变压器继电保护课件

微机变压器继电保护微机变压器继电保护1主要内容继电保护基础知识微机保护基基础知识微机变压器保护PST1200主要内容继电保护基础知识2继电保护基础知识概述继电保护是指研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路、母线等）使之免遭损害，所以沿称继电保护。继电保护的基本任务是当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除，或者给出信号由值班人员消除异常工况的根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

继电保护基础知识概述3变压器继电保护课件4变压器继电保护课件5微机保护基础一、微机保护的特点1.可靠性高（运行稳定，不易损坏；具有在线自检、巡检功能）2.易于获得各种附加功能（如事故记录、事故追忆、故障录波、故障测距等）3.保护动作特性和性能得到改善（引入新理论、新算法、新技术。如承受过渡电阻能力的改善、区分振荡与故障能力的提高、降低衰减非周期分量微机保护基础一、微机保护的特点6的影响、变压器励磁涌流的鉴别、故障分量保护、自适应保护、状态预测、小波变换应用、模糊控制、神经网络应用等）4.使用灵活、方便（人机界面友好，维护调试方便，硬件趋于统一，易于通过整定和设置软件改变特性）5.硬件工艺结构条件优越（硬件通用性好，体积小，功耗低，性价比高）6.具有通讯功能（可远方监控，易实现综合自动化和网络化）的影响、变压器励磁涌流的鉴别、故障分量保护、自适应保护、状态7三、微机变压器保护的历史微机变压器保护经过二十多年的发展，历经四代：第一代：以保护的微机化为代表，CPU为8位；第二代：以提高保护性能和保护操作液晶界面为代表，CPU为16位；第三代：以汉化界面和提高通信性能（与综自系统等的联系）的运用为代表，CPU为32位；第四代：以网络化、实时嵌入式系统和新型互感器的应用为标志。三、微机变压器保护的历史8

四、微机保护软硬件基本知识

（一）微机保护软硬件的基本构成四、微机保护软硬件基本知识

（一）微机保护软硬件的基本构成四、微机保护软硬件基本知识

（一）微机保护软硬件的基本构9变压器继电保护课件10变压器继电保护课件11变压器继电保护课件12变压器继电保护课件13变压器继电保护课件14变压器继电保护课件15

PB0经反向器，PB1不经反向器，可防止拉合直流电源时，可靠防止误动PB0经反向器，PB1不经反向器，可防止拉合16为了驱动KCOU必须在PB6=0，PB7=1同时满足，开出自检经IC23使PC0=0由于出口继电器KCOU受启动继电器闭锁，并且自检时间不足（10us)不至使出口继电器CKOU动作，所以决不会误动为了驱动KCOU必须在PB6=0，PB7=1同时满足，开出自17出口闭锁高频KST2、距离KST3、零序KST4，防止CPU程序出格引起误动出口闭锁高频KST2、距离KST3、零序KST4，防止CPU18微机保护装置断路器控制回路微机保护装置断路器控制回路19变压器继电保护课件203.采样及采样方式模拟信号f(t)通过采样保持器S/H，每隔采样周期Ts秒采样一次输入信号的即时幅度，并把它暂存在保持电路中供A/D转换使用，经采样得到的信号为离散时间信号。1)单一通道采样方式(1)异步采样（定时采样）——每工频周期N点采样采样周期恒定Ts=1/fs=常数，采样频率fs=N·fo

（fo：工频；N：整数）

3.采样及采样方式21变压器继电保护课件22变压器继电保护课件23变压器继电保护课件24变压器继电保护课件25变压器继电保护课件26开出系统（跳闸出口）提高可靠性的措施：

“相异”输出闭锁：防止装置工作电源初投或掉电时，由于芯片工作不稳定使芯片出口状态不定（但一个口的8位是一致的，或都为高，或都为低）导致保护误发跳闸出口信号。

光电隔离：抗干扰。

开出反馈：用于开出回路的自检。在装置投入之初，在不发启动信号的前提下（确保跳闸信号并不真正跳闸），从跳闸出口端一个跳闸信号，若跳闸回路完好，则反馈到PC0端为低电平。

