一种新型数字式继电保护装置的设计方案

一种新型数字式继电保护装置的设计方案

张延青,焦彦军,王增平,张举

(华北电力大学电力工程系,河北保定071003)

摘要:介绍了基于MOTOROLA 嵌入式微处理器MPC555的新型微机继电保护装置的硬件系统,并阐述了其基

于Nuclues PLUS 多任务实时操作系统的软件设计思想。

关键词:嵌入式微处理器; MPC555; 多任务实时操作系统; Nuclues PLUS

中图分类号:TM774 文献标识码:B 文章编号:1003-4897(2003)07_0058_03

1 概述

微机保护在我国已经经历了近20年的发展历史,形成了一整套相当成熟的理论体系。随着计算机技术的迅猛发展,微机保护在硬件和软件两大方面仍然在不断地完善和发展。在硬件方面,从8位单CPU 结构的微机保护问世,不到5年时间就发展到多CP U 结构,后又发展到总线不出模块的大模块结构。从8位单片机发展到16位单片机,目前人们已经把注意力放到基于16位、32位的数字信号处理器和高性能、高集成度的嵌入式微处理器的硬件系统的研究上。相对于硬件的快速发展,软件方面的发展相对滞后,大多数继电保护软件的规模较小、功能单一、智能化程度低,而且多是采用汇编语言编写的线性程序。软件技术的落后已经成为制约微机保护进一步发展的最大障碍。因此,构建新的硬件平台,并采用全新的软件技术已经成为当务之急。

目前国内生产的微机保护装置存在以下几个需要改进的地方:(1)硬件系统陈旧落后;(2)软件的开发、维护困难,软件生存期短;(3)与厂站自动化系统接口功能弱,网络通信功能不能满足要求;(4)保护原理配置以及装置制造工艺等方面有待改善。为此,我们提出了一套基于新的硬件平台并采用现代软件技术的新型微机继电保护装置的设计方案。

2 硬件平台的构建

2.1 硬件系统的整体设计思路

采用基于先进的32位嵌入式微控制器、16位高精度A/D 的硬件开发平台,提供丰富的通讯接口,使装置具有较强的组网功能以及通讯功能,形成的硬件平台应该具有扩充升级的余地。

电路结构如图1所示,整个硬件系统以MPC555

嵌入式微控制器为核心,可分为:MPC555嵌入式微

控制器、存储器、通讯接口、A/D 转换、开入回路和开出回路等几个主要部分。

图1 硬件电路结构框图

Fig.1 The structure diagram of hard ware circui t

2.2 MPC555嵌入式微控制器简介

MPC555属于MOTOROLA 公司MPC500PowerPC 精简指令集系列微控制器,主要特性如下:

(1)精简指令集微控制器的中央处理单元

32位的PowerPC 结构;标准内核执行速度:52.7Kmips @40MHz;集成的浮点单元;具有仿真接口0nC E 。

(2)总线接口单元(USIU)

24个地址引脚,32个数据引脚;具有IEEE1149、JTAG 测试接口;支持8个外部中断和8个内部中断的中断控制器;硬件总线监视器和软件看门狗定时器。

(3)存储系统

26K 字节快速静态RAM;448K 字节5V 可编程Flash EEPROM 。

(4)通用I/O 支持

地址(24)和数据(32)引脚在单片模式下可作为通用I/O;当不使用第一功能时,许多外设引脚也可作为通用I/O 使用。

(5)两个时间处理单元(TPU3)

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第31卷 第7期2003年7月15日

继电器RELAY

Vol.31 No.7

July 15,2003

16个独立的可编程通道和引脚;每个通道有一个事件寄存器,包含一个16位捕获寄存器、一个16位比较寄存器和一个16位比较器;9个预编程的定时器;每个定时器可以分配给多个通道;6K双口TP U RAM(DPTRAM)。

(6)18通道的标准组件I/O系统

十个双作用的子模块;八个专用PW M子模块;两个16位系统计数器子模块;两个并行端口子模块。

(7)两个队列式A/D转换模块(QADC)

使用内部多路技术,可达到16路模拟输入通道;使用内部和外部多路技术,总计可达到41路模拟输入通道;带有内部采样/保持的10位A/D转换器;转换时间10L s;可变长度的两个转换指令队列; 64个结果寄存器。

(8)两个C AN2.0B控制器模块(TouC ANs)

完全执行2.0A和2.0B的C AN协议规范;每个模块有16个8位的接收/发送信息缓冲区;可编程的发送优先表。

(9)队列式串行多通道模块(QSMC M)

队列式串行外设接口(QSPI):四个可编程的外部选择引脚支持16种设备;为外设扩展或内部处理器通讯提供全双工通讯接口;多达32个预编程发送;160字节的队列长度;从8位到16位的可编程发送长度;系统时钟四分之一波特率的同步接口。

两个串行通讯接口(SCT):UAR T模式提供NRZ 格式的半双工或全双工接口;16位寄存器接收/发送缓冲区;先进的错误检测功能,可选择奇偶发生和检测功能;8位或9位的可编程数据长度;可由外部时钟源产生波特率。

2.3存储器

MPC555片内具有26K RAM和448K Flash ROM,又在片外扩充了4M@16Bit的Flash ROM、256K@ 16Bit的RAM和16K@8Bit SPI接口的EEPROM。片内Flash ROM用来存放保护程序,片外Flash ROM用来存放故障数据及报告,RAM用来存放正在运行的程序以及中间计算结果,EEPROM用来存放保护定值。

2.4通讯接口

通讯接口包括USB接口、RS-485接口、C AN接口和以太网接口,通过各种接口芯片可以方便地从MPC555上扩展这些接口。通过RS-485接口与装置面板上的人机接口单元相连。通过USB接口可以与笔记本或台式计算机相连,在笔记本或台式计算机上调试保护装置、显示各种保护信息。通过以太网或CAN接口与后台管理机或厂站自动化系统相连,完成保护信息的上传并且执行下行控制命令,还可以通过以太网或CAN接口方便地组成一个小型的计算机局域网。

2.5A/D转换

A/D转换回路由模拟量输入、低通滤波器和ADC构成。ADC采用16位高精度的A/D转换器ADS8364,同时,为了提高精度,采用了外部参考电压源来提供A/D转换的参考电压。此外还通过GPS接收电路为ADC芯片提供同步采样脉冲。2.6开入回路和开出回路

开入回路和开出回路均由快速光电隔离芯片和逻辑编码电路组成,增加了电路的抗干扰性能。2.7其它电路

除上述几个主要部分,硬件平台还包括电源监控、GAL译码、SPI串行时钟、看门狗、GPS秒脉冲接收等辅助电路。

3软件系统的设计

3.1实时多任务操作系统RTOS

实时操作系统是事件驱动的、能对外界的作用和信号在限定的时间内作出响应的系统平台。它具有实时性、可靠性和灵活性等特点。在此平台上可以有多个并行的程序在运行,每个运行的程序,称之为任务。作为核心的RTOS为多任务创建运行环境,并完成任务间的切换、调度、通信、同步、互斥,以及管理时钟、中断等功能。系统中每项任务都被编制成无限循环的程序,等待特定的事件,然后执行相应的任务。以这样的系统为平台,可开发出实时、准确、可靠地完成各种复杂功能的实时多任务系统。

