浅谈电力系统继电保护

PAGEPAGE57毕业综合作业浅谈电力系统继电保护选题类型：毕业论文系部：机电系专业：发电厂及电力系统毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要被誉为电力系统“静静哨兵”的继电保护，一年365天，每天24小时站岗放哨，是保证电力系统安全、稳定运行的钢铁长城。建国以来常抓不懈的继电保护正确动作率成绩显著，经过科研制造、设计、运行单位几代继电保护人的共同努力，220KV以上超高压电网的继电保护装置正确动作率达到98%以上，对电力系统发生的各种故障动迅速、正确地隔离，全国没有发生过类似美国、法国、印度等国的大面积、长时间的大停电事故，保证我国电力系统安全、稳定、经济运行，继电保护功不可没，同时造就了一支工作责任心强，作风严谨、特别能战斗的继电保护队伍。随着微电子技术的迅速发展，继电保护装置发生了新飞跃，计算机技术、网络技术等高薪技术在继电保护应用技术中得到广泛采用。但继电保护的运行幻境基本未变，随着装机容量的不断扩大，电力系统网架结构的不断扩大，电压等级的不断升高，大功率、远距离输送电能的超高压变、直流现代化大电网，对继电保护全方位的功能要求越来越高，发展高新技术并逐步时限科技创新、机制创新、管理创新。目前，全国还有2%左右的不正确动作，对电力系统的安全、稳定运行危害很大，尤其是超高压系统的继电保护不正确动作，旺旺使事故扩大、造成电网稳定破坏、大面积停电、设备损坏等，，教训是沉痛的，有些不正确动作，多少年来虽然多次反事故措施，仍不断重复发生，如TV二次回路需在继电保护小室一点接地，至今仍因TV二次在生压站、继电保护小室多点接地，造成继电保护不正确动作的事故时有发生，屡禁不止。还有元器件质量、二次回路设计不当等也是继电保护不正确动作的多发病，提高继电保护正确动作率需要科研制造、设计、运行单位的共同努力。关键词：继电保护目录摘要.................................2第1章继电保护的基础知识.......................61.1继电保护的概念及作用.......................61.2、对电力系统继电保护的基本要求....................61.3、主保护和后背保护的概念.....................7第2章动重合闸............................92.1、自动重合闸在电力系统中的作用.................92.1.1、电力系统中采用重合闸的技术经济效果.............92.1.2、装设重合闸的规定......................102.1.3、使用重合闸的不离影响....................102.2、对自动成河闸装置的基本要求....................112.2.1、重合闸不应动作的情况.....................112.2.2、重合闸的启动方式......................112.2.3、自动重合闸的动作次数....................122.2.4、自动重合闸的复归方式.....................122.2.5、重合闸与继电保护的配合..................122.2.6、对双侧电源线路上重合闸的要求................122.2.7、闭锁重合闸........................132.3、重合闸动作时限的选择原则....................132.3.1、单侧电源线路的三相重合闸.................132.3.2、双侧电源线路的三相重合闸..................142.4、重合闸与继电保护的配合.....................14第3章力变压器的继电保护.......................163.1、电力变压器的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式....163.2、变压器的瓦斯保护.........................18第4章发电机的继电保护.......................204.1、发电机的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式.......204.2、发电机的纵差动保护和横差动保护.................214.2.1、发电机的纵差动保护.....................214.2.2、发电机的横差动保护........................224.3、发电机的失磁保护........................21第4章母线保护...........................254.1、概述.............................254.2、保护范围...........................274.3、母线保护的分类..........................304.4、微机母线保护..........................314.5、分布式母线保护............................324.5.1、分布式微机母线保护在电力系统自动化系统中的位置......324.5.2、分布式微机母线保护的构成原理...............334.5.3、分布式微机母线保护的特点.................34第5章电动机的继电保护.......................355.1、电动机的故障类型和不正常工作状态................355.2、电动机的保护.........................355.2.1、电动机的纵差保护......................355.2.2、单相接地保护.......................355.2.3、电动机的低电压保护....................355.3、电动机的低电压保护......................375.3.1、低电压保护的装设原则...................375.3.2、低电压保护装置的接线...................385.3.3、异步电动机低电压保护的整定原则................385.3.4、同步电动机低电压保护的整定.................395.3.5、低电压保护实现的注意事项.................39第6章微机继电保护.........................406.1、微机继电保护的发展史......................406.2、微机继电保护的主要特点....................416.3、微处理器...........................426.4.