继电保护及自动装置基本原理.ppt

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1、继电保护及自动装置基本原理,第一节 电力系统继电保护及自动装置的作用电力系统组成电力系统故障及后果电力系统不正常工作状态及后果,电力系统接线图,在三相系统中，发生的短路类型有：三相短路、两相短路、两相短路接地、单相接地短路。三相短路也称为对称短路，,短路故障后果：,1. 短路故障使短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的机械应力。2. 短路电流通过设备使发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。3. 短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。4. 当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能失去同步，破坏系统稳定运

2、行，造成大面积停电。这是短路故障的最严重后果。5. 发生不对称短路时，不平衡电流能产生足够的磁通在邻近的电路内应感应出很大的电动势，这对于架设在高压电力线路附近的通讯线路或铁道讯号系统等会产生严重的影响。,电力系统不正常工作状态及后果,一、电力系统继电保护的作用,1当发生故障时，自动、迅速、有选择性地动作于跳闸，将故障设备从电力系统中切除，使故障设备免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。 2当发生不正常工作状态时，自动地作用于信号告警，护通知值班人员及时处理，或根据运行条件自行处理（减负荷或跳闸等）。,二、电力系统自动装置的作用,1提高供电的可靠性、连续性。2提高电能质量和安全

3、、经济运行水平、减轻运行人员劳动强度。,第二节 互感器及辅助继电器,一、电流互感器,电流互感器的作用是：将供给测量和继电保护用的二次电流回路与一次电流的高压系统隔离和按电流互感器的变比将系统的一次电流缩小为一定的二次电流隔离变换,电流互感器一次和二次绕组间的极性定义为：,即当一、二次绕组中，同时由同极性端子通入电流时，它们在铁芯中所产生磁通的方向应相同。,电流互感器的变比,、电流互感器的接线方式,图1.3 电流互感器的常用接线方式,2电流互感器的误差及准确级,（1）电流互感器的误差。,图1.4电流互感器的等值电路和向量图,（2）电流互感器的准确级。,电流互感器的准确级是指在规定的二次负载范围内

4、，一次电流为额定值时，电流的最大误差，用百分数“”表示。 准确级分为02，05，1，3，10(10P或10P10或10P20)等五级。其中02，05，1级为测量级；3，10(10P、10P10、10P20)为保护级，括号内为国际电工委员会IEC规定，10P中的“P表示保护，10P10、10P20后边的10和20表示一次电流与额定电流的倍数。,为了减小电流互感器的误差，可以采取如下措施,1）增加连接导线的有效截面； 2）适当增加电流互感器变比； 3）将两个同型号同变比的电流互感器串联使用； 4）改变电流互感器的接线方式。注意:电流互感器二次侧不能开路!,二、电压互感器,电压互感器的作用是： 将供

5、给测量和继电保护用的二次电压回路与一次电压的高压系统隔离和按电压互感器的变比将系统的一次电压降低为一定的二次电压 隔离变换,图 1.6 电压互感器原理接线图,图1.7 电压互感器的极性和向量图,PT(TV)变比为,2电压互感器的常用接线方式,图1.8单相式接线,图1.9 VV式接线,图1.10 丫。丫。式接线,图1.11丫。开口三角形式接线接线,（2） 电压互感器的准确级。,电压互感器的准确度等级，是根据在规定的一次电压和二次负载条件下，产生的最大误差的不同划分的。我国将电压互感器分为0.2、0.5、1、3四个准确度等级。,注意:电压互感二次侧不能短路!,三、变换器,1.变换器的作用 (1)

6、电气量变换。将互感器二次侧电压、电流，转换成弱电压，以适应微机保护中数据采集系统的要求。(2) 电气隔离。电流、电压互感器二次侧的保安、工作接地，是用于保证人身和设备安全的，而弱电元件往往与直流电源连接，直流回路不允许直接接地，故需要经变换器实现电气隔离。(3) 调节定值。通过改变电压换器一次或二次线圈抽头或电流变换器二次线圈并联电阻值来改变测量继电器的动作值。,2.电压变换器（UV）,。,3.电流变换器（UA,）,UA二次电流（一般为mA级）与一次电流成正比，二次电流在电阻上形成二次电压，,。,4.辅助继电器,中间继电器是最常用的辅助继电器。中间继电器具有触点多、触点容量大的特点，在继电保护