实时操作系统的使用使得实时应用程序的设计和扩展变得容易。不需要大的改动就可以增加新的功能。复杂的应用程序可以分解为若干独立的任务,每个任务的调试、修改几乎不影响其它模块, RTOS使得应用程序的设计过程大为简化。基于RTOS上的C语言程序具有极大的可移植性。优秀RTOS上跨处理器平台的程序移植只需要修改1% ~5%的内容。在RTOS基础上可以编写出各种硬件驱动程序、库函数,和通用性的应用程序一起,可以进行移植,大大减轻了软件工程师的劳动强度,缩短了产品投入市场的时间。基于RTOS的C语言应用程序的开发可以完全采用软件工程的方法,这保证了整个软件开发的科学性,大大提高了软件的可

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张延青,等一种新型数字式继电保护装置的设计方案

靠性,并使得软件的维护变得非常简单,极大延长了软件的寿命,并且为软件的复用和共享提供了可能。

3.2Nuclues PLUS实时多任务操作系统

Nuclues PLUS是美国源代码操作系统商ATI公司推出的新一代嵌入式操作系统。属于抢先式实时多任务操作系统内核,95%的代码使用ANSI C编写,非常便于移植于各种处理器家族。从实现的角度讲,不同于传统嵌入式开发,Nuclues PLUS是以函数库的形式链接到目标应用程序中,形成可执行目标代码,下载到目标板的RAM中或烧到ROM/ FLASH ROM中去执行。Nuclues PLUS内核在典型的CI SC体系结构上占据大约20K空间、而在典型的RISC体系结构上占据空间为40K左右,其内核数据结构占据1.5K字节的空间。Nuclues PLUS提供注释严格的C源级代码给每一个用户。这样,用户能够深入地了解底层内核的运作方式,并根据自己的特殊要求删减或改动系统软件。

Nuclues PLUS内核的主要目的是管理实时任务的竞争运行(共享C PU),为应用提供各种便利,快速响应外部事件,实现实时性。在Nuclues PLUS中,任务之间可以按照优先级和时间片方式来共享CPU 资源,通过邮箱(mailbox),队列(queue)和管道(pipe)进行通信,任务之间的同步和互斥是通过旗语(se maphore)、事件组(event group)和信号(signal)进行。Nuclues PLUS提供动态和分区内存(dynamic/ partition memory)两种存储器管理机制。Nuclues PLUS还提供定时器(timer)来处理周期性事件和任务的睡眠和挂起超时。Nuclues PLUS将这些机制称之为软件组件(SOFTWARE C OMPONE NT)。Nuclues PLUS为每一个软件组件提供了一系列的系统调用,任务与Nuclues PLUS的交互是在系统调用的界面上进行的。利用Nuclues PLUS开发平台,用户只需编写任务代码(Task)和中断服务程序代码(ISR)。任务代码和中断服务程序代码利用系统调用实现与Nuclues PLUS的交互,由Nuclues PLUS来调度多个任务并行执行,实现C PU的共享。由于Nuclues PLUS 根据优先级和时间片方式来共享CPU资源,所以只要任务和中断服务程序的优先级设置得当,系统的实时性就能保障。

3.3任务的划分与整个软件的构思

在实际开发实时多任务系统时,首先要分析用户需求、定义系统的各功能模块,并进行各功能模块间数据流的分析,画出相应的数据流图,然后对系统内所实现的功能进行划分,构造在系统中运行的任务。所划分任务的好坏直接影响到了系统性能的好坏和执行效率的高低。因此,在进行系统设计时,任务的划分应当成为设计的重点。

在软件设计时,应该尽量使软件和硬件脱离,改变传统的嵌入式软件过多依赖硬件的模式。这只要求少数硬件工程师通过少量修改RTOS的源代码,编写出针对其硬件系统的驱动程序(板级支持包BSP),并以C库函数的形式将其封装起来,提供给软件工程师,应用程序需要操作硬件时,只需调用函数即可。把A/D转换、中断服务、通讯等与硬件相关的程序按照功能划分为任务,由少数熟悉硬件的软件工程师编写其任务代码。把实现各种功能的保护程序按照功能划分为一个个的任务,每一种任务实现一种保护功能,任务之间相互独立,只通过RTOS的机制交换信息。这样,一个继电保护装置的软件,可以由多个软件工程师共同完成。而每个软件工程师只需了解ROTS信息交换的机制以及实现本保护功能的算法,而不必了解整个继电保护软件以及与其他程序复杂的接口。采用上述方法不仅大大延长了软件的生存期,而且从根本上保证了软件的可靠性和实时性。

4结语

随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步,继电保护技术正朝着计算机化,网络化,保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化的方向发展。本文所介绍的基于嵌入式微处理器及多任务实时操作系统的继电保护装置的设计方案采用了先进的硬件系统,并且屏弃了传统嵌入式软件的设计思路,依托嵌入式实时多任务操作系统,在嵌入式应用中引入了实时、多任务、并行运行的概念,采用了现代软件工程的方法来开发软件,这些都预示着这种设计方案巨大的潜力,代表着今后微机继电保护的发展方向。

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(下转第63页)

60继电器

可靠性得到了提高。DSPs 的使用,提高了运算精度和速度。总之,

保护装置的整体性能上了一个台阶。图3 系统原理图Fig.3 The principle of system

5 结束语

继电保护是保障电力系统安全稳定运行的重要

手段。计算机化,保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化是继电保护技术发展的趋势。RTOS 和DSPs 应用在继电保护装置中,会使保护性能更加完善、可靠,更有效地担当起确保电网安全的重任。参考文献:

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收稿日期: 2002-12-06; 修回日期: 2003-03-20作者简介:

费怀胜(1975-),男,本科,主要从事继电保护及自动装置的研究与设计工作。

The computer protection based on RTOS and DSPs

FEI Hua-i Sheng 1,LI Zhi _yong 1,YU Yi_chuan 1,ZHANG Jian _hua 2

(1.XJ Electric Corporation,Xuchang 461000,Chian; 2.Zhengzhou Sino French Water Supply Co.,Ltd,Zhengzhou 450002,China)Abstract: RTOS and DSPs are already applied in every field.The paper analyzes the character of the computer protection which is based on RTOS and DSPs.The comp uter p rotection based on Nucleus Plus and TMS320C32were designed in some projects.The application of RTOS and DSPs in the computer protection can make the function of the computer protection be more perfect and dependable.Key words: RTOS; real ti me; multitask; DSPs

(上接第60页)

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收稿日期: 2002-11-11作者简介:

张延青(1975-),男,硕士研究生,研究方向为电力系统

微机保护;

焦彦军(1966-),男,博士,副教授,从事电力系统微机保护教学、科研工作;

