繼電保護(hù)基本知識(shí)

一、電力系統(tǒng)的故障在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，之間的短接〔簡(jiǎn)稱(chēng)匝間短路。電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可能產(chǎn)生的后果如下：故障點(diǎn)的電弧使故障設(shè)備損壞。流的幾倍至幾十倍，其熱效應(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)可能會(huì)使短路回路中的設(shè)備受到損壞。品質(zhì)量。嚴(yán)峻時(shí)可能造成電壓崩潰，引起大面積停電。破壞電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性?？赡芤鹣到y(tǒng)振蕩，甚至造成電力系統(tǒng)的瓦解。電力系統(tǒng)的正常工作遭到破壞，但未形成故障，稱(chēng)為不正常工作狀態(tài)。電氣設(shè)備的過(guò)負(fù)荷由于功率缺額引起系統(tǒng)頻率的下降、發(fā)電機(jī)的突然甩負(fù)荷產(chǎn)生的過(guò)電壓以及系統(tǒng)振蕩等，都屬于不正常工作狀態(tài)。故障和不正常工作狀態(tài)都可能引起事故，輕者造成小面積的停電，重者造成人身和設(shè)備甚至大面積的惡性停電事故。二、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的任務(wù)GB50062—92《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：電力網(wǎng)中的電力設(shè)備短路故障和恢復(fù)供電。為了減輕故障和不正常工作狀態(tài)造成的影響，繼電保護(hù)的任務(wù)是：使故障元件免受損壞，保證系統(tǒng)其他局部連續(xù)運(yùn)行。人員予以處理。在無(wú)人值班時(shí)，保護(hù)裝置可經(jīng)過(guò)延時(shí)作用于減負(fù)荷或跳閘。三、對(duì)繼電保護(hù)的根本要求GB50062—92《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿(mǎn)足牢靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求。繼電保護(hù)性能的優(yōu)良通常用四性原則來(lái)衡量。一般狀況下，動(dòng)作于跳閘的繼電保護(hù)要滿(mǎn)足“四性”原則。1-1 繼電保護(hù)的選擇性1-1 繼電保護(hù)的選擇性所謂繼電保護(hù)的選擇性是指繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從系統(tǒng)中切除，保證系統(tǒng)無(wú)故障局部連續(xù)運(yùn)行。例如，當(dāng)K點(diǎn)短路時(shí)，L1

1線(xiàn)路兩側(cè)保護(hù)1、2動(dòng)作，QF、QF1 2跳閘，是選擇性動(dòng)作。當(dāng)K點(diǎn)短路時(shí)，L2

5動(dòng)作，QF5

5拒動(dòng)或QF5

拒動(dòng)時(shí)，1、3動(dòng)作，QF、QF1 3

51、3動(dòng)作，為非選擇性。速動(dòng)性速動(dòng)性又叫快速性，是指繼電保護(hù)裝置動(dòng)作要快速。的時(shí)間，降低電力系統(tǒng)在短路狀態(tài)下的設(shè)備損壞程度。切除故障的時(shí)間包括繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和斷路器的跳閘時(shí)間縮短故障切除時(shí)間。在簡(jiǎn)潔、牢靠和保證選擇性的前提下，原則上保護(hù)動(dòng)作越快越好。應(yīng)當(dāng)高和保護(hù)整定的簡(jiǎn)單。在實(shí)際應(yīng)用中，為防止干擾信號(hào)造成保護(hù)裝置的誤動(dòng)作及保護(hù)間的協(xié)作，不得不人為地5ms。靈敏性計(jì)算。對(duì)于反響故障時(shí)參數(shù)增大的繼電保護(hù)，其靈敏度系數(shù)為K 保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最小計(jì)算值sen

