继电保护及综合自动化基本知识.docx

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1、变电站继电爱护及综合自动化根本学问1.变电站二次回路1二次回路种类变电站二次回路包括：测量, 爱护, 限制及信号回路局部。测量回路包括：计量测量及爱护测量。限制回路包括：就地手动合分闸, 防跳联锁, 试验, 互投联锁, 爱护跳闸以及合分闸执行局部。信号回路包括开关运行状态信号, 事故跳闸信号及事故预报信号。2测量回路测量回路分为电流回路及电压回路。电流回路各种设备串联于电流互感器二次侧5A，电流互感器是将原边负荷电流统一变为5A测量电流。计量及爱护分别用各自的互感器计量用互感器精度要求高，计量测量串接于电流表以及电度表，功率表及功率因数表电流端子。爱护测量串接于爱护继电器的电流端子。微机爱护一

2、般将计量及爱护集中于一体，分别有计量电流端子及爱护电流端子。电压测量回路，220/380V低压系统干脆接220V或380V，3KV以上高压系统全部经过电压互感器将各种等级的高电压变为统一的100V电压，电压表以及电度表, 功率表及功率因数表的电压线圈经其端子并接在100V电压母线上。微机爱护单元计量电压及爱护电压统一为一种电压端子。3限制回路1合分闸回路合分闸通过合分闸转换开关进展操作，常规爱护为提示操作人员及事故跳闸报警须要，转换开关选用预合-合闸-合后及预分-分闸-分后的多档转换开关。以使利用不对应接线进展合分闸提示及事故跳闸报警，国家已有标准图设计。采纳微机爱护以后，要进展远分合闸操作后

3、，还要到就地进展转换开关对位操作，这就失去了远分操作的意义，所以应取消不对应接线，选用中间自复位的只有合闸及分闸的三档转换开关。2防跳回路当合闸回路出现故障时进展分闸，或短路事故未解除，又进展合闸误操作，这时就会出现断路器反复合分闸，不仅简洁引起或扩大事故，还会引起设备损坏或人身事故，所以高压开关限制回路应设计防跳。防跳一般选用电流启动，电压保持的双线圈继电器。电流线圈串接于分闸回路作为启动线圈。电压线圈接于合闸回路，作为保持线圈，当分闸时，电流线圈经分闸回路起动。假如合闸回路有故障，或处于手动合闸位置，电压线圈起启动并通过其常开接点自保持，其常闭接点立刻断开合闸回路，保证断路器在分闸过程中不

4、能立刻再合闸。防跳继电器的电流回路还可以通过其常开接点将电流线圈自保持，这样可以减轻爱护继电器的出口接点断开负荷，也削减了爱护继电器的保持时间要求。有些微机爱护装置自己已具有防跳功能，这样就可以不再设计防跳回路。断路器操作机构选用弹簧储能时，假如选用储能后可以进展一次合闸及分闸的弹簧储能操作机构也有用于重合闸的储能后可以进展二次合闸及分闸的弹簧储能操作机构，因为储能一般都要求10秒左右，当储能开关常常处于断开位置时，储一次能，合完之后，将储能开关再处于断开位置，可以跳一次闸；跳闸之后，要手动储能之后才能进展合闸，此时，也可以不再设计防跳回路。3试验及互投联锁及限制对于手车开关柜，手车推出后要进

5、展断路器合分闸试验，应设计合分闸试验按钮。进线及母联断路，一般应依据要求进展互投联锁或限制。4爱护跳闸爱护跳闸出口经过连接片接于跳闸回路，连接片用于爱护调试，或运行过程中解除某些爱护功能。5合分闸回路合分闸回路为经合分闸母线为操作机构供应电源，以及其限制回路，一般都应单独画出。4信号回路1开关运行状态信号由合闸及分闸指示两个装于开关柜上的信号灯组成：经过操作转换开关不对应接线后接到正电源上。采纳微机爱护后，转换开关取消了不对应接线，所以信号灯正极可以干脆接到正电源上。2事故信号有事故跳闸及事故预报两种信号，事故跳闸报警也要通过转化开关不对应后，接到事故跳闸信号母线上，再引到中心信号系统。事故预

6、报信号通过信号继电器接点引到中心信号系统。采纳微机爱护后，将断路器操作机构协助接点及信号继电器的接点分别接到微机爱护单元的开关量输入端子，须要有中心信号系统时，假如微机爱护单元可以供应事故跳闸及事故预报输出接点，可将其引到中心信号系统。否那么，应利用信号继电器的另一对接点引到中心信号系统。3中心信号系统为安装于值班室内的集中报警系统，由事故跳闸及事故预报两套声光报警组成，光报警用光字牌，不用信号灯，光字牌分集中及分散两种。采纳变电站综合自动化系统后，可以不再设计中心信号系统，或将其简化，只设计集中报警作为计算机报警的后备报警。5.变电站继电爱护1变电站继电爱护的作用变电站继电爱护能够在变电站运

