電力RTU基礎知識

1、電力遠程終端控制系統(tǒng)RTU基礎知識知識點1.RTU英文全稱 Remote Terminal Unit，中文全稱為遠程終端控制系統(tǒng)。RTU（Remote Terminal Unit）是一種遠端測控單元裝置，負責對現場信號、工業(yè)設備的監(jiān)測和控制。與常用的可編程控制器PLC相比，RTU通常要具有優(yōu)良的通訊能力和更大的存儲容量，適用于更惡劣的溫度和濕度環(huán)境，提供更多的計算功能。正是由于RTU完善的功能，使得RTU產品在SCADA系統(tǒng)中得到了大量的應用。RTU具有的特點是：1、通訊距離較長 2、用于各種環(huán)境惡劣的工業(yè)現場3、模塊結構化設計，便于擴展4、在具有遙信、遙測、遙控領域的水利，電力調度，市政調度

2、等行業(yè)廣泛使用。遠程終端設備（RTU）是安裝在遠程現場的電子設備，用來監(jiān)視和測量安裝在遠程現場的傳感器和設備。RTU將測得的狀態(tài)或信號轉換成可在通信媒體上發(fā)送的數據格式。它還將從中央計算機發(fā)送來得數據轉換成命令，實現對設備的功能控制。監(jiān)視控制和數據采集是一個含義較廣的術語，應用于可對安裝在遠距離場地的設備進行中央控制和監(jiān)視的系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)可以設計滿足各種應用（水、電、氣、報警、通信、保安等等），并滿足顧客要求的設計指標和操作概念。SCADA系統(tǒng)可以簡單到只需通過一對導線連在遠端的一個開關，也可復雜到一個計算機網絡，它由許多無線遠程終端設備（RTU）組成并與安裝在中控室的功能強大的微機通信

3、。SCADA系統(tǒng)的遠程終端設備可以用各種不同的硬件和軟件來實現。這取決于被控現場的性質、系統(tǒng)的復雜性、對數據通信的要求、實時報警報告、模擬信號測量精度、狀態(tài)監(jiān)控、設備的調節(jié)控制和開關控制。變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，它的安全可靠運行是電網安全經濟運行的根本保證。當前變電站正以分項自動化向著綜合自動化方向發(fā)展，綜合自動化的近期目標是把變電站的保護、測量、監(jiān)控、遠動等融為一體，取得數據共享，資源共享，大幅度提高自動化的功效。對于電力系統(tǒng)，為了進行現代化管理，往往實現電網調度自動化，雖然省、地、縣各級調度有不同的職能和責任，但其組成基本相同，一般是由主站和遠動終端（RTU）組成。遠動終端就是

4、電網監(jiān)視和控制系統(tǒng)中安裝在發(fā)電廠或變電站的一種遠動裝置，它負責采集所在發(fā)電廠或變電站電力運行狀態(tài)的模擬量和狀態(tài)量，監(jiān)視并向調度中心傳送這些模擬量和狀態(tài)量，執(zhí)行調度中心發(fā)往所在發(fā)電廠或變電站的控制和調度命令。然而，隨著煤礦現代化管理的飛速發(fā)展，實施煤礦安全生產微機監(jiān)控調度系統(tǒng)已是大勢所趨，該系統(tǒng)通過設置在礦調度室的主計算機能實時地監(jiān)視煤礦井下生產環(huán)境安全參數和全礦重要機電設備的工況，從而對各生產環(huán)節(jié)進行控制和調節(jié)，使生產的指揮管理和控制融為一體，成為礦井生產的中樞。由于礦調度室遠離生產現場，因此，礦井上下需要設置多個遠動分站。毋庸置疑，煤礦變電站是企業(yè)生產的核心和動力源泉，它關系著安全生產和人體

5、安危。變電站的安全管理也是煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)。通常變電站與煤礦生產調度中心往往相距較遠，必須采用遠動技術，在變電站設置遠動終端即RTU，與調度中心計算機通過信道相連接，RTU與調度中心之間通過遠距離信息傳輸完成RTU的遠方監(jiān)控功能。RTU與主站配合可以實現三遙功能，即：遙測、遙信、遙控。RTU的主要功能 (1)采集狀態(tài)量并向遠方發(fā)送，帶有光電隔離，遙信變位優(yōu)先傳送； (2)采集數據量并向遠方發(fā)送，帶有光電隔離； (3)直接采集系統(tǒng)工頻電量，實現對電壓、電流、有功、無功的測量并向遠方發(fā)送 ，可計算正反向電度； (4)采集脈沖電度量并向遠方發(fā)送，帶有光電隔離； (5)接收并執(zhí)行遙控及返校；

6、 (6)程序自恢復； (7)設備自診斷(故障診斷到插件級)； (8)設備自調； (9)通道監(jiān)視； (10)接收并執(zhí)行遙調； (11)接收并執(zhí)行校時命令(包括GPS對時功能 選配)； (12)與兩個及兩個以上的主站通訊； (13)采集事件順序記錄并向遠方發(fā)送； (14)提供多個數字接口及多個模擬接口； (15)可對每個接口特性進行遠方/當地設置； (16)提供若干種通信規(guī)約,每個接口可以根據遠方/當地設置傳輸不同規(guī)約的數據； (17)接受遠方命令,選擇發(fā)送各類信息； (18)可轉發(fā)多個子站遠動信息； (19)當地顯示功能，當地接口有隔離器； (20)支持與擴頻、微波、衛(wèi)星、載波等設備的通訊； (

