【文章內(nèi)容簡介】 波程序、計算機(jī)硬件和軟件的自檢程序等等。 微機(jī)保護(hù)具有以下的優(yōu)點： ① 一臺微機(jī)保 護(hù)裝置除了具有保護(hù)的功能外，同時還能兼具故障濾波、故障測距或者重合閘等之內(nèi)功能。 ② 微機(jī)保護(hù)裝置可以通過用軟件設(shè)計而改變保護(hù)定值和特性以便適應(yīng)電力系統(tǒng)運行方式變化的需求。有的時候還可以增加現(xiàn)有硬件的功能從而改變保護(hù)的性能， 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 5 頁 共 48 頁 并且可以與計算機(jī)交換信息。 ③ 微機(jī)保護(hù)裝置因為具有自動檢測和自診斷功能，可以自動檢測出硬件的故障和對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗改錯，是的檢測監(jiān)視工作變得更加容易，從而使保護(hù)可靠性能大大提高。同時，因為它的硬件和軟件的測試是自動進(jìn)行的，故不存在大量的調(diào)試工作。 ④ 因為一套微機(jī)保護(hù)裝置同時能夠具有保護(hù)和測距以 及濾波等功能；再加上它的體積小、耗電量少、維護(hù)工作量小，而微處理器的價格也在慢慢的降低，這樣使得用戶的投資成不也在降低。 但是，微機(jī)保護(hù)同時也存在一些問題： ① 對于硬件和軟件的可靠性的要求比較高，而且硬件很容易被新的硬件淘汰。 ② 它與傳統(tǒng)的保護(hù)有著根本的差別。 傳統(tǒng)的保護(hù)裝置是每個構(gòu)成部分都是由硬件構(gòu)成的，保護(hù)的連線和張哥動作過程可以直接觀察容易理解，使用者對于裝置的動作原理和接線以及維護(hù)比較容易掌握；但微機(jī)保護(hù)的軟件只有專門的設(shè)計人員才可以改寫或者是調(diào)試，使用者比較難掌握它的操作和維護(hù)的過程。 因此，為了適應(yīng)微 機(jī)保護(hù)裝置的普及運用，必須更多的北洋專業(yè)化的微機(jī)保護(hù)的工作人。 線路主保護(hù)、后備保護(hù)整定原則 單側(cè)電源輸電線路相間短路的電流電壓保護(hù) (1)瞬時（無時限）電流速斷保護(hù) 1)整定計算 瞬時電流速斷保護(hù)（又稱第Ⅰ段電流保護(hù)）它是反映電流升高 ,不帶時限動作的一種電流保護(hù)。 在單側(cè)電源輻射形電網(wǎng)各線路的始端裝設(shè)有瞬時電流速斷保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)電源電勢一定，線路上任一點發(fā)生短路故障時，短路電流的大小與短路點至電源之間的電抗（忽略電阻）及短路類型有關(guān)，三相短路和兩相短路時，流過保護(hù)安裝地點的短路電流為 ? ? lXX EIssk13 ?? ? ? lXX EIssk12 23 ??? 式中 sE —— 系統(tǒng)等效電源相電勢； sX —— 系統(tǒng)等效電源到保護(hù)安裝處之間的電抗； 1X —— 線路單位公里長度的正序電抗； l —— 短路點至保護(hù)安裝處的距離， km 。 電流速斷保護(hù)的動作電流可按大于本線路末端短路時流過保護(hù)安裝處的最大短路電流來整定，即 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 6 頁 共 48 頁 kBⅠrelⅠop IKI ? 式中 ⅠopI1 —— 保護(hù)裝置Ⅰ段瞬時電流速斷保護(hù)的動作電流，又稱一次動作電流； ⅠrelK —— 可靠系數(shù)，考慮到繼電器的整定誤差、短路電流計算誤差和非周期分量的影響等而引入的大于 1的系數(shù)，一般取 ~。 —— 被保護(hù)線路末端 B 母線上三相短路時流過保護(hù)安裝處的最大短路電流，一般取次暫態(tài)短路電流周期分量的有效值。 2)靈敏系數(shù)的校驗 瞬時電流速斷保護(hù)的靈敏系數(shù)，是用其最小保護(hù)范圍來衡量的，規(guī)程規(guī)定，最小保護(hù)范圍 minl 不應(yīng)小于線路全長的 15%~20%。 