7、行过程中发生故障三相短路, 两相短路, 单相接地等和出现不正常现象时过负荷, 过电压, 低电压, 低周波, 瓦斯, 超温, 限制及测量回路断线等，快速有选择性发出跳闸吩咐将故障切除或发出报警，从而削减故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统稳定运行。2变电站继电爱护的根本工作原理变电站继电爱护是依据变电站运行过程中发生故障时出现的电流增加, 电压上升或降低, 频率降低, 出现瓦斯, 温度上升等现象超过继电爱护的整定值给定值或超限值后，在整定时间内，有选择的发出跳闸吩咐或报警信号。依据电流值来进展选择性跳闸的为反时限，电流值越大，跳闸越快。依据时间来进展选择性跳闸的称为定时限爱护，定

8、时限在故障电流超过整定值后，经过时间定值给定的时间后才出现跳闸吩咐。瓦斯及温度等为非电量爱护。牢靠系数为一个经验数据，计算继电器爱护动作值时，要将计算结果再乘以牢靠系数，以保证继电爱护动作的精确及牢靠，其范围为1.31.5。发生故障时的最小值及爱护的动作值之比为继电爱护的灵敏系数，一般为1.22，应依据设计标准要进展选择。3变电站继电爱护按爱护性质分类1电流速断爱护：故障电流超过爱护整定值无时限整定时间为零，马上发出跳闸吩咐。2电流延时速断爱护：故障电流超过速断爱护整定值时，带肯定延时后发出跳闸吩咐。3过电流爱护：故障电流超过过流爱护整定值，故障出现时间超过爱护整定时间后发出跳闸吩咐。4过电压

9、爱护：故障电压超过爱护整定值时，发出跳闸吩咐或过电压信号。5低电压爱护：故障电压低于爱护整定值时，发出跳闸吩咐或低电压信号。6低周波减载：当电网频率低于整定值时，有选择性跳开规定好的不重要负荷。7单相接地爱护：当一相发生接地后对于接地系统，发出跳闸吩咐，对于中性点不接地系统，发出接地报警信号。8差动爱护：当流过变压器, 中性点线路或电动机绕组，线路两端电流之差变更超过整定值时，发出跳闸吩咐称为纵差动爱护，两条并列运行的线路或两个绕组之间电流差变更超过整定值时，发出跳闸吩咐称横差动爱护。9距离爱护：依据故障点到爱护安装处的距离阻抗发出跳闸吩咐称为距离爱护。10方向爱护：依据故障电流的方向，有选择

10、性的发出跳闸吩咐称为方向爱护。11高频爱护：利用弱电高频信号传递故障信号来进展选择性跳闸的爱护称为高频爱护。12过负荷：运行电流超过过负荷整定值一般按最大负荷或设备额定功率来整定时，发出过负荷信号。13瓦斯爱护：对于油浸变压器，当变压器内部发生匝间短路出现电气火花，变压器油被击穿出现瓦斯气体冲击安装在油枕通道管中的瓦斯继电器，故障严峻，瓦斯气体多，冲击力大，重瓦斯动作于跳闸，故障不严峻，瓦斯气体少，冲击力小，轻瓦斯动作于信号。14温度爱护：变压器, 电动机或发电机过负荷或内部短路故障，出现设备本体温度上升，超过整定值发出跳闸吩咐或超温报警信号。15主爱护：满意电力系统稳定和设备平安要求，出现故

11、障后能以最快速度有选择性的切除被爱护设备或线路的爱护。16后备爱护：主爱护或断路器拒动时，用来切除除故障的爱护。主爱护拒动，本电力系统或线路的另一套爱护发出跳闸吩咐的为近后备爱护。当主爱护或断路器拒动由相邻上一级电力设备或线路的爱护来切除故障的后备爱护为远后备爱护。17协助爱护：为补充主爱护和后备爱护的性能，或当主爱护和后备爱护检修退出时而增加的简洁爱护。18互感器二次线路断线报警：电流互感器或电压互感器二次侧断线会引起爱护误动作，所以在其发生断线后应发出断线信号。19跳闸回路断线：断路器跳闸回路断线后，继电爱护发出跳闸吩咐断路器也不能跳开，所以跳闸回路断线时应发出报警信号。20自动重合闸：对