王增平(1964-),男,博士,教授,从事电力系统微机保护教学、科研工作。

The design of a novel digital relay protection device

ZHANG Yan -qing ,JIAO Yan -jun,WANG Zeng -ping ,ZHANG Ju

(North China Electr ic Power University,Baoding 071003,China)

Abstract: The hardware sys tem of a novel microcomputer relay protection based on Motorola embedded microprocessor unit MPC555is put forward,and the idea of its software based on Nuclues PLUS multi task real ti me operating system is in troduced.Key words: embedded microprocessor uni t; MPC555; multitask real time operating system; Nuclues PLUS

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费怀胜,等 基于RTOS 与DSPs 的微机保护装置

电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB 50062-92

电力装置的继电保护和自动装置设计规范 中华人民共和国国家标准 GB 50062－92 条文说明 前言 根据国家计委计综[1986] 2630号文的要求，由能源部东北电力设计院对《工业与民用电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GBJ62-83进行了修订，经建设部建标[1992] 425号文批准发布。名称改为《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB 500062-92。 为便于广大设计、施工、科研、学校等有关人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定，规范编订组根据国家计委关于编制规范条文说明的统一要求，按规范的章、节、条顺序编制了条文说明，供有关人员参考。在使用中如遇有问题，请将意见和有关材料寄交能源部电力规划设计总院和东北电力设计院《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》修订组。 本条文说明仅供国内有关部门和单位执行本规范时使用，不得翻印。 1992年7月

目录 第一章总则 第二章一般规定 第三章发电机的保护 第四章电力变压器的保护 第五章 3～63KV中性点非直接接地电力网中线路的保护 第六章 110kV中性点直接接地电力网中线路的保护 第七章母线的保护 第八章电力电容器的保护 第九章 3KV及以上电动机的保护 第十章自动重合闸 第十一章备用电源和备用设备的自动投入装置 第十二章自动低频减载装置 第十三章同步并列及解列 第十四章二次回路 第一章总则 第1．0．1条说明制定本规范的目的。本规范作为国家标准，是全国各地区、各部门共同遵守的准则和依据。制定本规范的目的在于贯彻执行国家的技术经济政策，使继电保护和自动装置的设计，做到安全可靠、技术先进和经济合理。

微机继电保护设计研究

https://www.wendangku.net/doc/f4271044.html, 微机继电保护设计研究 运行过程中的电力系统，由于雷击、倒塌、内部过压或者错误的运行操作等都会造成故障及危害，一旦发现故障，我们就必须迅速采取并确保系统的可靠运行。当电气设备出现问题时，应根据系统运行的维护要求，确定出相应的保护动作。为了确保电力系统能够安全可靠的运行，继电保护装置就此运应而生。 随着计算机技术和电子技术的发展，使电力系统的继电保护突破了传统的电磁型、晶体管型及集成电路型继电保护形式，出现了微型机、微控制器为核心的继电保护形式，这种保护形势称为电力系统微机继电保护。 微机继电保护的原理和特点 传统的模拟式继电保护是根据电力系统中的模拟量（电压U、电流I）进行工作的，也就是将采集的模拟量与给定的机械量（弹簧力矩）、电气量（门槛电压）进行对比和逻辑运算，做出判断，从而完成相应的保护。 机电保护装置满足的四项基本要求依次是灵敏性、选择性、速动性、可靠性。 继电保护装置工作原理包括以下三部分：1.信号检测部分、2.逻辑判断部分、3.保护动作部分。其具体工作流程如下：信号检测部分从被保护侧采集相应的模拟量和开关量，传送到逻辑判断部分，通过算法进行处理，将所得结果与给定的整定值进行对比，判断系统是否出现故障并发出相应的动作命令，最终再由保护动作部分执行相应的动作。 现代微机保护则是将电力系统的模拟量（电压U、电流I）进行采样和编码之后，转换成数字量，通过微型计算机进行分析、运算和判断，从而实现电力系统的继电保护。 微机继电保护具有的特点：稳定性好、逻辑判断准确、设备维护方便、设备附加值高、适应性强。 微机继电保护的设计 微机继电保护的设计分为硬件设计和软件设计两部分。微机继电保护的硬件设计，从功能上讲，微机保护装置包括五个部分：数据采集单元，数据处理单元（CPU），开关量输入输出回路，人机接口部分和电源回路。 微机继电保护的软件设计中，系统软件是整个保护装置的灵魂，基于各个硬件设备的基础之上实现线路继电保护及监控的各种功能。这里以微机三段式电流保护为例主要介绍微机保护的主程序设计与自检模块。 随着电力自动化技术的日益发展，微机继电保护装置取代传统继电保护装置是个必然的趋势。通过引进微机控制技术，可使电力系统的运行更加安全、可靠、稳定、高效率。总之，随着微电子技术、计算机技术、网络技术和通信技术的发展，微机继电保护和变电站自动化系统在逐渐向智能化与网络化方向发展。

继电保护设计

摘要 电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，为了供电的可靠性和系统正常运行，就必须视其容量的大小、电压的高低和重要程度，设置相应的继电保护装置。本设计结合电力变压器运行中的故障，分析了电力变压器纵联差动保护、瓦斯保护及过电流保护等继电保护装置配置原则和设计方案。 关键词：电力变压器继电保护装置保护配置

Abstract Power transformer is very important in power system,power components in order to power supply reliability and system normal operation,you must see the size of its capacity,voltage and important degree of on any account,set up corresponding relay protection device.This paper according to the operation of power transformer fault and analyzed the power transformer longitudinal differential peotection,gas protection and over-current protection rely protection device configuration principle and design scheme. Keywords: Power transformer Relay protection device Protection configuration

综合保护装置

继电保护装置 当前，随着电网新技术的不断引进，各类新型微机保护装置已广泛投入使用，在大幅提高继电保护装置性能可靠性的同时，也对现场继电保护的检验提出了新的不同的要求，因此，现场的继电保护检验工作必须规范化、标准化，统一检验标准，提高检验质量，才能更好地满足现场运行的需要。 一、继电保护装置的组成 实现继电保护功能的设备称为继电保护装置，继电保护装置就是当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。 虽然继电保护有多种类型，其装置也各不相同，但都包含着下列主要的环节： 1.信号的采集、测量环节 采集、测量环节将保护对象（输电线路、主变、母线等电气设备）的电气量通过测量元件（电流互感器和电压互感器）转换为继电保护的输入信息，通过与整定值（继电保护装置预先设置好的参数）进行比较，鉴别被保护设备有无故障或是否在正常状态运行，并输出相应的保护信息。 2.分析、判断环节