微机保护软件构成.........................426.4.1、微机保护的软件系统配置...................426.4.2、中断的作用.........................436.4.3、保护的中断服务配置.....................436.5、提高微机继电保护可靠性的措施.................436.5.1、干扰源...........................44第7章展望与总结..........................47致谢.................................48参考文献...............................49第1章继电保护的基础知识1.1继电保护的概念及作用在电力系统中，除应采用各次积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生必须有效地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，时间证明只有在每个电气元件上装设保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置知道目前为止，大多是有单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和微机保护装置出现以后，虽然继电器已被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电力部门常用“继电保护”一词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。继电保护装置一词指各种具体的装置。继电保护装置，就是指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自动装置。它的基本任务是：（1）当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求（如保持电力系统的暂态稳定性等）。（2）反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同（如有无经常值班人员）发出信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行而会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置容许带一定的延时动作。1.2、对电力系统继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求，即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。（1）选择性继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。（2）速动性快速地切除故障可以提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。因此，在发生故障时，应力求保护装置能迅速动作切除故障。（3）灵敏性继电保护的灵敏性，是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力，保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，它主要决定于被保护元件和电力系统的参数和运行方式。（4）可靠性保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。1.3、主保护和后背保护的概念1、主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备或线路故障的保护。2、后备保护：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护，又分为远后备和近后备。3、远后备保护：当住保护或断路器拒动时，由相邻电力设备的保护来实现的后备保护。4、近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护。5、辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当住保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。第2章自动重合闸2.1、自动重合闸在电力系统中的作用在电力系统的故障中，大多数是送电线路的故障。故障可分为瞬时性故障和永久性故障。瞬时性故障：由雷电引起的绝缘子表面闪络，大风引起的碰线，通过鸟类以及树枝等物品掉落在导线上引起的短路等，在线路被继电保护迅速断开以后，电弧即行熄灭，故障点的绝缘强度重新恢复，外界物体（如树枝、鸟类等）也被电弧烧掉而消失。此时，称这类故障是“瞬时性故障”。架空线路故障大都是瞬时性故障。永久性故障：由于线路倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏等引起的故障，在线路被断开之后，它们仍然是存在的。这时，即使再合上电源，由于故障依然存在，线路还要被继电保护再次断开，因而就不能回复正常的供电。由于送点线路上的故障具有以上的性质，因此，在线路被断开以后再进行一次合闸，就有可能大大提高供电的可靠性。由运行人员手动进行合闸，固然也能够实现上述作用，但由于停电时间过长，用户电动机多数已经停转，因此，其效果就不显著。为此在电力系统中采用了自动重合闸（AR），即当断路器跳闸之后，能够自动地将断路器重新合闸的装置。在线路上装设重合闸装置以后，由于它并不能够判断是瞬时性故障还是永久性故障，因此，在重合以后可能成功，也可能不成功。用重合成功的次数与总动作次数之比来表示重合闸的成功率，根据运行资料的统计，成功率一般在60%～90%之间。在微机保护中重合闸装置应用自适应原理可在重合之前先判断是瞬时性故障还是永久性故障，可以大大提高重合闸的成功率。2.1.1、电力系统中采用重合闸的技术经济效果（1）大大提高供电的可靠性，减少线路停电的次数，特别是对单侧电源的单回线路有为显著；（2）在高压输电线路上采用重合闸，还可以提高电力系统并列运行的稳定性。（3）在电网的设计与建设过程中，有些情况下由于考虑重合闸的作用，即可以暂缓架设双回线路，以节约投资；（4）对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸，也能起纠正的作用。对1KV及以上的架空线路和电缆与架空的混合线路，当某上有断路器时，就应该设自动重合闸装置；在用高压熔断器保护的线路上，一般采用自动自动重合熔断器；此外，在供电给地区负荷的电力变压器上，以及发电厂和变电站的母线上，必要时也可以装设自动重合装置。2.1.2、装设重合闸的规定（1）3KV及以上的架空线路和电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，如用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合闸装置。（2）旁路断路器和兼作旁路的母线联络断路器或分断断路器，应装设自动重合闸装置。（3）低压侧不带电源的降压变压器，可装设自用重合闸装置。（4）必要时，母线故障可采用母线自动重合闸装置。2.1.3、使用重合闸的不离影响在采用重合闸以后，当重合于永久性故障上时，它也将带来一些不利的影响，如：（1）使电力系统又一次受到故障的冲击，并可能降低系统并列运行的稳定性。（2）使断路器的工作条件变得更加严重，因为它要在很短的时间内，连续切断两次短路电流。这种情况对于油断路器必须加以考虑，因为在第一次跳闸时，由于电弧的作用，已使油的绝缘强度降低，在重合后第二次跳闸时，是在绝缘已经降低的不利条件下进行的，因此，油断路器在采用了重合闸以后，其遮断容量也要有不同程度的降低。在短路容量比较大的电力系统中，上述不利条件往往限制了重合闸的使用。因此，能够判断是瞬时性故障或永久性故障，以及检测消弧情况的自适应重合闸的研究具有重要意义。