12、于一些瞬时性故障雷击, 架空线闪路等故障快速切除后，不会发生永久性故障，此时再进展合闸，可以接着保证供电。继电爱护发出跳闸吩咐断路器跳开后立刻再发出合闸吩咐，称为重合闸。重合闸一次后不允许再重合的称为一次重合闸，允许再重合一次的称为二次重合闸一般很少运用。有了重合闸功能之后，在发生故障后，继电爱护先不考虑爱护整定时间，立刻进展跳闸，跳闸后，再进展重合闸，重合后故障不能切除，然后再依据继电爱护整定时间进展跳闸，此种重合闸为前加速重合闸。发生事故后继电爱护先依据爱护整定时间进展爱护跳闸，然后进展重合闸，重合闸不胜利无延时快速发出跳闸吩咐，此种重合闸称为后加速重合闸。21备用电源互投：两路或多路电源

13、进线供电时，当一路断电，其供电负荷可由其它电源供电，也就是要进展电源切换，人工进展切换的称为手动互投。自动进展切换的称为自动互投。互投有利用母联断路器进展互投的用于多路电源进展同时运行和进线电源互投一路电源为主供，其它路电源为热备用等多种形式。对于不允供电电源并列运行的还应加互投闭锁。22同期并列及解列：对于多电源供电的变电站或发电厂要联网或上网时必需满意同期并列条件后才能并网或上网，并网或上网有手动及自动两种。4变电站继电爱护按被爱护对象分类1发电机爱护发电机爱护有定子绕组相间短路，定子绕组接地，定子绕组匝间短路，发电机外部短路，对称过负荷，定子绕组过电压，励磁回路一点及两点接地，失磁故障等

14、。出口方式为停机，解列，缩小故障影响范围和发出信号。2电力变压器爱护电力变压器爱护有绕组及其引出线相间短路，中性点干脆接地侧单相短路，绕组匝间短路，外部短路引起的过电流，中性点干脆接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压, 过负荷，油面降低，变压器温度上升，油箱压力上升或冷却系统故障。3线路爱护线路爱护依据电压等级不同，电网中性点接地方式不同，输电线路以及电缆或架空线长度不同，分别有：相间短路, 单相接地短路, 单相接地, 过负荷等。4母线爱护发电厂和重要变电所的母线应装设专用母线爱护。5电力电容器爱护电力电容器有电容器内部故障及其引出线短路，电容器组和断路器之间连接线短路，电容器组

15、中某一故障电容切除后引起的过电压, 电容器组过电压，所连接的母线失压。6高压电动机爱护高压电动机有定子绕组相间短路, 定子绕组单相接地, 定子绕组过负荷, 定子绕组低电压, 同步电动机失步, 同步电动机失磁, 同步电动机出现非同步冲击电流。1微机爱护的优点1牢靠性高：一种微机爱护单元可以完成多种爱护及监测功能。代替了多种爱护继电器和测量仪表，简化了开关柜及限制屏的接线，从而削减了相关设备的故障环节，提高了牢靠性。微机爱护单元采纳高集成度的芯片，软件有自动检测及自动纠错功能，也有提高了爱护的牢靠性。2精度高，速度快，功能多。测量局部数字化大大提高其精度。CPU速度提高可以使各种事务以m s来计时

16、，软件功能的提高可以通过各种困难的算法完成多种爱护功能。3敏捷性大，通过软件可以很便利的变更爱护及限制特性，利用逻辑推断实现各种互锁，一种类型硬件利用不同软件，可构成不同类型的爱护。4维护调试便利，硬件种类少，线路统一，外部接线简洁，大大削减了维护工作量，爱护调试及整定利用输入按键或上方计算机下传来进展，调试简洁便利。5经济性好，性能价格比高，由于微机爱护的多功能性，使变电站测量, 限制及爱护局部的综合造价降低。高牢靠性及高速度，可以削减停电时间，节约人力，提高了经济效益。2微机爱护装置的特点微机爱护装置除了具有上述微机爱护的优点之外，及同类产品比拟具有以下特点：(1) 品种齐全：微机爱护装置