根据测量元件的信息，分析、判断保护装置的动作行为，如动作于跳闸或信号，是否需要延时跳闸或延时发信。 3.输出环节 根据分析、判断输出的信息，送出跳闸信息或报警信息至断路器的控制回路或报警信号回路。 二、检验前的准备及要求 1.学习和审查有关图纸、资料及规程，必要时组织收集资料和技术学习； 2.检验之前，工作人员应参照产品说明及有关规定，了解和熟悉微机保护装置的检验方法、检验内容及要求； 3.对较复杂的保护装置应编制试验方案及安全技术措施； 4.了解有关的定值。必要时还应提前向有关方面报送设备参数； 5.准备工具、材料、备品、备件、仪器、仪表、试验设备、试验电源等，试验仪表应经检验合格，精度不应低于0.5级； 6.检查试验接线应满足装置进行整组试验的条件； 7.试验时，如无特殊说明，应从保护屏端子上加入试验量； 8.对所有特性中的每一点，应重复试验3次； 9.断开直流电流后方可插拔插件，插拔交流插件时，应防止交流电流回路开路、交流电压回路短路； 10.检验需要临时短接或断开端子时，应逐个记录，试验结束后及时恢复；

继电保护的基本原理和继电保护装置的组成

我们把它统称为电力系统。一般将电能通过的设备成为电力系统成为电力电力系统的一次设备，如发电机、变压器、断路器、输电电路等，对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备，被称为电力系统的二次设备。继电保护装置就属于电力系统的二次设备。 一、继电保护装置的基本原理 为了完成继电保护的任务，继电保护就必须能够区别是正常运行还是非正常运行或故障，要区别这些状态，关键的就是要寻找这些状态下的参量情况，找出其间的差别，从而构成各种不同原理的保护。 1.利用基本电气参数的区别 发生短路后，利用电流、电压、线路测量阻抗等的变化，可以构成如下保护： (1)过电流保护。单侧电源线路如图1-1所示，若在BC段上发生三相短路，则从电源到短路点k之间将流过很大的短路电流I k，可以使保护2反应这个电流增大而动作于跳闸。 (2)低电压保护。如图1所示，短路点k的电压U k降到零，各变电站母线上的电压都有所下降，可以使保护2反应于这个下降的电压而动作。 图1：单侧电源线路 (3)距离保护。距离保护反应于短路点到保护安装地之间的距离（或测量阻抗）的减小而动作。如图1所示，设以Z k表示短路点到保护2（即变电站B母线）之间的阻抗，则母线 上的残余电压为： U B=I k Z ko Z B 就是在线路始端的测量阻抗，它的大小正比于短路点到保护2之间的距离。 2.利用内部故障和外部故障时被保护元件两侧电流相位（或功率方向）的差 别

两侧电流相位（或功率方向）的分析如下。 图2：双侧电源网络 a——正常运行情况；b——线路AB外部短路情况；c——线路AB内部短路情况 正常运行时，A、B两侧电流的大小相等，相位相差180°；当线路AB外部故障时，A、B两侧电流仍大小相等，相位相差180°；当线路AB内部短路时，A、B两侧电流一般大小不相等，在理想情况下（两侧电动势同相位且全系统的阻抗角相等），两侧电流同相位。从而可以利用电气元件在内部故障与外部故障（包括正常运行情况）时，两侧电流相位或功率方向的差别构成各种差动原理的保护（内部故障时保护动作），如纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等。 3．序分量是否出现 电气元件在正常运行（或发生对称短路）时，负序分量和零序分量为零；在发生不对称短路时，一般负序和零序都较大。因此，根据这些分量的是否存在可以构成零序保护和负序保护。此种保护装置具有良好的选择性和灵敏性。 4．反应于非电气量的保护 反应于变压器油箱内部故障时所发生的气体而构成气体（瓦斯）保护；反应于电动机绕组的温度升高而构成过负荷保护等。 二、继电保护装置的组成 继电保护的种类虽然很多，但是在一般情况下，都是有三个部分组成的，即测量部分、逻辑部分和执行部分。其原理结构如图3所示。

微机继电保护装置的维护及常见故障

微机继电保护装置的维护及常见故障 微机继电保护装置的优点： 微机继电保护装置与传统的继电保护装置相比最大特点就是应用了微机技术，拥有巨大的计算、分析和逻辑判断能力，带有储存记忆功能，可以实现任何性能完善且复杂的保护原理。微机继电保护装置在可靠性、功能扩展性、工艺结构条件等方面有较大优势，其极强的综合分析和判断能力，可以实现常规模拟保护很难做到的自动纠错，即自动识别和排除干扰，防止由于干扰而造成的误动作。同时，微机继电保护装置具有自诊断能力和使用方便灵活、调试维护简便、功耗及体积小等特点。 微机继电保护装置的日常巡检维护： 1、检查微机保护装置外观及模块背板有无异常，液晶显示是否正常，接线是否有松动或脱落，有无发热、异味、冒烟等异常现象; 2、检查微机保护装置的运行状态、运行监视情况，如采集的电压、电流数据是否正确，三相是否平衡;装置的开关状态输入量显示与实际情况是否相符，如储能机构位置、断路器分合位、接地刀闸分合位、操作把手远近控位置等是否显示正确; 3、检查微机保护装置屏上各操作把手、旋转开关的位置是否正确;微机保护装置有无异常信号,如装置是否发跳闸或告警信号，如有故障信号要及时查明原因; 4、对微机保护装置定值进行核对，看是否与所下定值相符。检查整定电流、电压及时限值的输入是否正确，保护硬压板、软压板的投退是否满足定值的逻辑关系等; 5、对微机保护装置的动作报告记录进行查看; 微机继电保护装置的定期校验： 为保证微机保护装置可靠动作，应对继电保护装置及二次回路进行定期的停电校验，一般校验周期为一年，主要做以下内容： 1、对二次回路绝缘电阻的测试; 2、用继电保护测试仪输入标准的电流、电压模拟量，校验微机保护装置的电流、电压采样精度及功率角是否正确; 3、校验微机保护装置的就地或远控操作按键是否正常工作; 4、根据保护定值单，用继电保护测试仪输入模拟动作值进行开关二次整组保护动作试验。检验装置的动作可靠性及定值保护动作逻辑关系是否满足定值单要求; 微机继电保护装置常见故障：

电力变压器继电保护设计

1 引言 继电保护是保障电力设备安全和防止及限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。许多实例表明，继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。因此，加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作。实现继电保护功能的设备称为继电保护装置。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过分析，找到符合电网要求的继电保护方案。 继电保护技术的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。但是，电力系统一旦发生自然或人为故障，如果不能及时有效控制，就会失去稳定运行，使电网瓦解，并造成大面积停电，给社会带来灾难性的后果。因此电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结合具体条件和要求，本设计从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突出重点，统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。 在电力系统发生故障中，继电保护装置能够及时地将故障部分从系统中切除，从而保证电力设备安全和限制故障波及范围，最大限度地减少电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，从而满足电力系统稳定性的要求，改善继电保护装置的性能，提高电力系统的安全水平。 2 课程设计任务和要求

通过本课程设计，巩固和加深在《电力系统基础》、《电力系统分析》和《电力 系统继电保护与自动化装置》课程中所学的理论知识，基本掌握电力系统继电保护设计的一般方法，提高电气设计的设计能力，为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。 要求完成的主要任务: 要求根据所给条件确定变电所整定继电保护设计方案，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 设计基本资料: 某变电所的电气主接线如图所示。已知两台变压器均为三绕组、油浸式、强迫风冷、分级绝缘，其参数：MVA S N 5.31=，电压：kV 11/%5.225.38/%5.24110?±?±，接线：)1211//(//011--?y Y d y Y N 。短路电压：5.10(%)=HM U ； 6(%);17(%),==ML L H U U 。两台变压器同时运行，110kV 侧的中性点只有一台接地； 若只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地，其余参数如图所示。（请把图中的L1的参数改为L1=20km ） ～ 图2.1变电所的电气主接线图