目前这一技术已趋于成熟已开始在电力系统中试运行。例如在中性点经消弧线圈绝地的电网中，用危机自适应重合闸即可根据消弧线圈中电流的大小判断弧光熄灭的情况，从而自动调整重合闸时间。2.2、对自动成河闸装置的基本要求2.2.1、重合闸不应动作的情况（1）有值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时。（2）手动投入断路器，由于线路上有故障，而随即被继电保护将其断开时。因为在这种情况下，故障是属于永久性的，它可能是由于检修质量不合格、隐患未消除或者接地线忘记拆除等原因所产生，因此再重合一次也不可能成功。（3）除上述条件外，当断路器由继电保护动作或其他原因而跳闸后，重合闸均应动作，使断路器重新合闸。2.2.2、重合闸的启动方式为了能够满足第1项所提出的要求，应优先采用由控制开关的位置与断路器位置不对应的原则来启动重合闸，即当控制开关在合闸位置而断路器实际上在断开位置的情况下，使重合闸起动，这样就可以保证不论是任何原因使断路器跳闸以后，都可以进行一次重合重合。当用手动操作控制开关使断路器跳闸以后，控制开关与断路器的位置仍然是对应的。因此，重合闸就不会启动。在某些情况下，当利用保护装置来起动重合闸时，由于保护装置动作快，可能使重合闸来不及启动，因此，必须采取措施（如用自保持回路、记忆回路等），来保证重合闸的可靠动作。2.2.3、自动重合闸的动作次数自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定。如一次式重合闸就应该只动作一次，当重合于永久性故障而再次跳闸以后，就不应该再动作；对二次式重合闸就应该能够动作两次，当第二次重合于永久性故障而跳闸以后，它不应该再动作。在任何情况下，例如装置本身的元件损坏，继电器触电黏住或拒动等，重合闸均不应该使断路器多次地重合到永久故障上去。2.2.4、自动重合闸的复归方式自动重合闸在动作以后，应能自动复归，准备好下一次再动作。但对10KV及以下电压的线路，如当地有值班人员时，为简化重合闸的实现，也可以采用手动复归的方式。采用手动复归的缺点是，当重合闸动作后，在值班人员未及时复归以前，而又一次发生故障时，重合闸将拒绝动作，这雷雨季节，雷害活动较多的地方尤其可能发生。2.2.5、重合闸与继电保护的配合自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电保护的动作，以便更好地和继电保护相配合，加速故障的切除。如用控制开关手动合闸并合于永久性故障上时，也宜于采用加速继电保护动作的措施，因为这种情况与实现重合闸后加速的要求是完全一样的。当采用重合闸后加速保护时，如果合闸瞬间所产生的冲击电流或断路器三相触头不同时合闸所产生的零序电流有可能引起继电保护误动作时，则应采取措施（如适当增加延迟）予以防止。2.2.6、对双侧电源线路上重合闸的要求在双侧电源的线路上实现重合闸时两侧电源间的同步问题，并满足所提出的要求。2.2.7、闭锁重合闸（1）自动重合闸装置应具有接收外来闭锁信号的功能。（2）当断路器处于不正常状态（例如操作机构中使用的气压、降低液态等）而不允许实现合闸时，应将自动重合闸装置闭锁。2.3、重合闸动作时限的选择原则2.3.1、单侧电源线路的三相重合闸为了尽可能缩短电源中断的时间，重合闸的动作时限原则上应越短越好。因为电源中断后，电动机的转速急剧下降，电动机被其负荷所制动，当重合闸成功回复供电以后，很多电动机要自起动。此时由于自起动电流很大，往往会引起电网内电压的降低，因而又造成自起动的困难或拖延其恢复正常工作的时间。电源中断的时间越长则影响就越严重。重合闸带有时限的原因：（1）在断路器跳闸后，要使故障点的电弧熄灭并使周围介质恢复绝缘强度，是需要一定时间的，必须在这个时间以后进行合闸才有可能成功。在考虑上述时间内，还必须计及符合电动机向故障点反馈电流所产生的影响，因为它是使绝缘强度恢复最慢的因素。（2）在断路器动作跳闸以后，其触头周围绝缘强度的恢复以及消弧室重新充满油需要一定的时间。同时其操作机构恢复原状准备好再次动作也需要一定的时间。重合闸必须在这个时间以后才能向断路器发出合闸脉冲，否则，如重合在永久性故障上，就可能发生断路器爆炸的严重事故。因此，重合闸的动作时限应在满足以上两个要求的前提下，力求缩短。如果重合闸是利用继电保护来起动，则其动作时限还应该加上断路器跳闸时间。根据我国一些电力系统的运行经验，整定时间为1S为宜。2.3.2、双侧电源线路的三相重合闸其时限除满足以上要求我外，还应考虑线路两侧继电保护以不同时限切除故障的可能性。从最不利的情况出发，每一侧的重合闸都应该以本侧先跳闸而对侧后跳闸来作为考虑整定时间的依据。2.4、重合闸与继电保护的配合为了能尽量利用重合闸所提供的条件以加速切除故障，继电保护与之配合时，一般采用如下两种方式重合闸前加速保护重合闸前加速保护一般又简称为“前加速”。重合闸前加速保护方式一般用于具有几段串联的辐射形线路中,重合闸装置仅装在靠近电源的一段线路上。当线路上(包括相邻线路及以后的线路)发生故障时,靠近电源侧的保护首先无选择性地瞬时动作于跳闸,而后再靠重合闸来纠正这种非选择性动作。采用前加速的优点：能够快速地切除瞬时性故障；可能使瞬时性故障来不及发展成永久性故障，从而提高重合闸的成功率；能保证发电厂和重要变电站的母线电压在0。6～0。7倍额定电压以上，从而保证电厂和重要用户的电能质量；使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济。前加速的缺点：（1）断路器工作条件恶劣，动作次数较多：

（2）重合于永久性故障时，故障切除的时间可能较长：（3）如果重合闸拒绝合闸，则将扩大停电范围。甚至会导致在最末一级上的用户在切除故障前全部停电。前加速保护主要用于35KV以下由发电厂或重要变电站引出的直配线路上，以便快速切除故障，保证母线电压。在这些线路上一般只装设简单的线路保护。2、重合闸后加速保护重合闸后加速保护一般又称为“后加速”。当线路发生故障后,保护有选择性的动作切除故障,重合闸进行一次重合以恢复供电。若重合于永久性故障时,保护装置即不带时限无选择性的动作断开断路器,这种方式称为重合闸后加速。后加速保护的优点是：（1）第一次是有选择性的切除故障，不会扩大停电范围，特别是在重要的高压电网中，一般不允许保护无选择性的动作而后以重合闸来纠正。（2）保证了永久性故障能瞬时切除，并仍然是有选择性的。（3）和前加速相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制，一般说来是有利而无害的。后加速的缺点：每个断路器上都需要装设一套重合闸，与前加速相比较为复杂；（2）第一次切除故障可能带有延迟。“后加速”的配合方式广泛应用于35KV以上的网络及对重要负荷供电线路上。在这些线路上一般都装有性能比较完善的保护装置。第3章电力变压器的继电保护3.1、电力变压器的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。同时大容量的电力变压器也是十分重要的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要成都考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。变压器的内部故障可以分为油箱内和油箱外故障两种。