微机保护基础知识

1、微机保护基本知识微机保护基本知识江晓林江晓林一、继电保护保护的作用 继电保护装置就是能反应电力系统中电气元件发生故障或继电保护装置就是能反应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。自动装置。 故障（三相交流系统） ： 各种短路（d(3)、 d(2) 、d(1) 、d(1-1)）)和断线（单相、两相），其中最常见且最危险的是各种类型的短路。 不正常运行状态（三相交流系统） ： 电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的运行状态。如：过负荷、过电压、频率降低、系统振荡等。二、继电保护的基本

2、原理二、继电保护的基本原理 1 1、I I增加 故障点与电源间 过电流保护。2、U降低 母线电压 低电压保护。3、相位变化， 变化； 方向保护。 正常：为负荷的功率因数角一般为0-30左右。 短路：为输电线路的阻抗角一般为6085。4、测量阻抗降低，Z= 模值减少 阻抗保护。5、双侧电源线路外部故障： 内部故障： 电流差动保护。 6、反映I2 ，I0 的 序分量保护等。7、非电气量：瓦斯保护，过热保护。IUargIU出入II出入II三、对电力系统继电保护的基本要求三、对电力系统继电保护的基本要求 选择性、速动性、灵敏性、可靠性 选择性就是故障点在区内就动作，在区外不动作。速动性：保护的动作速度

3、应尽可能快速。 灵敏性：指在最不利的条件下，保护装置对故障的反应能力。不论运行方式大小、短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏地反应。可靠性：不拒动，不误动。四、微机保护硬件知识 1、装置正面结构、装置正面结构四、微机保护硬件知识2、装置背面结构、装置背面结构四、微机保护硬件知识3、前插拔组合结构机箱、前插拔组合结构机箱四、微机保护硬件知识4、可插拔插件、可插拔插件四、微机保护硬件知识5、“积木式积木式” 系统组成结系统组成结构构 6、CPU插件的硬件结构组成插件的硬件结构组成MCUDSP集成电路 数据通过输入/输出接口进入系统总线，通过总线数据进入存储器，CPU从存储器取得数据，进行相关处理

4、，完毕后送入总线，通过输入/输出接口输出来控制外部设备。 单片机可以说是一个最小的计算机系统，它能实现计算机所有的功能。四、微机保护硬件知识 双CPU冗余配置，实时地双A/D采集、互检。 配合开入插件开出插件完成智能化自检，极大提高了装置的可靠性和自检功能，越来越趋向于做到：“只要不报警，装置就是完好的”。 四、微机保护硬件知识采集隔离开关的位置、断路器位置、载调压变压器的分接头档位等量。7、开入插件的硬件及自检功能、开入插件的硬件及自检功能四、微机保护硬件知识 计算机对开关、刀闸分合的电动操作以及对主变压器有载调压分接开关的升、降、停的操作命令，都是通过开关输出接口电路去驱动继电器的，再由继

5、电器的触点去接通控制回路而实现的。8、开出插件的硬件及自检功能、开出插件的硬件及自检功能四、微机保护硬件知识五、继电保护的配置原则 主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择性地切除被保护设备和线路故障的保护。 后备保护是主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。 远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。 近后备保护当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护。当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。 辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。1、主保护和后备保护、主保护和后

6、备保护3、总原则、总原则遵循：遵循：继电保护和安全自动装置技术规程继电保护和安全自动装置技术规程 这是科研、设计、制造、施工和运行等每个环节都应遵守的基本原则。 简要地说，应符合：简要地说，应符合：可靠性、选择性、灵敏性、速动可靠性、选择性、灵敏性、速动五、继电保护的配置原则 在配置和构成时，应综合考虑：a、电力设备、电网的结构特点和运行特点；b、故障出现的概率和可能造成的后果；c、电力系统的近期发展情况；d、经济上的合理性；e、国内和国外的经验。 对不能保证保护和自动装置安全运行的结构形式、接线方式和运行方式，应限制使用。五、继电保护的配置原则 在配置、构成继电保护和自动装置时，还应考虑：a

7、、尽可能考虑各种故障，但不能因考虑稀有故障而影响了设备在绝大部分情况下的工作性能。 如：两种故障同时出现的情况，仅保证切除故障；同杆并架双回线；串补线路等。b、积极创造条件，支持新产品的试用。 五、继电保护的配置原则4 4、线路保护、线路保护1）330500kV 设置两套完整、独立的全线速动主保护，两套的电流、电压回路和电源应彼此独立，且使用独立的远方信号传输设备。 每套主保护对全线路内发生的各种类型故障，均能无时限动作切除故障。 断路器有两组跳闸线圈，每套主保护分别起动一组跳闸线圈。五、继电保护的配置原则2）110220kV 能切除100的接地故障。 符合下列条件之一时，应装设一套全线速动保

