繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)

培訓(xùn)計(jì)劃一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)二、發(fā)電機(jī)變壓器組保護(hù)三、廠用電動(dòng)機(jī)保護(hù)四、母線保護(hù)2023/7/71電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置

能反應(yīng)電力系統(tǒng)故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)并作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種自動(dòng)裝置

2023/7/72繼電保護(hù)裝置的組成測(cè)量邏輯執(zhí)行跳閘或信號(hào)被測(cè)物理量123整定值2023/7/73繼電保護(hù)裝置各組成部分作用

測(cè)量元件的作用：測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)物理量并與已給定的整定值進(jìn)行比較，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)。邏輯元件的作用：根據(jù)測(cè)量部分輸出量的情況使保護(hù)裝置按一定邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)跳閘或發(fā)信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行元件。

執(zhí)行元件的作用：根據(jù)邏輯元件傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)2023/7/74繼電保護(hù)裝置的分類按保護(hù)對(duì)象分類按保護(hù)原理分類按保護(hù)所反映的故障類型分類按保護(hù)所起的作用分類2023/7/75主保護(hù)、后備保護(hù)、輔助保護(hù)主保護(hù)：反應(yīng)被保護(hù)元件自身的故障并以盡可能短的延時(shí)，有選擇性地切除故障的保護(hù)稱為主保護(hù)。后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)起作用，從而動(dòng)作于相應(yīng)斷路器以切除故障元件。近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)來實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)。遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的不足，而增設(shè)的較簡(jiǎn)單的保護(hù)。

2023/7/76主保護(hù)、后備保護(hù)示例2023/7/77對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求

選擇性靈敏性速動(dòng)性可靠性2023/7/781、選擇性

保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量減小，以保證系統(tǒng)中非故障部分繼續(xù)安全運(yùn)行。為此，保護(hù)要盡力跳開離故障點(diǎn)最近的斷路器，如圖所示。2023/7/792、速動(dòng)性速動(dòng)性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)以盡可能快的速度斷開故障元件。速動(dòng)性的好處：減輕故障設(shè)備的損壞程度，減少用戶在低電壓情況下工作的時(shí)間，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。故障切除時(shí)間t等于保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間與斷路器動(dòng)作時(shí)間之和。

2023/7/7103、靈敏性

靈敏性是指保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)發(fā)生故障或異常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。靈敏性一般用靈敏系數(shù)Ksen來衡量.。

2023/7/711最小運(yùn)行方式和最大運(yùn)行方式。

最小運(yùn)行方式：是指系統(tǒng)中有線路或電力設(shè)備檢修，系統(tǒng)等值阻抗最大，流過保護(hù)短路電流最小時(shí)的運(yùn)行方式。最大運(yùn)行方式：系統(tǒng)等值阻抗最小，流過保護(hù)短路電流最大時(shí)的運(yùn)行方式2023/7/7124、可靠性可靠性是指在保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該反應(yīng)的故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)可靠地動(dòng)作；而在不屬于該保護(hù)動(dòng)作的其他任何情況下，則不應(yīng)該動(dòng)作。2023/7/713復(fù)習(xí)思考題1-2什么是繼電保護(hù)裝置？其任務(wù)是什么？1-3舉例說明繼電保護(hù)選擇性的概念。1-4繼電保護(hù)裝置一般由哪幾部分組成？其作用是什么？1-5什么是主保護(hù)、后備保護(hù)？何謂近后備和遠(yuǎn)后備保護(hù)？2023/7/714保護(hù)用電流互感器電流互感器正方向規(guī)定：2023/7/715電流互感器等值電路2023/7/716電流互感器誤差2023/7/717電磁式電壓互感器常用的接線方式2023/7/7182023/7/719三相五柱式電壓互感器的接線方式2023/7/720

電壓互感器與電流互感器的工作特點(diǎn)

電流互感器二次不能開路電壓互感器二次不能短路2023/7/721變換器的作用1．按照保護(hù)裝置構(gòu)成原理的要求，進(jìn)行電氣量的變換與綜合；2．將被保護(hù)設(shè)備的強(qiáng)電交流二次回路與保護(hù)裝置的直流弱電回路相隔離；3．利用測(cè)量變換器一、二次線圈的屏蔽層，抑制干擾信號(hào)的侵入，提高保護(hù)裝置的抗干擾能力。

2023/7/722中間變壓器（T）作用：將由電壓互感器接入的電壓變換成裝置所需要的較小電壓。中間變壓器二次輸出電壓與一次輸入電壓的關(guān)系：

2023/7/723中間變流器（UA）作用：將由電流互感器接入的電流變換成裝置所需要的較小電流中間變流器二次輸出電流與一次輸入電流的關(guān)系：2023/7/724

