【正文】 圖210 短路故障下的定子與轉(zhuǎn)子的電流廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析12 圖211 正常狀態(tài)下轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 圖212 接地短路故障下的定子轉(zhuǎn)速在圖28 中，由對(duì)比發(fā)現(xiàn)，異步電動(dòng)機(jī)在低壓狀態(tài)下，定子與轉(zhuǎn)子的電流減小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速明顯降低，此時(shí)由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的設(shè)備如水泵等出力隨之下降。3)電力系統(tǒng)頻率下降使異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的勵(lì)磁電流增加，使異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的無(wú)功消耗增加，從而使系統(tǒng)電壓下降。 控制回路異常一個(gè)正常的控制回路操作部分應(yīng)包括能滿足雙重化跳閘；跳合閘命令廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析13應(yīng)保持足夠長(zhǎng)的時(shí)間；有防止多次跳躍動(dòng)作的閉鎖措施；井對(duì)跳合閘回路的完好性應(yīng)能隨時(shí)監(jiān)視；能實(shí)現(xiàn)液壓氣壓低的閉鎖。這些機(jī)械觸點(diǎn)式電磁繼電器經(jīng)檢驗(yàn)調(diào)整后幾乎不會(huì)出現(xiàn)故障，但這些電磁繼電器線圈上都并聯(lián)有消除線圈反電勢(shì)的滅磁二極管。 2)設(shè)計(jì)回路原理上不合理。 斷路器彈簧未儲(chǔ)能彈簧在任意伸長(zhǎng)為 時(shí)的彈性勢(shì)能為： x (27)21PEkx?在斷路器合閘之前，首先通過(guò)儲(chǔ)能電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，再將動(dòng)能通過(guò)壓縮彈簧的形式儲(chǔ)存在彈簧里，當(dāng)合閘命令到達(dá)時(shí)，通過(guò)一系列的機(jī)構(gòu)釋放彈簧里的能量使斷路器合閘。TV的短路和TA的斷線都是非常嚴(yán)重的事故，會(huì)嚴(yán)重影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行，這種故障一般不允許發(fā)生，也不便檢測(cè)。在主線上由于變壓器將主線分為了A，B，C ，三段。瞬時(shí)電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)由電磁式中間繼電器(作為出口元件) 、電磁式電流繼電器(作為起動(dòng)元件)、電磁式信號(hào)繼電器(作為信號(hào)元件)組成。因此,它的保護(hù)范圍就必然會(huì)延伸到下一段線路的始端去。電流Ⅰ段保護(hù)時(shí)限范圍從 0s～100s，整定步長(zhǎng)為 。研究證明過(guò)負(fù)荷產(chǎn)生的熱量與電流的平方成正比，在這一加熱過(guò)程中溫度按指數(shù)時(shí)間常數(shù)上升。000過(guò)負(fù)荷保護(hù)投 / 退T f h過(guò)負(fù)荷告警信號(hào)（ 顯示 、 遠(yuǎn)傳 ）保護(hù)告警（ 中央信號(hào) ）跳閘過(guò)負(fù)荷告警信號(hào)（ 顯示遠(yuǎn)傳 ）保護(hù)告警（ 中央信號(hào) ）過(guò)負(fù)荷跳閘投 / 退amp。重合閘裝置在動(dòng)作后，均應(yīng)能夠自動(dòng)復(fù)歸，準(zhǔn)備好下一次再動(dòng)作，但動(dòng)作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的設(shè)定。000amp。若線路故障發(fā)生在過(guò)電流保護(hù)范圍內(nèi)，電流繼電器3LJ、4LJ動(dòng)作接點(diǎn)閉合，起動(dòng)時(shí)間繼電器2SJ ，經(jīng)過(guò)整定時(shí)間后2SJ 1閉合，有選擇地使斷路器跳閘切除故障。2 后加速保護(hù)的的整定與算法邏輯分析表 4 后加速保護(hù)的整定后加速保護(hù)壓板 投入或退出后加速保護(hù)電流定值 ～20In 后加速保護(hù)后加速保護(hù)時(shí)限 0s～3s 表4中后加速保護(hù)時(shí)限整定范圍0s～3s, , 后加速保護(hù)廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析18～20In, 。此外，10kV線路停電后，接于其上的變壓器二次側(cè)負(fù)荷未全部斷開(kāi)，線路合閘瞬間，這部分負(fù)荷電流迭加在變壓器勵(lì)磁涌流上，也增加了重合閘后加速保護(hù)誤動(dòng)作的可能性。當(dāng)電壓低于低電壓定值時(shí)，低電壓保護(hù)裝置將啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。000amp。 零序電流保護(hù)的原理與邏輯分析1 零序電流保護(hù)的原理 當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，就要出現(xiàn)零序電流。