出口小继电器上并联续流二极管（或续流电阻）：防止小继电器动作完毕后，由于小继电器线圈中的剩磁导致其不能可靠返回。开出系统（跳闸出口）提高可靠性的措施：27变压器继电保护课件28变压器继电保护课件29变压器继电保护课件301、看门狗电路（Watchdog）：监视程序运行情况，当程序正常时不断发出CLR清除脉冲信号，使脉冲发生器无输出。当程序受干扰失控后，无法按时发出CLR清除脉冲信号，于是脉冲发生器输出，复位微机系统。2、逆变电源：直流→交流→直流1、看门狗电路（Watchdog）：监视程序运行情况，当程序31请休息十分钟请休息十分钟32变压器的故障和不正常工作状态

一、变压器的主要故障及异常运行方式

1.绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地或经小电阻接地侧的接地短路； 2.绕组的匝间短路；3.外部相间短路引起的过电流； 4.中性点直接接地或经小电阻接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；5.过负荷； 6.过励磁；变压器的故障和不正常工作状态

一、变压器的主要故障及异常运行33变压器继电保护课件34

对于变压器本身和各侧引线、套管的故障，为了限制故障扩大，通常采用电流速断、差动及重瓦斯保护，快速将变压器的电源切断。 对于与变压器连接的母线或接于此母线的引出线路故障，而其相应保护不能切除故障时，应通过较短时限的过电流保护，将与故障有连系的变压器的断路器断开，以停止故障电流流过变压器。 过负荷引起的过电流，一般是短时的(如电动机自起动、电气火车和起重机引起的过负荷冲击等)，对于较长时间的过负荷(如断开并联运行的变压器)，运行人员有充足的时间处理(可切除不重要的用户或过负荷的变压器)，因此不必装设断开变压器的保护，而仅装设过负荷信号，提请运行人员采取相应措施即可。

对于变压器本身和各侧引线、套管的故障，为了35变压器继电保护课件36变压器继电保护课件37主保护纵差差动速断保护；纵差稳态量比率差动保护；分侧差动保护主保护纵差差动速断保护；38后备保护相间阻抗保护；复压方向过流保护；零序方向过流保护（反时限零序过流保护)；过激磁保护；后备保护相间阻抗保护；39其他告警功能过负荷告警；TA、TV断线告警；闭锁调压功能；启动通风功能；差流越限告警其他告警功能过负荷告警；40差动保护原理

变压器差动保护原理是基于基尔霍夫第一定律。变压器各侧电流向量和应为零.变压器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其它损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流，保护不动作当变压器内部故障时，如忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器.差动保护原理变压器差动保护原理是基于基尔霍夫第一定律。41差流产生的原因

变压器内部故障变压器空投励磁涌流变压器外部故障，由于TA特性不一致、饱和引起差流TA断线调压二次回路问题（TA回路两点接地）差流产生的原因变压器内部故障42500kV及330kV差动保护

差流速断差动比率差动+TA断线闭锁+二次谐波制动（高中压侧)+五次谐波制动（高中压侧）TA断线通过控制字选择是否闭锁差动CT接线可接为全Y型接线。调平衡方式由软件实现。只需输入各侧额定运行电流的二次值。500kV及330kV差动保护

差流速断43500kV及330kV后备保护

高压侧相间阻抗过流零序方向过流过激磁过负荷PT断线

中压侧相间阻抗零序方向过流开关非全相过负荷

PT断线

低压侧过流时限速断零序过电压过负荷

公共绕组公共绕组零序公共绕组过负荷500kV及330kV后备保护高压侧中压侧44220kV及110kV差动保护

差动保护差流速断差动比率差动+TA断线闭锁+二次谐波制动（高中压侧)TA断线通过控制字选择是否闭锁差动高压侧后备保护复合电压（方向）过流零序方向过流零序过流保护保护（直接接地）零序电流电压保护（间隙）非全相220kV及110kV差动保护差动保护45220kV及110kV后备保护高压侧复合电压（方向）过流零序方向保护零序电流电压保护（间隙）零序过流电流保护（直接接地）非全相保护过负荷TV断线中压侧复合电压（方向）过流零序方向保护零序电流电压保护（间隙）零序过流电流保护（直接接地）时限速断过流保护过负荷TV断线低压侧时限速断过流保护复合电压过流保护3U0过电流保护TV断线220kV及110kV后备保护高压侧46变压器的保护配置