電抗變壓器（UR）

作用：將一次電流變換成裝置所需要的二次電壓。

2023/7/725電抗變壓器原理結(jié)構(gòu)2023/7/726電抗變壓器等值電路

輸入和輸出關(guān)系：2023/7/727電抗變壓器輸入和輸出關(guān)系：

2023/7/728對(duì)稱分量法

——求解不對(duì)稱電路的一種方法一組不對(duì)稱三相量可以看成是三組不同的對(duì)稱三相量之和。在線性電路中，可應(yīng)用疊加定理，對(duì)這三組對(duì)稱分量分別按對(duì)稱三相電路去解，然后將其結(jié)果疊加，就是不對(duì)稱三相電路的解答，這個(gè)方法叫對(duì)稱分量法。2023/7/729三組對(duì)稱分量以電壓為例：2023/7/730三組對(duì)稱分量的相量圖2023/7/731對(duì)稱分量濾過器零序分量濾過器負(fù)序分量濾過器2023/7/732零序電壓濾過器作用:為了獲得零序電壓，即它的輸入是三相電壓，而其輸出只與輸入電壓中的零序電壓成正比。構(gòu)成依據(jù)：2023/7/733零序電流濾過器作用:為了獲得零序電流，即它的輸入是三相電流，而其輸出只與輸入電流中的零序電流成正比。構(gòu)成依據(jù)：2023/7/734零序電流濾過器接線由三臺(tái)具有相同型號(hào)和變比的電流互感器構(gòu)成零序電流濾過器。

2023/7/735

負(fù)序分量濾過器

負(fù)序電壓濾過器：為了獲得負(fù)序電壓?jiǎn)蜗嗍截?fù)序電壓濾過器：是指其輸出的單相電壓只與輸入的三相電壓中的負(fù)序電壓成正比的一種裝置。負(fù)序電流濾過器：為了獲得負(fù)序電流單相式負(fù)序電流濾過器：是指其輸出的單相電壓只與輸入的三相電流中的負(fù)序電流成正比的一種裝置2023/7/736

幅值比較與相位比較

幅值比較：就是通過比較兩個(gè)電壓的大小來決定繼電器是否動(dòng)作；相位比較：就是通過比較兩個(gè)電壓的相位來決定繼電器是否動(dòng)作。

2023/7/737幅值比較與相位比較之間的關(guān)系

幅值比較的動(dòng)作方程：相位比較的動(dòng)作方程2023/7/738幅值比較與相位比較之間的關(guān)系

2023/7/739電磁型繼電器工作原理它是利用電磁鐵的鐵心與銜鐵間的吸力作用而工作的繼電器。

2023/7/740電磁式過電流繼電器電磁轉(zhuǎn)矩滿足下面關(guān)系時(shí)，繼電器動(dòng)作電磁轉(zhuǎn)矩滿足下面關(guān)系時(shí)，繼電器返回2023/7/741關(guān)于繼電器的接點(diǎn)常開接點(diǎn):繼電器線圈不帶電時(shí)打開的接點(diǎn)常閉接點(diǎn):繼電器線圈不帶電時(shí)閉合的接點(diǎn)2023/7/742測(cè)量電流繼電器動(dòng)作電流與返回電流的實(shí)驗(yàn)接線～2023/7/743

過電流繼電器的動(dòng)作電流、返回電流和返回系數(shù)過電流繼電器的動(dòng)作電流：使繼電器常開觸點(diǎn)閉合的最小電流，稱為繼電器的動(dòng)作電流Ioper。過電流繼電器的返回電流：使繼電器常開觸點(diǎn)打開的最大電流，稱為返回電流Ires

返回系數(shù)：返回電流與動(dòng)作電流之比，稱為繼電器的返回系數(shù)Kres

，Kres<12023/7/744測(cè)量低電壓繼電器動(dòng)作電壓與返回電壓的實(shí)驗(yàn)接線～2023/7/745低電壓繼電器動(dòng)作電壓、返回電壓、返回系數(shù)動(dòng)作電壓：使低電壓繼電器常閉觸點(diǎn)閉合的最大電壓稱為低電壓繼電器的動(dòng)作電壓。返回電壓：使低電壓繼電器常閉觸點(diǎn)打開的最小電壓稱為低電壓繼電器的返回電壓。返回系數(shù)：返回電壓與動(dòng)作電壓之比;