三相電源單相短路故障電路如圖234所示：ABCABCX/R=10 ABCThreePhase Fault4ABCabcThreePhaseVI MeasurementA B CThreePhaseSeries RLC Load1Scope4Scope3Scope2Scope IabcFrom1VabcFromNABC500kVabcMagPhase3PhaseSequence Analyzer1abcMagPhase3PhaseSequence Analyzer 圖234 單相接地故障電路故障點(diǎn)零序電流和電壓如圖235所示： 圖235 零序電流和電壓波形圖本裝置采用的是零序過(guò)電流保護(hù)，當(dāng)3倍零序電流大于零序電流保護(hù)定值時(shí)，通過(guò)算法判斷是否啟動(dòng)告警或是跳閘。000amp。000≥ 1amp。該保護(hù)裝置采用無(wú)零序電壓的單組TV斷線判別方法，TV斷線告警的邏輯分析框圖如圖239所示：amp。廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第三章 10kV 線路微機(jī)繼電保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì)27第三章 10kV 線路微機(jī)繼電保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì)根據(jù)第二章所闡述的各種故障以及相應(yīng)的判據(jù)，本裝置采用高性價(jià)比的ATmaga128 作為處理器進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。液晶顯示和按鍵電路主要用于顯示參數(shù)，菜單翻頁(yè)，整定數(shù)值等，通訊電路實(shí)現(xiàn)與微機(jī)監(jiān)控或保護(hù)管理機(jī)通信，接口采用 RS485，總體設(shè)計(jì)如圖 31 所示：模擬量輸入濾波 A / D 轉(zhuǎn)換器 高性能處理器 A T m e g a 1 2 8開(kāi)入光隔接口液晶顯示鍵盤(pán)4 8 5開(kāi)出光隔 Q D JD O 1T Z J D O 2H Z JD O 3 T X J D O 4H X J D O 5H X J D O 6H Z JD O 72 4 V 啟動(dòng) 跳閘 合閘跳閘信號(hào) 合閘信號(hào)告警 異常 開(kāi)入 1開(kāi)入 8產(chǎn)品電源D O 8圖 31 保護(hù)裝置硬件結(jié)構(gòu)廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第三章 10kV 線路微機(jī)繼電保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì)28 三 相 電 壓 和 電 流 的 交 流 采 樣 電 路 三相交流信號(hào)低通濾波器 TCL04 的分析三相電壓和電流信號(hào)進(jìn)過(guò)電壓互感器和電流互感器，進(jìn)入 TLC04 巴特沃斯四階開(kāi)關(guān)電容低通濾波器。ATmega128單片機(jī)內(nèi)部含有8路10位ADC通道，但是轉(zhuǎn)換精度和速度都不能達(dá)到繼電保護(hù)的要求，所以本裝置采用了MAX125交流采樣芯片。5V，輸入模擬信號(hào)有效電壓范圍177。在硬件電路中， , 使用MAX125內(nèi)部的采樣,abcU0I保持， 使用外部采樣保持器, 三相電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槿嗑€電,acACII壓 ,信號(hào)進(jìn)過(guò)變壓器 電壓由 220V轉(zhuǎn)變?yōu)镸AX125 的bU,abca有效電壓范圍即177。s?CPU通過(guò)RD管腳讀取MAX125 采樣得到8路14位數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行處理。 此時(shí)設(shè)置交流A/D采樣模塊MAX125的工作模式。17V的電壓。芯片單通道A/D轉(zhuǎn)換的時(shí)間為2 。巴特沃斯四階低通濾波器電路如圖 32 所示：Scope1ScopeFundamental sine wave50HzFDAToolDigitalFilter DesignAdd5th harmonic wave250Hz3th harmonic wave 150Hz2th harmonic wave 100Hz圖 32 巴特沃斯四階低通濾波器電路圖 32 中,輸入到 Butterworth4 階低通濾波器的信號(hào)是由 220v，50Hz 的基頻信號(hào)，2 次諧波，3 次諧波，5 次諧波以及 10v 的直流分量經(jīng)過(guò)加法器組合，5 次諧波的頻率達(dá)到 250Hz, 根據(jù)內(nèi)奎斯特采樣定理,為保證采樣信號(hào)不失真，,設(shè)置采樣頻率為 100000Hz, Butterworth4 階低通濾波器由maxsf?Simulink 中的 FDATool 設(shè)計(jì)，截止頻率 ，輸入信號(hào)的波形和濾波50cfHz?后的波形如圖 33，34 所示： 圖 33 基波與諧波信號(hào)波形 圖 34 濾波后的 50Hz 基頻信號(hào)Butterworth4 階低通濾波器的幅頻響應(yīng)曲線如圖 35 所示：廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第三章 10kV 線路微機(jī)繼電保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì)290 5 10 15 20 25 30 35 40 456005004003002001000100 Frequency (kHz): Magnitude (dB): Frequency (kHz): Magnitude (dB): 5493164494484 Frequency (kHz)Magnitude (dB)Magnitude Response (dB)圖 35 Butterworth4 階低通濾波器的幅頻響應(yīng)如果選用 Chebyshev1 型 4 階低通濾波器，基波與諧波信號(hào)不變，采樣頻100000Hz,通帶最大衰減 為 1dB,幅頻響應(yīng)曲線如圖 36 所示：pA 0 5 10 15 20 25 30 35 40 456005004003002001000Frequency (kHz)Magnitude (dB)Magnitude Response (dB)圖 36 Chebyshev1 型 4 階低通濾波器的幅頻響應(yīng) 圖 37 基波與諧波信號(hào)波形 圖 38 濾波后的 50Hz 基頻信號(hào)通過(guò)比較圖 35 和圖 36 可知，在階數(shù)相同的情況下，Butterworth 和 Chebyshev1 型低通濾波器的幅頻響應(yīng)基本相同, Chebyshev1 的信號(hào)衰減速度略快于 Butterworth 濾波器。