【正文】 能時(shí)，每塊 CPU 模塊的硬件設(shè)計(jì)也傾向于盡量相同。這樣，在經(jīng)濟(jì)性方面也優(yōu)于傳統(tǒng)保護(hù)。 我國對計(jì)算機(jī)保護(hù)的研究始于 70 年代后半期，開始是幾個(gè)高等院校和水電部王庭森：采用 GPSL621C112 微機(jī)保護(hù)裝置的 110kV 線路二次回路設(shè)計(jì) 3 南京自動(dòng)化研究所的一些繼電保護(hù)工作者對國外計(jì)算機(jī)保護(hù)的發(fā)展作了廣泛的介紹和綜述分析。 90 年代，南京電力自動(dòng)化研究院將工頻變化量方向繼電器（ 1982 年提出）在 CKF、 CKJ 系列集成電路保護(hù)中的成功經(jīng)驗(yàn)運(yùn)用于計(jì)算機(jī)保護(hù)。 微機(jī)技術(shù)引入繼電保護(hù)領(lǐng)域，擴(kuò)展了繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用功能，基于微處理器的繼電保護(hù)裝置，具有一系 列的特點(diǎn)：可以集主保護(hù)、后備保護(hù)的完整功能于一身，大大簡化了繼電保護(hù)二次接線；遠(yuǎn)方通信功能，管理人員可以隨時(shí)監(jiān)測保護(hù)裝置的運(yùn)行狀態(tài)、調(diào)用數(shù)據(jù)、改變定值，為現(xiàn)代化管理提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)；自檢功能，自動(dòng)故障定位，及時(shí)發(fā)出警報(bào)，用備用插件置換故障部件，可以在實(shí)驗(yàn)室集中進(jìn)行專業(yè)檢修。將高性能的微處理器應(yīng)用于整個(gè)裝置中，可以大大提高其運(yùn)算速度，減少運(yùn)算時(shí)間，這對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)來說也一個(gè)非常關(guān)鍵的問題。目前，提高保護(hù)速度面臨的主要問題是距離保護(hù)采用故障后的穩(wěn)態(tài)基頻分量，在實(shí)際故障信號(hào)中包含有大量非基頻噪聲信號(hào)的情況下，保護(hù)動(dòng)作速度越快，基頻分量的濾波精度越差。本課題將 對上述問題進(jìn)行探討，從硬件和軟件兩方面對電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)設(shè)備進(jìn)行深入分析，并設(shè)計(jì)一套完整的微機(jī)保護(hù) 裝置。 王庭森：采用 GPSL621C112 微機(jī)保護(hù)裝置的 110kV 線路二次回路設(shè)計(jì) 5 2 110kV 變電所的一次設(shè)備及其控制 主接線及其選擇 電氣主接線是由電氣設(shè)備通過連接線，按其功能要求組成電路，負(fù)責(zé)接收和分配電能，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)視電壓等級和出線回?cái)?shù)，酌情選用。 2） 35kV 配電裝置可不設(shè)旁路母線，是因?yàn)橹匾脩舳嘞惦p回路供電，有可能停電檢修斷路器。對于出線回路數(shù)多或多數(shù)線路系向用戶單獨(dú)供電，以及不允許停電的單母線、分段單母線的 配電裝置，可設(shè)置旁路母線。對電氣主接線的基本要求，概括的說應(yīng)包括可靠性、靈活性、和經(jīng)濟(jì)性。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負(fù)荷；能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下 、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無論一次和二次設(shè)備改造量最少。 主接線的基本接線形式 主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，它以電源和出線為主體。 （ 1）有母線接線 有匯流母線的接線形式的基本環(huán)節(jié)是電源、母線和出線（饋線）。這種接線的每回進(jìn)出線都只經(jīng)過一臺(tái)斷路器固定接于母線的某一段上。每個(gè)回路都經(jīng)過一臺(tái)斷路器和兩臺(tái)母線隔離開關(guān)分別與兩組母線連接，其中一臺(tái)隔離開關(guān)斷開；兩母線之間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器連接。 