继电保护及安全自动装置运行管理规程1

继电保护及安全自动装置运行管理规程 1 总则 1．1 继电保护与安全自动装置(以下简称保护装置)是保证电网安全运行、保护电气设备的主要装置，是组成电力系统整体的不可缺少的重要部分。保护装置配置使用不当或不正确动作，必将引起事故或使事故扩大，损坏电气设备，甚至造成整个电力系统崩溃瓦解。因此，继电保护人员与电网调度及基层单位运行人员一样，是电网生产第一线人员。 1．2 要加强对继电保护工作的领导。各网局、省局及电业局(供电局)、发电厂(以下简称基层局、厂)主管生产的领导和总工程师，要经常检查与了解继电保护工作情况，对其中存在的重要问题应予组织督促解决，对由继电保护引起的重大系统瓦解事故和全厂停电事故负应有的责任。 1．3 继电保护正确动作率及故障录波完好率，应为主管部门考核各基层局、厂的指标之一。对网局及省局应分别以主系统与220kV及以上装置为考核重点。 2 继电保护专业机构 2．1 电力系统继电保护是一个有机整体，在继电保护专业上应实行统一领导，分级管理，XX电力公司及发电厂设置相应的继电保护专业机构。 2．2 XX电力公司调通中心设置继电保护组，作为公司继电保护技术管理的职能机构，实现对全网、继电保护专业的领导。同时，继电保护组也是生产第一线的业务部门，负责所管辖系统继电保护的整定计算及运行等工作。需要时，继电保护组可设试验室。 XX电力公司的继电保护整定计算、技术管理及维护试验工作不宜分散，宜集中于继电保护机构统一管理，此机构可设在调通中心。发电厂一般应在电气分场设继电保护班(组)。 2．3 继电保护工作专业技术性强，一根线一个触点的问题可能造成重大事故，继电保护机构必须配备事业心强、工作认真细致、肯钻研技术、具有中专及以上水平的理论知识的技术人员，同时，应保持相对稳定。骨干人员调离岗位时，应事先征求上级继电保护机构的意见。 3 继电保护机构管辖设备围及职责

继电保护装置的作用是什么

问答题 1、继电保护装置的作用是什么？ 答:当被保护元件发生故障时，自动、迅速、有选择地将故障从电力系统切除，以保证其余部分恢复正常运行，并使故障元件免于继续受损害。 当被保护元件发生异常运行状态时，经一定延时动作于信号，以使值班人员采取措施。2、继电保护按反应故障和按其功用的不同可分为哪些类型？ 答:(1)按反应故障可分为：相间短路保护，接地短路保护，匝间短路保护，失磁保护等。 (2)按其功用可分为：主保护、后备保护、辅助保护。 3、何谓主保护、后备保护和辅助保护？ 答:(1)能反应整个保护元件上的故障，并能以最短延时有选择地切除故障的保护称为主保护。 (2)主保护或其断路器拒动时，由于切除故障的保护称为后备保护。 (3)为补充主保护和后备保护的不足而增设的比较简单的保护称为辅助保护。 4、继电保护装置由哪些部分组成？ 答：继电保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。 5、何谓电流互感器10％误差特性曲线？ 答:10％误差曲线是指电流误差10％，角度误差不超过7°时，电流互感器的一次电流倍数和允许负荷阻抗之间的关系曲线。 6、怎样用10％误差曲线校验电流互感器？ 答:(1)根据接线方式，确定负荷阻抗计算； (2)根据保护装置类型和相应的一次电流最大值，计算电流倍数； (3)由已知的10％曲线，查出允许负荷阻抗； (4)按允许负荷阻抗与计算阻抗比较，计算值应小于允许值，否则应采用措施，使之满足要求。 7、保护装置常用的变换器有什么作用？ 答:（1）按保护的要求进行电气量的变换与综合； （2）将保护设备的强电二次回路与保护的弱电回路隔离； (3)在变换器中设立屏蔽层，提高保护抗干扰能力； （4）用于定值调整。 8、用哪些方法可以调整电磁型电流继电器定值？ 答：调整动作电流可采用：（1）改变线圈连接方式；（2）改变弹簧反作用力；（3）改变舌片起始位置。 9、信号继电器有何作用？ 答：装置动作的信号指示并接通声光信号回路。 10、电流变换器和电抗变换器最大的区别是什么? 答:(1)电流变换器二次侧接近短路状态,可看成电流源。电抗器二次侧接近开路状态,将电流源变换为电压源； (2)电流变换器对不同频率电流的变换几乎相同，而电抗变换器可抑制直流、放大高频分量电流。 11、何谓继电器的起动? 何谓继电器的动作? 答:继电器的起动部分由正常位置向动作开始运动，使正常位置时的功能产生变化，称为起动。继电器完成所规定的任务，称为动作。 12、为什么电磁型过量继电器的返回系数小于1？影响返回系数的因素有哪些? 答:由于摩擦力矩和剩余力矩的存在,使的返回量小于动作量,根据返回系数的定义返回系数必然小于1。影响返回系数的因素有:(1)剩余力矩的大小；(2)衔铁与铁芯之间的气隙大小； (3)可动部分的摩擦力矩。 13、何谓电磁型过电流继电器的动作电流、返回电流及返回系数? 答: 使继电器动作的最小电流称为动作电流;使继电器返回的最大电流称为返回电流;返回电流与动作电流之比称为返回系数。 14、何谓电磁型低电压继电器的动作电压、返回电压及返回系数? 答: 使继电器返回的最小电压称为返回电压；使继电器动作的最大电压称为动作电压;返回

继电保护装置的任务

继电保护装置的任务 ①、监视电力系统的正常运行，当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。当系统和设备发生的故障足以损坏设备或危及电网安全时，继电保护装置能最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。（如：单相接地、变压器轻、重瓦斯信号、变压器温升过高等）。 ②、反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号，提示值班员迅速采取措施，使之尽快恢复正常，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。 ③、实现电力系统的自动化和远程操作，以及工业生产的自动控制。如：自动重合闸、备用电源自动投入、遥控、遥测等。 继电保护装置的基本要求 继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求：这四“性”之间紧密联系，既矛盾又统一。 A、动作选择性---指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护来切除故障。上、下级电网（包括同级）继电保护之间的整定，应遵循逐级配合的原则，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。切断系统中的故障部分，而其它非故障部分仍然继续供电。 B、动作速动性---指保护装置应尽快切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果。 C、动作灵敏性---指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数（规程中有具体规定）。通过继电保护的整定值来实现。整定值的校验一般一年进行一次。