解式（ 1）得最小保護(hù)長度 )23(1 ma n sⅠops XIEXl ??? 式中 —— 系統(tǒng)最小運行方式下，最大等值電抗， ? ； 1X —— 輸電線路單位公里正序電抗， km/? 。 同理，解式（ 2）得最大保護(hù)區(qū) )(1m a x sⅠops XIEXl ?? 式中 —— 系統(tǒng)最大運行方式下，最小等值電抗， ? ； 通常規(guī)定，最大保護(hù)范圍 ll %50max ? （ l 為被保護(hù)線路長度），最小保護(hù)范圍ll %)20~%15(m in ? 時，才能裝設(shè)瞬時電流速斷保護(hù)。 (2)限時電流速斷保護(hù) 由于瞬時電流速斷保護(hù)不能保護(hù)線路全長，因此可增加一段帶時限的電流速斷保護(hù)（又稱第Ⅱ段電流保護(hù)）。用以保護(hù)瞬時電流速斷保護(hù)保護(hù)不到的那段線路，因此，要求限時電流速斷保護(hù)應(yīng)能保護(hù)線路全長。 1)整定計算 限時電流速斷保護(hù)的動作電流 ⅡopI1 應(yīng)大于相鄰支路的瞬時電流速斷保護(hù)的動作電流 ⅠopI2 ，即 ⅠopⅡop II 21 ? ，寫成等式為 ⅠopⅡrelⅡop IKI 21 ? 式中 ⅡrelK —— 配合系數(shù)，因考慮短路電流非周期分量已經(jīng)衰減，一般取 ~。 2)靈敏系數(shù)的校驗 其計算公式為 Ⅱopksen IIK min.? 式中 —— 在被保護(hù)線路末端短路時，流過保護(hù)安裝處的最小短路電流； 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 7 頁 共 48 頁 ⅡopI —— 被保護(hù)線路的限時電流速斷保護(hù)的動作電流。 規(guī)程規(guī)定， ~?senK 。 3)時限整定 為了保證選擇性，保護(hù) 1的限時電流速斷保護(hù)的動作時限 Ⅱt1 ，還要與保護(hù) 2的瞬時電流速斷保護(hù)、保護(hù) 3 的差動保護(hù)（或瞬時電流速斷保護(hù)）動作時限 Ⅰt2 、 Ⅰt3 相配合，即 ttt ⅠⅡ ??? 21 ttt ⅠⅡ ??? 31 式中 t? —— 時限級差。 對于不同型式的斷路器及保護(hù)裝置， t? 在 ~ 范圍內(nèi)。 (3)定時限過電流保護(hù) 1)整定計算 定時限過電流保護(hù)動作電流整定一般應(yīng)按以下兩個原則來確定： ，保護(hù)裝置不應(yīng)動作，即 LⅢop II ? ，保護(hù)能可靠地返回，保護(hù)裝置的返回電流 reI 應(yīng)大于外部短路故障切除后流過保護(hù)裝置的最大自起動電流 ，即 II ? 根據(jù)第 B條件，過電流保護(hù)的整定式為 m Lre ssⅢrelⅢop IK KKI ? 式中 ⅢrelK —— 可靠系數(shù)，取 ~； ssK —— 負(fù)荷自起動系數(shù)，由電網(wǎng)電壓及負(fù)荷性質(zhì)所決定，取 2~5； reK —— 返回系數(shù)，與保護(hù)類型有關(guān)。電流繼電器的返回系數(shù)一般取~； —— 最大負(fù)荷電流。 2)靈敏系數(shù)的校驗 其計算公式為 Ⅲopksen IIK min.? 當(dāng)過電流保護(hù)作為本線路主保護(hù)的近后備保護(hù)時， 應(yīng)采用最小運行方式下，本線路末端兩相短路的短路電流來進(jìn)行校驗，要求 ~?senK ；當(dāng)過電流保護(hù)作為相鄰線路的 遠(yuǎn)后備保護(hù)時， 應(yīng)采用最小運行方式下，相鄰線路末端兩相短路時的短路電流來進(jìn)行校驗，要求 ?senK ；作為 dy, 連接的變壓器遠(yuǎn)后備保護(hù)時，短路類型應(yīng)根據(jù)過電流保護(hù)接線而定。 3)時限整定 為了保證選擇性，過電流保護(hù)的動作時限按階梯原則進(jìn)行整定，這個原則是從用 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 8 頁 共 48 頁 戶到電源的各保護(hù)裝置的動作時限逐級增加一個 t? 