第2章 繼電保護(hù)的基本元件ppt課件

1、 2.1 電流互感器 第二章 繼電保護(hù)的基本元件 電流互感器TA），其作用是將一次回路的大電流變?yōu)槎位芈返男‰娏鳎驕y量儀表和繼電保護(hù)裝置的電流線圈供電，并將二次設(shè)備與高電壓部分隔離，保證設(shè)備和工作人員的安全。 2.1 電電 流流 互互 感感 器器圖2-1 戶外電流互感器圖2-2 戶內(nèi)電流互感器 互感器是按比例變換電壓或電流的設(shè)備。互感器的功能 是將高電壓或大電流按比例變換成標(biāo)準(zhǔn)低電壓100V或標(biāo) 準(zhǔn)小電流5A或10A，均指額定值），以便實(shí)現(xiàn)測量儀表、 保護(hù)設(shè)備及自動控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化?；ジ衅鬟€可用 來隔開高電壓系統(tǒng)，以保證人身和設(shè)備的安全。分為電壓互感器和電流互感器兩大類。 電壓互感

2、器 按原理分為電磁感應(yīng)式和電容分壓式兩類。前者多用于220千伏kV及以下各種電壓等級；后者則一般用于110kV以上的電力系統(tǒng)，在330765kV超高壓電力系統(tǒng)中應(yīng)用較多。按用途，電壓互感器又分為測量用和保護(hù)用兩類。 電流互感器 工作原理、等值電路與一般變壓器相同，只是其原邊繞組串聯(lián)在被測電路中，且匝數(shù)很少；副邊繞組接電流表、繼電器電流線圈等低阻抗負(fù)載，近似短路。原邊電流即被測電流和副邊電流取決于被測線路的負(fù)載，與電流互感器副邊負(fù)載無關(guān)。電流互感器的工作原理與變壓器相似。工作時一次繞組串聯(lián)在供電系統(tǒng)的一次電路中，而二次繞組則與儀表、繼電器的電流線圈串聯(lián)形成一個閉合回路。其特點(diǎn)是一次繞組雜數(shù)很少，

3、所以一次繞組中的電流完全取決于被測回路的電流，與二次繞組的電流大小無關(guān)。二次繞組的額定電流一般為5A或1A。二次繞組所接儀表及繼電器的電流線圈的阻抗很小，所以在正常情況下，在近似于短路狀態(tài)下運(yùn)行。為了防止其一二次繞組絕緣擊穿時危及人身和設(shè)備的安全，電流互感器二次側(cè)有一端必須接地。電流互感器的額定變比為其一、二次額定電流之比，即 nTA=I1N/I2N （2-1）2.1.1 電流互感器的工作原理 為了便于正確接線、直觀地分析繼電保護(hù)的工作，判別電流互感器一次與二次電流間的相位關(guān)系，電流互感器一次和二次繞組的繞向用極性符號表示。常用的電流互感器極性都按減極性原則標(biāo)注，即當(dāng)系統(tǒng)一次電流從極性端流入時

4、，電流互感器的二次電流從極性端流出。常用的一次繞組端子注有L1、L2，二次繞組端子注有K1、K2，其中L1和K1為同極性端子。同極性端注以符號“*”，如圖2-10所示。2.1.2 電流互感器的極性圖2-3 電流互感器極性標(biāo)注2.1.3 電流互感器的接線圖2-4 電流互感器接線2.1.4 電流互感器的10%誤差曲線 電流互感器在運(yùn)行中，由于勵磁電流的存在，電流互感器一次折算后的電流和二次電流大小不相等，相位不相同，在電流轉(zhuǎn)換中出現(xiàn)數(shù)值和相位誤差。 當(dāng)一次側(cè)發(fā)生短路故障時，流入電流互感器的一次電流遠(yuǎn)大于其額定值，因鐵芯飽和電流互感器會產(chǎn)生較大誤差。繼電保護(hù)規(guī)程規(guī)定，用于保護(hù)的電流互感器，變比誤差在

5、最壞的條件下不得超過10%；一次折算后的電流和二次電流相位差在最壞條件下不得超過7o。為了控制誤差在這個范圍，生產(chǎn)廠按照試驗(yàn)繪制10%誤差曲線。10%誤差曲線：是指一次電流倍數(shù)m與最大允許負(fù)載阻抗Zen的關(guān)系曲線，稱為10%誤差曲線。如圖2-5所示。對于同一個電流互感器來說在保證其誤差不超過允許值的前提下，如果二次負(fù)荷阻抗較大則允許的一次電流倍數(shù)m就較小。如果二次負(fù)荷阻抗較小，則允許的一次電流倍數(shù)m就較大。 在選電流互感器時，如果已知電流互感器的 一次電流倍數(shù)，就可從對應(yīng)的10%誤差曲線 查得允許的二次負(fù)荷阻抗Zen。只要實(shí)際的 二次負(fù)荷阻抗Z2Zen，就滿足要求。圖2-5 電流互感器的10%

