【文章內(nèi)容簡介】 ，電壓下降越多，短路點(diǎn)電壓最低可降到零。 。 。測量組浪即為測量點(diǎn)電壓與電流相量之比值。 3 。正常運(yùn)行時只出現(xiàn)正序分量，當(dāng)發(fā)生不對稱短路時，將出現(xiàn)負(fù)序和零序分量 6 .電氣組件流入和流出電流的關(guān)系發(fā)生變化。對任意正常運(yùn)行的電氣組件，流入電流等于流出電流，但組件內(nèi)部發(fā)生故障時則不等。 利用故障 時電氣量的變化，可以構(gòu)成各種作用原理 的繼電保護(hù)，除了反映各種工頻電氣量的保護(hù)原理外，還有反映非工頻電氣量的保護(hù)，對于反映電氣組件不正常運(yùn)行情況的繼電保護(hù)，主要根據(jù)不正常運(yùn)行情況時電壓和電流變化的特征來構(gòu)成 。 [2] 繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成 繼電保護(hù)裝置的發(fā)展經(jīng)歷 了幾個階段，但無論那種階段的保護(hù)裝置，其構(gòu)成結(jié)構(gòu)均可由圖 11 表示。由圖知道，一套繼電保護(hù)裝置由測量部分，邏輯部分和執(zhí)行部分所組成。測 量 部 分 執(zhí) 行 部 分邏 輯 部 分跳 閘 或 發(fā) 信 號被 測 量 物 理 量 圖 11 繼電保護(hù)裝置組成 結(jié)構(gòu) 框圖 測量部分從被保護(hù)對象輸入的有關(guān)電氣 量，并與預(yù)先給定 的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，確定被保護(hù)對象有無故障和不正常運(yùn)行情況發(fā)生，從而給出 一組邏輯信號。邏輯部分根據(jù)測量部分各輸出邏輯信號的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、 出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘后發(fā)出信號，并將有關(guān)命令傳送給執(zhí)行部分。執(zhí)行部分根據(jù)邏輯部分輸出的信號，送出跳閘信號或報(bào)警信號 。 [3] 繼電保護(hù)的基本要求 選擇性 繼電保護(hù)動作的選擇性指保護(hù)裝置動作時，僅將故障組件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小。要滿足選擇性，必須從兩方 面出發(fā)進(jìn)行考慮。一方面考慮哪個組件發(fā)生 故障 應(yīng)由該組件上的保護(hù)裝置動作切除故障。另一方面，考慮到繼電保護(hù)或斷路器有拒絕動作的可能性，需要考慮后備保護(hù)問題 。 速動性 當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護(hù)裝置應(yīng)該能迅速動作切除故障?？焖偾谐收峡梢蕴岣唠娏ο到y(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低情況下的工作時間，縮小故障組件的損壞程度，還有利于電弧閃絡(luò)處的絕緣程度恢復(fù)，從而提高再送電的成功率。 切除故障的總時間等于保護(hù)裝置和斷路器動作時間之和。一般的快速保護(hù)動作時間為～ ，最快的可達(dá)到 ～ ；一般的斷路器的動作時間為 ～ ，最快的可達(dá) ～ 。 4 靈敏性 靈敏性 指的是繼電保護(hù)裝置對于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力，通常用靈敏系數(shù)來衡量。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部故障時，不論短路點(diǎn)的位置，短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否存在過度電阻，都能敏銳感覺，正確反應(yīng)。 可靠性 可靠性指就保護(hù)裝置本身的質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)水平而言，要求在其規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動作的故障時，它不拒絕動作；而在任何其他不應(yīng)該動作 的情況下，則不誤動作。 提高繼電保護(hù)裝置不誤動可靠性和不拒動可靠性的措施常是矛盾的，在選用和設(shè)計(jì)繼電保護(hù)裝置時，需要依據(jù)保護(hù)對象的具體情況，對兩方面的性能要求適當(dāng)?shù)挠枰詤f(xié)調(diào)。