姚家祎谈微机继电保护

1、微机继电保护姚家祎微机继电保护的结构n硬件系统硬件系统 数据采集系统数据采集系统数字处理系统数字处理系统开关量输入输出开关量输入输出人机交互系统人机交互系统通信接口通信接口电源电源微机继电保护的结构n软件系统软件系统 软件功能软件功能保护算法保护算法系统管理程序系统管理程序人机交互管理程序人机交互管理程序后台分析、管理程序后台分析、管理程序微机保护的特点n可靠性高可靠性高 n动作正确率高动作正确率高n保护性能容易得到改善保护性能容易得到改善n易于获得各种附加功能易于获得各种附加功能 n使用灵活、方便使用灵活、方便 n维护、调试方便维护、调试方便n具有远方监控特性具有远方监控特性 保护对象-线路

2、保护-变压器保护-电动机保护-电容器保护-母联保护-备自投335kV线路保护 n保护功能三段定时限过流保护（其中第段可整定为反时限段） 三段零序过流保护/小电流接地选线三相一次重合闸（检无压或不检）过负荷保护 过流/ 零序 合闸后加速保护（前加速或后加速） 低周减载保护 1.独立的操作回路及故障录波 线路保护装置闭锁和告警n当装置检测到本身硬件故障时，发出装置故障闭锁信号，同时闭锁整套保护 n当装置检测到下列状况时，发出运行异常告警 线路电压异常报警电压互感器断线 频率异常 电流互感器断线 跳闸位置继电器异常控制回路断线 弹簧未储能 零序电流报警 过负荷报警 接地报警 线路保护逻辑框图n各保护

3、环节逻辑框图见图3-1图3-5 n典型线路保护装置逻辑框图见图3-6 线路保护整定计算n保护整定计算与常规保护相同 n一般反时限：n非常反时限： n极端反时限： Ip 电流基准值 取 段定值I3zd tp时间常数 段时间T3zd 015pptIIt1/14. 002. 0pptIIt1/5 .13pptIIt1/802线路保护测控功能 n遥控功能正常遥控跳闸、合闸，接地选线遥控跳闸 n遥测功能 相电压，线电压，零序电压，线电流，有功无功功率，功率因数，频率，有功无功电度 当地实时计算实时累加，不依赖网络n遥信功能 遥信开入，变位遥信及事故遥信，事件顺序记录主变压器保护n保护功能差动速断保护 比

4、率差动（二次谐波制动）保护 高压侧复合电压闭锁过流保护（、段）低压侧复合电压闭锁过流保护（、段） 带延时的非电量保护（跳闸与信号） 过负荷保护起动风机，闭锁调压信号报警 电流互感器断线报警及闭锁比率差动保护 1.电压互感器断线报警 变压器保护闭锁和告警n装置本身硬件故障时发出装置闭锁信号，闭锁整套 保护（只闭锁差动、过流保护，不闭锁非电量保护）n当检测到下列故障时，发出运行异常告警 电流互感器告警 电流互感器断线（可经控制字选择是否闭锁比率差动保护）过负荷 电压互感器断线 1.低压侧零序过电压 主变压器测控功能n遥控功能 ：遥控跳闸合闸，空接点输出n遥测功能 ：电流，电压，零序电压，有功无功功

5、率，频率，功率因数等模拟量n遥信功能：遥信开入采集（开关位置，弹簧未储能，瓦斯，温度，压力释放等非电量）n 遥信变位，事故遥信，遥控事件记录及事件顺序记录n当保护装置差动保护，后备保护，非电量保护合在一起n时应另加测控装置。n当保护装置为分别设置时则测控部分在后备保护装置中。 主变保护逻辑框图 n各保护环节逻辑框图见图1-1图1-4 n典型的变压器保护装置逻辑框图见图1-5 主变保护装置的性能特征（一）n差动速断及比率差动保护性能主变保护装置的性能特征（二） n采用软件调整变压器各侧电流的平衡系数方法，把各侧的额定电流都调整到保护装置的额定工作电流In(In=5A或1A)n采用可靠的CT断线报

6、警闭锁功能，保证装置在CT断线及交流回路故障时不误动 n采用变压器接线方式整定的方法，使软件适用于变压器的任一接线方式 n算法的突出特点是在较高采样率的前提下，保证了在故障全过程对所有继电器的并行实时计算，装置有很高的固有可靠性及动作速度 主变保护整定计算（一）n平衡系数 Y n比率差动元件的起动值 n差动速断保护 n比率差动制动系数 3 . 2111SnUKTAnph43222SnUKTAnphncdqdII3 . 0ncdsdII63 . 01blK12blK主变保护整定计算（二）n二次谐波制动系数 n灵敏系数 n后备保护整定计算与常规保护相同 22min2dTAkjxLMInIKK2 .