4） 4/3 臺(tái)斷路器接線 5）變壓器母線組接線 這種接線應(yīng)用于超高壓系統(tǒng)中，適用于有長距離大容量輸電線路、要求線路有高度可靠性的配電裝置。 3）角形接線 它是將斷路器布置閉合成環(huán)，并在相鄰兩臺(tái)斷路器之間引接一條回路的接線。其供電可靠性表現(xiàn)在檢修任一母線時(shí)，可以利用母線把該母線上的全部回路倒換到另一組母線上，不會(huì)中斷供電。多采用地一種方式，因母線故障時(shí)可縮小停電范圍，且兩組母線的負(fù)荷可以調(diào)配。 圖 一次系統(tǒng)示意圖 斷路器 斷路器的分類 斷路器按其使用范圍分為高壓斷路器和低壓斷路器，高低壓界線劃分比較模糊，一般將 3kV 以上的稱為高壓電器。因此 ,高壓斷路器工作的好壞 ,直接影響到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行；高壓斷路器種類很多，按其滅弧的不同，可分為：油斷路器（多油斷路器、少油斷路器）、六氟化硫斷路器（ SF6 斷路器）、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等； 低壓斷路器是一種既有手動(dòng)開關(guān)作用，又能自動(dòng)進(jìn)行失壓、欠壓、過載、和短路保護(hù)的電器。 ，迅速切斷故障電流，防止事故擴(kuò)大，從而保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)斷路器的自動(dòng)控制，在操動(dòng)機(jī)構(gòu)中還有與斷路器的傳動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)的輔助觸頭。一般對發(fā)電機(jī)、主變壓器、母線、斷路器、廠 用變壓器 35kV 以上線路等主要設(shè)備都采用集中控制。 2．按控制電源電壓分 斷路器的控制方式接控制電源電壓分為強(qiáng)電控制和弱電控制兩種?？刂崎_關(guān)的工作電壓是弱電（直流 48V），而斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)的電壓是 220V。 斷路器的操作機(jī)構(gòu) 用來完成斷路器分合閘操作，并能夠使斷路器保持在合閘位置。自動(dòng)重合閘：斷路器分閘后，由于合閘彈簧儲(chǔ)能工作早已完成，若接到合閘命令，操作機(jī)構(gòu)可再次使斷路器合閘。合閘電流約為 100A 左右，合閘保險(xiǎn)按 1/31/4 選取。 (2)斷路器既能在遠(yuǎn)方由控制開關(guān)進(jìn)行手動(dòng)合閘和跳閘，又能在自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)作用下自動(dòng)合閘和跳閘。 (6)對于采用氣壓、液壓和彈簧操作的斷路器，應(yīng)有壓力是否正常，彈簧是否拉緊到位的監(jiān)視回路和閉鎖回路。 分閘回路 王庭森：采用 GPSL621C112 微機(jī)保護(hù)裝置的 110kV 線路二次回路設(shè)計(jì) 13 圖 分閘回路示意圖 （ 1）就地操作分閘 轉(zhuǎn)換開關(guān) S3調(diào)整至就地操作控制檔位； X1602S5分閘按鈕 S3S11分閘線圈 Y1K14X1645 構(gòu)成分閘通路。 操作電源回路 操作電 源回路包括儲(chǔ)能電機(jī)、照明、加熱除濕以及插座供電回路，一般電源使用電纜從斷路器端子箱引入，操作電源回路設(shè)有保護(hù)開關(guān) (一般為空氣斷路器 )。 刀閘 刀閘的分類 刀閘，是電力設(shè)備手動(dòng)開關(guān)的一種，別名閘刀，一般多用于低壓電，有單相刀閘和三相刀閘之分。 隔離開關(guān)的配置： (1）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離； (2）中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地； (3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母上宜裝設(shè) 1~2 組接地刀閘或接地器。目前國產(chǎn)隔離開關(guān)一般都配有氣動(dòng)或電動(dòng)機(jī)構(gòu)， 35kV 以下的隔離開關(guān)，其控制按鈕裝設(shè)在操作機(jī)構(gòu)箱上。（ 4）隔離開關(guān)應(yīng)有所處狀態(tài)的位置信號(hào)。 我們可以看出對于接地刀閘、隔離刀閘本身的各種閉鎖功能而言，它們只是避免誤操作的一個(gè)重要手段，但并不是杜絕誤操作的全部手段，所以，在對于隔離刀閘和接地刀閘的閉鎖功能有所認(rèn)識(shí)的前提下，必須加強(qiáng)倒閘操作的嚴(yán)格管理，從制度和管理上堵住誤 操作的源頭，嚴(yán)格按照操作票管理規(guī)定進(jìn)行操作，才能真正做到杜絕誤操作。 (3) 防止帶地線合閘：接地線在檢修時(shí)合開關(guān)，導(dǎo)致電流導(dǎo)入大地，對人身產(chǎn)生生命危險(xiǎn)。這南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 些閉鎖方式在防誤工作中發(fā)揮了積極作用，經(jīng)過多年的使用和運(yùn)行考驗(yàn)，各種傳統(tǒng)閉鎖方式的優(yōu)缺點(diǎn)均已充分顯示。機(jī)械閉鎖可以實(shí)現(xiàn)正向和反向的閉鎖要求，具有閉鎖 直觀，不易損壞，檢修工作量小，操作方便等優(yōu)點(diǎn) 。 程序鎖 (或稱機(jī)械程序鎖 )是用鑰匙隨操作程序傳遞或置換而達(dá)到先后開鎖操作的要求。所以程序鎖現(xiàn)在已不采用。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，輔助觸點(diǎn)容易產(chǎn)生接王庭森：采用 GPSL621C112 微機(jī)保護(hù)裝置的 110kV 線路二次回路設(shè)計(jì) 17 觸不良而影響動(dòng)作的可靠性； (6)在斷路器的控制開關(guān)上，一般都缺少閉鎖措施。 微機(jī)防誤系統(tǒng)通過軟件將現(xiàn)場大量的二次閉鎖回路變?yōu)殡娔X中的五防閉鎖規(guī)則庫，實(shí)現(xiàn)了防誤閉鎖的數(shù)字化，并可以實(shí)現(xiàn)以往不能實(shí)現(xiàn)或者是很難實(shí)現(xiàn)的防誤功能，應(yīng)該說是電氣設(shè)備防誤閉鎖技術(shù)的最新技術(shù)和飛躍。同時(shí)，二次側(cè)一端必須接地，以防絕緣一旦損壞時(shí)，一次側(cè)高壓竄入二次低壓側(cè)，造成人身和設(shè)備事故； 3）二次側(cè)絕對不允許開路，因一旦開路，一次側(cè)電流 I1 全部成為磁化電流，引起 φ m 和 E2 驟增，造成鐵心過度飽和磁化，發(fā)熱嚴(yán)重乃至燒毀線圈；同時(shí)，磁路過度飽和磁化后，使誤差增大。一切處理好后方可再用。準(zhǔn)確級是指在規(guī)定的二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，一次電流為額定值時(shí)的最大電流誤差的百分值。按照國家標(biāo)準(zhǔn)《電流互感器》 GB120875 規(guī)定，電力系統(tǒng)用電流互感器的誤差限值。標(biāo)有 B(或 D)級的電流互感器，用來接差動(dòng)保護(hù)和距離保護(hù)裝置。 TPS 級：低漏磁電流互感器，其性能由二次勵(lì)磁特性和匝數(shù)比誤差限值規(guī)定。 TPX 級電流互感器環(huán)形鐵芯中不帶氣隙，在額 定電流和負(fù)載下，其電流誤差不大于177。 1%。 電流互感器的配置 (1) 電流互感器二次繞組的數(shù)量與等級應(yīng)滿足繼電保護(hù)自動(dòng)裝置和測量表計(jì)的要求。 (4) 當(dāng)采用一個(gè)半斷路器接線時(shí)，對獨(dú)立式電流互感器每串宜配置三組。目的是減小外部短路時(shí)的不平衡電流。 測量用單相電磁式電壓互感器的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確級為： ， ， ， ， 。 二次電壓由 TV 送入保護(hù)室內(nèi)的 TV 重動(dòng)并列 柜，接至電壓小母線。 線路電壓互感器的作用：主要是為了線路開關(guān)重合閘檢查同期的時(shí)候抽取電壓信號(hào)。此外。它不受運(yùn)行方式變化的影響，并被廣泛應(yīng)用。從對稱分量角度分析，則出現(xiàn)了很大的零序電流。 此外，從保護(hù)的配置上講，輸電線路應(yīng)配置能反映全線任一處故障的快速動(dòng)作保護(hù)作為主保護(hù)。為了提高電網(wǎng)供電的可靠性，在 110kV 線路中還配置了三相一次重合閘裝置。不同配置的微機(jī)保護(hù)，輸入的開關(guān)量信號(hào)是不同的，保護(hù)的輸出部分也是不同的。 宜裝設(shè)階段式或反時(shí)限零序電流保護(hù)。 