17、，品种特殊齐全，可以满意各种类型变电站的各种设备的各种爱护要求，这就给变电站设计及计算机联网供应了很大便利。2硬件采纳最新的芯片提高了技术上的先进性，CPU采纳80C196KB，测量为14位A/D转换，模拟量输入回路多达24路，采到的数据用DSP信号处理芯片进展处理，利用高速傅氏变换，得到基波到8次的谐波，特殊的软件自动校正，确保了测量的高精度。利用双口RAM及CPU变换数据，就构成一个多CPU系统，通信采纳CAN总线。具有通信速率高可达100MHZ，一般运行在80或60MHZ抗干扰实力强等特点。通过键盘及液晶显示单元可以便利的进呈现场视察及各种爱护方式及爱护参数的设定。3硬件设计在供电电源，

18、模拟量输入，开关量输入及输出，通信接口等采纳了特殊的隔离及抗干扰措施，抗干扰实力强，除集中组屏外，可以干脆安装于开关柜上。4软件功能丰富，除完成各种测量及爱护功能外，通过及上位处理计算机协作，可以完成故障录波1秒高速故障记录及9秒故障动态记录，谐波分析及小电流接地选线等功能。5可选用RS232和CAN通信方式，支持多种远动传输规约，便利及各种计算机管理系统联网。6采纳宽温带背景240128大屏幕LCD液晶显示器，操作便利, 显示美观。7集成度高, 体积小, 重量轻，便于集中组屏安装和分散安装于开关柜上。3微机爱护装置的运用范围1中小型发电厂及其升压变电站。2110 kV /35 kV /10

19、kV区域变电站。3城市10 kV电网10 kV开闭所4用户110 kV /10kV或35kV /10kV总降压站。5用户10kV变电站4微机爱护装置的种类1微机爱护装置共有四大类。2线路爱护装置 微机线路爱护装置 微机电容爱护装置 微机方向线路爱护装置微机零序距离线路爱护装置 微机横差电流方向线路爱护装置3主设备爱护装置微机双绕组变压器差动爱护装置 微机三绕组变压器差动爱护装置微机变压器后备爱护装置 微机发电机差动爱护装置 微机发电机后备爱护装置微机发电机后备爱护装置 微机电动机差动爱护装置 微机电动机爱护装置微机厂站用变爱护装置 4测控装置 微机遥测遥控装置 微机遥信遥控装置 微机遥调装置

20、微机自动准同期装置 微机备自投装置 微机PT切换装置 微机脉冲电度测量装置 微机多功能变送测量装置 微机解列装置5管理装置单元 通信单元 管理单元 双机管理单元5微机爱护装置功能 微机爱护装置的通用技术要求和指标工作环境, 电源, 技术参数, 装置构造以及主要功能爱护性能指标, 主要爱护功能, 爱护原理, 定值及参数设定，以及外部接线端子及二次图详见相关产品说明书。 7. 220/380V低压配电系统微机监控系统1220/380V低压配电系统特点1应用范围广，现在工业及民用用电除矿井, 医疗, 危急品库等外，均为220/380V，所以应用范围特别广泛。 2低压配电系统一般均为TNS，或TNCS

21、系统。TNC系统为三个相线A, B, C及一个中性线N，N线在变压器中性点接地或在建筑物进户处重复接地。输电线为四根线，电缆为四芯，没有爱护地线PE，少一根线。设备外壳，金属导电局部爱护接地接在中性线N上，称为接零系统，接零系统平安性较差，对电子设备干扰大，设计标准已规定不再采纳。TNS系统为三个相线，一个中性线N及一个爱护地线PE。N线及PE线在变压器中性点集中接地或在建筑物进户线处重复接地。输电线为五根，电缆为五芯。中性线N及爱护地线PE在接地点处连接在一起后，再不能有任何连接，因此中性线N也必需用绝缘线。中性线N引出后假如不用绝缘对地绝缘，或引出后又及爱护地线有连接，虽然用了五根线，也为

22、TNC系统，这一点应特殊引起留意。TNS或TNCS系统平安性好，对电子设备干扰小，可以共用接地线CPE，采纳等电位连接后平安性更好，干扰更小。所以设计标准规定除特殊场所外，均采纳TNS或TNCS系统。3220/380V低压配电系统的爱护现在仍采纳低压断路器或熔断器。所以220/380V只有监控没有爱护。监控包括电流, 电压, 电度, 频率, 功率, 功率因数, 温度等测量遥测，开关运行状态，事故跳闸，报警及事故预报过负荷, 超温等报警遥信及电动开关远方合分闸操作遥控等三个内容简称三遥，而没有爱护。4220/380V低压配电系统一次回路一般均为单母线或单母线分段，两台以上变压器均为单母线分段，有

