姚家祎谈微机继电保护

微机继电保护姚家祎微机继电保护的结构硬件系统

数据采集系统数字处理系统开关量输入输出人机交互系统通信接口电源微机继电保护的结构软件系统

软件功能保护算法系统管理程序人机交互管理程序后台分析、管理程序微机保护的特点可靠性高

动作正确率高保护性能容易得到改善易于获得各种附加功能使用灵活、方便维护、调试方便具有远方监控特性保护对象--线路保护--变压器保护--电动机保护--电容器保护--母联保护--备自投3～35kV线路保护

保护功能三段定时限过流保护（其中第Ⅲ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）低周减载保护独立的操作回路及故障录波

线路保护装置闭锁和告警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

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

线路保护逻辑框图各保护环节逻辑框图见图3-1～图3-5

典型线路保护装置逻辑框图见图3-6

线路保护整定计算保护整定计算与常规保护相同

一般反时限：非常反时限：极端反时限：

Ip

–电流基准值取Ⅲ段定值I3zd

tp—时间常数Ⅲ段时间T3zd0~15线路保护测控功能

遥控功能正常遥控跳闸、合闸，接地选线遥控跳闸遥测功能

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保护功能差动速断保护

比率差动（二次谐波制动）保护

高压侧复合电压闭锁过流保护（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段）低压侧复合电压闭锁过流保护（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ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

电压互感器断线报警

变压器保护闭锁和告警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）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

低压侧零序过电压

主变压器测控功能遥控功能：遥控跳闸合闸，空接点输出遥测功能：电流，电压，零序电压，有功无功功率，频率，功率因数等模拟量遥信功能：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）

遥信变位，事故遥信，遥控事件记录及事件顺序记录当保护装置差动保护，后备保护，非电量保护合在一起时应另加测控装置。当保护装置为分别设置时则测控部分在后备保护装置中。

主变保护逻辑框图各保护环节逻辑框图见图1-1~图1-4

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）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）

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)采用可靠的CT断线报警闭锁功能，保证装置在CT断线及交流回路故障时不误动

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

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）平衡系数Y

比率差动元件的起动值

差动速断保护

比率差动制动系数

主变保护整定计算（二）二次谐波制动系数

灵敏系数

后备保护整定计算与常规保护相同

3-10kV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

配变保护逻辑框图各保护环节逻辑框图见图2-1~图2-10

典型一配电变压器保护装置逻辑框图见图2-11

典型二配电变压器保护装置逻辑框图见图2-12

配变保护整定计算保护整定计算与常规保护相同

配电变压器测控功能遥控功能

正常遥控跳闸，合闸，接地选线遥控跳闸遥测功能

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

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

电动机保护装置闭锁和告警

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各保护环节逻辑框图见图6-1～6-12

典型一电动机保护装置逻辑框图见图6-13

典型二电动机保护装置逻辑框图见图6-14

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比率差动元件的起动值差动速断保护

比率差动制动系数

灵敏系数

电动机保护整定计算电动机过热保护式中τ—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τ，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）。

电动机保护整定计算电动机过热保护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，允许堵转时间为ts，则直接整定过负荷系数kgh=n，过负荷时间ts。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。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

电动机保护整定计算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=0.2~1Ir–电动机额定电流，A

当只需要提供断相或反相保护时k=0.8~1;当需要提供灵敏的不平衡保护时k=0.2~0.8具有外部短路闭锁的负序电流保护，动作时限t>=0.1s,一般取t=0.4s.

电动机保护整定计算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。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差动速断及比率差动保护性能电动机保护测控功能

遥控功能正常遥控跳闸、合闸，接地选线遥控跳闸操作遥测功能电流，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）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。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