返回系數(shù)大于1。

2023/7/746電流繼電器和低電壓繼電器

動(dòng)作和返回條件動(dòng)作條件：返回條件：2023/7/747常用電磁式繼電器作用時(shí)間繼電器：建立保護(hù)所需要的延時(shí)時(shí)間。信號(hào)繼電器：當(dāng)保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，明顯標(biāo)示出繼電器或保護(hù)裝置動(dòng)作狀態(tài)，或接通燈、聲、光信號(hào)電路，以便分析保護(hù)動(dòng)作行為和電力系統(tǒng)故障性質(zhì)。中間繼電器：作為保護(hù)邏輯回路和出口回路的繼電器2023/7/748復(fù)習(xí)思考題2-7什么是電磁式過電流繼電器動(dòng)作電流、返回電流、返回系數(shù)？2-8什么是電磁式低電壓繼電器動(dòng)作電壓、返回電壓、返回系數(shù)？2-9時(shí)間繼電器、信號(hào)繼電器、中間繼電器的作用及工作特點(diǎn)是什么？

2023/7/749微機(jī)保護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)離散信號(hào)采樣和采樣定理數(shù)字濾波相電流突變量算法的原理微機(jī)保護(hù)硬件系統(tǒng)及其作用原理2023/7/750

離散信號(hào)及系統(tǒng)離散信號(hào)：只有在離散時(shí)刻才有定義的信號(hào)。離散時(shí)間信號(hào)的表示：2023/7/751離散時(shí)間信號(hào)舉例2023/7/752

采樣信號(hào)和采樣定理采樣信號(hào)：將時(shí)間連續(xù)的信號(hào)，按照一定的時(shí)間間隔變成時(shí)間的離散信號(hào)采樣定理：一個(gè)有限頻帶時(shí)間信號(hào)f（t），其最高頻率為fm，若以T≤1/（2fm）的時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，所得到的采樣信號(hào)fs（t）將含有原信號(hào)f（t）的全部信息。2023/7/753采樣過程描述2023/7/754采樣定理的說明

——通過取不同的采樣周期采樣，來理解采樣定理

2023/7/755簡(jiǎn)單濾波器工作原理說明

——利用加法運(yùn)算構(gòu)成2023/7/7562-9微機(jī)保護(hù)算法根據(jù)代表電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的電流、電壓的數(shù)字量進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，以計(jì)算出電流、電壓的基波幅值、比值、相位差和功率等，然后再進(jìn)行分析、比較、判斷以完成繼電保護(hù)功能的計(jì)算方法2023/7/757相電流突變量元件算法

——反映電流增量工作原理：2023/7/758微機(jī)保護(hù)硬件系統(tǒng)2023/7/759各組成部分作用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的作用:完成輸入信號(hào)的預(yù)處理工作。即對(duì)取自被保護(hù)元件的連續(xù)模擬信號(hào)進(jìn)行必要的處理并將其變成離散信號(hào)，最后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，輸入給微處理機(jī)。CPU主系統(tǒng)的作用:由微處理器執(zhí)行存放在EPROM中的程序，對(duì)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)行分析處理，以完成各種繼電保護(hù)的功能。開關(guān)量輸人／輸出系統(tǒng)的作用:完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號(hào)警報(bào)、外部開關(guān)量的輸入及人機(jī)對(duì)話等功能。2023/7/760一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—比較式模數(shù)變換的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1、電壓形成回路2、前置模擬低通濾波器3、采樣保持電路4、模擬量多路轉(zhuǎn)換開關(guān)5、比較式模數(shù)變換器2023/7/761數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—計(jì)數(shù)式模數(shù)變換的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1、電壓頻率式模數(shù)轉(zhuǎn)換器VFC變換原理：是產(chǎn)生一個(gè)頻率正比于輸入電壓瞬時(shí)值的等幅脈沖序列2、計(jì)數(shù)器在固定的時(shí)間間隔內(nèi)記錄VFC輸出的等幅脈沖的個(gè)數(shù)，從而知道此時(shí)輸入電壓的大小，即得到此時(shí)模擬電壓的數(shù)字量。2023/7/762二、CPU系統(tǒng)2023/7/763CPU系統(tǒng)基本工作過程

每隔一個(gè)采樣間隔，隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器（RAM）就從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中提取一組數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)就代表了模擬量電流或電壓某一時(shí)刻的大小。CPU系統(tǒng)中的單片機(jī)根據(jù)開入量的狀態(tài)，執(zhí)行EPROM中的相應(yīng)程序，并不斷從RAM中讀取原始數(shù)據(jù)與EEPROM中保護(hù)整定值比較、分析、運(yùn)算和判斷，最后，根據(jù)程序要求，輸出相應(yīng)的開出量，完成規(guī)定的保護(hù)動(dòng)作行為（如跳閘、信號(hào)等）。2023/7/764三、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與CPU系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳送方式