6、誤差曲線電壓互感器干式電壓互感器干式電壓互感器澆注式電壓互感器油浸式電壓互感器電容式電壓互感器電壓互感器接線電壓互感器的Vv接線電壓互感器的Y,yn接線電壓互感器的YN,yn接線電壓互感器的YN,yn,Do接線 2.4 電 磁 型 繼 電 器繼電器的分類繼電器的分類保護(hù)繼電器按其在繼電保護(hù)裝置電路中的功能可分為：保護(hù)繼電器按其在繼電保護(hù)裝置電路中的功能可分為：分類分類測量繼電器：裝設(shè)在繼電保護(hù)裝置的第一級用來反映被保護(hù)元件的 特性量變化，如電流保護(hù)中的電流繼電器，當(dāng)其特性 量電流達(dá)到動作值時即動作，它屬于主繼電器或啟動 繼電器。輔助繼電器：是一種只按電氣量是否在其工作范圍內(nèi)或者為0時而動作的電

7、氣繼電器，包括時間繼電器中間繼電器信號繼電器邏輯繼電器：在繼電保護(hù)裝置中用來實(shí)現(xiàn)特定的邏輯功能，也屬于輔助繼電器。2.4.1電磁型電流繼電器和電壓繼電器電磁型繼電器主要有三種不同的結(jié)構(gòu)型式，即螺管線圈式、吸引銜鐵式和轉(zhuǎn)動舌片式，如下圖所示。螺管線圈式電磁繼電器螺管線圈式電磁繼電器 動畫演示動畫演示2.5微機(jī)保護(hù)裝置硬件原理DigiPro400系列數(shù)字式綜合保護(hù)裝置DigiProII(S)系列數(shù)字式綜合保護(hù)裝置DigiProIII系列數(shù)字式綜合保護(hù)裝置DigiProII系列數(shù)字式綜合保護(hù)裝置微 機(jī) 保 護(hù) 裝 置微機(jī)保護(hù)裝置概述微機(jī)保護(hù)裝置微機(jī)保護(hù)：采用微機(jī)來實(shí)現(xiàn)的保護(hù)。優(yōu)點(diǎn)： （1可靠性高；

8、（2靈活性強(qiáng)； （3性能改善，功能易于擴(kuò)充； （4維護(hù)調(diào)試方便； （5有利于實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動化 2.5.1 微機(jī)保護(hù)裝置硬件結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微機(jī)系統(tǒng)開關(guān)量輸入開關(guān)量輸出驅(qū)動電路打印機(jī)液晶顯示器人機(jī)接口觸摸按鍵 繼電器TV、TA二次側(cè)，U/i 微機(jī)繼電保護(hù)裝置硬件系統(tǒng)框圖微機(jī)保護(hù)裝置從功能上可以分為5個部分， 如上圖所示： 各部分的功能如下：各部分的功能如下： 1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模擬量輸入系統(tǒng)）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模擬量輸入系統(tǒng)）采集由被保護(hù)設(shè)備的電流電壓互采集由被保護(hù)設(shè)備的電流電壓互感器輸入的模擬信號，將此信號經(jīng)過濾波，然后轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)字量。感器輸入的模擬信號，將此信號經(jīng)過濾波，然后轉(zhuǎn)換

9、為所需的數(shù)字量。 2.微型機(jī)系統(tǒng)微型機(jī)系統(tǒng)CPU主系統(tǒng)）主系統(tǒng)）包括微處理器包括微處理器CPU，只讀存儲器，只讀存儲器EPROM）、隨機(jī)存取存儲器）、隨機(jī)存取存儲器RAM及定時器及定時器TIMER等等 。CPU執(zhí)行執(zhí)行存放在存放在EPROM中的程序，對由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至中的程序，對由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至RAM區(qū)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并與存放于分析處理，并與存放于EPROM中的定值進(jìn)行比較，以完成各種保護(hù)功能中的定值進(jìn)行比較，以完成各種保護(hù)功能 。 3.開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入/輸出電路輸出電路由并行口、光電耦合電路及有接點(diǎn)的中間繼電由并行口、光電耦合電路及有接點(diǎn)的中間繼電器等組成

10、，以完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號指示及外部接點(diǎn)輸入等工作。器等組成，以完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號指示及外部接點(diǎn)輸入等工作。 4.人機(jī)接口部分人機(jī)接口部分包括打印、顯示、鍵盤、各種面板開關(guān)等，其主要功包括打印、顯示、鍵盤、各種面板開關(guān)等，其主要功能用于人機(jī)對話，如調(diào)試、定值調(diào)整、工作方式設(shè)定、與系統(tǒng)通訊等。能用于人機(jī)對話，如調(diào)試、定值調(diào)整、工作方式設(shè)定、與系統(tǒng)通訊等。 5.電源電源提供整個裝置的直流電源。提供整個裝置的直流電源。 2.6 微機(jī)保護(hù)的軟件系統(tǒng)配置兩大配置：接口軟件：保護(hù)軟件：人機(jī)接口部分的軟件，分為監(jiān)控程序和運(yùn)行程序。調(diào)試方式下執(zhí)行監(jiān)控程序，運(yùn)行方式下執(zhí)行運(yùn)行程序。各保護(hù)CPU插