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路，匝间短路以及贴心的烧损等，对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因为油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈汽化，从而可能引起爆炸，因此，这些故障应该尽快加以切除。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。变压器的不正常运行状态主要有：由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压：由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油引起的油面降低。此外，对大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，因此在过电压或低频率等差异常运行状态下，还会发生变压器的过励磁故障。根据上述故障类型和不正常运行状态，对变压器应装设下列保护。1、瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各电源侧的断路器。应装设瓦斯保护的变压器容量界限是：800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上的车间内油浸式变压器。同样对带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，也应装设瓦斯保护。2、纵差动保护或电流速断保护对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应根据容量的不同，装设纵差动保护或电流速断保护。纵差动保护适用于：并列运行的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。电流速断保护用于10000KVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0。5s时。对2000KVA以上的变压器，当电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，也应装设纵差动保护。对高压侧电压为330KV及以上的变压器，可装设双差动保护。上述各保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。3、外部相同短路时，应采用的保护对于外部相间相间短路引起的变压器过电流，应采用下列保护作为后备保护。（1）过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流；（2）复合电压起动的过电流保护，一般用于容量为63MVA及以上的升压变压器；（3）负序电流及单相式低电压起动的过电流保护，一般用于容量为63KVA及以上的升压变压器；（4）阻抗保护，对于升压变压器和系统联络变压器，当采用第（2）、（3）的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。对500KV系统联络变压器高、中压侧均应装设阻抗保护。保护可带两段时限，以较短的时限用于缩小故障影响范围；较长的时限用于断开变压器各侧断路器。4、外部接地短路时，应采用的保护对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。零序电流保护可由两段组成，每段可各带两个时限，并均以较短的时限动作于缩小故障影响范围，或动作与本侧断路器，以较长的时限动作于断开变压器各侧断路器。对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器（低压侧有电源）仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护，中性点装放电间隙加零序电流保护等。5、过负荷保护对400KVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。过负荷保护接于一相电流上，并延时作用于信号。对无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。6、过励磁保护高压侧电压为500KV及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸。过励磁保护反应于实际工作磁密和额定工作磁密之比（称为励磁倍数）而动作。7、其他保护对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。3.2、变压器的瓦斯保护当在变压器油箱内部发生故障时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其他绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气味夹杂着油流向油枕的上部。利用油箱内部故障时的这一特点，可以构成反应于上述气体而动作的保护装置，成为瓦斯保护。气体继电器是构成瓦斯保护的主要元件，它安装在油箱与热枕之间的连接管道上，油箱内产生的气体必须通过气体继电器才能流向热枕。为了不妨碍气体的流通，变压器安装时应使顶盖沿气体继电器的方向与水平具有1%～1。5%的升高坡度，通往继电器的连接管具有2%～4%的升高坡度。瓦斯保护的主要优点是动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内部发生的各种故障。其缺点则是不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与纵差动保护相互配合、相互补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内外及引出线上发生的各种故障。第4章发电机的继电保护4.1、发电机的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，同时发电机本身也是一个十分贵重的电气元件。因此，应该针对各种不同的故障和不正常运行状态，装设性能完善的继电保护装置。发电机的故障类型主要有：定子绕组相间短路；定子绕组一相匝间短路；定子绕组单相接地；转子绕组一点接地或两点接地；转子励磁回路励磁电流异常下降或完全消失。发电机的不正常运行状态有：由于外部短路引起的定子绕组过电流；由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷；由于外部短路不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流或过负荷；由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压；由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷；由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率等。针对上述故障类型及不正常运行状态，按规程规定，发电机应装设以下继电保护装置：（1）对1MW以上发电机的定子绕组及其引出线的相间短路，应装设纵联差动保护。（2）对直接连于母线的发电机定子单相接地故障，当发电机电压网络的接地电容大于或等于5A时，应装设动作于跳闸的零序电流保护；当接地电容电流大于5A时，则装设作用于信号的接地保护。对于发电机变压器组，一般在发电机电压侧装设作用于信号的接地保护；当发电机电压侧接地电容电流大于5A时，应装设消弧线圈。