繼電保護(hù)的動(dòng)作參數(shù)對(duì)于反響故障時(shí)參數(shù)降低的繼電保護(hù)，其靈敏度系數(shù)為K = 繼電保護(hù)的動(dòng)作參數(shù)sen 保護(hù)區(qū)末端金屬性短路時(shí)故障參數(shù)的最大計(jì)算值考慮到故障可能是非金屬性的短路等因素，因此要求k 1。sen牢靠性繼電保護(hù)的牢靠性是指電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)牢靠地不動(dòng)作；當(dāng)發(fā)生故障或不正常工作狀態(tài)時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)牢靠地動(dòng)作。前者稱(chēng)為安全性，后者稱(chēng)為可依靠性。工作。以上四項(xiàng)根本要求，貫穿整個(gè)繼電保護(hù)內(nèi)容的始終。要留意四項(xiàng)根本要求間的沖突與統(tǒng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性首先要著眼于整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有利，而不應(yīng)局限于節(jié)約繼電保護(hù)的投資。同時(shí)，對(duì)于那些次要而數(shù)量很大的電氣元件，也不應(yīng)裝設(shè)簡(jiǎn)單而昂貴的繼電保護(hù)。其次節(jié)繼電保護(hù)的根本構(gòu)成與分類(lèi)一、繼電保護(hù)的根本構(gòu)成隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)展，繼電保護(hù)根本上以微機(jī)保護(hù)為主，來(lái)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的安全保障，1-2 繼電保護(hù)根本原理構(gòu)成1-2 繼電保護(hù)根本原理構(gòu)成電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，有些參數(shù)發(fā)生變化，與系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不同。例如電流增大、電壓降低、線(xiàn)路始端測(cè)量的阻抗減小以及電流之間的相位差發(fā)生變化等。利用這些差異可以構(gòu)成各種不同原理的繼電保護(hù)。繼電保護(hù)裝置由測(cè)量局部、規(guī)律局部和執(zhí)行局部組成，如圖1-2所示。測(cè)量局部的作用障。假設(shè)運(yùn)行參數(shù)到達(dá)或超過(guò)整定值，測(cè)量局部向規(guī)律局部發(fā)出信號(hào)，說(shuō)明發(fā)生了故障，且送來(lái)的信號(hào)，依據(jù)預(yù)定的任務(wù)，動(dòng)作于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)。二、繼電保護(hù)的分類(lèi)等。按保護(hù)的功能可分為主保護(hù)，后備保護(hù)，關(guān)心保護(hù)。①主保護(hù)是指能按要求切除被保護(hù)線(xiàn)路〔或元件〕范圍內(nèi)的短路故障起主要作用的繼電保護(hù)。方式。③關(guān)心保護(hù)一般用于彌補(bǔ)主保護(hù)某些性能的缺乏，而裝設(shè)的一種保護(hù)。保護(hù)、電容器保護(hù)等。保護(hù)、高頻保護(hù)、瓦斯保護(hù)等。第三節(jié)繼電保護(hù)的根本元件輯與延時(shí)也都是由繼電器來(lái)完成。微機(jī)保護(hù)主要有硬件和軟件兩局部來(lái)組成，不同的保護(hù)其硬件大致是一樣的，通過(guò)不同的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)不同原理的保護(hù)。本節(jié)主要表達(dá)微機(jī)保護(hù)的根本構(gòu)成。圖圖1-3 典型的微機(jī)保護(hù)框圖〔一〕微機(jī)保護(hù)裝置的構(gòu)成1-3、1-4所示。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)傳統(tǒng)保護(hù)是把互感器二次側(cè)電壓信號(hào)及電圖1-5 CST2023系列變壓器保護(hù)原理框圖圖圖1-5 CST2023系列變壓器保護(hù)原理框圖圖1-4 單片微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)原理框圖保護(hù)裝置。微機(jī)保護(hù)則是入微型計(jì)算機(jī)的信號(hào)必需是數(shù)字信號(hào)。這就要求必需有一個(gè)將模擬信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)，這就是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)片微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的，這也是微機(jī)保護(hù)名稱(chēng)的由來(lái)。由一片微處理器圖1-6 多CPU構(gòu)造的保護(hù)硬件框圖〔CPU〕配以程序存貯器〔EPROM、數(shù)據(jù)存貯器〔RAM、接口芯〔包括并行接口芯片、圖1-6 多CPU構(gòu)造的保護(hù)硬件框圖由單片微型計(jì)算機(jī)配以局部接口芯片也可以構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)。同樣地，在一套微機(jī)保護(hù)裝置中僅有一個(gè)單片機(jī)稱(chēng)為單微機(jī)系統(tǒng)，而在一套保護(hù)裝置中有兩片或兩片以上單片機(jī)則稱(chēng)為多微機(jī)系統(tǒng)。