【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 路故障時(shí)，流經(jīng)保護(hù) 2的電流增大，保護(hù) 2瞬時(shí)動(dòng)作。 當(dāng) BC線路發(fā)生短路故障時(shí)，流經(jīng)保護(hù) 2和 1的電流都增大。 按照保護(hù)選擇性的要求，保護(hù) 1瞬時(shí)動(dòng)作，保護(hù) 2無動(dòng)作。 3） 整定計(jì)算 (1) 三相短路電流的計(jì)算： )/(/)3( dSd ZZEZEI ??? (31) 式中 : E—— 系統(tǒng)等效電源單相電勢(shì) Zd— 短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的阻抗 Zs— 保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗 (2)兩相短路電流 的計(jì)算： )3()2( 23)(*2 32 3 ddSd IZZZZZZI ???? (32) QF1 QF2 QF 5 L1 L2 QF6 A B C I t II I . . (3)起動(dòng)電流整定計(jì)算： 為保證選擇性和速動(dòng)性按本線路 AB線 路末端的最大短路電流計(jì)算（以保護(hù) 2為例 ） m a a x. dBkdzdBdz IKIII ??? ???? (33) 為最大短路電流（即系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的三相短路電流） ?kK 為 可靠系數(shù)＝ ～ 考慮以下原因：實(shí)際電流大于計(jì)算電流；非周期分量的影響；裝置實(shí)際啟動(dòng)電流可能小于整定電流；考慮必要的裕度，從而保證不誤動(dòng)。 ABskdBkdzABsdBlZZEKIKIlZZEI0m in.m a x.0m in.m a x.* ???????? (34) (4)起動(dòng)時(shí)間整定 0??dzt 保護(hù) 1同樣可得 4） 原理接線，如下圖 圖 瞬時(shí)電流速斷保護(hù) 原理接線 I + + + 1 2 3 4 . . 圖 （ 1為 TQ線圈， 2為直流繼電器， 3為電流繼電器， 4為中點(diǎn)繼電器） 5） 靈敏度檢驗(yàn) lmK 要求： ABABlm LLlK %)20~%15(%100*m in ?? (35) 按最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路情況校驗(yàn) 由公式： m inm in0m a x)2( 23 llZZ EII sdzd ???? ? (36) 推出靈敏度 lmK 6） 瞬時(shí)電流速斷保護(hù)的特點(diǎn)：只能保護(hù)本線路的一部分，保護(hù)范圍受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響，當(dāng)運(yùn)行方式變化很大 時(shí)，可能很小。當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí)其始端與末端短路電流差別較大， minl 較大；當(dāng)線路較短時(shí)其始端與末端短路電流差別較小， minl 較小，所以較短線路更受運(yùn)行方式影響。當(dāng) %15?lmK 時(shí)采用電壓電流連鎖速斷保護(hù)或縱差保護(hù)。個(gè)別情況下可以保護(hù)線路全長(zhǎng)。例如當(dāng)電網(wǎng)的終端線路采用線路變壓器組接線時(shí)，電流速斷 保護(hù)可以保護(hù)線路全長(zhǎng)和變壓器的一部分。優(yōu)點(diǎn)：是簡(jiǎn)單可靠、動(dòng)作迅速；缺點(diǎn)：是不可能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，并且保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。 限時(shí)電流速斷保護(hù)（ II 段） 1） 限時(shí)電流速斷保護(hù)的提出，電流速斷保護(hù)無法保護(hù)線路的全長(zhǎng)，為了在線路任意點(diǎn)故障都能迅速切除故障。其能夠快速切除本線瞬時(shí)速斷保護(hù)保護(hù)范圍外的故障。 2） 限時(shí)電流速斷保護(hù)的原理，靠整定電流和動(dòng)作時(shí)間來實(shí)現(xiàn)選擇性為保證能保護(hù)整個(gè)線路，必須延伸到下一線路。為了使 t最小，以保護(hù)范圍不超過下一線路 I段保護(hù)的范圍，即與下一線路的速斷保護(hù)相配合。（動(dòng)作整定值和動(dòng)作時(shí)間）如下圖 . . 圖 限時(shí)電流速斷保護(hù) It曲線 3） 整定計(jì)算： （ 1）動(dòng)作電流值整定計(jì)算按與下一級(jí)所有線路或元件的速斷保護(hù)配合 例如下圖 : L1 L2 A B C I t I M . . 