电网数字化保护-11数字保护概述课件

1、第一章：微机保护概述张沛超20121第1页，共36页。教材2第2页，共36页。参考书3第3页，共36页。数学工具4MathCADMatlab第4页，共36页。电力系统中继电保护的地位与作用5第5页，共36页。电力系统安全稳定运行的“三道防线”上世纪80年代初, 我国电力系统为防止发生恶性事故, 制定了电力系统安全稳定导则。采取一定技术措施后就可以保持系统稳定又可以不丢掉负荷的故障称为第一类稳定性故障, 其相应的技术措施被称为第一道防线；采取一定技术措施, 但必须丢掉部份负荷的故障称为第二类稳定性故障, 此时, 除第一道防线的技术措施外所必须增加的技术措施称为第二道防线；当系统己经失去稳定,但采

2、取一定的技术措施后即可避免系统发生大面积停电和崩溃的故障被称为第三类稳定性故障,其相应的技术措施称为第三道防线。6第6页，共36页。电力系统安全稳定运行的“三道防线”第一道防线的技术措施主要是继电保护，包括重合闸等；第二道防线主要是安全稳定紧急控制系统，按稳定判据决定切机、切负荷以及连锁切机、切负荷等；第三道防线主要是低频、低压减负荷, 振荡解列等。7第7页，共36页。继电保护拒动可能导致的后果8第8页，共36页。微机保护发展简史9第9页，共36页。保护发展简史1950s以前的继电保护装置都是由电磁型感应型或电动型继电器组成的，这些继电器统称为机电式继电器.1950s初由于晶体管的发展开始出现

3、了晶体管式继电保护装置，称之为电子式静态保护装置.1970s是晶体管继电保护装置在我国大量采用的时期满足了当时电力系统向高压大容量方向发展的需要.1980s后期静态继电保护从第一代(晶体管式)向第二代(集成电路式)的过渡.1990s全面进入微机保护阶段。10第10页，共36页。微机保护微机继电保护指的是以数字式计算机为基础而构成的继电保护。不同的称呼：微机保护、微型机继电保护、数字式保护Digital Protection, Numerical Protection,Computer Protection, Microprocessor-based Protection11第11页，共36页。

4、国际上微机保护发展简史1960s中后期，在英国、澳大利亚和美国的一些学者的倡导下开始进行研究的。但由于当时计算机的价格昂贵，同时也无法满足高速继电保护的技术要求，因此没有在保护方面取得实际应用。但由此开始了对计算机继电保护理论计算方法和程序结构的大量研究，为后来的继电保护发展奠定了理论基础。1970s后期，出现了比较完善的微机保护样机，并投入到电力系统中试运行。1980s，微机保护在硬件结构和软件技术方面日趋成熟，并开始推广应用。12第12页，共36页。我国微机保护发展简史起步于1980s初期，起步晚，但进展很快。高等院校和科研院所起着先导的作用。1984年，华北电力学院研制的输电线路微机保护

5、装置首先通过鉴定并获得应用，揭开了我国继电保护发展史上的新一页。东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机变压器组保护也相继于1989年、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993年、1996年通过鉴定。13第13页，共36页。我国微机保护发展简史上海交通大学与许继电气联合研制的光纤纵差线路保护于1995年通过科技鉴定，并获得上海市科技进步二等奖。14第14页，共36页。微机保

6、护的未来15第15页，共36页。微机保护的优点16第16页，共36页。微机保护的优点CostSelf-checking and reliabilitySystem integration and digital environmentFunctional flexibility and adaptive relaying17第17页，共36页。微机保护系统的结构18第18页，共36页。1、变电站角度。19第19页，共36页。2、单套保护系统。20第20页，共36页。单套保护系统。21交流输入模件变换微计算机开入开出模件人机对话模件端子箱第21页，共36页。单套保护系统（全数字化）。22交流输入

7、模件变换微计算机开入开出模件人机对话模件MU一次设备的智能化改变了传统变电站继电保护设备的结构：1、A/D变换没有了，代之以高速数据接口。2、开关量输出DO、输入DI移入智能化开关，保护装置发布命令，由一次设备的执行器来执行操作。高速以太网通信ECTIED执行器第22页，共36页。3、装置内部。23第23页，共36页。微机保护硬件结构24第24页，共36页。微机保护硬件结构25第25页，共36页。26硬件MCU主板设计方案MCUMC33993A/D前向通道其它24V开入16路MC33996SPI接口16路开出网络接口光隔LIN,485,CAN时钟DATA FLASHSPI接口液晶显示器旋转鼠标

8、13根I/O线ECT接口3线接口光隔10个220V开入SPI接口USB接口第26页，共36页。采样(ALP,S/H, MUX,A/D)微机保护软件结构数字滤波器是不以计算电气量特征参数为目的，而是通过对采样序列的数字运算得到一个新的序列（通常仍称为采样序列），在这个新的采样序列中已滤除了不需要的频率成分，只保留了需要的频率成分。数字式保护算法的目的是从数字滤波器的输出采样序列或直接从输入采样序列中求取电气信号的特征参数，从而为进一步实现保护动作判据或动作方程创造条件。数字式保护的算法可分为两大类。一类是特征量算法，用来计算保护所需的各种电气量的特征参数，如电气量的幅值、相位、功率、阻抗、序分量

9、等；另一类是保护动作判据（Operation Criterion）或动作方程(Operation Equation)的算法，与具体的保护功能密切相关，并需要利用特征量算法的结果。最后还需要完成各种逻辑处理及时序配合的计算和处理，才能最终实现动作判定。27数字滤波(Digital Filter)保护特征量提取算法保护动作判据算法保护跳闸逻辑算法第27页，共36页。微机保护的型号与功能28第28页，共36页。29北美地区分类习惯：IEEE C37.2-2008第29页，共36页。30欧洲分类习惯：IEC 61850名称功能CSWI开关控制器GGIO通用过程I/OMDIF差动测量MHAI谐波测量MM

10、XU测量MSQI序列和失衡测量PDIF差动保护PDIS距离保护PSCH保护配置PTOC过流保护PTOV过压保护PTRC保护跳闸PTTR过负荷保护PTUF低周保护RBRF失灵保护RDRE故障录波RFL0故障定位第30页，共36页。31典型代表Schweitzer Engineering Laboratories, Inc.第31页，共36页。32GE第32页，共36页。欧洲对保护的类型（以ABB为例）REL670 Line distanceRED670 Multi terminal (differential)RET670 TransformerREC670 Bay control第33页，共36页。RED6703 Phase trip 1 or 2 CB1 Phase trip 1 or 2 CBREL6703 Phase trip 1 or 2 CB 1 Phase trip 1 or 2 CB保护的类型（以ABB为例）RET6702 Winding - 1 or 2 CB3 Winding 1