7、装置中通常用作保护出口继电器或重动继电器。 请看辅助继电器动画课件.,第三节 电力系统继电保护及自动装置的构成原理,一、继电保护基本原理,实现继电保护的原理就是寻找区别电力系统正常工况与故障及不正常运行状态特征，这些特征就是实现继电保护的判据。,一、继电保护基本原理,1.反应电气量特征的继电保护判据反应于电流增大而动作的过电流保护； 反应于电压降低而动作的低电压保护；,反应于短路点到保护安装地点之间的距离(或测量阻抗的减小)而动作的距离保护(或低阻抗保护)等。2. 反应非电气量特征的继电保护判据 除上述反应于各种电气量的保护以外，还有根据电气设备的特点实现反应非电量的保护。,二、对继电保护的基

8、本要求,1选择性所谓继电保护动作的选择性指的是，当继电保护装置动作时只将故障设备切除，停电范围尽量缩小，确保无故障部分继续发电供电。请看选择性动画,2速动性速动性就是切除故障的时间要快，切除故障的时间等于继电保护的动作时间与断路器跳闸时间之和。,二、对继电保护的基本要求,3灵敏性 继电保护装置对其规定的保护范围内发生的故障或不正常工作状态的反应能力，称为继电保护的灵敏性。,4可靠性继电保护的可靠性体现在两个方面：一是在该保护装置规定的保护范围内发生了它该应该动的故障对，它不应该拒绝动作；二是保护装置在不该它动作的任何情况下，它不应该误动作。,三、继电保护及自动装置构成原理,1继电保护的发展概况

9、电力系统继电保护技术是随着电力系统的发展而发展起来的，也是随着构成保护装置的元件、材料的发展而发展起来的。,2微机保护硬件原理,微机保护的硬件一般包括数据采集系统、微型机主系统、开关量(或数字量)输入输出系统三大部分，图1.19为一种典型的微机保护硬件结构示意框图。,图1.19微机保护硬件结构示意框图,(1) 数据采集系统(或称模拟量输入系统，)。,数据采集系统包括电压形成、模拟滤波、采样保持(SH)、多路转换(MPX)以及模数转换(AD)等功能块，完成将模拟输入量准确地转换为微型机能够识别的数字量。,图1.20 采样保持电路工作原理及其采样保持过程示意图,图1.21 摸数转换器基本原理框图,

10、图1.22 三位转换器的二分搜索法示意图,(2)微型机主系统。,微型机主系统包括微处理器(MPU)、只读存储器(用于存放保护整定值的ROM)或闪存内存单元(FLASH)、随机存取存储器(RAM)、定时器、并行接口以及串行接口等。微型机执行编制好的程序，对由数据采集系统输人至RAM区的原始数据进行分析、处理，完成各种继电保护的测量、逻辑和控制功能。,(3)开关量(或数字量)输入输出系统。,开关量输入输出系统由微型机的并行接口图1.23 开关量输入接点与微机接口连接图（a）（b）(PIA或PlO)、光电隔离器件及有触点的中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号、外部触点输入、人机对话及通信

11、等功能。,图1.24 开关量输出接点与微机接口连接图,3微机保护软件原理,（1） 微机保护算法。微机保护算法就是通过某种计算方法（或数学模型）将微机保护硬件系统采样得到的一系列离散采样值（即模拟量的瞬时值）实时计算出电气量幅值、相位等，以实现继电保护功能的计算方法。,1、采样及微分算法。,假设电流、电压完全是正弦波形，即,(2)继电保护的软件流程。,通常继电保护功能由测量部分、逻辑部分和执行部分组成的，其原理结构如图1.26所示。,图1.26 继电保护功能原理结构图,图1.27 电流保护流程示意框图,逻辑图？,4微机型继电保护装置的人机界面及基本操作,图1.28 微机保护装置面板图,图 1.2

12、9 微机保护菜单流程图,微机保护装置正视图1,键盘操作区,状态指示区,人机显示界面,6U装置去掉前盖板图,微机保护装置正视图2,6、 EDCS-6000I型装置后视图（掉后盖板）,电源板,主板（CPU板）,模入板（变换器板）,输出板,电源模块,控制部分,电源部分,模入板,电压、电流变换器,2、 装置主板,主CPU程序芯片,CAN通信芯片,时钟用电池,电子开关芯片,A/D转换芯片,控制用出口继电器,状态量输入光电隔离,时钟用晶振,CPU用晶振,接信号交换板用插头,6、EDCS-7000型（5U）开入、开出板,控制输出部分,状态量输入部分,2、EDCS-7000型（6U）装置背视图,工作电源端子1B,控制输出端子1A,状态量接入端子2A,控制输出端子2B,直流输入及通信端子3A,控制输出端子3B,模入端子4,