容量在100MW及以上的发电机，应装设保护区为100%的定子接地保护。（3）对于发电机定子绕组的匝间短路，，当绕组接成星形且每相中有引出的并联支路时，应装设单继电器式的横联差动保护。（4）对于发电机外部短路引起的过电流，可采用下列保护方式：1）负序过电流及单相式低起动过电流保护，一般用于50MW及以上的发电机上装设负序电流保护。2）负荷电压起动的过电流保护；3）过电流保护，用于1MW以下的小发电机。（5）对于由不对称负荷或外部短路而引起的负序过电流，一般在50MW及以上的发电机上装设负序电流保护。（6）对于由对称负荷引起的发电机定子绕组过电流，应装设接于一相电流的过负荷保护。（7）对于水轮发电机定子绕组过电压，应装设带延时的过电压保护。（8）对于发电机励磁回路的接线故障：1）水轮发电机一般装设一点接地保护，小容量机组可采用定期检测装置；2）对汽轮发电机励磁回路的一点接地，一般采用定期检测装置，对大容量机组则可以装设一点接地保护。对两点接地故障，应装设两点接地保护，在励磁回路发生一点接地后投入。（9）对于发电机励磁消失的故障，在发电机不允许失磁运行时，应在自动灭磁开关断开时连锁反应断开发电机的断路器；对采用半导体励磁以及100MW及以上采用电机励磁的发电机，应增设直接反应发电机失磁时电气参数变化的专用失磁保护。（10）对于转子回路的过负荷，在100MW及以上并采用半导体励磁系统的发电机上，应装设转子过负荷保护。（11）其他：如当电力系统震荡影响机组安全运行时，在300MW机组上，宜装设失步保护。为了快速消除发电机内部的故障，在保护动作于发电机断路器跳闸的同时，还必须动作于自动灭磁开关，断开发电机励磁回路，以使转子回路电流不会在定子绕组中再感应电动势，继续供给短路电流。4.2、发电机的纵差动保护和横差动保护4.2.1、发电机的纵差动保护对发电机相间短路的主保护，不但要求能正确区别发电机内、外故障，而且还要求无延时地切除内部故障由变压器差动保护的讨论可知，差动保护可以满足作为发电机主保护的基本要求。发电机纵差动保护的特点：由于被保护的对象是定子绕组，因此，当定子一相绕组发生匝间短路时，绕组两端的电流仍同方向，流人差动继电器的只有不平衡电流，差动继电器不会动作，故它不能反应匝间短路。在定子绕组不同地点相简短路时，由于定子绕组各点感应电动势不同，以及短路回路阻抗不同，所以短路电流的大小不一样经分析得出如下结论：1)当过渡电阻不为零时，在中性点附近短路时，差动保护可能不动作，即在中性点附近经电弧电阻短路时，可能出现死区因此，要求发电机纵差动保护灵敏度尽可能高，尽可能减少它的死区。2)由于发电机电压系统的中性点一般不接地的或经大阻抗接地，单相接地时的短路电流较小，差动保护不能动作故必须设置独立的接地保护。4.2.2、发电机的横差动保护利用反应两个支路电流之差的原理，实现对发电机定子绕组匝间短路的保护即为横差动保护。它有两种接线方式：1、每相装设两个电流互感器和一个继电器做成单独的保护。这样三相总共需要六个互感器和三个继电器。由于接线复杂，保护中的不平衡电流也大，因此实际上已经很少采用。2、目前广泛应用的接线方式实质上是把一半绕组的三相电之和去与另一半绕组三相电流之和进行比较，当发生前述各种匝间短路时，此中性点联线上照样有环流通过，因此，继电器3可以动作，。由于只使用了一个互感器，也就不存在由于互感器的误差所产生的不平衡电流，因此，起动电流较小，灵敏度较高。此外，这种接线方式也比第一种接线方式简单。运行经验表明，当励磁回路发生永久性的两点接地时，由于发电机励磁磁势的畸变而引起空气隙磁通发生较大的畸变，发电机将产生异常的振动，此时励磁回路两点接地保护应动作于跳闸。在这种情况下，虽然按照横差动保护的工作原理来看它不应该动作，但由于发电机已有切除的必要，因此横差动保护动作于跳闸也是允许的。基于上述考虑，目前已不采用励磁回路两点接地保护动作时闭锁横差动保护的措施。为了防止在励磁回路中发生偶然性的瞬间两点接地时引起的误动作，因此，当励磁回路发生一点接地后，在投入两点接地保护的同时，也应将横差动保护切换至0。5-1s的延时动作于跳闸。发电机纵连差动保护的范围是发电机定子线圈相间短路的主保护，所有发电机都必须安装此保护。发电机横差保护是用来保护绕组为双星型连接的大型发电机定子线圈同相两绕组匝间短路的，也就是说纵差保护是所有发电机必须安装的保护，而发电机横差保护只有在发电机绕组为双星形或多星形接线时才会采用。4.3、发电机的失磁保护发电机失磁故障是指发电机的励磁突然消失或部分消失。对于失磁的原因有：转子绕组故障、励磁机故障、自动灭磁开关误跳闸、及回路发生故障等。发电机失磁运行时，会产生两种结果：一是从系统倒吸无功，根据理论计算，发电机带45%～55%左右的有功负荷时，从系统吸收的无功相当于额定有功负荷，看见定子电流是猛增的，将使发电机定子绕组过热；另一方面，失磁后发电机由同步状态转入异步状态，将在转子表面感生出另一个转子磁场，维持发电机在稳定异步状态，同时由于转差产生的磁场消耗的能量又使发电机转子绕组过热。另一种结果就是转子的电磁振动。对于水轮发电机，由于其转子是凸极式的，散热效果较好而抗振动性能差，失磁跳机与否取决于振动限制；对于汽轮发电机，因为转子是隐极式的，散热效果差而抗振动效果较佳，所以失磁是否跳机取决于其发热容量限制。4.3.1、失磁保护的构成方式失磁保护应能正确反应发电机的失磁故障，而在发电机外部故障、电力系统震荡、发电机自同步并列以及发电机低励磁运行时不误动作。1。利用自动灭磁开关连锁跳开发电机断路器过去发电机失磁保护都是采用这种方式。但实际上发电机失磁并不都是由于自动灭磁开关跳开而引起的，特别是当采用半导体励磁系统时，由于半导体元件或回路的故障而引起发电机失磁是可能的，而在这种情况下保护将不能动作。因此这种保护方式一般用于容量在10MW及以上的发电机和采用半导体励磁的发电机，普遍增设了这种方式的保护。2．利用失磁后发电机定子各参数变化的特点构成失磁保护这种方式的保护所反应的发电机定子参数的变化如：机端测量阻抗由第一象限进入第四象限，无功功率改变方向，机端电压下降，功角δ增大，励磁电压降低等。目前对容量在100MW及以上的发电机和采用半导体励磁的发电机，普遍增设了这种方式的保护。第5章母线保护5.1、概述母线是电力系统中的一个重要组成元件，当母线上发生故障时，将使连接在故障母线上的所有元件在修复故障故障母线期间，或转换到另一组无故障的母线上运行以前被迫停电。此外，在电力系统中枢纽变电所的母线上故障时，还可能引起系统稳定的破坏，造成严重的后果。一般说来，不采用专门的母线保护，而利用供电元件的保护装置就可以把母线故障切除。当双母线同时运行或母线分段单母线时，供电元件的保护装置则不能保证有选择性地切除故障母线，因此应装设专门的母线保护,具体项目如下：1、在110KV及以上的双母线和分段单母线上，为保证有选择性地切除任一组（或段）母线上所发生的故障，而另一组（或段）无故障的母线仍能继续进行，应装设专门的母线保护。2、110KV及以上的单母线，重要发电厂的35KV母线或高压侧为110KV及以上的重要降压变电所的35KV母线，按照装设全线速动保护的要求必须快速切除母线上的故障时，应装设专用的母线保护。为满足速动性和选择性的要求，母线保护都是按差动原理构成的。所以不管母线上元件有多少，实现差动保护的基本原则仍是适用的，即：1）当母线上发生故障时，所有与电源连接元件都向故障点供给短路电流，而在供电给负荷的连接元件中电流等于零，因此，I总=Id。