7、21)選配及多規(guī)約同時運行，如DL451-91 CDT規(guī)約，同進應支持POLLING規(guī)約和其他國際標準規(guī)約（如 DNP3.0，SC1801、101規(guī)約）； (22)可通過電信網和電力系統(tǒng)通道進行遠方設置。RTU 產品目前與無線設備，工業(yè)TCP/IP產品結合使用，正在發(fā)揮越來越大的作用。知識點2.四遙功能由遠動系統(tǒng)終端RTU實現，它包括：1.遙測(遙測信息)：遠程測量,采集并傳送運行參數，包括各種電氣量和負荷潮流等。遙測信息是RTU采集到的電力系統(tǒng)運行的實時參數，如發(fā)電機出力，母線電壓，系統(tǒng)中的潮流，有功負荷和無功負荷，線路電流，電度量等測量量信息。 2.遙信(遙信信息)：遠程信號,采集并傳送各

8、種保護和開關量信息.遙信信息是RTU采集到的電力系統(tǒng)繼電保護的動作信息，斷路器的狀態(tài)信息，告警信號等狀態(tài)量信息。3.遙控(遙控信息)：遠程控制,接受并執(zhí)行遙控命令，主要是分合閘.遙控信息是指從電力系統(tǒng)調度控制中心發(fā)出的對斷路器執(zhí)行分合閘操作的狀態(tài)量信息。 4.遙調(遙調信息)：遠程調節(jié),接受并執(zhí)行遙調命令，調節(jié)發(fā)電機輸出功率.遙調信息是指從電力系統(tǒng)調度控制中心發(fā)出的對發(fā)電機有功和無功出力進行調整的測量量信息。知識點3.定值 定值一般指為完成具體保護功能根據整定計算結果設定/修改的數據值，如速斷電流的大小，延遲時間等。對于多CPU保護，一般每個CPU都有自己的定值，而且每個CPU同時有多套定值（

9、即，多個定值區(qū)），根據需要選擇某套定值作為當前運行定值！定值一般有召喚，下傳，切換，固化等幾種操作。定值按照“召喚-下傳（如需要）-固化（如需要）-切換（如需要）”過程進行，后三個過程視需要而定。知識點4.錄波 錄波是故障錄波，進行故障分析用的?？梢园压收蠁忧埃瑔雍?，返回前，返回后的波形錄出來，進行故障分析 保護自身帶的故障錄波是加在主程序里面的。做的好的廠家，可以根據錄波的數據還原故障曲線動作軌跡。比如說差動保護，是怎么樣進入動作區(qū)的，都有很好的描述。還有一種方式是故障錄波器是采用上下位機，通過工控機來實現。下位機采集卡。ETX等最新的方式，就是采用嵌入式方式，將上下位機（采集+分析）合

10、二為一。采集和分析都是通過DSP來實現的。如許繼的WGL-800.WGL-800故障錄波分析裝置用于記錄當電力系統(tǒng)中發(fā)生各種故障如短路、振蕩、頻率崩潰、電壓崩潰時，各種參量如電流、電壓、頻率等及其導出量如有功功率、無功功率等電氣量、以及相關非電量變化的全過程。故障錄波屏是對電力系統(tǒng)運行狀況進行監(jiān)控的一種自動化設備。系統(tǒng)正常運行時，錄波裝置不啟動錄波，當系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過啟動裝置迅速啟動錄波器錄波，直接記錄反映故障裝置安裝處系統(tǒng)故障的電氣量。知識點5. SOE SOE記錄即事件順序記錄，當電力設備發(fā)生遙信變位如開關變位時，電力保護設備或智能電力儀表會自動記錄下變位時間、變位原因、開關跳閘時相應

11、的遙測量值（如相應的三相電流、有功功率等），形成SOE記錄，以便于事后分析。許多繼電保護設備以及智能電力儀表，如GE電力、施奈德電氣、ABB、西門子等廠家的電力保護儀表、專用電力RTU設備等等均有SOE記錄功能。與遙信是有區(qū)別的:遙信：要求采用無源接點方式,即某一路遙信量的輸入應是一對繼電器的觸點,或者是閉合,或者是斷開。通過遙信端子板將繼電器觸點的閉合或斷開轉換成為低電平或高電平信號送入RTU 的YX 模塊。遙信功能通常用于測量下列信號,開關的位置信號、變壓器內部故障綜合信號、保護裝置的動作信號、通信設備運行狀況信號、調壓變壓器抽頭位置信號。自動調節(jié)裝置的運行狀態(tài)信號和其它可提供繼電器方式輸

12、出的信號;事故總信號及裝置主電源停電信號等。知識點6.平衡傳輸/非平衡傳輸: SCADA系統(tǒng)采用非平衡模式傳輸就是說控制站(主站)通過不斷查詢被控站(子站)來實現數據交換.這種通信模式被廣泛采用,特別是在多點共線的模式下必須采用非平衡模式! 而平衡模式就意味著子站也能主動發(fā)起談話.知識點7.總召喚,通常在主站完成初始化后,主站必須獲得現場設備的所有狀態(tài)量和所有的模擬量數據.所以主站就必須發(fā)出一個總召喚命令.在平時,如果一個通信鏈路故障后又恢復,則控制站需要發(fā)送總召喚命令.還有,當主站發(fā)現子站發(fā)生事件隊列溢出,也可通過總召喚命令獲得該溢出隊列中的所有事件信息!1電力系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和電力網的劃分電

