【正文】 研制的微機(jī)主設(shè)備保護(hù)的硬件也經(jīng)過(guò)了多次改進(jìn)和提高。 電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級(jí)語(yǔ)言編程等?，F(xiàn)在，同微機(jī)保護(hù)裝置大小相似的工控機(jī)的功能、速度、存儲(chǔ)容量大大超過(guò)了當(dāng)年的小型機(jī)，因此，用成套工控機(jī)作成繼電保護(hù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。 (3)采用 STD 總線或 PC 總線，硬件模塊化，對(duì)于不同的保護(hù)可任意選用不同模塊，配置靈活、容易擴(kuò)展。它深刻影響著 各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。國(guó)外早已提出過(guò)系統(tǒng)保護(hù)的概念，這在當(dāng)時(shí)主要指安全自動(dòng)裝置。這在當(dāng)前的技術(shù)條件下是完全可能的。 對(duì)于某些保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也能提高保護(hù)的可靠性。這種用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的分布式母線保護(hù)原理，比傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)原理有較高的可靠性。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。但是如果將上述的保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化的計(jì)算機(jī)裝置，就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁，將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室，則可免除大量的控制電纜。 OTA 和 OTV 的光信號(hào)輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，一方面用作保護(hù)的計(jì)算判斷；另一方面作為測(cè)量量，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)送到主控室。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜的非線性問(wèn)題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。天津大學(xué)從 1996 年起進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式繼電保護(hù)的研究，已取得初步成果。 短路總是伴隨著很大的短路電流，同時(shí)系統(tǒng)電壓大大降低。 所謂異常運(yùn)行狀態(tài)是指系統(tǒng)的正常工作受到干擾，使運(yùn)行參數(shù)偏離正常值。 繼電保護(hù)的任務(wù) （ 1）當(dāng)被保護(hù)的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時(shí) ,應(yīng)該由該元件的繼電保護(hù)裝置迅速準(zhǔn)確地給距離故障元件最近的開(kāi)關(guān)發(fā)出跳閘命令 ,使故障元件及時(shí)從電力系統(tǒng)中斷開(kāi) ,以最大限度地減少對(duì)電力元件本身的損壞 ,降低對(duì)電力系統(tǒng)安全供電的影響 ,并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求 (如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性等 )。實(shí)踐表明，繼電保護(hù)裝置或斷路器有拒絕動(dòng)作的可能性，因而需要考慮后備保護(hù)。后備保護(hù)分近后備和遠(yuǎn)后備兩種：主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本元件的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備；或當(dāng)本元件斷路器拒動(dòng)時(shí)，由本站裝設(shè)斷路器失靈保護(hù)動(dòng)作，切除連接在該母線上的其他有源元件的斷路器，謂之近后備。 