微机继电保护装置的调试技术

微机继电保护装臵的调试技术 1 引言 近年来，随着微机型继电保护装臵的普遍使用，种类、型号、产地之多，给许多设计和现场调试人员带来很大困难。根据现场实例，针对SEL-587型微机型继电保护装臵的调试，详细介绍微机型变压器差动保护装臵的原理和调试方法。 2 微机型变压器差动保护装臵的实现原理 差动保护采用分相式比率差动，即A、B、C任意一相保护动作就有跳闸出口。以下判据均以一相为例，当方程（1）、（2）同时成立时差动元件保护动作。 I DZ＞I DZ0（I ZD＜I ZD0）（1） I DZ＞I DZ0＋K（I ZD－I ZD0）（I ZD≥I ZD0）（2） I2DZ＞K2×I DZ 其中：I DZ为差动电流 I DZ0为差动保护门坎定值 I ZD为制动电流 I ZD0为拐点电流 I2DZ为差动电流的二次谐波分量 K为比率制动特性斜率 K2为二次谐波制动系数 国内生产的微机型变压器差动保护装臵中，差动元件的动作特性多采用具有二段折线式的动作特性曲线（如图1所示）。SEL-587型装臵采用三段折线式动作曲线，但可根据实际情况只采用二段式动作特性曲线。 图1 采用二段折线式差动动作特性曲线 3装臵在实际应用中需要解决的问题

3.1解决变压器差动保护中不平衡电流的措施 （1）解决变压器两侧绕组结线不同所产生电流相位不同 微机型差动保护装臵中各侧不平衡电流的补偿是由软件完成的。变压器各侧CT二次电流由于接线造成的相位差由装臵中软件校正，变压器各侧CT二次回路都可接成Y形（也可选择常规继电器保护方式接线），这样简化了CT二次接线。SEL-587型装臵中提供了14种类型的变压器两侧CT二次不同接线的设臵（国产装臵通常仅有两种方式选择），通过对TRCON和CTCON整定值的正确设臵和选择相对应的计算常数A和B，装臵就完全解决了变压器差动保护中的不平衡电流问题。如图2为某冷轧带钢工程35/10KV主变压器两侧电流互感器二次接线图（这种接线方式属于装臵中B13类型）。 图2 B13型Δ-Y变压器带有Y-Y的CT连接 （2）解决变压器两侧电流互感器变比不能选得完全合适 微机型差动保护装臵是采用设臵不平衡系数，通过软件计算来调节。通常以高压侧为基准，高压侧不平衡系数固化为“1”，低压侧不平衡系数则按该装臵要求的特定计算公式计算后将参数设臵在装臵中。SEL-587型装臵采用两侧分别计算不平衡系数的办法，装臵内部设臵了TAP1和TAP2两个参数来进行电流的调整，参数的计算是通过该装臵的特定计算公式来进行。 3.2解决变压器励磁涌流 在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复的过程中，将会产生很大的励磁涌流。涌流中含有数值很大的非周期分量，其二次谐波分量占有一定数量，常规差动继电器则是采用速饱和变流器来消除它的影响，而微机型差动保护装臵是

某电力变压器继电保护设计(继电保护)

1 继电保护相关理论知识 1.1 继电保护的概述 研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。 1.2.1 继电保护的任务 当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。 1.2.2继电保护基本原理和保护装置的组成 继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用，必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”，以实现继电保护的功能。因此，通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护：（1）反映电气量的保护 电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别．就可以构成各种不同原理的继电保护装置。 例如：反映电流增大构成过电流保护； 反映电压降低(或升高)构成低电压(或过电压)保护； 反映电流与电压间的相位角变化构成方向保护； 反映电压与电流的比值的变化构成距离保护。 除此以外．还可根据在被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、高频保护等。 同理，由于序分量保护灵敏度高，也得到广泛应用。 新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。

继电保护和安全自动装置

继电保护和安全自动装置 GB 14285 － 93 技术规程 Technical code for relaying protection and security automatic equipment 1 总则 1.1 主题内容与适用范围 本标准规定了电力系统继电保护和安全自动装置的科研、设计、制造、施工和运行等 有关部门共同遵守的基本原则。 本标准适用于 3kV 及以上电力系统中电力设备和线路的继电保护和安全自动装置,作 为科研、设计、制造、施工和运行等部门共同遵守的技术规程。 1.2 继电保护和安全自动装置应符合可靠性(信赖性和安全性)、选择性、灵敏性和速动性的要求。当确定其配置和构成方案时,应综合考虑以下几个方面: a. 电力设备和电力网的结构特点和运行特点; b. 故障出现的概率和可能造成的后果; c. 电力系统的近期发展情况; d. 经济上的合理性; e. 国内和国外的经验。 1.3 继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分。确定电力网结构、厂站主接 线和运行方式时,必须与继电保护和安全自动装置的配置统筹考虑,合理安排。 继电保护和安全自动装置的配置方式,要满足电力网结构和厂站主接线的要求,并考虑 电力网和厂站运行方式的灵活性。 对导致继电保护和安全自动装置不能保证电力系统安全运行的电力网结构形式、厂站 主接线形式、变压器接线方式和运行方式,应限制使用。 1.4 应根据审定的电力系统设计或审定的系统接线图及要求,进行继电保护和安全自动装置的系统设计。在系统设计中,除新建部分外,还应包括对原有系统继电保护和安全自动装置不符合要求部分的改造设计。 为便于运行管理和有利于性能配合,同一电力网或同一厂站内的继电保护和安全自动 装置的型式,不宜品种过多。 1.5 电力系统中,各电力设备和线路的原有继电保护和安全自动装置,凡能满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性要求的,均应予以保留。凡是不能满足要求的,应逐步进行改造。1.6 继电保护和安全自动装置的新产品,应按国家规定的要求和程序进行鉴定,合格后,方可推广使用。设计、运行单位应积极创造条件支持新产品的试用。2 继电保护 2.1 一般规定 2.1.1 电力系统中的电力设备和线路,应装设短路故障和异常运行保护装置。电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护,必要时可再增设辅助保护。 2.1.1.1 主保护是满足系统稳定和设备安全要求,能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 2.1.1.2 后备保护是主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。 a. 远后备是当主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护实现后备; b. 近后备是当主保护拒动时,由本电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护;是 当断路器拒动时,由断路器失灵保护来实现的后备保护。 2.1.1.3 辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而 增设的简单保护。 2.1.1.4 异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。 2.1.2 继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。 2.1.2.1 可靠性是指保护该动作时应动作,不该动作时不动作。 为保证可靠性,宜选用可能的最简单的保护方式,应采用由可靠的元件和尽可能简单的 回路构成的性能良好的装置,并应具有必要的检测、闭锁和双重化等措施。保护装置应便于整定，调试和运行维护。 2.1.2.2 选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障,当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时,才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。