13、力網：由變電所和不同電壓等級輸電線路組成的網絡。電力系統(tǒng)：由發(fā)電設備、輸電設備和用電設備組成的網絡。動力系統(tǒng)：在電力系統(tǒng)的基礎上，把發(fā)電廠的動力部分包含在內的系統(tǒng)。2電力系統(tǒng)運行的特點電力系統(tǒng)運行特點：電能不能大量存儲；各環(huán)節(jié)組成的統(tǒng)一整體不可分割；過渡過程非常迅速（百分之幾秒到十分之幾秒）；電力系統(tǒng)的地區(qū)性特點較強；對電能質量的要求頗為嚴格；與國民經濟各部門和人民生活關系極其密切3電力系統(tǒng)運行的基本要求保證供電的可靠性：減少停電損失，要求元件有足夠的可靠性，要求提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性保證良好的供電質量：電壓、頻率、波形提高電力系統(tǒng)運行的經濟性：降低能耗4發(fā)電廠的類型發(fā)電廠的類型：常規(guī)能源發(fā)電（

14、主要發(fā)電形式）：火力發(fā)電廠，水力發(fā)電廠，核能電廠新能源發(fā)電：地熱電廠、潮汐電廠、風力發(fā)電廠、太陽能電站、海洋能發(fā)電、磁流體發(fā)電、氫能發(fā)電、核聚變發(fā)電5電力系統(tǒng)的中性點接地方式四種中性點接地方式：（前兩種屬于小電流接地，后兩種屬于大電流接地）中性點不接地；中性點經消弧線圈接地；中性點直接接地；中性點經電阻接地6日負荷曲線、年最大負荷曲線的用途。日負荷曲線對電力系統(tǒng)有很重要的意義，它是安排日發(fā)電計劃，確定各發(fā)電廠發(fā)電任務以及確定系統(tǒng)運行方式等的重要依據。每日的最大負荷不盡相同，一般是年初底，年末高。夏季小于冬季。把每天的最大負荷抽取出來按年繪成曲線，成為年最大負荷曲線。年最大曲線的用途：安排各發(fā)電

15、廠檢修計劃的依據；安排新裝機組計劃的依據。7電力系統(tǒng)的電壓等級。我國電力系統(tǒng)的電壓等級分為：電力系統(tǒng)的標稱電壓 3、6、10、35、60、 110 、220、330、 500、750 KV對應的最高電壓 3.6、7.2、12、40.5、72.5、126、252、 363、550、800 KV 8架空線路的結構組成架空線路由導線，避雷線（架空地線），絕緣子，金具，桿塔等主部件組成。9. 架空線路換位的目的消除由于位置原因引起的不對稱電抗，從而消除產生的電流畸變。10. 分裂導線的優(yōu)點增大導線的有效半徑，減少導線的電暈損耗，減少導線的電抗11導納陣的特點稀疏矩陣，對稱矩陣12潮流計算的目的、在潮流

16、的計算機算法中，節(jié)點的劃分。潮流計算的目的：電力系統(tǒng)規(guī)劃中用于選擇系統(tǒng)的接線方式、選擇電氣設備及導線的截面；在電力系統(tǒng)的運行中，用于確定運行方式和合理的供電方案，確定電壓調整措施等；提供繼電保護、自動裝置的設計與整定依據。節(jié)點的劃分：PQ節(jié)點，PV節(jié)點，平衡節(jié)點13電壓降落、電壓損耗、電壓偏移的定義電壓降落：電力網中任意兩點電壓的相量差。電壓損耗：電力網任意兩點電壓有效值之差，近似等于電壓降落的縱分量。電壓偏移：網絡中某點的實際電壓有效值與相應線路標稱電壓的差值稱之為該點的電壓偏移。14斷路器的作用、種類、斷路器和隔離開關的區(qū)別、倒閘操作時應遵循的操作原則。斷路器的作用：斷開或接通電路中的正常

17、工作電流及故障電流。斷路器的種類：多油/少油斷路器利用絕緣油作為滅弧介質壓縮空氣斷路器利用壓縮空氣作為滅弧介質SF6斷路器利用SF6作為滅弧介質真空斷路器利用真空作為滅弧介質斷路器和隔離開關的區(qū)別：斷路器具有完善滅弧裝置，在有電流的情況下切斷電路；而隔離開關沒有滅弧裝置，是在有電壓無電流的情況下進行分合閘操作的。倒閘操作時應遵循的操作原則：分開線路時，首先斷開斷路器，然后斷開相應的隔離開關；合閘操作時，首先合上隔離開關，然后合上相應的斷路器。15電力系統(tǒng)的備用容量。電力系統(tǒng)的備用容量是指可用發(fā)電出力的后備補充力量，能夠隨時調整投入運行。根據滿足的需求不同分為以下幾種：負荷備用，事故備用，檢修備