選擇性 選擇性是指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)切除故障 ,當(dāng)故障設(shè)備或線路本身的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí) ,才允許由相鄰設(shè)備保護(hù)、線路保護(hù)或斷路器失靈保護(hù)切除故障。 在設(shè)計(jì)保護(hù)時(shí)主保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間，一般需要經(jīng)過(guò)系統(tǒng)穩(wěn)定計(jì)算來(lái)確定，也可由電力系統(tǒng)的有關(guān)部門(mén)提供。為保證可靠性，應(yīng)采用有可靠元件和簡(jiǎn)單的接線構(gòu)成的性能良好的保護(hù)裝置，并應(yīng)采用必要的檢驗(yàn)、閉鎖和自診斷的措施。 （ 3）過(guò)電流保護(hù)：故障電流超過(guò)過(guò)流保護(hù)整定值，故障出現(xiàn)時(shí)間超過(guò)保護(hù)整定時(shí)間后發(fā)出跳閘命令。 （ 8）差動(dòng)保護(hù)：當(dāng)流過(guò)變壓器、中性點(diǎn)線路或電動(dòng)機(jī)繞組，線路兩端電流之差變化超過(guò)整定值 時(shí)，發(fā)出跳閘命令稱(chēng)為縱差動(dòng)保護(hù)，兩條并列運(yùn)行的線路或兩個(gè)繞組之間電流差變化超過(guò)整定值時(shí)，發(fā)出跳閘命令稱(chēng)橫差動(dòng)保護(hù)。 （ 12）過(guò)負(fù)荷：運(yùn)行電流超過(guò)過(guò)負(fù)荷整定值（一般按最大負(fù)荷或設(shè)備額定功率來(lái)整定）時(shí)，發(fā)出過(guò)負(fù)荷信號(hào)。 （ 16）后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用來(lái)切除除故障的保護(hù)。 （ 18）互感器二次線路斷線報(bào)警：電流互感器或電壓互感器二次側(cè)斷線會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)作，所以在其發(fā)生斷線后應(yīng)發(fā)出斷線信號(hào)。 重合閘一次后不允許再重合的稱(chēng)為一次重合閘，允許再重合一次的稱(chēng)為二次重合閘（一般很少使用）。 ①短路電流的計(jì)算： 圖 51 電流速斷保護(hù)圖 1――最大運(yùn)行方式下 d(3) ； 2――最小運(yùn)行方式下 d(2) ②構(gòu)成 圖 52 電流速斷保護(hù)接線圖 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修實(shí)際應(yīng)用的研究 13 中間繼電器的作用： ① 接點(diǎn)容量大，可直接接 TQ去跳 閘 ② 當(dāng)線路上裝有管型避雷器時(shí)，利用其固有動(dòng)作時(shí)間（ 60ms）防止避雷器放電時(shí)保護(hù)誤動(dòng) （ 2）小結(jié) ①僅靠動(dòng)作電流值來(lái)保證其選擇性 ②能無(wú)延時(shí)地保護(hù)本線路的一部分（不是一個(gè)完整的電流保護(hù)）。即整定值與相鄰線路第Ⅰ段配合。 （ 6）小結(jié)： ①限時(shí)電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍大于本線路全長(zhǎng) ②依靠動(dòng)作電流值和動(dòng)作時(shí)間共同保證其選擇性 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修實(shí)際應(yīng)用的研究 14 ③時(shí)限過(guò)電流保護(hù)（第Ⅲ段） （ 7）作用： 作為本線路主保護(hù)的近后備以及相鄰線下一線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備。因此，為了提高靈敏系數(shù)，要求 有較高的返回系數(shù)。 hzqIIIkhhIIIdZ K KKKII ???