2)在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连接元件中，流入的电流和流出的电流相等，或表示为I总=0；3）如从每个连接元件中电流的相位来看，则在正常运行以及外部故障时，至少有一个元件中的电流相位和其余元件中的电流相位是相反的，具体地说，就是电流流入的元件和电流流出的元件这两者的相位相反。而当母线故障时，除电流等于零的元件以外，其它元件中的电流则是同相位的。什么情况下应装设专门的母线保护？在110kV及以上的双母线和分段单母线上，为保证有选择性地切除任一组母线上所发生的故障，而另一组无故障母线仍能继续运行，应装设专用的母线保护。2110kV及以上的单母线，重要发电厂的35kV母线或高压侧为110kV及以上的重要降压变电所的35kV母线，按照装设全线速动保护的要求必须快速切除母线上的故障时，应装设专用母线保护。断路器失灵保护，当线路、变压器或母线发生短路并伴随断路器失灵时，相应的继电保护动作发出跳闸脉冲后，断路器拒绝动作时，能够以较短的时限切除同一发电厂或变电所内其它有关的断路器，以使停电范围限制为最小的一种后备保护。在设计母线保护时还注意以下几个问题：（1）母线故障对电力系统稳定将造成严重威胁，必须以极快的速度切除，同时为了防止电流互感器（TA）饱和使保护误动，也要求保护在故障后几个毫秒内电流互感器饱和前就能反应。目前已能作到在故障后3~5ms内动作的保护装置；（2）由于母线在电力系统中的地位极为重要，对其保护装置的安全性和可靠性，都要提出极高的要求；（3）母线保护联系的电路数目很多，比较的电气量很多，各电路的工作状态不同（有电源或无电源，有负载或空载），各被比较电气量的变化范围可能相差很大；（4）母线的运行方式变化较多，倒闸操作频繁，母线保护必须能适应母线的各种运行方式，同时频繁的断路器和隔离开关的操作将对母线保护产生过电压和干扰，影响保护工作或使保护装置损坏；（5）由于母线保护所连接的电路数目多，外部故障时，故障电流倍数很大，超高压母线接近电源，直流分量衰减的时间常数大，因而电流互感器可能出现严重的饱和现象。母线保护必须要采取措施，防止电流互感器饱和引起的误动作。5.2、保护范围通常讲的差动保护包含了母线差动保护、变压器差动保护、发电机差动保护和线路差动保护。实现差动保护的基本原则是一致的,即各侧或各元件的电流互感器,按差接法接线,正常运行以及保护范围以外故障时,差电流等于零,保护范围内故障时差电流等于故障电流,差动继电器的动作电流按躲开外部故障时产生的最大不平衡电流计算整。但也应该十分清楚,母线差动保护与变压器差动保护、发电机差动保护又有很大的不同:即母线的主结线方式会随母线的倒闸操作而改变运行方式,如双母线改为单母线运行,双母线并列运行改为双母线分段并列运行,母线元件(如线路、变压器、发电机等)可以从这一段母线倒换到另一段母线等等。换句话说,母线差动保护的范围会随母线倒闸操作的进行、母线运行方式的改变而变化(扩大或缩小),母线差动保护的对象也可以由于母线元件的倒换操作而改变(增加或减少)。忽视了这一点,在进行母线倒闸操作时,对母线差动保护的一些必要的切换投退操作肯定就认识模糊、甚至趋于盲目了。1、母线倒闸操作时是否须将母线差动保护退出“在进行倒闸操作时须将母线差动保护退出”是错误的,之所以产生这种错误认识,是因为一些运行人员曾看到过,甚至在母线倒闸操作时发生过母线差动保护误动,但其根本原因是对母线差动保护缺乏正确认识。母线倒闸操作如严格按照规定进行,即并、解列时的等电位操作,尽量减少操作隔离开关时的电位差,严禁母线电压互感器二次侧反充电,充分考虑母线差动保护非选择性开关的拉、合及低电压闭锁母线差动保护压板的切换等等,是不会引起母线差动保护误动的。因此,在倒母线的过程中,母线差动保护的工作原理如不遭到破坏,一般应投入运行。根据历年统计资料看,因误操作引起母线短路事故,几率还很高。尽管近几年为防止误操作在变电站、发电厂的一次、二次设备上安装了五防闭锁装置,但一些运行人员违规使用万能钥匙走错间隔、误合、误拉仍时有发生。这就使在母线倒闸操作时,保持母线差动保护投入有着极其重要的现实意义。投入母线差动保护倒母线,可以在万一发生误操作造成母线短路时,由保护装置动作,切除故障,从而避免事故的进一步扩大,防止设备严重损坏、系统失去稳定或发生人身伤亡事。事实上,与其说母线倒闸操作容易引起母线差动保护误动,倒不如说,母线倒闸操作常常会使母线差动保护失去选择性而误切非故障母线。2、母线倒闸操作后,是否要将母线差动保护的非选择性开关合入实际工作中一些运行人员片面地认为,母线倒闸操作会使母线差动保护失去选择性,故在操作完成后,合入母线差动保护的非选择性开关。产生这一认识误区的根源在于他们不明白母线差动保护装置中设置这一非选择性开关的目的。母线保护有多种类型,不同类型的母线保护其实现保护的工作原理是不一样的。某些类型的母线保护由于其工作原理本身存在缺陷,在进行母线倒闸操作时会使装置失去对故障母线的选择性。因此,问题的关键是运行人员要弄清楚:哪种类型的母线保护在母线倒闸操作时会失去对故障母线的选择性以及怎样在适当的时候将装置的非选择性开关合入,在什么时候又该将装置的非选择性开关拉开,抑或是否应使该开关保持合入状态。这里仅就固定连接的母线差动保护和母联电流相位比较原理差动保护以及电流相位比较式母线保护作一简单说明。（1)固定连接的母线差动保护。这种母线差动保护要求母线上的电源元件,必须按照事先规定好的固定连接方式运行,母线故障时,母线差动保护的动作才有选择性。当母线保护采用此种类型时,进行电源元件的倒换,将使保护失去选择性。因此,倒换前合入母线差动保护非选择性开关,倒完后也不拉开。对负荷元件,则在倒换前合入非选择性开关,倒换后拉开非选择性开关,同时负荷元件的跳闸压板也作相应的切换。(2)母联电流相位比较原理的母线差动保护。这种保护无固定连接的要求。只要母差保护的跳闸压板位置与元件母线隔离开关所接母线位置相对应就可以了。因此,倒换操作前将非选择性开关合入,倒换后再拉开,并对母线差动保护跳闸压板及重合闸放电压板,切换到倒换后所对应的母线位置就可以了。这种保护存在的缺点是2组母线分列运行时,母线将失去选择故障母线组的能力。(3)电流相位比较式母线差动保护。这种保护只反应电流间的相位,具有较高的灵敏度。倒闸过程中,需合入非选择性开关,倒闸后将被操作元件的跳闸压板及重合闸放电压板切换至与所接母线对应的比相出口回路就可以了。如果片面地认为倒闸操作就使保护失去选择性,并没有适时地合入或拉开保护的非选择性开关,相反地会使母线差动保护不能按设计的工作原理工作,从而真正失去选择性。更具体地讲,倒母线时,母线差动保护的非选择性开关合理的操作顺序是:①双母线改为单母线运行前,先合入非选择性开关,后取母联断路器直流控制回路熔断器;②单母线改为双母线运行后,先投入母联断路器直流控制回路熔断器,后拉母线差动保护非选择性开关。这样,就能保证在任何情况下,由母线差动保护装置动作切除故障。3、母联断路器代路时,是否母线差动保护可不作任何切换操作一些运行人员错误地认为母联断路器自然是母差保护的范围,母差保护动作母联断路器也该跳开。殊不知,母联断路器代路时,由母联断路器送电的备用母线,实际上已是线路的一部分。线路上发生故障理应由线路断路器跳闸切除,而此时母联断路器代路实际上就只能起到线路断路器的作用。但如果此时母差保护不作任何切换,则备用母线故障母线保护也将动作。显然这种代路方式母线保护动作是不必要的,也是不合理的。这时,正确的切换操作是把母联断路器所代线路及其母线划出母线差动保护范围之外。无论哪种原理的母线差动保护,均要操作母联断路器的母线差动保护电流试验盒(或连片),同时使被代线路本身的母线差动保护电流互感器TA从运行的母线差动保护电流回路上甩开,短接好。这样,才能保证母联断路器代路时,母线差动保护安全、合理运行。