單微機(jī)系統(tǒng)CPU只有一個(gè)，整套保護(hù)裝置的全部功能都是在它的治理之下實(shí)現(xiàn)的，而多微機(jī)系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的，CPU可執(zhí)行它的一局部任務(wù)，幾個(gè)CPU之間的任務(wù)是并行工作的。例如圖1-5CST2023系列變壓器保護(hù)原理是只有一個(gè)CPU的微機(jī)保護(hù)。目前，多微機(jī)系統(tǒng)任務(wù)安排方法有多種方案。例如有兩個(gè)CPU的系統(tǒng)，其中一個(gè)CPUCPUCPU實(shí)現(xiàn)CPUCPU實(shí)現(xiàn)完全一樣的任務(wù)，從而對(duì)微機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，硬件電路與軟件完全雙重化，有利于提高微機(jī)保護(hù)牢靠性。在簡(jiǎn)單的保護(hù)裝由低通濾波插件來(lái)A/DDSP CPLD光隔置中，一般有兩個(gè)以上CPU的或單片機(jī)。此時(shí)，可由一個(gè)CPU或單片機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)功能，其他CPU或單片機(jī)則分別完成不同的保護(hù)功能。這種硬件構(gòu)造稱(chēng)為主從式多電源液晶顯示由低通濾波插件來(lái)A/D打印CPU串口出口繼電器QD+ECPU1-6為比較典型的多CPU微機(jī)保護(hù)，如南自1-7硬件模塊圖的WXB系列、許繼的WXH系列等。型保護(hù)為了提高數(shù)據(jù)的處理力量，承受雙數(shù)據(jù)處理1-7所示。輸入輸出接口輸入輸出接口是微機(jī)保護(hù)與外部設(shè)備的聯(lián)系局部，由于輸入信號(hào)、輸出信號(hào)都是開(kāi)關(guān)量信號(hào)〔即觸點(diǎn)的通、斷，所以又稱(chēng)為開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出電路，如圖1-8所示。圖圖1-8 開(kāi)關(guān)量輸出回路原理圖例如，保護(hù)裝置連接片、屏上切換開(kāi)關(guān)，其他保護(hù)動(dòng)作的觸點(diǎn)等均作為開(kāi)關(guān)量輸入到微機(jī)保護(hù)，而微機(jī)保護(hù)的執(zhí)行結(jié)果則應(yīng)通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出電路驅(qū)動(dòng)一些繼電器，如起動(dòng)繼電器，跳閘出口繼電器，信號(hào)繼電器等。電源微機(jī)保護(hù)裝置的電源是一套微機(jī)保護(hù)裝置的重要組成局部。電源工作的牢靠性直接影響著微機(jī)保護(hù)裝置不僅要求電源的電壓等級(jí)多，而且要求特性好，且具有強(qiáng)的抗干擾力量。逆變穩(wěn)壓電源。一般地，集成電路5V，而數(shù)據(jù)采集系1-9電源插件原理及輸入接線(xiàn)圖統(tǒng)的芯片通常需要雙極性的±15V或±12V24V電壓。因此，微機(jī)保護(hù)裝置的電源至少要供給5V、±15V、24V幾個(gè)電壓等級(jí)，而且各級(jí)電壓之間應(yīng)不共地，以避開(kāi)相互干擾甚至損壞芯片。如圖1-9。圖1-9是微機(jī)保護(hù)裝置硬件組成的插件原理及接線(xiàn)圖。圖中〕〔c〕是電源直流線(xiàn)接入端子和外部開(kāi)入量輸入端子。信號(hào)，其輸出掌握相關(guān)繼電器，發(fā)出跳閘命令和信號(hào)。人機(jī)接口局部也由微型機(jī)實(shí)現(xiàn)。按鍵作為人機(jī)聯(lián)系的輸入手段，可輸入命令、地址、數(shù)告。在多微機(jī)系統(tǒng)中，人機(jī)接口局部一般由一個(gè)單獨(dú)的微機(jī)系統(tǒng)或單片機(jī)實(shí)現(xiàn)?！捕逞b置版面布置微機(jī)保護(hù)正面不同廠家有所不同，其共同之處是要整運(yùn)行線(xiàn)上安裝同類(lèi)儀表RCS-901超高壓線(xiàn)路成套保護(hù)裝置充電區(qū)號(hào)確認(rèn)跳B(niǎo)跳C取消操作便利，布局美護(hù)裝置轉(zhuǎn)換〔掌握〕開(kāi)關(guān)、信號(hào)指示燈、圖1-10面板布置1-101-11所示。顯示窗主要顯示自檢狀態(tài)、正常運(yùn)行時(shí)狀態(tài)、故障狀態(tài)、調(diào)試狀態(tài)等。通過(guò)顯示窗可以完成根本的人機(jī)對(duì)話(huà)及裝置自身的信息輸出。鍵盤(pán)++“消”等鍵。3.信號(hào)指示燈主要指示保護(hù)的工作狀態(tài)。有正常運(yùn)行指示、TV斷線(xiàn)、重圖1-11 RCS902正面照片DCACLPF CPUCOMOPT1OPT2SIGOUT1 OUT2 OUTRXTX1-12端子布置圖〔背視〕合閘充放電狀態(tài)、跳閘狀態(tài)、信號(hào)復(fù)歸等信號(hào)。4.并行或串行通訊或調(diào)試接口可以通過(guò)外接設(shè)備對(duì)設(shè)備進(jìn)展軟件調(diào)試，也可以進(jìn)展保護(hù)功能的測(cè)試。圖1-13 端子布置照片〔背視〕通過(guò)裝置端子布置可以對(duì)保護(hù)裝置的硬件有所了解，如圖1-12、1-13所示：圖1-13 端子布置照片〔背視〕次是：直流或直流電源。溝通1A或5A的電流互感器二次電流通濾波器以及VFC轉(zhuǎn)換等，為CPU供給實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。通訊板：實(shí)現(xiàn)光纖、雙絞線(xiàn)、10／100M以太網(wǎng)光纖為通道的數(shù)據(jù)、信息通訊。開(kāi)入開(kāi)出光耦插件：開(kāi)關(guān)量的輸入輸出。信號(hào)板：顯示裝置的運(yùn)行狀態(tài)、保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)等的信號(hào)。