7、 015. 02ddxbIIK3-10kV配电变压器保护复合电压闭锁过流保护高压侧正序反时限过流保护定时限过电流保护 过负荷报警 定时限负序过流保护 高压侧接地保护 低压侧接地保护 低电压保护 非电量保护 独立的操作回路及故障录波 保护功能配变保护装置闭锁和告警n当装置检测到本身硬件故障时，发出装置报警信号，同时闭锁整套保护n当装置检测出下列问题时发出运行异常报警信号 弹簧未储能 电压互感器断线报警 控制回路断线 跳闸位置继电器异常 频率异常 零序过流报警 过负荷报警 接地报警(零序过压报警) 轻瓦斯报警 超温报警 备用非电量报警 配变保护逻辑框图 n各保护环节逻辑框图见图2-1图2-10 n

8、典型一 配电变压器保护装置逻辑框图见图2-11 n典型二 配电变压器保护装置逻辑框图见图2-12 配变保护整定计算n保护整定计算与常规保护相同 配电变压器测控功能n遥控功能 正常遥控跳闸，合闸，接地选线遥控跳闸n遥测功能 电流，电压，零序电流，有功无功功率，功率因数，频率，有功无功电度 n遥信功能 开关位置，弹簧未储能接点，重瓦斯，轻瓦斯，油温高，压力释放等非电量遥信开入，装置遥信变位，事故遥信，并作事件顺序记录。电动机保护n保护功能差动速断保护比率差动保护过电流保护 定时限负序过流保护 过负荷保护 过热保护 接地保护 低电压保护 过电压保护 非电量保护 独立的操作回路及故障录波 电动机保护装

9、置闭锁和告警 n当装置检测到本身硬件故障时（RAM出错，EPROM出错，定值出错，电源故障），发出装置报警信号，同时闭锁整套保护n当装置测出如下问题时发出运行异常报警信号跳闸位置继电器异常电流互感器断线 电压互感器断线控制回路断线 频率异常 负序过负荷报警 过负荷报警 过热报警 零序过流报警 接地报警（零序过压报警） 非电量报警 电动机保护逻辑框图n各保护环节逻辑框图见图6-16-12 n典型一电动机保护装置逻辑框图见图6-13 n典型二电动机保护装置逻辑框图见图6-14 n典型三电动机保护装置逻辑框图见图6-15 电动机保护整定计算n比率差动元件的起动值n差动速断保护 n比率差动制动系数 n

10、灵敏系数 ncdqdII4 . 02 . 0ncdsdII834 . 03 . 01bK2min2dzTAkjxLMInIKK电动机保护整定计算n电动机过热保护式中 发热时间常数，s -等效运行电流，A -电动机额定电流，A保护装置采用在一定的 （等效运行电流与额定电流之比）过负荷条件下，允许过负荷的时间有多长来进行过负荷整定。保护装置自动计算发热时间常数，并确定一条反时限特性曲线（一般为IEC极端反时限特性曲线）。 2205. 1reqIIteqIrIreqII电动机保护整定计算n电动机过热保护n若电动机厂家提供电动机在n倍额定负荷电流下，允许运行ts，或堵转电流为n倍额定电流时，允许堵转时

11、间为ts，则直接整定过负荷系数kgh=n，过负荷时间ts。n按躲过起动电流整定，如1.2倍额定电流值，120s，直接起动结束时不发生过负荷报警信号（75%过负荷跳闸值）为止。n若电动机在冷态时可连续起动三次，起动电流为n倍额定电流，起动时间为ts，则发热时间常数可整定过负荷系数 kgh=n tn)05. 1(3222205. 13nt电动机保护整定计算n电动机负序电流保护（不平衡、断相、反相）Idz2=kIr式中 k负序电流保护系数，k=0.2 1 Ir 电动机额定电流，A 当只需要提供断相或反相保护时k=0.81;当需要提供灵敏的不平衡保护时k=0.20.8具有外部短路闭锁的负序电流保护，动