微机型继电保护装置的抗干扰措施

微机型继电保护装置的抗干扰措施 点击：19 添加时间： 2007-8-2 16:47:25 近年来，微机型继电保护装置在电力系统中得到了广泛的运用。和常规保护相比，微机保护具有先进的原理及结构，安装调试简单，运行维护方便，保护动作迅速灵敏可靠，能自动记录故障信息等显著的优点。但是在现场运行过程中，如果运行环境差，抗干扰措施落实不当，则很容易受到外界环境的干扰，造成保护不正常，甚至发生保护误动作，严重威胁到电网的安全运行。 1 常见二次回路干扰的种类及传播途径 一般情况下，由于系统内发生接地故障、倒闸操作或者雷击等原因都将产生较强的电磁干扰。干扰电压主要是通过交流电压、电流回路，信号及控制回路的电缆进入保护二次设备，使装置的“读程序”或者“写程序”出错，导致CPU执行非预定的指令，或者使微机保护进入死循环。常见的干扰有以下几种： (1) 变电站内发生单相或者多相接地故障时，强大的故障电流沿着接地点进入变电站的地网，使得地网上任意不同的两点之间产生很高的地电位差。这种干扰通常称之为50 Hz工频干扰。 (2) 当操作变电站内的开关设备，比如高压隔离开关切合带电母线时，将在二次回路上引起高频干扰。干扰电压通过母线、电容器等设备进入地网，产生频率为50 Hz～1 MHz不等的高频振荡， 在二次回路上引起较强的高频干扰。 (3) 每当进入雨季，发生雷击时，由于电与磁的耦合，也会在高压导线和大地之间感应出干扰电压，称之为雷电干扰。 (4) 当断开接触器或者继电器的线圈时，会产生宽频谱的干扰波，其干扰频率甚至可达到50 MHz。另外，在高压区使用对讲机、移动电话等通讯工具，也将产生高频电磁场干扰。 2 抗干扰措施的实施情况 抗干扰的最基本措施就是防止干扰进入弱电系统。一方面是通过改进装置的硬件部分，增加其抗干扰能力；另一方面可以从外部环境着手，通过各种屏蔽、隔离措施，切断干扰的传播途径。 根据省公司的“反措”要求，淮北供电局对集成电路保护采取了沿电缆沟铺设截面为100 mm2接地铜排的措施，这为微机保护的反措提供了条件。并针对上述干扰问题，按“电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施”的要求，采取了以下几种抗干扰措施。 2.1 对微机保护硬件采取相应的抗干扰措施 目前生产厂家在产品的研制过程中采取了各种优异的抗干扰措施，比如采用VFC数据采集系统，使模拟系统和数字系统在电气上完全隔离，大大增强了装置硬件的抗干扰能力。以WXB-11型微机保 护为例，装置硬件采取的抗干扰措施有： (1) CPU插件的总线不出芯片； (2) 模拟量的输入通道加光耦； (3) 所有的开入、开出加光隔； (4) 引入装置的电源加滤波措施； (5) 增加对RAM、EPROM的自检功能； (6) 装置背板的走线采用抗干扰措施。 2.2 保护屏的接地措施 微机保护屏内所有的隔离变压器一、二次绕组间应当有良好的屏蔽层，并可靠接地。微机保护装置的箱体必须经试验确定可靠接地；将保护屏底部的漆、铁锈等清除干净以后，将保护屏和底部槽钢用焊接或者螺栓固定的方式可靠连接。微机保护屏之间用不小于50 mm2的多股铜芯线将其底部的接 地小铜排相串连，而后接于截面不小于100 mm2的接地铜排上，再将接地铜排和主控室电缆层的接地网可靠连接。

综合自动化系统继电保护装置应用及检修分析 李伟

综合自动化系统继电保护装置应用及检修分析李伟 发表时间：2019-08-28T16:28:50.703Z 来源：《云南电业》2019年2期作者：李伟 [导读] 本文主要分析了综合自动化系统继电保护装置应用及检修分析。 （珠海优特电力科技股份有限公司广东珠海 519000） 摘要：随着社会经济的迅猛发展，人们生产生活对电能的需求越来越大，对继电保护自动化提出了越来越高的要求和标准。电网继电保护综合自动化系统的实现，将给电网继电保护工作带来一次质的飞跃，它将能大大强继电保护的效能和可靠性，对保证电网安全稳定运行具有重大的意义。本文主要分析了综合自动化系统继电保护装置应用及检修分析。 关键词：综合自动化系统；继电保护装置；应用；检修 电网继电保护综合自动化系统就是综合利用整个电网智能设备所采集的信息，自动对信息进行计算分析，并调整继电保护的工作状态，以确保电网运行安全可靠的自动化系统。综合自动化系统继电保护装置应用中，应当实现对各种复杂故障的准确故障定位，完成事故分析及事故恢复的继电保护辅助决策，实现继电保护装置的状态检修，对系统中运行的继电保护装置进行可靠性分析，自动完成线路参数修正等，多措并举，提高继电保护系统的高效性。 1电网继电保护综合自动化系统系统构成 站在电网的角度，我们来分析电网继电保护综合自动化系统获取信息的途径。电网的结构和参数，可以从调度中心获得；一次设备的运行状态及输送潮流，可以通过EMS系统实时获得；保护装置的投退信息，由于必须通过调度下令，由现场执行，因此可以从调度管理系统获得，并从变电站监控系统得到执行情况的验证；保护装置故障及异常，可以从微机保护装置获得；电网故障信息，可以从微机保护及微机故障录波器获得。 2继电保护系统装置的任务 继电保护系统的装置组成及原理简单容易理解，被越来越多地应用到现实的电力系统中，将事故限制在了最小范围内，提高了系统运行的可靠性，确保了无故障设备的继续正常运行，最大限度地保证了向用户安全连接供电。鉴于此，继电保护系统装置的任务具体体现如下： 随着继电保护系统装置的普遍应用，在一定程度上提示了报警功能，值班员根据报警提示会第一时间做出反应，采取措施把不正常工作情况及时处理和病态设备进行调整，或将可能引起事故的电气设备予以切除。除此之外，采用继电保护系统装置可以最大程度地监视电力系统的运行，减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，实现电力系统的自动化和远程操作，以及工业生产的自动控制。 3继电保护装置的要求 继电保护装置的要求是相对于在电力系统中来说的，选择性、速动性、灵敏性和可靠性是满足继电保护装置在电力系统中应用的基本条件。 （1）为满足同一个保护区内的配合要求的元件以及相邻设备、线路的条件，要有统一的选择，保障其在灵敏度极高的系数及动作时间内达到相互配合。这就是所说的选择性。（2）速动性方面。可以减轻继电保护装置中的故障设备和线路的损坏程度，提高自动重合闸和备用电源投入效果，进一步提高电力系统的稳定性。在运行中可以从高频保护、差动保护等方面来提高速动性，减少继电器固有动作以及断路器跳闸时间带来的问题。（3）在灵敏性方面，一般地最小灵敏保护系数在有关规程中有要求。可以在设备或线路保护范围内发生短路时起到保护的作用。而可靠性是继电保护装置中最基本的要求。 3综合自动化系统继电保护装置应用及检修分析 3.1实现对各种复杂故障的准确故障定位 目前的保护和故障录波器的故障测距算法，一般分为故障分析法和行波法两类。其中行波法由于存在行波信号的提取和故障产生行波的不确定性等问题而难以在电力生产中得到较好的运用。而故障分析法如果想要准确进行故障定位，必须得到故障前线路两端综合阻抗、相邻线运行方式、与相邻线的互感等信息，很显然，仅利用保护或故障录波器自己采集的数据，很难实现准确的故障定位。另外，对于比较复杂的故障，比如跨线异名相故障，单端分析手段已经无法正确判断故障性质和故障距离，因此，往往出现误报。 3.2完成事故分析及事故恢复的继电保护辅助决策 系统发生事故后，往往有可能伴随着其它保护的误动作。传统的事故分析由人完成，受经验和水平的影响，易出现偏差。由于电网继电保护综合自动化系统搜集了故障前后系统一次设备的运行状态和变电站保护和故录的故障报告，可以综合线路两端保护动作信息及同一端的其它保护动作信息进行模糊分析，并依靠保护和故录的采样数据精确计算，从而能够迅速准确的做出判断，实现事故恢复的继电保护辅助决策。 3.3实现继电保护装置的状态检修 根据以往的统计分析数据，设计存在缺陷、二次回路维护不良、厂家制造质量不良往往是继电保护装置误动作的主要原因。由于微机型继电保护装置具有自检及存储故障报告的能力，因此，可以通过电网继电保护综合自动化系统实现继电保护装置的状态检修。 3.4对系统中运行的继电保护装置进行可靠性分析 通过与继电保护管理信息系统交换保护配置、服役时间、各种保护装置的正动率及异常率等信息，电网继电保护综合自动化系统可以实现对继电保护装置的可靠性分析。特别是当某种保护或保护信号传输装置出现问题，并暂时无法解决时，通过将此类装置的可靠性评价降低，减轻系统对此类保护的依赖，通过远程调整定值等手段，实现周围系统保护的配合，防止因此类保护的拒动而扩大事故。 3.5自动完成线路参数修正 由于征地的限制，新建线路往往与原有线路共用线路走廊，线路之间电磁感应日益增大，造成新线路参数测试的不准确以及原有线路参数的变化。现在，依靠电网继电保护综合自动化系统，可以将每次故障周围系统保护的采样数据进行收集，利用线路两端的故障电流、故障电压，校核并修正线路参数，实现线路参数的自动在线测量，从而提高继电保护基础参数的可靠性，保证系统安全。