數(shù)據(jù)濾波采集部分將輸入的電壓電流模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)低通濾波和采樣保持，轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，進(jìn)行故障判斷和分析。0005 sT V 斷線投退有流 （ 0 . 3 A )U a b 1 8 vU b c 1 8 vU c a 1 8 v│ U a b U b c │ 1 8 v│ U b c U c a │ 1 8 v│ U c a U a b │ 1 8 v母 T V 線斷線告警（ 顯示遠(yuǎn)傳 ）保護(hù)異常（ 中央信號(hào) ）≥ 1 圖 239 TV 斷線告警保護(hù)邏輯圖廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析26本 章 小 結(jié)本章首先分析了輸電線路中的常見(jiàn)故障與異常運(yùn)行狀態(tài)，并結(jié)合Matlab simulink 對(duì)故障進(jìn)行了仿真。000圖237低頻減載保護(hù)邏輯圖 控制回路異常告警控制回路異常告警用于采集斷路器的跳位和合位，當(dāng)控制電源正常，斷路器位置輔助觸點(diǎn)正常時(shí)，跳位或合位這兩個(gè)開(kāi)入量中，必有且只能有一個(gè)開(kāi)入，否則經(jīng) 2s 延時(shí)報(bào)控制回路異常告警信號(hào)，同時(shí)重合閘放電，但不閉鎖保護(hù)。本保護(hù)裝置中，當(dāng)頻率下降到設(shè)定的頻率點(diǎn)時(shí)，測(cè)量當(dāng)前的頻率變化率，頻率 , 等參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)決定具體fabU切負(fù)荷量，其中低電壓閉鎖定值固定為60V，滑差閉鎖定值固定為 5Hz/s。2 零序電流保護(hù)的整定與邏輯分析廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析24表 6 零序電流保護(hù)的整定 零序電流定值 ～12A 零序電流時(shí)限 0s～100s 零序電流壓板 投入或退出零序電流保護(hù)零序電流跳閘投退投入（作用于跳閘）或退出（作用于告警）零序電流保護(hù)的邏輯分析框圖如圖236所示：amp。1) 當(dāng)系統(tǒng)任一點(diǎn)單相及兩相接地短路時(shí)，3倍零序電壓(或電流)的相量和，即 , 零序功率為 。000T d y低電壓保護(hù)投 / 退P T 斷線U a b 低電壓定值U b c 低電壓定值U c a 低電壓定值跳閘低電壓跳閘信號(hào)（ 顯示遠(yuǎn)傳 ）保護(hù)動(dòng)作（ 中央信號(hào) ）圖233 低電壓保護(hù)邏輯分析圖低電壓保護(hù)的接線反應(yīng)了對(duì)稱的電壓降低，但在電壓互感器回路斷線時(shí)，低電壓保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。為了就地供應(yīng)無(wú)功損耗，可在一次及二次變電站、配電所及配電線路上，分散安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置，廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析19為了考慮動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，可安裝TSC無(wú)功補(bǔ)償裝置或SVC裝置。 從以上分析還看到，隨著系統(tǒng)容量的增加，供電范圍的擴(kuò)大，線路上用戶變壓器的增多，電網(wǎng)參數(shù)的改變，應(yīng)當(dāng)適時(shí)調(diào)整保護(hù)定值，以避免各種線路保護(hù)可能出現(xiàn)的誤動(dòng)作。000T f h3 sH W J( 斷路器跳位 ）后加速保護(hù)投 / 退I a 后加速保護(hù)電流定值I b 后加速保護(hù)電流定值I c 后加速保護(hù)電流定值跳閘后加速跳閘信號(hào)（ 顯示遠(yuǎn)傳 ）保護(hù)動(dòng)作（ 中央信號(hào) ）圖217重合閘后加速保護(hù)邏輯框圖3 后加速保護(hù)誤動(dòng)作分析與解決方法大多數(shù)10kV線路上的用戶變壓器一次側(cè)，在線路停電后并沒(méi)有與線路斷開(kāi)，線路合閘瞬間，這些變壓器都會(huì)出現(xiàn)很大的沖擊性勵(lì)磁涌流，數(shù)值可達(dá)額定電流的6～8倍。同時(shí)，ZCH起動(dòng)加速繼電器JSJ，其延時(shí)常開(kāi)接點(diǎn)JSJ 1閉合，為后加速保護(hù)的動(dòng)作做好準(zhǔn)備。000圖215 三相一次重合閘邏輯框圖廣西大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第二章 線路保護(hù)的原理分析17 后加速保護(hù)的原理與邏輯分析1 后加速保護(hù)的原理