輸出繼電器插件及擴(kuò)展板等：供給裝置出口的空繼電器接點(diǎn)。*第四節(jié)繼電保護(hù)的軟件系統(tǒng)一、微機(jī)保護(hù)軟件系統(tǒng)配置和保護(hù)軟件兩大局部?！惨弧辰涌谲浖涌谲浖侵溉藱C(jī)接口局部的軟件，其程序可以為監(jiān)控程序和運(yùn)行程序。執(zhí)行哪一局部程序由接口面板的工作方式或顯示器上顯示的菜單項(xiàng)選擇擇來(lái)打算的。如圖1-21，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。主程序采樣程序NY起動(dòng)正常運(yùn)行程序故障計(jì)算程序〔或電路主程序采樣程序NY起動(dòng)正常運(yùn)行程序故障計(jì)算程序接口的運(yùn)行程序由主程序和定時(shí)中斷效勞程序構(gòu)成。主程序主要完成巡檢〔各CPU保護(hù)插件、鍵盤(pán)掃描和處理及故障信息排列和打印。定時(shí)中斷效勞程序包括了以下幾個(gè)局部：軟件時(shí)鐘程序；以硬件時(shí)鐘掌握并同步各CPU插件的軟件時(shí)鐘；檢測(cè)CPU插件起動(dòng)元件是否動(dòng)作的檢測(cè)起動(dòng)程序。所1.66ms產(chǎn)生一次定時(shí)中斷，在1600時(shí)，圖1-21 保護(hù)程序構(gòu)造框圖1。〔二〕保護(hù)軟件的配置各保護(hù)CPU插件的保護(hù)軟件配置為主程序和二個(gè)中斷效勞程序。主程序通常都有三個(gè)根本模塊：初始化和自檢循環(huán)模塊、保護(hù)規(guī)律推斷模塊和跳閘〔及后加速〕處理模塊。通常把保護(hù)規(guī)律推斷和跳閘〔及后加速〕處理總稱(chēng)為故障處理模塊。效勞程序局部也不盡一樣。不同保護(hù)的通信規(guī)約不同，也會(huì)造成程序的很大差異。〔三〕中斷效勞程序及其配置實(shí)時(shí)性與中斷工作方式概述工控計(jì)算機(jī)設(shè)備，更是離不開(kāi)中斷的工作方式。裝置需要在限定的極短的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)采樣低層次的操作任務(wù)去執(zhí)行一級(jí)優(yōu)先操作的任務(wù)承受帶層次要求的中斷工作方式，在這里中斷成為保護(hù)裝置軟件的一個(gè)重要概念。總之，由于外部大事是隨機(jī)產(chǎn)生的，凡需要CPU馬上響應(yīng)并準(zhǔn)時(shí)處理的大事，必需用中斷的方式才可實(shí)現(xiàn)。中斷效勞程序的概念對(duì)保護(hù)裝置而言，其外部大事主要是指電力網(wǎng)系統(tǒng)狀態(tài)、人機(jī)對(duì)話(huà)、系統(tǒng)機(jī)的串行電力1.66ms中斷原程序的運(yùn)稱(chēng)為定時(shí)采樣中斷效勞程序。在采樣中斷效勞程序中，除了采樣和計(jì)算外，通常還含有保護(hù)的起動(dòng)元件程序及保護(hù)某3U0此保護(hù)的采樣中斷效勞程序是微機(jī)保護(hù)的重要軟件組成局部。務(wù)程序或鍵盤(pán)處理程序常屬于監(jiān)控程序的一局部程序。系統(tǒng)機(jī)與保護(hù)的通信要求，實(shí)際上是屬于高一層次對(duì)保護(hù)的干預(yù)。這種通信要求常用主從式串行口通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)系統(tǒng)主機(jī)對(duì)保護(hù)裝置有通信要求時(shí)，或者接口CPU對(duì)保護(hù)CPU二種。系統(tǒng)機(jī)或接口CPU〔主機(jī)〕通過(guò)地址幀呼喚通信對(duì)象，被呼喚的通信對(duì)象〔從機(jī)〕通信地址和執(zhí)行主機(jī)的操作命令的程序。保護(hù)的中斷效勞程序配置串行通信斷效勞程序。對(duì)單CPU保護(hù)，CPU除保護(hù)任務(wù)之外還有人機(jī)接口任務(wù)，因此還可以配置有鍵盤(pán)中斷效勞程序。*第五節(jié)微機(jī)保護(hù)的數(shù)據(jù)處理一、微機(jī)保護(hù)的數(shù)據(jù)處理微機(jī)保護(hù)的功能是由實(shí)時(shí)的數(shù)字信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，必需對(duì)各自被保護(hù)元件的模擬信號(hào)進(jìn)展必要的處理，最終轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入給微處理器進(jìn)展處理?！惨弧齿斎肽M信號(hào)的電平變換輸入模擬信號(hào)電平變換環(huán)節(jié)，通常位于前置模擬通道之前，它是數(shù)字保護(hù)裝置信號(hào)輸入擾力量。輸入模擬信號(hào)的電平變換，主要由各種電壓、電流變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的保護(hù)裝置根本一樣。圖1-22 采樣保持過(guò)程示意圖由于這些輸入信號(hào)從系統(tǒng)正常狀態(tài)到故障狀態(tài)，呈現(xiàn)極大的動(dòng)態(tài)范圍，所以電平變換局部A/D要保證在最嚴(yán)峻故障時(shí)有充分的裕度。如溝通電流信號(hào)在故障時(shí)可到達(dá)正常運(yùn)行時(shí)的10～20倍，甚至還要附加數(shù)量一樣的直流重量暫態(tài)偏移值，在這種狀況下也不應(yīng)當(dāng)使圖1-22 采樣保持過(guò)程示意圖〔二〕采樣、采樣定理及采樣保持模擬量輸入信號(hào)經(jīng)電平變換和低通濾波形如圖1-22所示。在采樣器的輸出端即可得到離散的采樣信號(hào)。采樣就是周期性抽取或測(cè)量連續(xù)信號(hào)。每1隔Δt采樣一次，Δt稱(chēng)為采樣周期， 稱(chēng)為Δt采樣頻率f。s連續(xù)信號(hào)的離散化與采樣所需要的最低采2f>2fs