18、用，國民經濟備用16電力系統(tǒng)的一次調頻與二次調頻。一次調頻：由發(fā)電機組的調速器（所有發(fā)電機組均裝有調速器，所以除已滿載的機組外，每臺機組均參加頻率的一次調整）來完成，按發(fā)電機組調速器的靜態(tài)頻率特性自動完成。二次調頻：由發(fā)電機組的調頻器完成，使發(fā)電機組的靜態(tài)特性平行上移，以保證頻率偏差在允許范圍內。由主調頻廠和輔助調頻廠來完成。17等微增率準則。按各機組微增率相等的原則分配發(fā)電機發(fā)電功率，能源消耗就最小，稱為等微增率準則。18電力系統(tǒng)中樞點電壓的調節(jié)方式：逆調壓，恒調壓，順調壓19電力系統(tǒng)的無功電源、電壓調整的措施無功電源：發(fā)電機、同步調相機、靜止無功補償器、靜電電容器電壓調整的措施：改變發(fā)電機

19、的勵磁調壓；改變變壓器變比；改變電力網的無功功率分布；改變輸電線路參數。但是，需要注意的是，在無功不足的系統(tǒng)中，不能用改變變壓器變比的辦法來改善用戶的電壓質量，否則會顧此失彼，不能從根本上解決全系統(tǒng)的調壓問題。20暫態(tài)穩(wěn)定的概念、提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施暫態(tài)穩(wěn)定的定義：電力系統(tǒng)受到大的干擾后，經過暫態(tài)過程，達到新的（或恢復到原來的）穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)。提高暫態(tài)穩(wěn)定的措施：故障的快速切除和自動重合閘裝置的應用；發(fā)電機采用快速強行勵磁裝置；采用電氣制動；變壓器中性點經小電阻接地；通過快關和切機減小原動機出力；高壓直流（HVDC）輸電聯(lián)絡線的控制。21等面積定則加速面積等于減速面積，即轉子在減速過程中動能的減少

20、正好等于加速過程中動能的增加。22電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定、提高靜態(tài)穩(wěn)定的措施靜態(tài)穩(wěn)定的定義：發(fā)電機組在遭受微小干擾后能自動恢復到原來運行狀態(tài)（或相近狀態(tài)）的能力。提高靜態(tài)穩(wěn)定的措施：采用自動勵磁調節(jié)裝置；采用分裂導線；提高線路的額定電壓等級；改善系統(tǒng)結構、減小電氣距離；采用串聯(lián)補償設備；采用并聯(lián)補償設備。繼電保護知識一基本概念 1，起動電流：對反應于電流升高而動作的電流速斷保護而言，能使該保護裝置起動的最小電流值稱為保護裝置的起動電流。 2，返回電流：繼電器動作后能夠返回的條件是：MdcI引入可*系數Kk=1.2-1.3,則上式即可寫為Idz.1=Kk*I （2-11）對保護2來講，按照同樣的原則，

21、其起動電流應整定得大于d2點短路時的最大短路電流Id.b.max ,即Idz.2=Kk*I起動電流與Zd無關，所以在圖2-5上是直線，它與曲線I和曲線II各有一個交點。在交點以前短路時，由于短路電流大于起動電流，保護裝置都能動作。而在交點以后短路時，由于短路電流小于起動電流，保護將不能起動，由此可見，有選擇性的電流速斷保護不可能保護線路的全長。因此，速斷保護對被保護線路內部故障的反應能力（即靈敏性），只能用保護范圍的大小來衡量，此保護范圍通常用線路全長的百分數來表示。由圖2-5可見，當系統(tǒng)為最大運行方式時，電流速斷的保護范圍為最大，當出現其他運行方式或兩相短路時，速斷的保護范圍都要減小，而當出

22、現系統(tǒng)最小運行方式下的兩相短路時，電流速斷的保護范圍為最小。一般情況下，應按這種運行方式和故障類型來校驗其保護范圍。c.優(yōu)缺點：優(yōu)點是簡單可*，動作迅速；缺點是不可能保護線路的全長 ，并且保護范圍直接受系統(tǒng)運行方式變化的影響。*應用中間繼電器的原因：一是因為電流繼電器的觸點容量比較小，不能直接接通跳閘線圈，故先起動中間繼電器，然后再由中間繼電器的觸點去跳閘；二是因為中間繼電器可增大保護裝置的固有動作時間，可防止線路上管型避雷器放電時引起速斷保護誤動作。2. 限時電流速斷保護：用來切除本線路上速斷范圍以外的故障，同時也能作為速斷的后備保護。 b.整定原則：設保護1裝有電流速斷，其起動電流按（2-

23、11）式計算后為Idz.1,它與短路電流變化曲線的交點M即為保護1電流速斷的保護范圍。當在此點發(fā)生短路時，短路電流即為Idz.1，速斷保護剛好動作。根據以上分析，保護2的限時電流速斷不應超過保護1電流速斷的范圍，因此在單側電源供電的情況下，它的起動電流就應該整定為Idz.2Idz.1 上式中不可取等號，因為保護1和保護2的安裝地點不同，使用的電流互感器和繼電器不同，故它們之間的特性很難完全一樣，會導致其中之一誤動作。引入可*系數Kk,則得 Idz.2=Kk *Idz.1 其中Kk一般取為1.1-1.2 。從以上分析中已經得出，限時速斷的動作時限t2,應選擇得比下一條線路速斷保護的動作時限t1高