23、几台变压器就分几段，这是因为用户变电站变压器一般不采纳并列运行，这是为了减小短路电流，降低短路容量，否那么，低压断路器的断开容量就要加大。5220/380V低压配电系统进线, 母联, 大负荷出线及低压联络线因容量较大，一般一路1个断路器占用一个低压柜。依据供电负荷电流大小不同，一个低压开关柜内有两路出线安装两个断路器，四路出线安装四个断路器，以及五, 六, 八及十路出线，不象高压配电系统一个断路器占用一个开关柜。因此低压监控单元就要有用于一路, 两路或多路之分，设计时要依据每个低压开关的出线回路数及低压监控单元的规格来进展设计。6低压断路器除手动操作外，还可以选用电动操作。大容量低压断路器一般

24、均有手动及电动操作，设计时应选用带遥控的低压监控单元，小容量低压断路器，设计时，大多数都选用只有手动操作的断路器，这样低压监控单元的遥控出口就可以不接线，或选用不带遥控的低压监控单元。2220/380V低压配电系统微机监控系统的设计1220/380V低压配电系统微机监控系统首先依据一次系统及用户要求进展遥测, 遥信及遥控设计。2测量回路设计A 测量局部的二次接线及高压一样，电流回路串联于电压互感器二次回路，电压回路并联于电压测量回路。由于220/380V低压配电系统没有电压互感器，电压测量可以干脆接到220/380V母线上，和电度表电压回路一样一般可以不加熔断器爱护，但柜内接线应尽量短，有条件

25、时最好加熔断器爱护，以便于检修。B 电度测量可选用自带电源有脉冲输出的脉冲电度表，对于有计算功率及电度功能的低压监控单元，只作为内部计费时，可以不再选用脉冲电度表。C 选用有显示功能的低压监控单元，可以不再设计电流, 电压表，选用不带显示功能的低压监控单元时还应设计电流或电压表，不应两种都设计。 3信号回路设计设计时，低压断路器要增加一对常开接点接到低压监控单元开关状态输入端子上。有事故跳闸报警输出接点的，再将其接到低压监控单元事故预报端子上。4遥控回路设计低压监控系统的遥控设计比拟简洁，电动操作的低压断路器都有一对合分闸按钮，只要将低压监控单元合分闸输出端子分别并在合分闸按钮上即可，必要时，

26、可设计一个就地及遥控操作转换开关，防止就地检修开关时，遥控操作引起事故。5供电电源及通信电缆设计低压监控单元电源为沟通220V供电，耗电量一般只有几瓦，设计时将其电源由端子上引到一个220V/5A两极低压断路器上，再引到开关柜端子上，然后统一用KVV31.0电缆集中引到低压柜一路小容量出线上。须要时可加一个UPS电源。通信电缆一般距离不超过200米可选用KVV31.0一般屏蔽限制电缆，超过200米时应选用屏蔽双绞线最好选带护套型或计算机用通信电缆。8.变电站综合自动化系统1系统组成高压采纳微机爱护，低压采纳监控单元，再用通信电缆将其及计算机联网之后就可以组成一个现代化变电站管理系统变电站综合自

27、动化系统。2变电站综合自动化系统设计内容A高压微机爱护单元组屏或安装在开关柜上选型及二次图设计。B低压微机监控单元安装在开关柜上选型及二次图设计。C管理计算机放在值班室，无人值班时可放在动力调度室选型。D模拟盘放在值班室或调度室设计。 E上位机及工厂计算机或电力部门调度联网联网方案设计。 F通信电缆设计包括管理计算机及上位机。3管理计算机 管理计算机可依据系统要求进展配置。4模拟盘 用户要求有模拟盘时，可以设计模拟盘，小系统可以用挂墙式，大系统用落地式，模拟盘尺寸依据供电系统一次图及值班室面积来确定。模拟盘采纳专用限制单元，将其通信电缆引到管理计算机处。模拟盘还须要一路沟通220V电源，容量只

28、有几十瓦，设计时应及管理计算机电源一起考虑。5变电站综合自动化系统主要功能 变电站综合自动化系统的管理计算机通过通信电缆及安装在现场的全部微机爱护及监控单元进展信息交换。管理计算机可以向下发送遥控操作吩咐及有关参数修改，随时承受微机爱护及监控单元传上来的遥测, 遥信及事故信息。管理计算机就可通过对信息的处理，进展存盘保存，通过记录打印及画面显示，还可以对系统的运行状况进展分析，通过遥信可以随时发觉及处理事故，削减事故停电时间，通过遥控可以合理调配负荷，实现优化运行，从而为实现现代化管理供应了必需的条件。 管理计算机软件要标准化，操作要简洁便利，人机界面好，组态便利，用户运用及二次开发简洁，简洁驾驭