圖 整流計(jì)算線圖 ???????? . . ** dzKdz dzKdz IKI IKI (37) 然后取最大值作為整定值 ~??kK （非周期分量已衰減 ） （ 2）時(shí)限整定 stttttdzdzdz a x3.. ????????????? ??? (38) 通常取 stttttt ygttDL ~. ??????? (39) ① 斷路器 1跳閘時(shí)間 ② 時(shí)間繼電器 1實(shí)際動(dòng)作時(shí)間比整定值大時(shí)才動(dòng)作的情況 ③ 時(shí)間繼電器 2實(shí)際動(dòng)作時(shí)間比整定值小時(shí)才動(dòng)作的情況 ④ 保護(hù) 2測(cè)量元件（電流繼電器）的慣性時(shí)間，晶體管保護(hù)中濾波回路時(shí)間 ⑤ 考慮一定的裕度 I、 II段聯(lián)合工作在一般情況下能夠滿足速動(dòng)性的要求。具有這A B C D 1 2 3 4 5 . . 種性能的保護(hù)稱為該線路的主保護(hù)。 4） 原理接線，如下圖 圖 限時(shí)電流速斷保護(hù)原理接線 圖 （ 1為 TQ線圈， 2為直流繼電器， 3為電流繼電器， 4為中點(diǎn)繼電器） 5） 靈敏度檢驗(yàn) ~. )2(m in. ?? ?dzdBlm IIK (310) 當(dāng)小于 一級(jí)線路的 II段相配合。 原因（取 ~） （ 1）短路點(diǎn)過渡電阻 （ 2）短路電流計(jì)算誤差 （ 3）互感器誤差 （ 4）繼電器整定誤差 （ 5）一定裕度 定時(shí)限過電流保護(hù)（ III 段） 1） 定時(shí)限過電流保護(hù)的提出，當(dāng) II段保護(hù)失靈以及過負(fù)荷時(shí)需要定時(shí)限過電流保護(hù)。不僅能保護(hù)線路全長(zhǎng)，還能保護(hù)相鄰線路的全長(zhǎng)，作為后備保護(hù)。 其作為本線路主保護(hù) 拒動(dòng)的后備保護(hù)；亦作為下線路保護(hù)或開關(guān)拒動(dòng)的后備保護(hù)。 I t 1 4 3 2 . . 2） 定時(shí)限過電流保護(hù)的原理 : 其起動(dòng)電流按躲過最大負(fù)荷電流來整定的一種保護(hù)。 靠時(shí)間來保證保護(hù)的選擇性。如下圖 圖 定時(shí)限過電流保護(hù) It曲線 假設(shè) d1點(diǎn)發(fā)生短路定時(shí)限過電流保護(hù)的保護(hù) 1都可能動(dòng)作，為保護(hù)選擇性以時(shí)間來實(shí)現(xiàn)；即： t1t2t3同理： d d3發(fā)生故障可得。 靈敏性比較說明： a、 越靠近電源 t越長(zhǎng) —— 缺點(diǎn)； b、 屬于后備保護(hù)； c、t與整定電流無關(guān)。 3） 整定計(jì) 算 (1)動(dòng)作值整定計(jì)算： 原則一：按最大負(fù)荷電流整定 II ???? (311) 原則二：最大負(fù)荷電流時(shí)能夠返回 M A B C D 1 2 3 4 5 7 6 2S 1S t1 t2 t3 d1 d2 d3 I t . . 即 m a a x.m a xm a x.m a x.**m a x.fhhzqkfhhzqhhdzzqfhzqhdzfhhIKKKIKKKIIIIKIIIIIfh????????????????? (312) ???kK —— 可靠系數(shù) ～ zqK —— 自起動(dòng)系數(shù) 1由具體接線和負(fù) 荷性質(zhì)決定 hK —— 電流繼電器返回系數(shù) 因?yàn)檎娏髋c電流繼電器返回系數(shù)成反比，所以當(dāng)返回系數(shù)越大整定電流越大，則靈敏度降低，所以返回系數(shù)不能太小。而為了保證繼電器的可靠性、返回系數(shù)又不能太高。 （ 2）時(shí)限整定 ttt dzdz ??? ?????? max. (313) 4） 原理接線，如圖 5） 靈敏度檢驗(yàn) 近后備：按本線路末端最小兩相短路電流校驗(yàn)；應(yīng)滿足：~?lmK （ 314） 遠(yuǎn)后備：按相鄰線路末端最小兩相短路電流校驗(yàn)；應(yīng)滿足： ?lmK （ 315） 6）定時(shí)限過電流保護(hù)的特點(diǎn) :（ 1）按時(shí)間來保證選擇性 。（ 2） t太長(zhǎng)，越靠近電源越長(zhǎng) 。（ 3）靈敏度好 。（ 4）可靠性高 . . 圖 三段式電流保護(hù)單相接線圖 圖 （ 1,4,7為電流繼電器， 2,5,8為中點(diǎn)繼電器， 3,6,9為直流繼電器 ,10為 TQ線圈。） 三段式電流保護(hù)的特點(diǎn) 表 三段式電流保護(hù) I段 II段 III段 保護(hù) 范圍 本線路的一部分 本線路的全部 到相鄰線路 靈敏度 最低 次之 最高 作用 主保護(hù) 主保護(hù) 后備保護(hù) 動(dòng)作時(shí)間 0 t 下 max + 選擇性保證 整定電流 整定電流與時(shí)間 時(shí)間 整定電流 max* dBk IK? ???? . * dzkdz IKI max.* fhk zqk IK KK??? 運(yùn)行方式 大、尤其是短路線 考慮下一線路為短路線 長(zhǎng)距離重負(fù)荷線路低（最小短路電流小、而整定電流大）靈敏度降低 零序電流保護(hù) 零序電流保護(hù)的原理是系統(tǒng)正常運(yùn)行、過負(fù)荷、振蕩、 K（ 3）、 K（ 2）等情況下均無零序電壓、零序電流。只有接地故障才有 U0、 I0。1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ?I ??I ???t ???I ??t ?t . . 