录保护内部各元件动作行为和录波数据 记录各元件动作时内部各计算值记录各元件动作时内部各计算值 可将数据在分析软件上进行事件分析、反演可将数据在分析软件上进行事件分析、反演 支持远程诊断支持远程诊断 l可将数据在可将数据在SviewSview分析软件上进行事件分析分析软件上进行事件分析 l可将数据在可将

43、数据在PCPC机保护平台上反演机保护平台上反演 80 第四代微机保护特点 嵌入式以太网及嵌入式以太网及TCP/IPTCP/IP技术技术 高性能、可靠、灵活、通用高性能、可靠、灵活、通用 采用采用IEC870-5-103IEC870-5-103标准通信规约，达标准通信规约，达 到不同制造商产品的互操作性到不同制造商产品的互操作性 支持远方诊断支持远方诊断 81 几种通信网络的比较 简单串行口简单串行口现场总线现场总线以太网以太网 波特率波特率10k10k100k100k10M10M 82 第四代微机保护特点 开放性设计开放性设计 l丰富而灵活的通信资源丰富而灵活的通信资源 l充分考虑与现有变电站

44、自动化系统接口充分考虑与现有变电站自动化系统接口 l通信口配置通信口配置 l配置配置1 1以太网接口以太网接口 l配置配置2 2RS232/485 RS232/485/422RS232/485 RS232/485/422 l配置配置3 3 RS232/485 LonWork RS232/485 LonWork l配置配置4 4 RS232/485 CANBUS RS232/485 CANBUS l媒介媒介铜导线或铜导线或 光纤光纤 l支持集中打印或取消打印机支持集中打印或取消打印机 83 第四代微机保护特点 测量与控制功能测量与控制功能 l事件上传事件上传 l遥控压板投退操作遥控压板投退操作

45、l远方读取、修改定值远方读取、修改定值 l切换运行定值区切换运行定值区 l遥测、遥信及遥控跳、合闸遥测、遥信及遥控跳、合闸 l装置工况监视等装置工况监视等 84 第四代微机保护特点 “工程化工程化”的设计理念的设计理念 装置整体高可靠性设计装置整体高可靠性设计 l软件、硬件平台化设计软件、硬件平台化设计 l高等级、品质保证的元器件选用高等级、品质保证的元器件选用 l密闭结构密闭结构/ /背插式结构的机箱设计背插式结构的机箱设计 l高标准的电磁兼容性能高标准的电磁兼容性能 l组屏可不加抗干扰模件组屏可不加抗干扰模件 85 第四代微机保护特点 人性化设计人性化设计 l液晶显示操作液晶显示操作 l表格、波形方式输出表格、波形方式输出 l支持多种调试与分析手段，方便的调试软支持多种调试与分析手段，方便的调试软 件件 l完整的功能配置，安装不需任何附件完整的功能配置，安装不需任何附件 l优美工业造型优美工业造型 86 第四代微机保护特点 免调试概念设计免调试概念设计 l高精度、高稳定器件保证高精度、高稳定器件保证 l无可调节元件，无需现场对采样精度调整无可调节元件，无需现场对采