4、做相关试验时,是否只要母线元件的隔离开关拉开了,就不会影响母线差动保护的正常工作。运行人员本应该非常清楚,母线差动保护的动作与否取决于加入差动继电器的差电流大小,只要达到了动作值,母线差动保护就会动作切除母线元件。虽然停电母线元件的隔离开关拉开了,但因母线差动保护的所有电流互感器二次回路是并在一起的,即使一次设备已停电,其二次回路也要按运行设备对待,不得将母线差动电流回路随便接地、短路或误引入外接电源。运行人员要特别重视如下几个环节:(1)运行中的母线差动保护的电流互感器二次电路被短接后,不管这种短接与母线差动保护的总差回路脱离或相连、均已破坏了母线差动保护的工作原理,在正常或发生穿越性故障时,均将引起二次差电流的不平衡,并可能产生误动。(2)母线元件设备做一次回路短路试验,如电流互感器TA的一次通电试验,工作前应将母线差动保护停用,或将与试验回路有关的母线差动保护的电流互感器TA从运行的母线差动保护电流回路上甩开,短接好。应该指出,母线差动保护在母线倒闸操作过程中的切换、投退要与该母线采用的母线保护的类型,保护的技术特性、母线的结线方式及倒闸前后母线运行方式的变换,甚至要与电网的运行方式具体结合起来。运行人员在进行倒闸操作时,要十分明确:操作是否破坏了固定连接的要求、是否会使保护失去选择性;操作完毕后,母线方式是否改变、母线保护是否具有自适应性等等。只有这样,才能确保倒闸操作过程中及其操作完成后母线及其保护的安全合理运行。5.3、母线保护的分类1、母线保护按其原理可分为以下几类（1）电流差动原理。简单可靠，应用最广，但要采取措施解决外部故障时的不平衡电流问题。目前在国内仍然是具有各种制动特性的电流差动原理的保护应用最广。（2）母联电流相位比较原理。分别比较两组母线的总故障电流与母联电流互感器中电流的相位，相位接近一致的母线组为故障母线组，相位接近180。的母线组为非故障母线组。此原理用于长期并列运行的双母线时比较有利。单母线运行时，母联开关断开，此保护应退出。因为这种原理只比较电流的相应，与其幅值无关，因此基本上不受电流互感器饱和的影响。（3）电流相位比较式母线保护原理。与输电线的电流相位比较式保护相似，基于外部故障时，故障回路电流与其他各回路电流之和的相位差接近180。，将电流波形变成方波比相时，各电流波形之间基本上无间隙。而在内部故障时各回路电流相位接近相同，各电流波形之间有很大间隙。这种原理只比较各回路电流的相位，与其幅值无关，因此基本上不受电流互感器饱的影响。但这种原理不适用于母线上故障而各回路电流相位差较大或有电流流出的情况。5.4、微机母线保护当微机线路保护取得巨大成功后，人们开始探讨微机保护能否应用于电力系统中最重要的元件—母线。微机保护用于母线可带来的一系列好处，仍然引起继电保护工作者的很大兴趣，如：（1）微机母线保护不需要公共的差电流回路，不需要将各回路的电流互感器二次绕组并联在一起，引至保护盘，而是通过软件计算来合成动作电流和制动电流，这大大简化了交流二次回路，提高了保护的可靠性；（2）可以用软件来平衡各回路电流互感器变化的不同，不需要设置辅助电流互感器；（3）利用微机的计算能力和智能作用可实现更复杂但更可靠的动作判据；创造各种检测电流互感器饱和的新方法；（4）可利用微机的智能作用自动识别各回路所连接的母线组别。微机母线保护虽然有一系列优点，但如果是照搬常规的集中式保护的构成模式，不能彻底解决母线保护的接线复杂和可靠性低的问题。虽然微机母线差动保护不需要把所有电流互感器二次回路并联，但仍要将各回路电流送入保护装置，故交流二次电缆并不节约，可能要更多（每个回路必须将其电流送到保护盘，不能在开关站并联）；因干扰、保护回路故障、人员误碰或其他原因使保护误动时，将使整个母线被切除；其次，为了识别各回路所处的位置，还要将各隔离开关位置信号引到保护装置，也增加了复杂性。如果将保护装置分散下放到开关站，应用计算机网络构成分布式母线保护，实现保护、测量、控制、数据通信的一体化，网络化，成为变电站综合自动化系统的组成部分，则将大大显示其优越性，这是任何常规母线保护所做不到的，这也是母线保护的发展方向。5.5、分布式母线保护前面提到，如果微机母线保护照搬常规母线保护的集中式模式，则与常规母线保护相比，其优越性不大，但如果将微机母线保护装置下放到开关站，作为保护、测量、控制、数据通信一体化装置，并与计算机网络结合，构成分散分布式母线保护，则将有很大的优越性。此外，随着计算机网络和变电站综合自动化的发展，微机保护功能的不断扩大，继电保护将不再是、也不应该是一些孤立的、任务单一的、“消极待命”的装置，而应“积极融入”电力系统的自动监测控制系统，共同担负起维护系统稳定，保证安全可靠供电的任务。这应是继电保护发展的方向。5.5.1、分布式微机母线保护在电力系统自动化系统中的位置图所示变电站综合自动化系统的基本结构。虚线框内表示一个变电站内的分布式母线保护。母线保护通过母线监控计算机接受变电站主计算机或通过变电站主机接受系统调度发来的各种命令如：有关断路器的切断或投入；保护的投入或退出；保护定值的修改；被保护元件正常和故障时电流电压值的查看等。在故障后，保护装置通过这个通道将动作信息和录波数据上传。变电站主计算机也同样接受来自其他保护装置的同类信息。变电站主计算机也是变电站所有其他监控装置如电压和无功调节装置等的信息总汇和与系统调度的联系通道。5.5.2、分布式微机母线保护的构成原理分布式微机母线保护的构成原理和应解决的主要问题如下：如图所示，将整个母线保护系统按照母线上回路数分成相同数目的保护单元，图中示有六个回路的情况，另设一个监控单元。所有的单元都通过数据通信网络连接起来，每个保护单元都能将其所保护的变压器或线路的电流、电压、工作状态信息（如该回路所在的母线段号及其断路器是否闭合等）不断的进行采集并传送给其他单元。也接收其他保护单元传来的同样信息。因此，每个保护单元都占有所在母线上所有回路的电流数据和状态信息，根据这些数据和信息都能够独立地计算出母线差动保护的差电流和制动电流，并按照动作判据决定是否应该动作跳闸。如果故障发生在被保护的母线段上，则在此段母线上的每个回路的保护单元都将动作跳闸，清除故障。假如某个单元受到电磁干扰展品硬件发生故障而误动，则只跳开本回路而不影响其他单元。另外这种情况可通过与其他单元的判断结果进行校验，如果判断为误动，立即用自动重合闸纠正。5.5.3、分布式微机母线保护的特点（1）这种保护装置可分散地装设在高压室外变电站被保护设备（变压器、线路、母联）的电流互感器、电压互感器附近，直接接受电流互感器和电压互感器的信号，经过A/D转换和预处理后用计算机网络传送给其他装置、变电站监控主机和调度，并同时进行母线保护的运算、判断和跳合闸，这符合继电保护“下放”的发展趋势。对于将来光电流互感器和光电压互感器的应用也创造了有利条件；（2）这种分散分布式母线保护将保护分成若干个保护单元，母线上的每个回路作为一个单元，该保护单元可与该回路的保护合并或单独设置。该保护单元根据母线上各回路保护单元传送来的电流值进行保护的运算，判为母线内部故障时，只跳开本回路，并将判断结果通知其他保护单元。这样在因干扰或其他原因造成某个保护单元误动时，不至于使整个母线停电。在由于某种原因使母线保护拒动时，只会使一回路拒跳，不会影响其他回路跳闸。拒跳回路可由后备保护或对端保护二段延时跳闸。这样，不会使整个母线不能切除故障。因而提高了保护的安全性和可靠性；（3）这种保护原理不要求所有回路的电流互感器二次电缆引到一块母线保护屏上，也不要求将其并联以形成差回路，也不要求各电流互感器具有相同的变比，或加装辅助电流互感器，大大简化了电流互感器二次回路接线，因为保护装置可下放到室外变电站因而节约了二次电缆；（4）能够自适应于母线的各种运行方式，根据所在的母线段号自动地切换到相应的通信网络；（5）母线保护的数据通信网络可与站内主计算机联接，并与全系统的网络联接，使得母线保护能分享全系统的数据和信息，从而提高整体保护的自适应性能。