。否則將會(huì)消滅頻率混迭，不行能重現(xiàn)原來(lái)的信號(hào)，這max就是對(duì)連續(xù)信號(hào)進(jìn)展數(shù)字處理必需遵守的采樣定理。目前微機(jī)保護(hù)承受的采樣頻率約在240～2023FLP-900快速主保護(hù)采樣頻率為fs=24×50=1200(Hz)fs=12×50=600(Hz)。〔三〕模／數(shù)〔A／D〕轉(zhuǎn)換過(guò)微機(jī)保護(hù)的濾波、采樣等處理后必需轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)CPU才能進(jìn)展進(jìn)一步處理。而完成這A／D轉(zhuǎn)換器有逐次靠近式ADC、雙斜坡ADC和壓頻變換VFC。模／數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度打算于A／D芯片的位數(shù)。114位的A／D芯片。二、微機(jī)保護(hù)的根本算法在微機(jī)保護(hù)中如何運(yùn)用運(yùn)算方法求出電流、電壓的幅值、相位的問(wèn)題就是算法要爭(zhēng)論的〔需要的采樣點(diǎn)數(shù)明顯，運(yùn)算精度高可使保護(hù)裝置對(duì)區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障推斷準(zhǔn)確，而算法所用數(shù)據(jù)窗短，運(yùn)算工是如何在速度與精度之間進(jìn)展權(quán)衡。目前在微機(jī)保護(hù)裝置中承受的算法很多，但可以歸納為兩類(lèi)：一是依據(jù)輸入量的假設(shè)干采體量值，而是依據(jù)假設(shè)干采樣點(diǎn)值與整定值相結(jié)合直接建立動(dòng)作判據(jù)方程式的方法?！惨弧澄C(jī)保護(hù)的常用算法微機(jī)保護(hù)的算法有很多種，為了區(qū)分與模擬量保護(hù)不同，在此僅選幾種簡(jiǎn)潔的算法。突變量電流元件算法起動(dòng)元件反映兩相電流差的突變量。其公式為：ΔI=||iΔuv ΔI =||i