繼電保護(hù)狀態(tài)檢修實(shí)際應(yīng)用的研究 15 圖 53 階梯時(shí)間特性圖 即 （階梯時(shí)間性） ⑤靈敏性 近后備： ―――本線路末端短路時(shí)的短路電流 遠(yuǎn)后備： Id2min ―――相鄰線路末端短路時(shí)的短路電流 （ 9）小結(jié)： ①第Ⅲ段的 IdZ比第Ⅰ、Ⅱ段的 IdZ小得多，其靈敏度比第Ⅰ、Ⅱ段更高； ②在后備保護(hù)之間，只有靈敏系數(shù)和動(dòng)作時(shí)限都互相配合時(shí)，才能保證選擇性； ③保護(hù)范圍是本線路和相鄰下一線路全長(zhǎng)； ④電網(wǎng)末端第Ⅲ段的動(dòng)作時(shí)間可以是保護(hù)中所有元件的固有動(dòng)作時(shí)間之和（可瞬時(shí)動(dòng)作），故可不設(shè)電流速斷保護(hù)；末級(jí)線路保護(hù)亦可簡(jiǎn)化（Ⅰ＋Ⅲ或Ⅲ），越接近電源， tⅢ 越長(zhǎng)，應(yīng)設(shè)三段式保護(hù)。 （ 11）兩相星行接線的特點(diǎn)： ① 某一相上不裝設(shè) CT 和 LJ、 Y 形接線 ② LJ 的觸點(diǎn)并聯(lián)（或） 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修實(shí)際應(yīng)用的研究 16 （通常接 A、 C相） 圖 54 電流保護(hù)的接線方式 上述兩種接線方式中，流入電流繼電器的電流 IJ與電流互感器的二次電流 I2相等。 電流本身無(wú)法判定方向，需要一個(gè)基準(zhǔn) —— 電壓 （ 1） d1處短路 : 11a rg dAdI NAU ?? ?? ? 00 900 ??? 0co s ?? ?AA IUP （ 2） d2 處短路 : 因此：利用判別短路功率方向或電流、電壓之間的相位關(guān)系，就可以判別發(fā)生故障的方向 [7] 。在保證快速性方面，以保證主保護(hù)的快速性為主，并兼顧后備保護(hù)的快速性，即使后備保護(hù)的快速性盡量提高。 高壓電網(wǎng)實(shí)用故障計(jì)算的假設(shè)條件 目前在計(jì)算 110KV 及以上高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定故障電流時(shí)，一般可做如下假設(shè)： （ 1）忽略發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等元件等值阻抗的電阻。 （ 4）假定各級(jí) 電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行電壓均等于標(biāo)稱(chēng) 電壓（如 110KV、 220KV、 500KV繼電保護(hù)狀態(tài)檢修實(shí)際應(yīng)用的研究 19 等），而不考慮變壓器分接頭的實(shí)際位置的變動(dòng)。 系統(tǒng)運(yùn)行方式的選擇 在選擇保護(hù)方式及對(duì)其整定計(jì)算時(shí)，都必須考慮系統(tǒng)運(yùn)行方式變化帶來(lái)的影響，所選用的保護(hù)方式，應(yīng)在各種系統(tǒng)運(yùn)行方式下，都能滿足選擇性和靈敏性的要求。對(duì)繼電保護(hù)而言，是指短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的短路電流最大的運(yùn)行方式。這種運(yùn)行方式在一年之內(nèi)的運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)。 (1)變電所只有一臺(tái)變壓器，則中性點(diǎn)應(yīng)直接接地，計(jì)算正常保護(hù)定值時(shí)，繼電保護(hù)狀態(tài)檢修實(shí)際應(yīng)用的研究 20 可只考慮變壓器中性點(diǎn)接地的正常運(yùn)行方式。否則，按特殊運(yùn)行方式處理。 (5)自耦變壓器和絕緣有要求的變壓器中性點(diǎn)必須直接接地運(yùn)行。當(dāng)保護(hù)裝置已經(jīng)具備有防止某種運(yùn)行狀態(tài)誤動(dòng)作的功能時(shí)，則整定計(jì)算就不要再考慮該運(yùn)行狀態(tài)下的整定條件。它在原理上具備了區(qū)分內(nèi)、外部故障的能力，保護(hù)范圍固定不變，而且在定值上與相鄰保護(hù)沒(méi)有配合關(guān)系，具有獨(dú)立性，整定計(jì)算也比較簡(jiǎn)單；另一種是階段式保護(hù)，它們的整定值要求與相鄰的上、下級(jí)之間有嚴(yán)格 的配合關(guān)系，而它們的保護(hù)范圍又隨電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化而變化，所以階段式保護(hù)的整定計(jì)算是比較復(fù)雜的，整定結(jié)果的可選性也是比較多的 [6]。 (3) 在零序電流保護(hù)的整定計(jì)算中，對(duì)三相重合閘的線路，應(yīng)考慮斷路器三相不同期 和閘的情況；對(duì)單相重和閘的線路，應(yīng)考慮兩相運(yùn)行的情況。