24、出一個時間階段，即現以線路A-B上發(fā)生故障時，保護1和保護2的配合關系為例，說明確定 的原則如下：1） 應包括故障線路DL的跳閘時間 ,因為在這一段時間里，故障并未消除，因此保護2在故障電流的作用下仍處于起動狀態(tài)。2） 應包括故障線路保護1中時間繼電器的實際動作時間比整定值 要大 才能動作。3） 應包括保護2中時間繼電器可能比預定時間提早 動作閉合它的觸點。4）如果保護2中的測量元件（電流繼電器）在外部故障切除后，由于的影響而不能立即返回時，則 中還應包括測量元件延遲返回的慣性時間 。5）考慮一定的裕度，再增加一個裕度時間ty,就得到t2”和t1”之間的關系為或 = + + + + 或 = +

25、 + + + 對于通常采用的斷路器和間接作用的二次式繼電器而言， 位于0.35-0.6之間，通常多取為0.5s。c.優(yōu)缺點：*應用時間繼電器的原因：采用了時間繼電器，則當電流繼電器動作后還必須經過一段延時t2才能動作與跳閘，而如果在以前故障已經切除，則電流繼電器立即返回，整個保護隨即恢復原狀，而不會誤動作。3，定時限過電流保護：其起動電流按照躲開最大負荷電流來整定，正常時不應該起動而在電網發(fā)生故障時，則能反應于電流的增大而動作，在一般情況下，它不僅能夠保護本線路的全長，而且也能保護相鄰線路的全長，以起到后備保護的作用。a.工作原理及整定原則：見圖2-14為保證在正常運行情況下過電流保護絕不動作

26、，顯然保護裝置的起動電流必須整定得大于該線路上可能出現的最大負荷電流If.max。然而，在實際上確定保護裝置的起動電流時，還必須考慮在外部故障切除后，保護裝置是否能夠返回的問題。在故障切除后電壓恢復時，電動機要有一個自起動的過程。電動機的自起動電流要大于它正常工作的電流，因此，引入一個自起動系數Kzq來表示自起動時最大電流Izq.max與正常運行時最大負荷電流If.max之比，即Izq.max=Kzq*If.max保護4和5在這個電流的作用下必須立即返回。為此應使保護裝置的返回電流Ih大于Izq.max。引入可*系數Kk，則Ih=Kk*Izq.max=Kk*Kzq*If.max由于保護裝置的起

27、動與返回是通過電流繼電器來實現的。因此，繼電器返回電流與起動電流之間的關系也就代表著保護裝置返回電流與取得道路之間的關系。引入繼電器的返回系數Kh，則保護裝置的起動電流即為Idz=Ih/Kh=Kk*Kzq*If.max/Kh式中 Kk可*系數，一般采用1.15-1.25；Kzq自起動系數，數值大于1，應由網絡具體接線和負荷性質確定；Kh電流繼電器的返回系數，一般采用0.85.由這一關系可見，當Kh越小時，則保護裝置的起動電流越大，因而其靈敏性就越差。這是不利的。這就是為什么要求過電流繼電器應有較高的返回系數的原因。b.靈敏性的校驗：參見式2-18。當過電流保護作為本線路的主保護時，應采用最小運

28、行方式下本線路末端兩相短路時的電流進行校驗，要求Klm1.3-1.5；當作為相鄰線路的后備保護時，則應采用最小運行方式下相鄰線路末端兩相短路時的電流進行校驗，此時要求klm1.2.此外，在各個過電流保護之間，還必須要求靈敏系數相互配合，即對同一故障點而言，要求越*近故障點的保護應具有越高的靈敏系數。在后備保護之間，只有當靈敏系數和動作時限都相互配合時，才能切實保證動作的選擇性。這一點在復雜網絡的保護中，尤其應該注意。c.缺陷：當故障越*近電源端時，短路電流越大，此時過電流保護動作切除故障的時限 反而越長，所以過電流保護較少用來作主保護。4，階段性電流保護總體評價：電流速斷、限時電流速斷和過電流

29、保護都是反應于電流升高而動作的保護裝置。它們之間的區(qū)別主要在于按照不同的原則來選擇起動電流，即速斷是按照躲開某一點的最大短路電流來整定，限時速斷是按照躲開前方各相鄰元件電流速斷保護的動作電流而整定。而過電流保護則是按照躲開最大負荷電流來整定。由于電流速斷不能保護線路全長，限時電流速斷又不能作為相鄰元件的后備保護，因此，為保證迅速而有選擇性地切除故障，常常將電流速斷、限時電流速斷和過電流保護組合在一起，構成階段式電流保護。具體應用時，可以只采用速斷加過電流保護，或限時速斷加過電流保護，也可以三者同時采用。使用I段、II段或III段組成的階段式電流保護，其最主要的優(yōu)點就是簡單、可以并且在一般情況下