單側(cè)電源單回線路，可裝設(shè)三相電流電壓保護(hù)，如不能滿足要求，則裝設(shè)距離護(hù)； 雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)距離保護(hù)； 正常運(yùn)行方式下，保護(hù)安裝處短路，電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)在 以上時(shí) , 可王庭森：采用 GPSL621C112 微機(jī)保護(hù)裝置的 110kV 線路二次回路設(shè)計(jì) 23 裝設(shè)電流速斷保護(hù)作為輔助保護(hù)； 符合安裝全線速動(dòng)保護(hù)規(guī)定時(shí)，除裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)外，還應(yīng)按第雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)距離保護(hù)，并且正常運(yùn)行方式下，保護(hù)安裝處短路，電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)在 以上時(shí)，可裝設(shè)電流速斷保護(hù)作為輔助保護(hù)，裝設(shè)相間短路后備保護(hù)和輔助保護(hù)裝置。 對帶分支的 110～ 220kV 線路，可裝設(shè)與不帶分支時(shí)相同的保護(hù)，但應(yīng)考慮下述特點(diǎn)，并采取必要的措施。 保護(hù)裝置用硬件完全相同的保護(hù) CPU 模件完成不同保護(hù)功能，各 CPU 模件之間互相獨(dú)立。保護(hù)的邏輯關(guān)系 符合 “四統(tǒng)一 ”設(shè)計(jì)原則。 5％ (3) 整組動(dòng)作時(shí)間 (包括繼電器固有時(shí)間 ) 王庭森：采用 GPSL621C112 微機(jī)保護(hù)裝置的 110kV 線路二次回路設(shè)計(jì) 25 a)相間和接地距離 Ι 段 ( 倍整定值時(shí) )：不大于 15ms； b)相間和接地距離 Ι 段 ( 倍整定值時(shí) )：不大于 22ms； c)零序 Ι 段 ( 倍整定值時(shí) )：不大于 22ms； d)高頻保護(hù)：不大于 30ms(可能會(huì)受通道影響 )。開關(guān)量包括刀閘位置、斷路器位置、斷路器信息 (如彈簧未儲(chǔ)能、 SF6 氣壓低告警等 )、保護(hù)信息 (分合閘出口、保護(hù)動(dòng)作、保護(hù)告警、 TV 斷線等 )。遙控命令可在變電所監(jiān)控后臺(tái)機(jī)上操作發(fā)出，也可由上級調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出。其中 GQK 用于對斷路器、刀閘遠(yuǎn)方 /就地控制的切換， YK 用于隔離開關(guān)就地解除閉鎖， YJ 用于監(jiān)視線路是否有壓。 (3)由斷路器 (QF)機(jī)構(gòu)箱經(jīng)斷路器端子箱提供給測控柜以下信息： QF 低氣壓報(bào)警、 QF 低氣壓閉鎖 分合閘、 QF 合閘未儲(chǔ)能、 QF 就地控制、 ABC 三相的分合閘位置。 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 4 二次回路的設(shè)計(jì) 二次 回路 二次回路基本概念 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸配電網(wǎng)絡(luò)和用戶共同組成的。 因此，可根據(jù)電氣設(shè)備在電力生產(chǎn)中不同的作用分成一次設(shè)備和二次設(shè)備。這些二次設(shè)備按一定要求連接在一起構(gòu)成的電路，稱為二次接線或二次回路?？刂葡到y(tǒng)是由控制器具、控制對象及控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 二、 信號(hào)系統(tǒng) 信號(hào)系統(tǒng)的作用是，準(zhǔn)確及時(shí)的顯示出相應(yīng)一次設(shè)備的運(yùn)行工作狀態(tài)，為運(yùn)行人員提供操作、調(diào)節(jié)和處理故障的可靠依據(jù)。按信號(hào)復(fù)歸方式分為自動(dòng)復(fù)歸信號(hào)和手動(dòng)復(fù)歸信號(hào)等。調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由測量機(jī)構(gòu)、傳送設(shè)備、自控裝置、執(zhí)行元件及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 二次回路設(shè)計(jì) 本次二次回路設(shè)計(jì)包括： (1)交流電壓電流回路接線設(shè)計(jì)； (2)斷路器的控制回路設(shè)計(jì)； (3)信號(hào)回路設(shè)計(jì)刀閘的防誤回路