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|－|i|－|i

－i－i

|||| 〔1-1〕vw vwK ΔI =||i －i

|－|i

vwK－2N－i ||wu

wuK－2N式中i =i －i式中uvK uK vKi =i －ivwK vK wKi =i －iwuK wK uKN為工頻每周期采樣點(diǎn)數(shù),對(duì)不同的保護(hù)裝置N=12,24,…i 、i 、i 為各相當(dāng)前時(shí)刻的采樣值。uK vK wKi 、i 、i

為各相前一周時(shí)刻的采樣值。uK－Ni

vK－N、i

wK－N、iwK－2N

為各相前兩周時(shí)刻的采樣值。以ΔI 為例，正常運(yùn)行時(shí)，i 、i 、i

的值相等，所以ΔI ＝0起動(dòng)元件不起uv

uvK－N

uvK－2N uv50Hz時(shí)，則iuvK

、iuvK－N

、iuvK－2N

的值將不相等。這是由于采樣是按等時(shí)間間隔進(jìn)展的，頻率變化時(shí)，iuvK

、i

兩采樣值將不是相差一個(gè)周期的采樣uvKiuvKuvK

、iΔuvK－NΔ

將消滅差值，但同樣iuvK－N

、iuvK－2N

也消滅差值，并且|i

－i |uvK－N與|i

－i

|差值接近相等。而Iuv

1-23所示。1-11-24所示。IIk-24Ik-12IktIIk-24Ik-12IktT=20msT=20ms1-23正常運(yùn)行時(shí)對(duì)電流的采樣IIk-24Ik-12IktT=20msT=20ms1-24短路時(shí)對(duì)電流的采樣對(duì)各種相間故障提高兩相短路靈敏度可提高一倍。抗共模干擾力量強(qiáng)。造成VFC偏置電源波動(dòng)而誤動(dòng)，用相電流差時(shí)可在兩相電流求差時(shí)抵消這種干擾。半周積分算法當(dāng)被采樣的模擬量是溝通正穩(wěn)態(tài)短路電流的采樣或后備保護(hù)的采樣時(shí)可使用半周積分算法。只要采樣點(diǎn)數(shù)N于這種算法運(yùn)算工作量較小，對(duì)于一些要求不高的電流電壓保護(hù)可以承受此種算法。導(dǎo)數(shù)算法設(shè)電壓和電流分別為以電壓為例

u=Umsinωti=Imsin(ωt-φ) 〔1-2〕duωu′=ωdt

cos tmu2u2u2u2UmIIIk+1kIIIk+1kIk-1t01-25采樣及微分算法圖解uu的微分。在式中，任一時(shí)刻電壓的采樣值是的，通過(guò)采樣值，承受一次差分法可近似的求出微重量來(lái)，近似值所產(chǎn)生的誤差將隨采樣頻率的增加而減小。k k k-1〔I 〕為t 時(shí)刻的采樣值，u 〔I 〕為t 時(shí)刻k-1