（1）瓦斯保护（2）差动保护（3）过电流保护或复合电压闭锁过电流保护（4）零序电流保护（5）间隙保护（6）过负荷保护变压器的保护配置（1）瓦斯保护47变压器继电保护课件48变压器继电保护课件49变压器继电保护课件50变压器继电保护课件51变压器继电保护课件52关于k1=0.5，k2=0.7选取的考虑：

a.变压器匝间故障时，差动电流较小，制动电流也较小。这时，保护的TA工作在线性范围，能够准确的传变故障电流，同时保证差动保护的动作灵敏度。这种情况下，考虑负荷电流的影响，差动保护应工作在k3和k1段；

b.当变压器引线故障时，故障电流较大，负荷电流的影响可忽略；

c.区外故障时，故障电流较大，会造成TA饱和等，造成流入变压器差动保

护的差流较大，因此提高比例制动特性；在转换性故障时，TA不能准确的传变故障电流，造成差动保护误动作，国内已有实例应采取其他方法解决。关于k1=0.5，k2=0.7选取的考虑：

a.变压器匝间故53变压器继电保护课件54相间阻抗保护原理图相间阻抗保护原理图55接地阻抗保护原理图接地阻抗保护原理图56复合电压闭锁过流保护原理图（以高压侧为例）复合电压闭锁过流保护原理图（以高压侧为例）57零序过流保护原理图零序过流保护原理图58间隙零序保护原理图间隙零序保护原理图59七、数字式变压器保护的发展方向加强主保护，简化后备保护保护装置的一体化信息网络化故障分析技术自适应技术、智能技术和数字技术的发展新型互感器的应用七、数字式变压器保护的发展方向60IEC61850是国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定的《变电站通信网络和系统》系列标准，是基于网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际标准。IEC61850规范了数据的命名、数据定义、设备行为、设备的自描述特征和通用配置语言，使不同智能电气设备间的信息共享和互操作成为可能。不仅规范保护测控装置的模型和通信接口，而且还定义了电子式CT、PT、智能化开关等一次设备的模型和通信接口。IEC61850是国际电工委员会(IEC)TC57工作组制定61

数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分层构建，建立在IEC61850通信规范基础上，能够实现变电站内智能电气设备间信息共享和互操作的现代化变电站。智能化一次设备:电子式互感器、智能化开关等过程层、间隔层、站控层数字化变电站就是使变电站的所有信息采集、传输、处理、输出过程由过去的模拟信息全部转换为数字信息，并建立与之相适应的通信网络和系统。数字化变电站是由智能化一次设备和网络化二次设备分62谢谢谢谢63微机变压器继电保护微机变压器继电保护64主要内容继电保护基础知识微机保护基基础知识微机变压器保护PST1200主要内容继电保护基础知识65继电保护基础知识概述继电保护是指研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路、母线等）使之免遭损害，所以沿称继电保护。继电保护的基本任务是当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除，或者给出信号由值班人员消除异常工况的根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