8、护：a、根据系统稳定要求；b、三相短路，使厂用电母线电压低于0.7Ue，且保护有时限；c、能改善电网保护的性能。 符合下列条件之一时，应装设两套全线速动保护：a、根据系统稳定要求；b、后备保护整定配合有困难时。五、继电保护的配置原则推荐的线路保护配置：推荐的线路保护配置：主主 保保 护：护：光纤差动。光纤差动。后备保护：后备保护：三段式相间距离、接地距离；三段式相间距离、接地距离； 零序过流。零序过流。 零序电流保护受运行方式的影响较大，零序电流零序电流保护受运行方式的影响较大，零序电流保护保护段又可能由于网架的变化导致误动，因此零段又可能由于网架的变化导致误动，因此零序电流保护序电流保护段功

9、能完全可以由接地距离保护段功能完全可以由接地距离保护段段代替。代替。五、继电保护的配置原则加强主保护，简化后备保护。加强主保护，简化后备保护。以以220kV线路保护为线路保护为例。例。 加强主保护简化后备保护的基本原则配置和整定：加强主保护简化后备保护的基本原则配置和整定：a a、加强主保护是指全线速动保护的双重化配置，、加强主保护是指全线速动保护的双重化配置， 同时，要求每一套全线速动保护的功能完整，同时，要求每一套全线速动保护的功能完整， 对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动 作切除故障。每套全线速动保护应具有选相功作切除故障。每套全线速动保护应

10、具有选相功 能，当线路在正常运行中发生不大于能，当线路在正常运行中发生不大于 100100电电 阻的单相接地故障时，全线速动保护应能正确阻的单相接地故障时，全线速动保护应能正确 选相。选相。五、继电保护的配置原则 b b、简化后备保护是指在全线速动保护双重化配、简化后备保护是指在全线速动保护双重化配 置，同时，每一套全线速动保护功能完整的条置，同时，每一套全线速动保护功能完整的条 件下，带延时的相间和接地件下，带延时的相间和接地、段保护（包段保护（包 括相间和接地距离保护、零序电流保护），允括相间和接地距离保护、零序电流保护），允 许与相邻线路和变压器的主保护配合，从而简许与相邻线路和变压器的

11、主保护配合，从而简 化动作时间的配合整定。化动作时间的配合整定。 如双重化配置的主保护均有完善的距离后备如双重化配置的主保护均有完善的距离后备 保护，则可以不使用零序电流保护，则可以不使用零序电流、段保护，段保护， 仅保留用于切除经不大于仅保留用于切除经不大于 100100电阻接地故障电阻接地故障 的一段定时限或反时限零序电流保护。的一段定时限或反时限零序电流保护。五、继电保护的配置原则光纤电流差动保护主要原理光纤电流差动保护主要原理数字电流差动保护系统的构成 上图中保护与通信终端设备间采用光缆连接。保护侧光端机装在保护装置的背板上。通信终端设备侧由本公司配套提供光接口盒CSC-186A。数字

12、式电流差动保护系统构成示意图数字式电流差动保护系统构成示意图C CS SC C- -1 10 03 3数字通信终端设备C CS SC C- -1 10 03 3数字通信终端设备M MC CB BT TA AT TA AC CB BN NI IM M A A、B B、C CI IM M A A、B B、C CI IN N A A、B B、C CI IN N A A、B B、C C微微波波或或光光纤纤通通道道高频闭锁方向保护原理5 5、变压器保护、变压器保护a)220KVa)220KV及以上供电变压器主、后保护双重化及以上供电变压器主、后保护双重化; ;b)b)不分供电变压器类型，各侧后备保护的配

13、置规范化不分供电变压器类型，各侧后备保护的配置规范化; ;c)c)整定的思路简化整定的思路简化; ;d)d)缩短低压侧保护的动作时间缩短低压侧保护的动作时间; ;e)e)高压侧过电流保护不能作为低压侧后备时，低压侧保护应双重化高压侧过电流保护不能作为低压侧后备时，低压侧保护应双重化; ;f)f)两级断路器、两级保护对一次设备进行保护；两级断路器、两级保护对一次设备进行保护；g)g)倾向于取消阻抗保护。倾向于取消阻抗保护。五、变压器保护的配置原则六、变压器保护六、变压器保护六、变压器保护变压器保护变压器差动保护逻辑图变压器差动保护逻辑图（六）蒙西电网永圣域#1主变保护误动 CT开路事故经过 20