。 在一般情況下，對于線路 nL 的定時限過電流保護(hù)動作時限整定的一般表達(dá)式為 ttt nn ??? ? m ax).1( 式中 nt —— 線路 nL 過電流保護(hù)的動作時間， s； max).1( ?nt —— 由線路 nL 供電的母線上所接的線路、變壓器的過電流保護(hù)最長動作時間， s。 2 供配電系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)綜述 供配電系統(tǒng)主要 功能 變配電站繼電保護(hù)能夠在變配電站運行過程中發(fā)生故障 (三相短路、兩相短路、單相接地等 )和出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時 (過負(fù)荷、過電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控制與測量回路斷線等 )，迅速有選擇性發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出報警，從而減少故障造成的停電范圍和電氣設(shè)備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。 變配電站綜合自動化系統(tǒng)的管理計算機(jī)通過通信電纜與安裝在現(xiàn)場的所有微機(jī)保護(hù)與監(jiān)控單元進(jìn)行信息交換。管理計算機(jī)可以向下發(fā)送遙控操作命令與有關(guān)參數(shù)修改，隨時接受微機(jī)保護(hù)與監(jiān)控單元傳上來的遙測、遙信與事故信息。管理計算機(jī)就可通 過對信息的處理，進(jìn)行存盤保存，通過記錄打印與畫面顯示，還可以對系統(tǒng)的運行情況進(jìn)行分析，通過遙信可以隨時發(fā)現(xiàn)與處理事故，減少事故停電時間，通過遙控可以合理調(diào)配負(fù)荷，實現(xiàn)優(yōu)化運行，從而為實現(xiàn)現(xiàn)代化管理提供了必須的條件。 220／ 380V低壓配電系統(tǒng)的保護(hù)現(xiàn)在仍采用低壓斷路器，因此 220， 380V只有監(jiān)控沒有保護(hù)。監(jiān)控包括電流、電壓、電度、頻率、功率、功率因數(shù)、溫度等測量 (遙測 )，開關(guān)運行狀態(tài)，事故跳閘，報警與事故預(yù)告 (過負(fù)荷、超溫等 )報警 (遙信 )與電動開關(guān)遠(yuǎn)方合分閘操作 (遙控 )等三個內(nèi)容 (簡稱三遙 )，而沒有保護(hù) 。 繼電保護(hù)根據(jù)變配電站運行過程中發(fā)生故障時出現(xiàn)的電流增加、電壓升高或降低、頻率降低、出現(xiàn)瓦斯、溫度升高等現(xiàn)象超過繼電保護(hù)的整定值 (給定值 )或超限值后，在整定時間內(nèi)，有選擇的發(fā)出跳閘命令或報警信號。根據(jù)電流值來進(jìn)行選擇性跳閘的為反時限，電流值越大，跳閘越快。根據(jù)時間來進(jìn)行選擇性跳閘的稱為定時限保護(hù)，定時限在故障電流超過整定值后，經(jīng)過時間定值給定的時間后才出現(xiàn)跳閘命令。瓦斯與溫度等為非電量保護(hù)。可靠系數(shù)為一個經(jīng)驗數(shù)據(jù)，計算繼電器保護(hù)動作值時，要將計算結(jié)果再乘以可靠系數(shù)，以保證繼電保護(hù)動作的準(zhǔn)確與可靠，其范圍為 1． 3～ 1． 5。發(fā)生故障時的最小值與保護(hù)的動作值之比為繼電保護(hù)的靈敏系數(shù)，一般為 1． 2～ 2，應(yīng)根據(jù)設(shè)計規(guī)范要進(jìn)行選擇。繼電保護(hù)裝置動作的靈敏性和可靠性以及監(jiān)控裝置的穩(wěn)定性決定著本系統(tǒng)的性能。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖 2． 1所示。 RS485接口標(biāo)準(zhǔn)舊是一種平衡傳輸方式的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，它和 RS422兼容。