继电保护复习题-2

一、填空题 1继电保护装置一般由 测量比较元件、 逻辑判断元件 、执行输出元件三部分组成。 2继电保护的可靠性包括安全性 和 信赖性，是对继电保护性能的最根本要求。 3低电压继电器的启动电压小于 返回电压，返回系数 小于1。 4在中性点非直接接地电网中，发生单相接地短路时，故障点处零序电压最高；接地中性点处零序电压为0；零序电流的分布主要取决于变压器中性点是否接地。 5功率方向继电器的角30α=?，其动作围 —120°arg J J U I ≤≤ 60° 。 6单侧电源线路上发生短路故障时，过渡电阻的存在使方向阻抗继电器的测量阻抗 增大 ， 保护围 缩小 7对动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足 可靠性、 选择性 、 灵敏性、 速动性 四个基本要求。 8三段式电流保护中， 三 段灵敏度最高， 一 段灵敏度最低。 9中性点可接地或不接地运行变压器的接地后备保护由 零序电流保护和 零序电压保护组成。 10中性点直接接地系统发生短路故障后，故障点的故障分量电压最大，系统中性点 的故障分量为0。 11运行中应特别注意电流互感器二次侧不能开路 ；电压互感器二次侧不能 短路 。 12电力系统发生故障时，继电保护装置应将故障部分切除，电力系统出现不正常工作时，继电保护装置一般应发出信号 13 瞬时电流速断保护的动作电流按大于本线路末端的最大短路电流整定，其灵敏性通常用 保护围的大小来表示 14、距离保护是反应 故障点到保护安装处 的距离，并根据距离的远近确定 动作时间 的—种保护 15、偏移圆阻抗继电器、方向圆阻抗继电器和全阻抗继电器中， 方向圆阻抗继电器 受过渡电阻的影响最大，全阻抗继电器 受过渡电阻的影响最小 16短路时通过该保护的短路电流为最大/最小的可能运行方式,称为系统最大/最小运行方式 17．全阻抗继电器的主要缺点是 无方向性。

微机继电保护设计

基于89c51单片机的继电保护装置的硬件设计 张银龙２００９０１１００３２９电气０９－３（订单） 1.1继电保护的发展趋势 继电保护技术未来趋势是向计算机化、网络化、智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。 1）计算机化 计算机硬件迅猛发展，系统集成度越来越高。单一处理器的处理速度和处理能力不断提高，处理速度的不断提高为单一芯片作为微机继电保护技术奠定了基础。89C51作为32位芯片具有很高的集成度，很高的工作频率和计算速度，很大的寻址空间，丰富的指令系统和较多的输入输出口。CPU寄存器、数据总线、地址总线都是32位，具有存储器管理功能和任务转换功能，并将高速缓存和浮点数部件都集成在CPU内。 2）网络化 计算机网络作为信息和数据通信的工具已成为信息时代的技术支柱，使人类生产和社会生活面貌发生了根本变化。它深刻影响着个个工业领域，也为各个领域提供了强有力的通信手段。继电保护作用不只是限于切除故障元件和限制事故影响范围，还要保证全系统与重合闸装置分析这些信息和数据基础上协调动作，保证系统安全稳定运行。显然，实现这种系统保护基本条件是将全系统各主要设备保护装置用计算机网络联系起来，亦即实现微机保护装置网络化。 3）保护、控制、测量、数据通信一体化 实现继电保护计算机化和网络化条件下，保护装置实际上市一台高性能，多功能的计算机，是整个电力系统计算机网络上的一个智能终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的任何信息和数据，也可以将它所获被保护元件任何信息和数据传送给网络控制中心或任一终端。每个微机保护装置可完成继电保护功能，无故障正常运行下还可完成测量、控制、数据通信功能，亦即实现保护、控制、测量、数据通信一体化、 4）智能化 今年来，人工智能技术在电力系统等各个领域都得到了应用，继电保护领域应用研究也已开始。神经网络是一种非线性映射方法，很多难以列出方程或难解的复杂问题，应用神经网络方法则可迎刃而解。 1.2继电保护的基本任务 继电保护的基本任务包括： 1）自动、迅速、有选择的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分恢复正常运行。 2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号、减轻负荷或跳闸。 2.1继电保护的基本原理和保护装置的组成 2.1.1继电保护的基本原理 利用正常运行与区内外短路故障电气参数变化的特征构成保护的判据，根据不同的判据就构成不同原理的继电保护。例如： （1）电流增加（过电流保护）：故障点与电源直接连接的电气设备的电流会增加电压降低（低电压保护）：各变电站母线上的电压将在不同程度上有很大的降低，短路点得电压降到零。 （2）电流与电压的相位角会发生变化（方向保护）：正常20°左右，短路时60°~85°