11、件的保護(hù)軟件配置為主程序和中斷服務(wù)程序。 保護(hù)軟件程序結(jié)構(gòu)圖主程序按固定的采樣周期接受采樣中斷進(jìn)入采樣程序，在采樣程序中進(jìn)行模擬量采集與濾波，開關(guān)量的采集、裝置硬件自檢、交流電流斷線和起動判據(jù)的計(jì)算，根據(jù)是否滿足起動條件而進(jìn)入正常運(yùn)行程序或故障計(jì)算程序。硬件自檢內(nèi)容包括RAM、EPROM、跳閘出口等。 1、 “中斷的作用 “中斷是指CPU暫時停止原程序的執(zhí)行，轉(zhuǎn)為外部設(shè)備服務(wù)，并在服務(wù)完成后，自動返回原程序的執(zhí)行過程。2.故障處理程序 2、故障處理程序 根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的不同，保護(hù)的故障處理程序有所不同。對于線路保護(hù)來說，一般包括縱聯(lián)保護(hù)、距離保護(hù)、零序保護(hù)、電壓電流保護(hù)等處理程序。 中 斷 服

12、 務(wù) 程 序 3.正常運(yùn)行程序 正常運(yùn)行程序包括開關(guān)位置檢查、交流電壓電流斷線判斷、交流回路零點(diǎn)調(diào)整等。 1檢查開關(guān)位置狀態(tài)：三相無電流，同時斷路器處于跳閘位置動作，則認(rèn)為設(shè)備不在運(yùn)行。線路有電流但斷路器處于跳閘位置動作，或三相斷路器位置不一致，經(jīng)10秒延時報(bào)斷路器位置異常。 2交流電壓斷線：交流電壓斷線時發(fā)TV斷線異常信號。TV斷線信號動作的同時，將TV斷線時會誤動的保護(hù)如帶方向的距離保護(hù)保護(hù)等退出，自動投入TV斷線過流和TV斷線零序過流保護(hù)或?qū)Х较虮Ｗo(hù)經(jīng)過控制字的設(shè)置改為不經(jīng)方向元件控制。三相電壓正常后, 經(jīng)延時發(fā)TV斷線信號復(fù)歸。 3交流電流斷線：交流電流斷線發(fā)TA斷線異常信號。保護(hù)判

13、出交流電流斷線的同時，在裝置總起動元件中不進(jìn)行零序過流元件起動判別，且要退出某些會誤動的保護(hù)，或?qū)⒛承┍Ｗo(hù)不經(jīng)過方向控制。4電壓、電流回路零點(diǎn)漂移調(diào)整：隨著溫度變化和環(huán)境條件的改變，電壓、電流的零點(diǎn)可能會發(fā)生漂移，裝置將自動跟蹤零點(diǎn)的漂移。2.7 微機(jī)保護(hù)可靠性保障可靠性 是指保護(hù)不誤動和不拒動。干擾和元件損壞是影響保護(hù)誤動的主要因素。 微機(jī)保護(hù)通常在硬件及軟件方面采取如下防范措施：硬件方面：1.隔離和屏蔽2.電源的抗干擾 一般采用寬工作電壓范圍AC85265V且有隔離作用的開關(guān)電源3.信號傳輸線的抗干擾采用屏蔽電纜 4.采用印制電路板的抗干擾采用印制電路板的抗干擾 在設(shè)計(jì)電路板時，要求印刷電

14、路板在設(shè)計(jì)電路板時，要求印刷電路板PCB布布線應(yīng)盡量減少不同部分相互間的各種耦合干擾。線應(yīng)盡量減少不同部分相互間的各種耦合干擾。5.實(shí)行聯(lián)網(wǎng)實(shí)行聯(lián)網(wǎng) 對電網(wǎng)廠站的微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，可以對對電網(wǎng)廠站的微機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，可以對微機(jī)保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)行在線監(jiān)控，提高了微機(jī)保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)行在線監(jiān)控，提高了微機(jī)保護(hù)運(yùn)行的可靠性。微機(jī)保護(hù)運(yùn)行的可靠性。軟件方面軟件方面 一旦干擾突破了由硬件組成的防線，可由軟件一旦干擾突破了由硬件組成的防線，可由軟件來進(jìn)行糾正，以防造成微機(jī)工作出錯，導(dǎo)致保護(hù)來進(jìn)行糾正，以防造成微機(jī)工作出錯，導(dǎo)致保護(hù)誤動或拒動。誤動或拒動。1.輸入數(shù)據(jù)的糾錯輸入數(shù)據(jù)的糾錯 2.運(yùn)算結(jié)果的核對運(yùn)算結(jié)果的核對 3.出口的閉鎖出口的閉鎖4.自動檢測自動檢測 解決微機(jī)保護(hù)“死機(jī)