當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí)，將出現(xiàn)很大的零序電流，因此利用零序電流來構(gòu)成接地短路的保護(hù)，就具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。 U0、 I0的分布特點(diǎn)： （ 1）故障點(diǎn)零序電位最高，系統(tǒng)中距離故障越遠(yuǎn)處， U0越低， （ 2） I0在故障點(diǎn)與變壓器中性點(diǎn)之間分布比相電流分布小 —— 只在零序網(wǎng)絡(luò)分布 （ 3） I0大小分布與零序網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)有關(guān)取決于： ① 變壓器中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目與位置 ； ② ∵ X0X X2 ∴ 系統(tǒng)運(yùn)行方式變化 ； ③ 對(duì) I0大小影響較小 。 (4) I0方向零序功率方向：線路 → 母線 與正序相反 4 微機(jī)式保護(hù)設(shè)計(jì) 保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)的功能 模擬信號(hào)應(yīng)經(jīng)過 MAX197進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)。保護(hù)動(dòng)作于跳閘。保護(hù)動(dòng)作時(shí)可跳開繼電器，并有相應(yīng)信號(hào)燈亮（用 led模擬），各段保護(hù)應(yīng)各自有相應(yīng)的信號(hào)顯示。 系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，數(shù)碼管不顯示，繼電器閉合無指示燈亮。當(dāng)滿足 I段條件時(shí)，則立即 跳開繼電器，有數(shù)碼管顯示故障并有相應(yīng)指示燈提示 ； 當(dāng)滿足 II段條件時(shí)，則立即有數(shù)碼管顯示，經(jīng)過 電器，并有相應(yīng)指示燈提示；當(dāng)滿足 III段條件，則立即有數(shù)碼管顯示，經(jīng)過 1S之后跳開繼電器，并有相應(yīng)指示燈提示；繼電器跳開后經(jīng)過按鍵進(jìn)行手動(dòng)合閘，并合閘成功后，通過按鍵在將第二側(cè)的指示燈熄滅。 保護(hù)動(dòng)作時(shí)限可采用 8253定時(shí)器產(chǎn)生，用方式 3通過 2倍延時(shí)動(dòng)作時(shí)間來利用下降沿中斷。各段保護(hù)動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限可同數(shù)碼管顯示。 結(jié)構(gòu)框 圖 圖 結(jié)構(gòu)框圖 信號(hào)處理 A/D 轉(zhuǎn)換 CPU 按鍵 跳閘 顯示 . . 如上圖 ，系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)主要包括數(shù)據(jù)采集電路、單片機(jī)及外圍擴(kuò)展電路、按鍵、顯示和跳閘電路。 裝置的輸入端經(jīng)過 數(shù)據(jù) 采集電路，采集 到 電壓電流信號(hào) ， 然后經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入單片機(jī)。 數(shù)據(jù)采集電路包括 MAXIM公司的 8路 12位并行輸入的 MAXl97及其外圍電路，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸出的數(shù)字量進(jìn)入微機(jī)保護(hù)主系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，通過算法對(duì)輸入的數(shù)字量進(jìn)行運(yùn)算，將接收到的保護(hù)動(dòng)作值與算法計(jì)算得到的結(jié)果相比較并結(jié)合相應(yīng)的判據(jù)來 判斷裝置是否動(dòng)作。 數(shù)據(jù)采集電路硬件設(shè)計(jì) 、電流采集電路 電壓檢測(cè)電路如圖 ，該電路采用了運(yùn)算放大器加電壓跟隨器的方式，電壓跟隨器起到了隔離作用，以便在 A/D入口前進(jìn)行阻抗匹配。在 A/D入口端采用二極管鉗位，防止 A/D輸入電壓越界。 圖 電壓采集 電流檢測(cè)電路如圖 所示，該電路采用了運(yùn)算放大器加電壓跟隨器的方式，電壓跟隨器起到了隔離作用，以便在 A/D 入口前進(jìn)行阻抗匹配。在 A/D 入口端采用二極管鉗位，防止 A/D 輸入電壓越界。 . . 圖 電流采集 集電路 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用了 ATMEL公司的 AT89C52作為微處理器， MAXIUM公司的 MAXl97作為 8路 12位的 AD轉(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件電路圖如圖所示。 圖 數(shù)據(jù)采集 從圖中可以看出，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中包括微處理器 AT89C5數(shù)據(jù)鎖存器 74LS373