继电保护基础知识概述66变压器继电保护课件67变压器继电保护课件68微机保护基础一、微机保护的特点1.可靠性高（运行稳定，不易损坏；具有在线自检、巡检功能）2.易于获得各种附加功能（如事故记录、事故追忆、故障录波、故障测距等）3.保护动作特性和性能得到改善（引入新理论、新算法、新技术。如承受过渡电阻能力的改善、区分振荡与故障能力的提高、降低衰减非周期分量微机保护基础一、微机保护的特点69的影响、变压器励磁涌流的鉴别、故障分量保护、自适应保护、状态预测、小波变换应用、模糊控制、神经网络应用等）4.使用灵活、方便（人机界面友好，维护调试方便，硬件趋于统一，易于通过整定和设置软件改变特性）5.硬件工艺结构条件优越（硬件通用性好，体积小，功耗低，性价比高）6.具有通讯功能（可远方监控，易实现综合自动化和网络化）的影响、变压器励磁涌流的鉴别、故障分量保护、自适应保护、状态70三、微机变压器保护的历史微机变压器保护经过二十多年的发展，历经四代：第一代：以保护的微机化为代表，CPU为8位；第二代：以提高保护性能和保护操作液晶界面为代表，CPU为16位；第三代：以汉化界面和提高通信性能（与综自系统等的联系）的运用为代表，CPU为32位；第四代：以网络化、实时嵌入式系统和新型互感器的应用为标志。三、微机变压器保护的历史71

四、微机保护软硬件基本知识

（一）微机保护软硬件的基本构成四、微机保护软硬件基本知识

（一）微机保护软硬件的基本构成四、微机保护软硬件基本知识

（一）微机保护软硬件的基本构72变压器继电保护课件73变压器继电保护课件74变压器继电保护课件75变压器继电保护课件76变压器继电保护课件77变压器继电保护课件78

PB0经反向器，PB1不经反向器，可防止拉合直流电源时，可靠防止误动PB0经反向器，PB1不经反向器，可防止拉合79为了驱动KCOU必须在PB6=0，PB7=1同时满足，开出自检经IC23使PC0=0由于出口继电器KCOU受启动继电器闭锁，并且自检时间不足（10us)不至使出口继电器CKOU动作，所以决不会误动为了驱动KCOU必须在PB6=0，PB7=1同时满足，开出自80出口闭锁高频KST2、距离KST3、零序KST4，防止CPU程序出格引起误动出口闭锁高频KST2、距离KST3、零序KST4，防止CPU81微机保护装置断路器控制回路微机保护装置断路器控制回路82变压器继电保护课件833.采样及采样方式模拟信号f(t)通过采样保持器S/H，每隔采样周期Ts秒采样一次输入信号的即时幅度，并把它暂存在保持电路中供A/D转换使用，经采样得到的信号为离散时间信号。1)单一通道采样方式(1)异步采样（定时采样）——每工频周期N点采样采样周期恒定Ts=1/fs=常数，采样频率fs=N·fo

（fo：工频；N：整数）

3.采样及采样方式84变压器继电保护课件85变压器继电保护课件86变压器继电保护课件87变压器继电保护课件88变压器继电保护课件89开出系统（跳闸出口）提高可靠性的措施：

“相异”输出闭锁：防止装置工作电源初投或掉电时，由于芯片工作不稳定使芯片出口状态不定（但一个口的8位是一致的，或都为高，或都为低）导致保护误发跳闸出口信号。

光电隔离：抗干扰。

开出反馈：用于开出回路的自检。在装置投入之初，在不发启动信号的前提下（确保跳闸信号并不真正跳闸），从跳闸出口端一个跳闸信号，若跳闸回路完好，则反馈到PC0端为低电平。

出口小继电器上并联续流二极管（或续流电阻）：防止小继电器动作完毕后，由于小继电器线圈中的剩磁导致其不能可靠返回。开出系统（跳闸出口）提高可靠性的措施：90变压器继电保护课件91变压器继电保护课件92变压器继电保护课件931、看门狗电路（Watchdog）：监视程序运行情况，当程序正常时不断发出CLR清除脉冲信号，使脉冲发生器无输出。当程序受干扰失控后，无法按时发出CLR清除脉冲信号，于是脉冲发生器输出，复位微机系统。2、逆变电源：直流→交流→直流1、看门狗电路（Watchdog）：监视程序运行情况，当程序94请休息十分钟请休息十分钟95变压器的故障和不正常工作状态