30、也能夠滿足快速切除故障的要求。因此在電網中特別是在35kv及以下的較低電壓的網絡中獲得了廣泛的應用。保護的缺點是它直接受電網的接線以及電力系統(tǒng)運行方式變化的影響，例如整定值必須按系統(tǒng)最大運行方式來選擇，而靈敏性則必須用系統(tǒng)最小運行方式來校驗，這就使它往往不能滿足靈敏系數或保護范圍的要求。四、基本接線方式： 電流保護的接線方式，即指保護中電流繼電器與電流互感器二次線圈之間的連接方式 。對相間短路的電流保護，目前廣泛應用的是三相星形接線和兩相星形接線。 (一)三相星形接線如圖2-1所示，是將三個電流互感器與三個電流 圖2-1 繼電器分別按相連接在一起，互感器和繼電器均接成星形，在中線上流回的電流為

31、Ia+Ib+Ic,正常時此電流為零，在發(fā)生接地短路時則為三倍零序電流3I0。三個繼電器的觸點是并聯(lián)接線的，相當于“或”回路當其中任一觸點閉合后均可動作與跳閘或起動時間繼電器等。由于在每相上均有電流繼電器，因此，它可以反應各種相間短路和中性點直接接地電網中的單相接地短路。(二)兩相星形接線如圖2-2所示，用裝設在A、C相上的兩個電流互感器與兩個電流繼電器分別按相連接在一起，它和三相星形接線的主要區(qū)別在于B相上不裝設電流互感器和相應的繼電器，因此，它不能反應B相中所流過的電流。在這種接線中，中線上流回的電流是IA+IC。當采用以上兩種接線方式時，流入繼電器的電流IJ就是互感器的二次電流I2，設電流

32、互感器的變比為nl=I1/I2，則IJ=I2=I1/nl，。因此，當保護裝置的起動電流整定為IDZ時 ，則反映到繼電器上的起動電流即應為：IDZJ=IDZ/nl。(三)兩種接線方式的經濟性比較：三相星形接線需要三個電流互感器、三個電流繼電器和四根二次電纜，相對來講是復雜和不經濟的。具體使用情況如下：三相星形接線廣泛應用于發(fā)電機、變壓器等大型貴重電力設備的保護中，因為它能提高保護動作的可*性和靈敏性。此外，它也可用于中性點直接接地電網中，作為相間短路和單相接地短路的保護。然而，實際應用中為達上述目的而采用三相星形接線方式的并不多。由于兩相星形接線較為簡單經濟，因此在中性點直接接地電網和非直接接地

33、電網中，都是廣泛地采用它作為相間短路的保護，此外在分布很廣的中性點非直接接地電網中，兩點接地短路發(fā)生在圖2-1所示線路上的可能性要比圖2-2的可能性大得多。，采用兩相星形就可以保證有2/3的機會只切除一條線路，這一點比之用三相星形接線是有優(yōu)越性的。當電網中的電流保護采用兩相星形接線方式時，應在所有的線路上將保護裝置安裝在相同的兩相上，以保證在不同線路上發(fā)生兩點及多點接地時，能切除故障。 電力變壓器的繼電保護 一、基本概念 1，勵磁涌流：當變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復時，則可能出現數值很大的勵磁電流，即為勵磁涌流。這是因為在穩(wěn)態(tài)工作情況下，如圖6-2（a）所示。鐵心中的磁通不能突變，因

34、此，將出現一個非周期分量的磁通，其幅值為+m。這樣在經過半個周期以后，鐵心之中的磁通達到2m，如圖6-2（b)。其數值最大可達額定電流的68倍，如圖6-2（c）所示。請看勵磁電流動態(tài)演示圖 2，最小起動電流：如圖6-1所示，當中沒有電流時 ，為使差動繼電器起動，需在工作線圈中加入一個電流，由此電流產生的磁通在中感應一定的電勢，它剛好能使執(zhí)行元件動作，此電流稱作繼電器的最小起動電流。 二、保護類型 1.故障類型及不正常運行狀態(tài) a.變壓器的內部故障可分為油箱內和油箱外故障兩種：油箱內故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心的燒損，油箱外的故障主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。

35、（上述接地短路均系對中性點直接接地電力網的一側而言） b.變壓器的不正常運行狀態(tài)主要有：由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓；由于負荷超過額定容量引起的過負荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。 2.相應保護類型 a.瓦斯保護：針對變壓器油箱內的各種故障以及油面的降低而裝設，反應于油箱內部所產生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯保護動作與信號，重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側的短路器。應裝設瓦斯保護的變壓器容量界限是：800 kVA及以上的油浸式變壓器河400kVA及以上的車間內油浸式變壓器。 b.縱差動保護： (1)基本接線如圖6-3，由圖可知，要實現變壓

36、器的縱差動保護就適當地選擇兩側電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比。 (2)保護特點：需要躲開流過差動回路中的不平衡電流。不平衡電流產生的原因和消除方法詳見表6-1。 (3)差動繼電器類型：帶有速飽和變流器的差動繼電器及具有比率制動和二次諧波制動的差動繼電器。 c.電流和電壓保護 ：根據變壓器容量和系統(tǒng)短路電流水平的不同，實現保護的方式 有：過電流保護、低電壓起動的過電流保護、復合電壓起動的過電流保護以及負序過電流保護等。 d.零序保護：對中性點直接接地電力網內，由外部接地短路引起過電流時，如變壓器 中性點接地運行則應裝設零序電流保護，當有選擇性要求時應增設零序方向元件。 e.過負荷保護