它允許一個發(fā)送器驅(qū)動多個負(fù)載設(shè)備，負(fù)載設(shè)備可以是被動發(fā)送器、接收器或收發(fā)器組合單元。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 9 頁 共 48 頁 它是工業(yè)界使用最為廣泛的雙向、平衡傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口， 支持多點連接，允許創(chuàng)建多達(dá) 32個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)；具有傳輸距離遠(yuǎn) (最大傳輸距 離 1200m)，傳輸速率快 (1200 m時為 100kb／ s)，抗干擾能力強，布線簡單等優(yōu) 點。 圖 總體結(jié)構(gòu)框圖 硬件實現(xiàn)方案 微機(jī)繼電保護(hù)裝置一般采用插件式結(jié)構(gòu)，通常包含交流變換插件、模數(shù)轉(zhuǎn)換和微處理器插件、人機(jī)管理插件、開關(guān)量輸入插件、電源插件和繼電器插件等。盡管不同廠家的產(chǎn)品采用的微處理器和模數(shù)轉(zhuǎn)換方式可能不同，但微機(jī)保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)卻基本相同。典型的微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)框圖如圖 2． 22所示 。 圖 典型的微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)框圖 其中模數(shù)轉(zhuǎn)換包括 A／ D和 VFC兩種不同方式，其工作原理如圖 2． 23所示。開關(guān)量輸 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙 第 10 頁 共 48 頁 入和開關(guān)量輸出一般都經(jīng)過光電隔離，以增強抗干擾能力。 (a)多路轉(zhuǎn)換采樣保持的 A／ D轉(zhuǎn)換方式 (b)VFC數(shù)據(jù)采集方式 圖 微機(jī)保護(hù)的兩種數(shù)據(jù)采集方式 隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，內(nèi)部集成的資源越來越多，一個處理器芯片往往就是一個完整的微處理器系統(tǒng)，使得硬件設(shè)計變得非常簡單。較復(fù)雜的微機(jī)保護(hù)裝置通常采用多 CPU結(jié)構(gòu)。多個保護(hù) CPU通過串行通訊總線與人機(jī)管理 CPU相連。通過裝置面板上的鍵盤和液晶顯示實現(xiàn)對保護(hù) CPU的調(diào)試與定值設(shè)置。人機(jī)管理 CPU設(shè)計通過現(xiàn)場通信總線與調(diào)度直接連接，便于實現(xiàn)變電站無人值守和綜合自動化。 表 各種保護(hù)需要采集的模擬量情況 保護(hù)名稱 數(shù)量 電壓模擬量 電流模擬量 線路保護(hù) 9 UA*UB*UC*UO*UX IA*IB*IC*IO 變壓器 變壓器縱連差動 7或10 用于頻率跟蹤的高壓側(cè)相（線）電壓（ 1個） 兩側(cè)（雙卷變）三項電流三側(cè)三相電流（三卷變） 負(fù)序過流 + 低壓過流 4 接自母線的線電壓（任1個） IiA*IiB*IiC 低壓或復(fù)壓過流 6 UA*UB*UC Ia*Ib*Ic 零序方向過流 1 變壓器中性點引出線上的 I 過負(fù)荷 1或 3 一相 I（雙卷變）三側(cè)各一相 I（三卷變） 發(fā)電機(jī) 縱差動 6 橫差動 1 兩中心點之間的電流（ 1個I） 負(fù)序過流及單項式低壓過流 4 線電壓（任 1個） 中性點側(cè) IA*IB*IC 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）報告用紙