k-1

k+1

k+1

k+1的采樣值，則uk

u uk1 〔1-4〕2Δtu2(ku 2tku2(ku 2tk1k1)2/2U=Um同理可得

〔1-5〕k1)2/2i i2tImu u2u2(k1 k1)2U2Z2= mI2

k i i

〔1-6〕m 2i2(k1 k1)2k 2t這種算法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)潔，計(jì)算速度快〔只需兩個(gè)數(shù)據(jù)窗及2Δ由于故障量不行能是純粹正弦波，通常含有各次諧波重量。傅氏算法假定被采樣的電壓模擬信號(hào)是一個(gè)周期性的時(shí)間函數(shù)，依據(jù)傅氏級(jí)數(shù)的概念，可將此周期函數(shù)分解為不衰減的直流重量和各整次諧波重量。其表達(dá)式為：u(t)=U0

+UnRn1

cosntUnj

sinnt) 〔1-7〕式〔1-7〕中 n為自然數(shù)，n=0，1，2，3，……；UU，UUnr

分別為各次諧波正弦項(xiàng)和余弦項(xiàng)的振幅；ω為基波角頻率。上式中含有恒定的直流重量及各次諧波重量。而保護(hù)只要基波重量，依據(jù)三角函數(shù)的正交性，電壓基波重量的傅里葉余弦系數(shù)UnR

和正弦系數(shù)Unj

分別為U =1

u(t)costdtnR 1Unj=

ut)sitdt 〔1-〕在保護(hù)中，上述積分承受離散數(shù)字信號(hào)求和獲得2UnR=N

Nk0

u(k)cosk2N2Unj=N

Nk0

u(k)sink

2〔1-9〕N這種算法的主要優(yōu)點(diǎn)是比較準(zhǔn)確，濾波局部只需考慮濾去高頻。缺點(diǎn)是計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，20ms，所以這種計(jì)算方法多用于動(dòng)作速度稍慢但要求準(zhǔn)確度較高的保護(hù)。第六節(jié)互感器互感器的作用主要有以下幾點(diǎn)：將一次系統(tǒng)的高電壓和大電流變換為易于測(cè)量的低電壓和小電流值?？梢允箿y(cè)量?jī)x表、保護(hù)掌握裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化。裝便利、修理時(shí)不必中斷一次設(shè)備的運(yùn)行。系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)由互感器二次側(cè)采集，易于實(shí)行微機(jī)監(jiān)控和遠(yuǎn)方操作，便于集中掌握。電壓互感器一次側(cè)為額定電壓時(shí)，其二次側(cè)電壓為100V；電流互感器有三種規(guī)格，即1A、5A、0.5A1A或5A或0.5A?；ジ袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)，造成設(shè)備和人身事故。一、電流互感器〔TA〕電流互感器的極性如圖1-26所示，電流互感器的一次繞組兩端，分別用L、L

