【文章內(nèi)容簡介】 路故障時，流經(jīng)保護 2的電流增大，保護 2瞬時動作。 當 BC線路發(fā)生短路故障時，流經(jīng)保護 2和 1的電流都增大。 按照保護選擇性的要求，保護 1瞬時動作，保護 2無動作。 3） 整定計算 (1) 三相短路電流的計算： )/(/)3( dSd ZZEZEI ??? (31) 式中 : E—— 系統(tǒng)等效電源單相電勢 Zd— 短路點到保護安裝處之間的阻抗 Zs— 保護安裝處到系統(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)起動電流整定計算： 為保證選擇性和速動性按本線路 AB線 路末端的最大短路電流計算（以保護 2為例 ） m a a x. dBkdzdBdz IKIII ??? ???? (33) 為最大短路電流（即系統(tǒng)最大運行方式下的三相短路電流） ?kK 為 可靠系數(shù)＝ ～ 考慮以下原因：實際電流大于計算電流；非周期分量的影響；裝置實際啟動電流可能小于整定電流；考慮必要的裕度，從而保證不誤動。 ABskdBkdzABsdBlZZEKIKIlZZEI0m in.m a x.0m in.m a x.* ???????? (34) (4)起動時間整定 0??dzt 保護 1同樣可得 4） 原理接線，如下圖 圖 瞬時電流速斷保護 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為中點繼電器） 5） 靈敏度檢驗 lmK 要求： ABABlm LLlK %)20~%15(%100*m in ?? (35) 按最小運行方式下發(fā)生兩相短路情況校驗 由公式： m inm in0m a x)2( 23 llZZ EII sdzd ???? ? (36) 推出靈敏度 lmK 6） 瞬時電流速斷保護的特點：只能保護本線路的一部分，保護范圍受系統(tǒng)運行方式影響，當運行方式變化很大 時，可能很小。當線路較長時其始端與末端短路電流差別較大， minl 較大；當線路較短時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行方式影響。當 %15?lmK 時采用電壓電流連鎖速斷保護或縱差保護。個別情況下可以保護線路全長。例如當電網(wǎng)的終端線路采用線路變壓器組接線時，電流速斷 保護可以保護線路全長和變壓器的一部分。優(yōu)點：是簡單可靠、動作迅速；缺點：是不可能保護線路的全長，并且保護范圍直接受系統(tǒng)運行方式變化的影響。 限時電流速斷保護（ II 段） 1） 限時電流速斷保護的提出，電流速斷保護無法保護線路的全長，為了在線路任意點故障都能迅速切除故障。其能夠快速切除本線瞬時速斷保護保護范圍外的故障。 2） 限時電流速斷保護的原理，靠整定電流和動作時間來實現(xiàn)選擇性為保證能保護整個線路，必須延伸到下一線路。為了使 t最小，以保護范圍不超過下一線路 I段保護的范圍，即與下一線路的速斷保護相配合。（動作整定值和動作時間）如下圖 . . 圖 限時電流速斷保護 It曲線 3） 整定計算： （ 1）動作電流值整定計算按與下一級所有線路或元件的速斷保護配合 例如下圖 : L1 L2 A B C I t I M . . 圖 整流計算線圖 ???????? . . ** 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）時限整定 stttttdzdzdz a x3.. ????????????? ??? (38) 通常取 stttttt ygttDL ~. ??????? (39) ① 斷路器 1跳閘時間 ② 時間繼電器 1實際動作時間比整定值大時才動作的情況 ③ 時間繼電器 2實際動作時間比整定值小時才動作的情況 ④ 保護 2測量元件（電流繼電器）的慣性時間，晶體管保護中濾波回路時間 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性的要求。具有這A B C D 1 2 3 4 5 . . 種性能的保護稱為該線路的主保護。 4） 原理接線，如下圖 圖 限時電流速斷保護原理接線 圖 （ 1為 TQ線圈， 2為直流繼電器， 3為電流繼電器， 4為中點繼電器） 5） 靈敏度檢驗 ~. )2(m in. ?? ?dzdBlm IIK (310) 當小于 一級線路的 II段相配合。 原因（取 ~） （ 1）短路點過渡電阻 （ 2）短路電流計算誤差 （ 3）互感器誤差 （ 4）繼電器整定誤差 （ 5）一定裕度 定時限過電流保護（ III 段） 1） 定時限過電流保護的提出，當 II段保護失靈以及過負荷時需要定時限過電流保護。不僅能保護線路全長，還能保護相鄰線路的全長，作為后備保護。 其作為本線路主保護 拒動的后備保護；亦作為下線路保護或開關拒動的后備保護。 I t 1 4 3 2 . . 2） 定時限過電流保護的原理 : 其起動電流按躲過最大負荷電流來整定的一種保護。 靠時間來保證保護的選擇性。如下圖 圖 定時限過電流保護 It曲線 假設 d1點發(fā)生短路定時限過電流保護的保護 1都可能動作，為保護選擇性以時間來實現(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 —— 缺點； b、 屬于后備保護； c、t與整定電流無關。 