37、：對400KVA以上的變壓器，當數臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應根據可能過負荷的情況裝設過負荷保護。 f.過勵磁保護：高壓側電壓為500KVA及以上的變壓器，對頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵磁電流的升高，應裝設過勵磁保護。 母線保護 一裝設母線保護的基本原則 發(fā)電廠和變電所的母線是電力系統(tǒng)中的一個重要組成元件，當母線上發(fā)生故障時，將使連接在故障母線上的所有元件在修復故障故障母線期間，或轉換到另一組無故障的母線上運行以前被迫停電。此外，在電力系統(tǒng)中樞紐變電所的母線上故障時，還可能引起系統(tǒng)穩(wěn)定的破壞，造成嚴重的后果。一般說來，不采用專門的母線保護，而利用供電元件的保護裝置就

38、可以把母線故障切除。當雙母線同時運行或母線分段單母線時，供電元件的保護裝置則不能保證有選擇性地切除故障母線，因此應裝設專門的母線保護,具體情況如下： 1）在110KV及以上的雙母線和分段單母線上，為保證有選擇性地切除任一組（或段）母線上所發(fā)生的故障，而另一組（或段）無故障的母線仍能繼續(xù)進行，應裝設專門的母線保護。 2）110KV及以上的單母線，重要發(fā)電廠的35KV母線或高壓側為110KV及以上的重要降壓變電所的35KV母線，按照裝設全線速動保護的要求必須快速切除母線上的故障時，應裝設專用的母線保護。為滿足速動性和選擇性的要求，母線保護都是按差動原理構成的。所以不管母線上元件有多少，實現差動保護

39、的基本原則仍是適用的，即： a)在正常運行以及母線范圍以外故障時，在母線上所有連接元件中，流入的電流和流出的電流相等，或表示為I總=0； b）當母線上發(fā)生故障時，所有與電源連接元件都向故障點供給短路電流，而在供電給負荷的連接元件中電流等于零，因此，I總=Id。 c）如從每個連接元件中電流的相位來看，則在正常運行以及外部故障時，至少有一個元件中的電流相位和其余元件中的電流相位是相反的，具體地說，就是電流流入的元件和電流流出的元件這兩者的相位相反。而當母線故障時，除電流等于零的元件以外，其它元件中的電流則是同相位的。 二完全電流差動母線保護 原理接線如圖8-4所示，在母線的所有連接元件上裝設 具有

40、相同變比和特性的電流互感器。因為在一次側電流總和為零時，母線保護用電流互感器必須具有相同的變比nl，才能保證二次側的電流總和也為零。所有互感器的二次線圈在母線側的端子互相連接，另一端的端子也互相連接，然后接入差動繼電器。這樣，繼電器中的電流Ij即為各個二次電流的向量和。在正常運行及外部故障時，流入繼電器的是由于各互感器的特性不同二引起的不平衡電流Ibp；而當母線上（如圖中d點）故障時，則所有與電源連接的元件都向d點供給短路電流，于是流入繼電器的電流為Id即為故障點的全部短路電流，此電流足夠使繼電器2動作而起動出口繼電器3，使斷路器DL1、DL2和DL3跳閘。差動繼電器的起動電流應按如下條件考慮

41、，并選擇其中較大的一個： 1）躲開外部故障時所產生的最大不平衡電流，當所有電流互感器均按10%誤差曲線選擇，且差動繼電器采用具有速飽和鐵心的繼電器時，起動電流Idz.j可按下式計算：式中 Kk為可*系數，取為1.3；Id.max為在母線范圍外任一連接元件上短路時，流入差動保護電流互感器的最大短路電流；nl為母線保護用電流互感器的變比。 2）由于母線差動保護電流回路中連接的元件較多，接線復雜，因此，電流互感器二次回路斷線的機率就比較大，為了防止在正常運行情況下，任一電流互感器二次回路斷線時，引起保護裝置誤動作，起動電流應大于任一連接元件中最大的負荷電流If.max，即： Idz.j=Kk*If.

42、max/nl 當保護范圍內部故障時，應采用下式校驗靈敏系數，其值一般應不低于2 Klm=Id.min/Idz.j*nl 式中Id.min應采用實際與中可能出現的連接元件最少時，在母線上發(fā)生故障的最小短路電流值。 這種保護方式適用與單母線或雙母線經常只有一組母線運行的情況。 自動重合閘 一.基本概念 （1）瞬時性故障：在線路被繼電保護迅速斷開后，電弧即行熄滅，故障點的絕緣強度重新恢復，外界物體也被電弧燒掉而消失，此時，如果把斷開的線路斷路器再合上，就能恢復正常的供電，因此稱這類故障為“瞬時性故障”。 （2）永久性故障：在線路被斷開以后，故障仍然存在，這時即使再合上電源，由于故障仍然存在，線路還要

43、被繼電保護再次斷開，因而就不能恢復正常的供電。此類故障稱為“永久性故障”。 二.基本要求1，在下列情況下，重合閘不應動作： 1）由值班人員手動操作或通過遙控裝置將斷路器斷開時； 2）手動投入斷路器，由于線路上有故障，而隨即被繼電保護將其斷開時。因為在這種情況下，故障是屬于永久性的，它可能是由于檢修質量不合格、隱患未消除或者保安的接地線忘記拆除等原因所產生，因此再重合一次也不可能成功。 2，除上述條件外，當斷路器由繼電保護動作或其它原因而跳閘后，重合閘均應動作 ，使斷路器重新合閘。 3，為了能夠滿足第1、2項所提出的要求，應優(yōu)先采用由控制開關的位置與斷路器位置不對應的原則來起動重合閘，即當控制開