這里要著重說(shuō)明繼電保護(hù)的最大運(yùn)行方式是指電網(wǎng)在某種連接情況下通過(guò)保護(hù)的電流值最大；繼電保護(hù)的最小運(yùn)行方式是指電網(wǎng)在某種連接情況下通過(guò)保護(hù)的電流值最小。 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修實(shí)際應(yīng)用的研究 23 通過(guò) 1DL 的最大負(fù)荷電流為： )(34179131131m a x AI fh ????? 1DL 的最 小運(yùn)行方式：發(fā)電機(jī) F3停，線路全部投入。 通過(guò) 4DL 的最大負(fù)荷電流為： )(2 1 0791 3 1m a x AI fh ???? 4DL 的最小運(yùn)行方式：發(fā)電機(jī) F3停，線路全部運(yùn)行。 互感器變比的選擇 805400:)3,2(1 ??LnDLDLL 605300:)5,4(2 ??LnDLDLL 805400:)6,1(3 ??LnDLDLL 2051 0 0:)7(4 ??LnDLL 所有母線上電壓互感器的變比均選為： 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修實(shí)際應(yīng)用的研究 24 11 003/ 3/110 ??yn 各元件參數(shù)的計(jì)算（標(biāo)幺值） 基準(zhǔn)取值： MVAS j 100? ； KVUj 110? 則 : 39。3 ???? FjdF SSxx %%21 ????? BjkBB SSuxx % ??Bx ???? BBBB xxxx ?Bx 165 2211 ???????jjL USxLx 有已知條件得： 4 9 5 1)0(1 ??? LL xx 同理代入已知數(shù)據(jù)得： ?Lx )0(2 ?Lx ?Lx )0(3 ?Lx )0(4 ?Lx 各線路保護(hù)方式的確定 選擇保護(hù)方式的基本原則是：在滿足對(duì)保護(hù)的基本要求的前提下，所采用保 ?Lx繼電保護(hù)狀態(tài)檢修實(shí)際應(yīng)用的研究 25 護(hù)的原理，接線越簡(jiǎn)單越好，這樣不但可降低造價(jià)，而且可以提高保護(hù)的可靠性。在選擇相間故障保護(hù)時(shí)，首先采用電流、電壓保護(hù)，經(jīng)粗 算表明，除了 7DL 上采用電流、電壓保護(hù)能滿足要求外，其他斷路器均不能采用電流、電壓保護(hù)。 線路 L3中點(diǎn)的短路電流計(jì)算 3 3 8 ????X 5 3 1 ????X )( ?????jsX 查《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》后的短路電流計(jì)算曲線： t=0s,I*= ,則 )(14321103 m a x0 AI ?????? 線路 L3中點(diǎn)的首端電流計(jì)算 : )()(1 ?????X ???X )( ?????jsX 查短路電流計(jì)算曲線： ,0 * ?? Ist ，則 )(36881103 m a x0 AI ?????? 為確定最小運(yùn)行方式下的保護(hù)范圍，還必須計(jì)算出線路末端、中點(diǎn)、首端的最小故障電流。按躲過(guò)線路末端的最大相間短路電流 產(chǎn)生的不平衡電流 Ibp整定。在本電網(wǎng)中 L3最長(zhǎng)，在網(wǎng)絡(luò)中所起作應(yīng)也是最重要的。 ????? ZKZ （ 3）阻抗Ⅲ段： 6 73 4 131 1 3m a x?????? ?? fhejdzIVZ ?????? ? o c o sm inozphfhIIIkIIIdz KKZKZ? 近后備 保護(hù)： ?? 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修實(shí)際應(yīng)用的研究 31 ??IIIlmK 滿足要求 做遠(yuǎn)后備保護(hù)：（分支系數(shù) Kfh=2） 做 L2的遠(yuǎn)后備保護(hù)： ???IIIlmK 滿足要求。后者延長(zhǎng)了切除故障的時(shí)間，前者增加了保護(hù)的復(fù) 雜性，按規(guī)程建議使用后者。 3 5 5 6 5 8 9 ????X ???jsX T=0s,I*= )(15821103 )3( m a x AI d ????? ）（ AI IIIdz ???? 則： )(??? 靈敏度校驗(yàn)： ① 做近后備保護(hù)： 滿足要求。則 ???? 保護(hù)的整定計(jì)算及靈敏度校驗(yàn) 4DL 保護(hù)的計(jì)算方法同 2DL 保護(hù)，它所采用的零序量同 1DL保護(hù)。 ②作 L1的遠(yuǎn)后備保護(hù)：