標(biāo)記出它的始端和末端，1 2而二次繞組的兩端分別用K、K標(biāo)記出它的始端和末端。一、二次繞組的始端L 和K、L1L1**K11Z122LL2K21-26電流互感器的極性標(biāo)示和相量圖2和2末端L K分別為同極性端。我們常用“*”或“”標(biāo)2和2記在L、K或L 、K上說(shuō)明它們是同極性端。1 1 2 2繼電保護(hù)用的電流互感器一次繞組電流I和二次繞組1I系依據(jù)認(rèn)為鐵心中的合成磁動(dòng)勢(shì)等于一2互感器的空載電流，則有1 1 2 21或 I I2 n 1TA〔1-10〕1 式中W 、W1 n ——是電流互感器的變比，n =W／W。TA TA 2 1II兩相量同相位。即電流互感器的一次側(cè)電流從正極性端子“*”流入1 2時(shí)，二次側(cè)電流從正極性端子“*”流出；當(dāng)一次電流從反極性端子流入時(shí)，二次電流也從反極性端子流出。電流互感器的準(zhǔn)確度與誤差〔準(zhǔn)確度100%0.1%0.1級(jí)；0.5%0.50.10.51.0、2.550.5級(jí)。電流互感器的誤差分為變比誤差和角度誤差，變比誤差影響反響量大小的保護(hù)；而角度〔電流互感器誤差的具體內(nèi)容在《電氣設(shè)備》中已經(jīng)學(xué)習(xí)〕在此只爭(zhēng)論電流互感器在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生誤差的因素。ZL2ZL2圖1-27 10％誤差曲線(xiàn)1 一次電流I與一次額定電流I 之比叫一次電流倍數(shù)m。 1 22流倍數(shù)m將會(huì)很大。當(dāng)m較小時(shí)，隨著m的增大，二次電Im大到肯定程度時(shí)，電流互感器鐵心開(kāi)頭飽和，I不隨著m的增大而線(xiàn)性增大，而是增大得較慢，10％時(shí)所對(duì)應(yīng)的一次電流倍數(shù)m，稱(chēng)為飽和一次電流倍22數(shù)m 。 010L2〔２〕二次負(fù)載阻抗ZL2假設(shè)負(fù)載阻抗增大，電流互感器的輸出電壓增大，其鐵芯趨向飽和，勵(lì)磁電流增大，故誤差增大。10L2對(duì)于繼電保護(hù)用電流互感器，要求其變比誤差不超過(guò)10％，角度誤差為7°。因此繼電101-27所示。10％誤差曲線(xiàn)，是指107M與二次允許負(fù)載阻抗Z之間的關(guān)系曲線(xiàn)。10％誤差曲線(xiàn)由電流互感器生產(chǎn)廠家供給。主要用來(lái)檢驗(yàn)電流互感器的變比誤差和電流互感器的二次負(fù)載阻抗是否超過(guò)允許值。10L2IUIUII保護(hù)VW1n9LBU1n121n10LBV1n131n11LBW1n14** * * * *1n12LB01n15IIIuvw In1-28三相完全星形接線(xiàn)電流互感器的幾種接線(xiàn)方式對(duì)于中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)，通常承受網(wǎng)，宜承受三相完全星形接線(xiàn)；為了滿(mǎn)足不線(xiàn)。〔１〕三相完全星形接線(xiàn)，如圖1-28所示三相均裝有電流互感器，各相電流互感01n9、1n10等為保護(hù)裝置的接線(xiàn)端子排編號(hào)，0、、、LB LB LB、、、U V W

LB為電流保護(hù)的U、V、W及零序保護(hù)線(xiàn)圈。種接線(xiàn)方式能反響各種直接接地電網(wǎng)的保護(hù)中。IUI IV WIUI IV W保護(hù)Iu1n9LBU1n12Iw1n10LB 1n13W* ***In1n11LB1n14VIIuw圖1-29 兩相不完全星形接線(xiàn)互感器都應(yīng)裝設(shè)在同名的兩相上，一般裝設(shè)在U、W相上。兩相不完全星形接線(xiàn)，接線(xiàn)簡(jiǎn)潔、短路。為了能反響未接電流互感器的V相，通V常在TA中線(xiàn)上接一保護(hù)線(xiàn)圈LBV

為U相與V相電流之和，所以為V相電流，即中線(xiàn)的電流保護(hù)線(xiàn)圈反響V相電流。由于接接接地電網(wǎng)中，兩點(diǎn)接地短路時(shí)，有2/3的時(shí)機(jī)只切除一條線(xiàn)路，所以在中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中應(yīng)用更為廣泛。除此以外，電流互感器還有兩相差式接線(xiàn)、三角形接線(xiàn)、三相零序接線(xiàn)、零序電流互感器等，這些接線(xiàn)方式一般用于設(shè)備的保護(hù)，或者是有特別要求的保護(hù)上。電流互感器的接線(xiàn)要求為了使電流互感器安全、準(zhǔn)確地工作，其二次繞組的接線(xiàn)應(yīng)符合肯定的要求。電流互感器二次回路應(yīng)有一個(gè)接地點(diǎn)，以防當(dāng)一、二次側(cè)繞組絕緣擊穿時(shí)危及設(shè)箱接地；差動(dòng)回路有特別要求的在保護(hù)屏接地；3/2接線(xiàn)狀況下，需要將兩臺(tái)電流互感器接成電流和，也就是兩只電流互感器二次側(cè)并聯(lián)，將接地點(diǎn)接于保護(hù)屏上。電流互感器二次繞組不準(zhǔn)開(kāi)路，且在其二次回路中不準(zhǔn)