一、变压器的主要故障及异常运行方式

1.绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地或经小电阻接地侧的接地短路； 2.绕组的匝间短路；3.外部相间短路引起的过电流； 4.中性点直接接地或经小电阻接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；5.过负荷； 6.过励磁；变压器的故障和不正常工作状态

一、变压器的主要故障及异常运行96变压器继电保护课件97

对于变压器本身和各侧引线、套管的故障，为了限制故障扩大，通常采用电流速断、差动及重瓦斯保护，快速将变压器的电源切断。 对于与变压器连接的母线或接于此母线的引出线路故障，而其相应保护不能切除故障时，应通过较短时限的过电流保护，将与故障有连系的变压器的断路器断开，以停止故障电流流过变压器。 过负荷引起的过电流，一般是短时的(如电动机自起动、电气火车和起重机引起的过负荷冲击等)，对于较长时间的过负荷(如断开并联运行的变压器)，运行人员有充足的时间处理(可切除不重要的用户或过负荷的变压器)，因此不必装设断开变压器的保护，而仅装设过负荷信号，提请运行人员采取相应措施即可。

对于变压器本身和各侧引线、套管的故障，为了98变压器继电保护课件99变压器继电保护课件100主保护纵差差动速断保护；纵差稳态量比率差动保护；分侧差动保护主保护纵差差动速断保护；101后备保护相间阻抗保护；复压方向过流保护；零序方向过流保护（反时限零序过流保护)；过激磁保护；后备保护相间阻抗保护；102其他告警功能过负荷告警；TA、TV断线告警；闭锁调压功能；启动通风功能；差流越限告警其他告警功能过负荷告警；103差动保护原理

变压器差动保护原理是基于基尔霍夫第一定律。变压器各侧电流向量和应为零.变压器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其它损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流，保护不动作当变压器内部故障时，如忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器.差动保护原理变压器差动保护原理是基于基尔霍夫第一定律。104差流产生的原因

变压器内部故障变压器空投励磁涌流变压器外部故障，由于TA特性不一致、饱和引起差流TA断线调压二次回路问题（TA回路两点接地）差流产生的原因变压器内部故障105500kV及330kV差动保护

差流速断差动比率差动+TA断线闭锁+二次谐波制动（高中压侧)+五次谐波制动（高中压侧）TA断线通过控制字选择是否闭锁差动CT接线可接为全Y型接线。调平衡方式由软件实现。只需输入各侧额定运行电流的二次值。500kV及330kV差动保护

差流速断106500kV及330kV后备保护

高压侧相间阻抗过流零序方向过流过激磁过负荷PT断线

中压侧相间阻抗零序方向过流开关非全相过负荷

PT断线

低压侧过流时限速断零序过电压过负荷

公共绕组公共绕组零序公共绕组过负荷500kV及330kV后备保护高压侧中压侧107220kV及110kV差动保护

差动保护差流速断差动比率差动+TA断线闭锁+二次谐波制动（高中压侧)TA断线通过控制字选择是否闭锁差动高压侧后备保护复合电压（方向）过流零序方向过流零序过流保护保护（直接接地）零序电流电压保护（间隙）非全相220kV及110kV差动保护差动保护108220kV及110kV后备保护高压侧复合电压（方向）过流零序方向保护零序电流电压保护（间隙）零序过流电流保护（直接接地）非全相保护过负荷TV断线中压侧复合电压（方向）过流零序方向保护零序电流电压保护（间隙）零序过流电流保护（直接接地）时限速断过流保护过负荷TV断线低压侧时限速断过流保护复合电压过流保护3U0过电流保护TV断线220kV及110kV后备保护高压侧109变压器的保护配置

（1）瓦斯保护（2）差动保护（3）过电流保护或复合电压闭锁过电流保护（4）零序电流保护（5）间隙保护（6）过负荷保护变压器的保护配置（1）瓦斯保护110变压器继电保护课件