站内的保护和控制设备可通过局域网相连，直至与电力系统计算机网络联网，这符合电力系统综合控制的发展趋势；（6）母线保护单元可选用高速数字信号处理器将母线保护与线路或变压器的保护合在一起，作为其后备保护，简化保护结线。第6章电动机的继电保护6.1、电动机的故障类型和不正常工作状态电动机的故障最常见也是最严重的故障是过负荷，产生的原因是：1、机械负荷的过载；2、供电网络电压和频率的降低而使电动机转速下降；3、电动机起动或自动时间过长；4、高压电动机由于断路器接触不良或低压电动机熔断器形成断相运行等。保护带时限动作于发信号、跳闸或自动减负载。6.2、电动机的保护6.2.1、电动机的纵差保护容量在2000kw及以上的电动机或虽容量在2000kw以下但具有6个引出线端子的重要电动机应装设纵联差动保护。容量在5000kw以下的电动机差动保护采用两相式接线，采用DL继电器；容量在5000kw以上时，采用三相式接线，采用BCH-2继电器。保护装置动作于断路器跳闸。6.2.2、单相接地保护与中性点不接地系统中的线路的接地保护的原理基本相同。当单相接地电流大于5A时装设。小于10A，动作于发信号；大于10A，延时动作于跳闸。6.2.3、电动机的低电压保护1。装设低电压保护的原则和要求原则：1）当电源电压短路时降低或中断后又恢复时，为保证重要电动机的自起动，在其它相对不重要的电动机上装设0.5s时限的低压保护，作用于跳闸。2）根据工艺要求和安全技术要求，当电源电压长期降低或消失后不允许自起动的电动机，应装设带9～10s时限的地电压保护，作用于跳闸。3）重要且允许自起动的电动机不装设。电动机的低电压保护工作原理1）在正常运行的各低电压继电器处于带电状态，低电压保护不动作。2）当电压互感器的一次侧或两次侧发生一相或两相断线时，KV1，KV2及KV3中相应的低电压继电器返回，从而起动中间继电器KM1，切断KT1和KT2线圈电源，防止误跳阀，并发出电压回路短线信号。3）当电源电压下降到60%~70%UN时，KV1、KV2及KV3释放，接通时间继电器KT1，经0.5s延时后，使出口中间继电器KM得电，其接点接通跳闸小母线，将不重要电动机切除。4）当电源电压继续下降到40%~50%UN以下时KV4、KV5释放，接通KM2，使KT2动作，其常开接点经整定延时10s后接通KM4，接通跳阀小母线，将不允许自起动的重要电动机切除。要求：1）当电压互感器一次侧或两次侧发生各种断线时，保护装置均不应误动作，并应发出断路信号。2）当电压互感器一次隔离开关或隔离触头因误动作被断开时，保护装置不应误动作，并发出信号。3）0.5s和10s的地电压保护动作电压应分别整定。当电源电压降低到额定电压的60%~70%时，首先以0.5s延时切除不重要的电动机，当电压继续降到额定电压的40%~50%，低电压保护经10s延时切除不允许长时间失电后再自起动的重要电动机。4）接线中应采用能长期耐受电压的时间继电器如选用DS-110型时间继电器。6.3、电动机的低电压保护当供电网络电压降低时，异步电动机的转速都要下降，而当供电母线电压又恢复时，大量电动机自启动，吸收较其额定电流大好几倍的起动电流，致使电压恢复时间拖长。为了防止电动机自起动时使电源电压长时间严重降低，通常在次要电动机上装设低电压保护，当供电母线电压降低到一定值时，延时将次要电动机切除，使供电母线有足够的电压，以保证重要电动机自启动。低电压保护的动作时限分为两级：一级是为保证重要电动机的自起动，在其他不重要的电动机或不需要自启动的电动机上装设带0．5–1s时限的低电压保护，动作于断路器跳闸；另一级是当电源电压长时间降低或消失时，为了人身和设备安全等，在不允许自启动的电动机上，应装设低电压保护，经5–l0s时限动作于断路器跳闸。6.3.1、低电压保护的装设原则（1）对于能自启动的I类电动机，不装设低电压保护。但是，当有备用设备自动投入时，为了保证I类电动机的自启动，在II、III类电动机上应装设低电压保护，动作于跳闸。（2）当电源短时消失或降低时，为了保证I类电动机的自启动，在II、III类电动机上应装设低电压保护，动作于跳闸。（3）当电压长期消失或降低时，根据生产过程和技术保安等的要求，不允许自启动的电动机应装设低电压保护作用于跳闸。6.3.2、低电压保护装置的接线对于3–KV高压厂用电动机的低电压保护装置的接线，一般要满足以下四点基本要求：（1）能反映对称的和不对称的电压下降。因为在不对称短路时电动机也可能被制动，因而当电压恢复时，也会出现自启动问题。(2)当电压互感器一次侧发生一相和两相断线或二次侧发生各种断线时，保护装置均应不动作，并应发出断线信号。但是在电压回路发生断线故障期间，若厂用电母线上电压真正消失或下降到规定值时，低电压保护仍应正确动作。(3)当电压互感器一次侧隔离开关或隔离触头因误操作被断开时，低电压保护不应动作，并应该发出信号。(4)接线中应该采用能长期耐受电压的时间继电器。(5)0.5s与10s的低电压保护的动作电压应分别整定。6.3.3、异步电动机低电压保护的整定原则1、保证重要电动机自起动当电网出现低电压时，网络中所有异步电机的转速都要下降，而当电压恢复时，大量电动机同时自起动，以致使母线电压恢复时间拖长，增加了起动时间，甚至使自起动失败。因此，为保证重要电动机的自起动，应在一些不重要的电动机上装低电压保护，其动作电压整定为0.6-0.7倍的额定电压，以0.5秒钟跳开电动机。2、使不需要自起动的电动机跳闸当电源电压短时间消失或降低时，根据生产过程不允许或不需要自起动的电动机，低电压保护动作电压为0.4-0.5倍的额定电压，以0.5-1.5秒钟跳开电动机。3、使因电压长时间消失自起动有困难的电动机跳闸当电源电压长时间消失，自起动有困难的电动机，如电厂的球磨机电动机，低电压保护动作电压为0.4-0.5倍的额定电压，以5-10秒钟跳开电动机。6.3.4、同步电动机低电压保护的整定当电网出现低电压时，网络中的同步电机可能失步。当电网电压低于0.5倍的额定电压时，同步电动机稳定运行可能被破坏，故低电压保护动作电压按0.5倍的额定电压整定，以0.5秒钟跳开电动机。6.3.5、低电压保护实现的注意事项低电压保护的接线应反应对称的电压降低，并且在电压互感器回路断线时，低电压保护不应动作。为了达到此目的，一般在AB和BC相之间各接一只低电压继电器，两只低电压继电器的接点串联后去起动时间继电器和跳闸中间继电器，这样，当电压互感器回路断线、任一保险FU熔断、任一低电压继电器故障时，都不会引起低电压保护误动，通过观察线电压表或相电压表指示，能及时发现PT回路断线等故障。第7章微机继电保护7.1、微机继电保护的发展史微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护。它起源于20世纪60年代中后期，是在英国、澳大利亚和美国的一些学者的倡导下开始进行研究的。60年代中期，有人提出用小型计算机实现继电保护的设想，但是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。计算机技术在70年代初期和中期出现了重大突破，大规模集成电路技术的飞速发展，使得微型处理器和微型计算机进入了实用阶段。价格的大幅度下降，可靠性、运算速度的大幅度提高，促使计算机继电保护的研究出现了高潮。在70年代后期，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。80年代，微机保护