44、關在合閘位置而斷路器實際上在斷開位置的情況下，使重合閘起動，這樣就可以保證不論是任何原因使斷路器跳閘以后，都可以進行一次重合。當用手動操作控制開關使斷路器跳閘以后，控制開關與斷路器的位置仍然是對應的。因此，重合閘就不會起動。 4，自動重合閘裝置的動作次數應符合預先的規(guī)定。如一次式重合閘就應該只動作一次，當重合于永久性故障而再次跳閘以后，就不應該在動作；對二次式重合閘就應該 能夠動作兩次，當第二次重合于永久性故障而跳閘以后，它不應該再動作。 5，自動重合閘在動作以后，一般應能自動復歸，準備好下一次再動作。但對10KV及以下電壓的線路，如當地有值班人員時，為簡化重合閘的實現，也可采用手動復歸的方式

45、。 采用手動復歸的缺點是：當重合閘動作后，在值班人員未及時復歸以前，而又一次發(fā)生故障時，重合閘將拒絕動作，這在雷雨季節(jié)，雷害活動較多的地方尤其可能發(fā)生。 6，自動重合閘裝置應有可能在重合閘以前或重合閘以后加速繼電保護的動作，以便更好地與繼電保護相配合加速故障的切除。 7，在雙側電源的線路上實現重合閘時，應考慮合閘時兩側電源的同步問題，并滿足所提出的要求。 8，當斷路器處于不正常狀態(tài)（如操作機構中使用的氣壓、液壓降低等）而不允許實現重合閘時，應將自動重合閘裝置鎖閉。 三重合閘與繼電保護的配合 1，前加速保護：重合閘前加速保護一般又簡稱為“前加速保護”。 如圖5-11所示的網絡接線，假定在每條線路

46、上均裝設過電流保護，其動作時限按階梯型原則來配合。因而在*近電源端保護3處的時限就很長。為了能加速故障的切除，可在保護3處采用前加速的方式，即當任何一條線路上發(fā)生故障時，第一次都由保護3瞬時動作予以切除。如果故障是在線路A-B以外（如d點），則保護3的動作都是無選擇性的。但斷路器3跳閘后，即起動重合閘重新恢復供電，從而糾正了上述無選擇性動作。如果此時的故障是瞬時性的，則在重合閘以后就恢復了供電。如果故障是永久性的，則由保護1或2切除，當保護2拒動時則保護3第二次就按有選擇性的時限t3動作于跳閘。為了使無選擇性的動作范圍不擴展的太長，一般規(guī)定當變壓器低壓側短路時，保護3不應動作。因此，其起動電流

47、還應按照躲開相鄰變壓器低壓側的短路（d2 ）來整定。采用前加速的優(yōu)點是： a.能夠快速地切除瞬時性故障； b.可能使瞬時性故障來不及發(fā)展成永久性故障，從而提高重合閘的成功率； c.能保證發(fā)電廠和重要變電所的母線0.6-0.7倍額定電壓以上，從而保證廠用電和重要用戶的電能質量； d.使用設備少，只需裝設一套重合閘裝置，簡單、經濟。 采用前加速的缺點是： a. 斷路器工作條件惡劣，動作次數較多； b.重合于永久性故障上時，故障切除時間可能較長； c.如果重合閘裝置或斷路器拒絕合閘，則將擴大停電范圍。甚至在最末一級線路上故障時，都會使連接在這條線路上的所有用戶停電。前加速保護主要用于35KV以下由發(fā)

48、電廠或重要變電所引出的直配線路上，以便快速切除故障，保證母線電壓。在這些線路上一般只裝設簡單的電流保護。 2，后加速保護 重合閘后加速保護一般又簡稱為“后加速”。所謂后加速就是當線路第一次故障時，保護有選擇性地動作，然后進行重合。如果重合于永久性故障上，則在斷路器合閘后，再加速保護動作，瞬間切除故障，而與第一次動作是否帶有時限無關。后加速的配合方式廣泛應用于35KV以上的網絡及對重要負荷供電的送電線路上。因為在這些線路上一般都裝有性能比較完善的保護裝置。 后加速保護的優(yōu)點： a.第一次是有選擇性的切除故障，不會擴大停電范圍，特別是在重要的高壓電網中，一般不允許保護無選擇性的動作而后以重合閘來糾正。 b.保證了永久性故障能瞬間切除，并仍然是有選擇性的 c.和前加速相比，使用中不受網絡結構和負荷條件的限制，一般說來是有利而無害的。 后加速保護的缺點： a.每個斷路器上都需要裝設一套重合閘，與前加速相比較為復雜； b.第一次切除故障可能帶有延時。原理接線圖如5-12，LJ為過電流繼電器的觸點，當線路發(fā)生故障時，它起動時間繼電器SJ，然后經整定的時限后SJ2觸點閉合，起動出口繼電器ZJ而跳閘。當重合閘以后，如前分析，JSJ的觸點將閉 合1s的時間，如果重合于永久性故障上，則LJ再次動作，此時即可