3） 整定計 算 (1)動作值整定計算： 原則一：按最大負荷電流整定 II ???? (311) 原則二：最大負荷電流時能夠返回 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 —— 自起動系數(shù) 1由具體接線和負 荷性質(zhì)決定 hK —— 電流繼電器返回系數(shù) 因為整定電流與電流繼電器返回系數(shù)成反比，所以當返回系數(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）時限整定 ttt dzdz ??? ?????? max. (313) 4） 原理接線，如圖 5） 靈敏度檢驗 近后備：按本線路末端最小兩相短路電流校驗；應滿足：~?lmK （ 314） 遠后備：按相鄰線路末端最小兩相短路電流校驗；應滿足： ?lmK （ 315） 6）定時限過電流保護的特點 :（ 1）按時間來保證選擇性 。（ 2） t太長，越靠近電源越長 。（ 3）靈敏度好 。（ 4）可靠性高 . . 圖 三段式電流保護單相接線圖 圖 （ 1,4,7為電流繼電器， 2,5,8為中點繼電器， 3,6,9為直流繼電器 ,10為 TQ線圈。） 三段式電流保護的特點 表 三段式電流保護 I段 II段 III段 保護 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 主保護 后備保護 動作時間 0 t 下 max + 選擇性保證 整定電流 整定電流與時間 時間 整定電流 max* dBk IK? ???? . * dzkdz IKI max.* fhk zqk IK KK??? 運行方式 大、尤其是短路線 考慮下一線路為短路線 長距離重負荷線路低（最小短路電流小、而整定電流大）靈敏度降低 零序電流保護 零序電流保護的原理是系統(tǒng)正常運行、過負荷、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 . . 當發(fā)生接地短路時，將出現(xiàn)很大的零序電流，因此利用零序電流來構成接地短路的保護，就具有顯著的優(yōu)點。 U0、 I0的分布特點： （ 1）故障點零序電位最高，系統(tǒng)中距離故障越遠處， U0越低， （ 2） I0在故障點與變壓器中性點之間分布比相電流分布小 —— 只在零序網(wǎng)絡分布 （ 3） I0大小分布與零序網(wǎng)絡的結構有關取決于： ① 變壓器中性點接地數(shù)目與位置 ； ② ∵ X0X X2 ∴ 系統(tǒng)運行方式變化 ； ③ 對 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 微機式保護設計 保護裝置實現(xiàn)的功能 模擬信號應經(jīng)過 MAX197進行 A/D轉(zhuǎn)換后送入單片機。保護動作于跳閘。保護動作時可跳開繼電器，并有相應信號燈亮（用 led模擬），各段保護應各自有相應的信號顯示。 系統(tǒng)正常運行時，數(shù)碼管不顯示，繼電器閉合無指示燈亮。當滿足 I段條件時，則立即 跳開繼電器，有數(shù)碼管顯示故障并有相應指示燈提示 ； 當滿足 II段條件時，則立即有數(shù)碼管顯示，經(jīng)過 電器，并有相應指示燈提示；當滿足 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，并有相應指示燈提示；繼電器跳開后經(jīng)過按鍵進行手動合閘，并合閘成功后，通過按鍵在將第二側(cè)的指示燈熄滅。 保護動作時限可采用 8253定時器產(chǎn)生，用方式 3通過 2倍延時動作時間來利用下降沿中斷。各段保護動作電流和動作時限可同數(shù)碼管顯示。 結構框 圖 圖 結構框圖 信號處理 A/D 轉(zhuǎn)換 CPU 按鍵 跳閘 顯示 . . 如上圖 ，系統(tǒng)的硬件電路設計主要包括數(shù)據(jù)采集電路、單片機及外圍擴展電路、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 ， 然后經(jīng)過 A/D轉(zhuǎn)換后進入單片機。 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)字量進入微機保護主系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，通過算法對輸入的數(shù)字量進行運算，將接收到的保護動作值與算法計算得到的結果相比較并結合相應的判據(jù)來 判斷裝置是否動作。 數(shù)據(jù)采集電路硬件設計 、電流采集電路 電壓檢測電路如圖 ，該電路采用了運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 電流檢測電路如圖 所示，該電路采用了運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)的設計中，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