14、05年3月25日4时30分，蒙西电网永圣域变电站#1主变三侧开关跳闸，主变高中压侧PST-1200分相电流差动保护动作，主变故障录波器动作录波。检查 检查主变PST-1200分相电流差动保护装置，面板显示：分差保护启动，分差保护出口，差动电流0.332A。打印差动保护装置动作报告进行分析，主变公共绕组B相电流有突变，并且大于整定值0.2A。检查故障录波报告，主变公共绕组B相电流变化与保护装置录波报告相似，35kV侧A、B约1A，C相电流0.39A。事故分析 检查#1主变本体、三侧开关、引线及CT外观无异常，主变油色谱分析无异常。 主变三侧开关跳闸前，35kV侧#1、#2电抗器均投入，共120M

15、var，监控纪录主变35kV侧电流1640 A，主变故障录波器录取主变35kV侧套管CT电流，二次电流三角形接线，CT变比2500/1，二次电流计算值约0.66A。 分析故障录波报告，主变35kV侧电流显然异常。与分差保护装置同一回路的公共绕组B相电流似干扰波形。 二次回路检查二次回路检查 现场技术分析会研究决定，由主变35kV侧CT根部开始，检查二次回路，结果发现主变A相35kV套管CT接线柱处A751二次线烧断，CT开路，接线盒盖内有明显放电痕迹。进一步检查二次回路绝缘，在主变B相本体端子箱，又发现电缆芯线B751（故障录波回路）、B541（分相电流差动保护回路）的绝缘在电缆头处对接地屏蔽

16、层放电击穿。二次回路检查二次回路检查 对故障录波器35kV侧进行通流试验，结果良好。 对分相电流差动保护进行通流试验，结果良好。 对主变35kV侧套管CT进行伏安特性试验，结果良好。二次回路检查二次回路检查检查分析结论： 在#1主变A相35kV套管CT接线柱处，由于故障录波二次线A751烧断，造成CT开路，高电压沿二次线传播，在主变B相本体端子箱电缆头处，使绝缘较薄弱的电缆芯线B751对接地屏蔽层放电，殃及同一电缆的 B541分相电流差动保护回路，使主变分相电流差动保护动作。放电时也造成主变35kV侧A、B相二次电流异常升高，A相CT开路使三角形接线的C相二次测量电流降低。存在问题及采取措施存

17、在问题及采取措施 1.永圣域变电站#1主变4月22日春查检修结束，分析认为，一次设备工作人员在主变本体检查工作时，可能误踩踏电缆，使接线松动，最后发展到CT开路。2.电缆敷设及接线没有留出足够余量。已采取措施更换电缆并留足够余量。3.现场处理放电痕迹，检查电缆及设备绝缘良好，恢复二次接线。4.迅速通报此次跳闸情况，要求检修工作人员加强防范意识，同时对类似接线电缆进行检查处理，举一反三，吸取教训。接线烧损CT开路 接线盒放电痕迹 （九）500kV沙昌二线改造过程中昌平母差保护误动分析 安全措施不到位事故经过事故经过 4月19日11:03时昌平站5013、5023、5043、5052、5004开关

18、掉闸，500 kV2母线RCS-915E母差保护动作、失灵掉母线灯亮。当时保护的运行状态为，该装置只停用了“差动投入”压板，“失灵启动母差”功能压板未退，跳2母线所连接的开关出口压板未退。当时正在进行沙昌二线改造工作，保护人员拆除旧失灵屏至新母差的旧线，失灵屏侧保护人员在核实失灵启动母差回路电缆时，误用数字式万用表的欧姆档为直流电压档，致使母差保护的光隔开入端接地，造成RCS母差保护动作，切除与500kV2母线所连接的所有开关。 故障分析 在接下来的保护改造母差停电过程中，再次进行了模拟，分别使用万用表的正、负分别对地点该开入，保护都动作出口。在扩建的霸州500kV变电站的南瑞主变保护RCS-978装置进行同样的试验，观察到的现象一致，保护动作出口。 故障分析 该类装置的强电光隔动作的原理为电流驱动，该电流只需510mA，并且该光隔的离散特性不好，动作值离散度大。在昌平站的进一步实验和华北电力科学研究院的模拟故障实验中的实际录波显示，通过光隔的电流已经是10多mA，达到了光隔的动作值。分析认为，当开入端经万用表的欧姆档接地时，经过接地选线装置的接地线和直流对地的分布电容构成回路，通过光隔的电流达到了10多mA，从而使光隔动作。 光耦示意图动作原理图暴露问题暴露问题 保护专业人员的问题运行专业的问题设计的问题保护专业人员的问题 缺少对光隔特性的认识，