12、作时限t=0.1s,一般取t=0.4s. reqII电动机保护整定计算n起动时间过长保护电动机在冷态情况下正常起动到起动完成时间，以保护监控装置实测时间，作为起动时间过长保护判据。n堵转保护由保护装置自动完成其它保护整定计算与常规保护整定计算相同。 电动机保护装置的性能特征n差动速断及比率差动保护性能电动机保护测控功能 n遥控功能正常遥控跳闸、合闸，接地选线遥控跳闸操作n遥测功能电流，功率因数，有功无功功率，有功无功电度当地实时计算，实时累加，计算不依赖网络n遥信功能遥信开入，装置变位遥信及事故遥信，事件顺序记录电容器保护n保护功能三段定时限过流保护过电压保护 低电压保护不平衡电压（零序电压）

13、保护 单Y，双Y不平衡电流（零序电流）保护 单，双Y 差电压保护 桥差电流保护 零序过流保护/小电流接地选线 非电量保护（ 瓦斯、温度） 自动投切功能 独立的操作回路及故障录波 电容器保护装置闭锁和告警n当装置检测到本身硬件故障时（RAM出错，EPROM出错，定值出错，电源故障），发出故障闭锁信号 ，同时闭锁整套保护。n当装置检测到下列状况时，发出运行异常信号：过电压及报警 电压互感器断线 频率异常 电流互感器断线 跳闸位置继电器异常 控制回路断线 弹簧未储能零序电流报警 接地报警 超温报警 轻瓦斯报警电容器各保护环节逻辑框图 n各保护环节逻辑框图见图5-1和图5-2。 n典型一 电容器保护装

14、置逻辑图见图5-10。 n典型二 电容器保护装置逻辑图见图5-11。 n典型三 电容器保护装置逻辑图见图5-12。 n典型四 电容器保护装置逻辑图见图5-13。电容器保护测控功能n遥控功能正常遥控跳闸，正常遥控合闸，接地选线遥控跳闸n遥测功能电流，无功功率，功率因数，无功电度当地实时计算，实时累加，计算不依赖网络n遥信功能遥信开入采集，装置变位遥信及事故遥信，事件顺序记录电容器保护整定计算 保护整定计算与常规保护相同，常用方案整定计算见有关计算表。 母联备用电源自投保护n保护功能复合电压闭锁的二段定时限过流保护 一段零序过流保护 母联自投 三相一次重合闸（不检定）合闸后加速保护（零序加速段或可

15、经复压闭锁的过流加速段）独立的操作回路及故障录波 母联备用电源自投保护装置闭锁和告警n当装置检测到本身硬件故障时（RAM出错，EPROM出错，定值出错，电源故障），发出装置报警信号，同时闭锁整套保护。n装置检测出如下问题，发出运行异常报警信号 ：跳闸位置继电器异常 母联电流不平衡（报电流互感器异常） 、段母线电压互感器断线 控制回路断线 弹簧未储能 频率异常 母联保护测控功能n遥控功能正常遥控跳合闸操作n遥测功能电流，功率因数，有功无功功率，有功无功电度当地实时计算，实时累加，计算不依赖网络n遥信功能遥信开入，变位遥信及事故遥信，事件顺序记录母联各保护环节逻辑图 n各保护环节逻辑框图见图4-1

16、、图4-2n典型分段断路器保护装置逻辑框图见图4-3 母联保护整定计算 保护整定计算与常规保护相同自投条件备用电源有电，工作电源断开后才投入备用回路工作回路上的电压，不论什么原因消失时，自动投入备用回路手动断开工作回路时，不起动自动投入装置保证自动投入装置只动作一次备用电源自动动作后，如投到故障上头要对应使保护加速动作备用电源自动投入装置中，可设置工作电源的电流闭锁回路微机保护装置的电磁兼容（一）n电磁现象来源和起因 n保护装置（设备）的各端口抗扰度要求n各种功能的抗干扰性能判据微机保护装置的电磁兼容（二）n抗干扰措施（1）硬件抗干扰n接地，屏蔽n合理布置和分组二次回路电缆n控制回路跳合闸出口应经操作箱的执行继电器将微机内外系统的电源接地线在电气上相互独立n抑制来自电源的干扰（用电源滤波器）（2）软件抗干扰n抑制和消除数据采集误差n防止控制失灵（指令复执，多重动作指令，设置当前输出状态寄存单元，设置自检程序）n防止数据出错（采用RAM中的数据保护和数据冗余技术）n防止程序跑飞（采用软件狗，指令冗余，软件陷阱）微机保护装置的电磁兼容（三）n各种系列微机保护监控装置抗干扰检验项目射频电磁场辐射抗扰度检验（GB/T14598.9-1