例如，對于傳送大功率的輸電線路保護(hù)，一般強(qiáng)調(diào)不誤動作的可靠性；對于其它線路保護(hù)，則往往強(qiáng)調(diào)不拒動的可靠性。 除了上述四個基本要求以外，選用保護(hù)裝置時還應(yīng)該考慮經(jīng)濟(jì)性。在保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，盡可能地采用投資少，維護(hù)費(fèi)用低的保護(hù)裝置。 微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的簡介 繼電保護(hù)的發(fā)展過程 繼電保護(hù)的發(fā)展與世界工業(yè)技術(shù)的發(fā)展息 息相關(guān)。 19 世紀(jì)末出現(xiàn)了直接作用于斷路器的電磁型電流繼電器，這可認(rèn)為是保護(hù)技術(shù)的開端。 20 世紀(jì) 50 年代，電子工業(yè)方面出現(xiàn)了半導(dǎo)體晶體管，隨后人們又將多個晶體管集成在一個半導(dǎo)體芯片上，就出現(xiàn)了集成電路。20 世紀(jì) 70 年代后期，由于微機(jī)處理器技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)價格下降，出現(xiàn)了比較完善的微機(jī)保護(hù)樣機(jī)，并投入到電力系統(tǒng)中試運(yùn)行。 20 世紀(jì) 80 年代微機(jī)保護(hù)被一些國家廣泛應(yīng)用，這就是第三代的靜態(tài)繼電保護(hù)裝置，也叫數(shù)字型保護(hù)裝置。到了 20 世紀(jì) 90 年代，微機(jī)保護(hù)在我國開始大量應(yīng)用。進(jìn)入 21 世紀(jì)，微機(jī)保護(hù)已經(jīng)成為繼電保護(hù)的主要形 式。 [4] 微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn) 微機(jī)保護(hù)主要由硬件和軟件兩大 部分組成。硬件主要包括輸入信號的預(yù)處理系統(tǒng)，一臺計(jì)算機(jī)系統(tǒng)向計(jì)算機(jī)輸入信號和計(jì)算機(jī)向外輸出信息的輸入和輸出端口，打印機(jī)，鍵盤及調(diào)試整定設(shè)備等。軟件主要指用匯編語言編寫的計(jì)算機(jī)初始化程序，針對保護(hù)原理而設(shè)計(jì)的測量和判斷故障的程序，數(shù)字濾波程序，計(jì)算機(jī)硬件和軟件的自檢程序等。 微機(jī)保護(hù)具有以下優(yōu)點(diǎn)： 一臺微機(jī)保護(hù)除了有保護(hù)功能外，同時還可以兼有故障濾波，故障測距或重合閘 等功能。微機(jī)保護(hù)可 以通過軟件設(shè)計(jì)而改變保護(hù)定值和特性以適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式 變化 要5 求 。微機(jī)保護(hù)由于有自動檢測和自診斷能力， 能自動檢測出硬件的故障和對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行校錯，使檢測監(jiān)視變得容易，從而使保護(hù)可靠性大大提高。同時，由于它的硬件和軟件的測試是自動進(jìn)行的，所以不存在大量的調(diào)試工作。 由于一套微機(jī)保護(hù)同時能具有保護(hù)，測距和濾波等多種功能 ， 且它的體積小，耗電量少 ， 維護(hù)工作量小，而微處理器價格也逐漸下降，這使用戶的投資成本降低。 [5] 6 2 輸電線路 電流保護(hù)的原理 三段式保護(hù)的基本概述 電流保護(hù)裝置是 反映相間短路基本特征，并接于全電流的相間短路保護(hù)裝置。整套電流保護(hù)裝置一般由瞬時 段 、限時段、 定時段組成，構(gòu)成三段式保護(hù)階梯特性。三段式電流保護(hù)一般用于 110KV及以下電壓極的單電源出線上，對于雙電源輻射線可以加方向元件組成帶方向的各段保護(hù)。三段保護(hù)的 I 和 II 為主保護(hù)段， III 為后備保護(hù)段。第一段一般不帶時限，稱瞬時電流速斷，其動作時間是保護(hù)裝置固有動作時間； II 帶較小的延時，一般稱電流速斷； III 稱定時限過電流保護(hù)，帶較長時限，對于 6V～ 10V 配電線路，一般采用兩段式保護(hù)，有時采用有限反時限過電流保護(hù)，該保護(hù)裝置有速斷部分和反時限部分，兼主保護(hù)和后備保護(hù)功能。 在中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)中 ，電流保護(hù)為兩相式，電流常取 A， C 相，因此，當(dāng)兩點(diǎn)接地不在同一地點(diǎn)時，保護(hù)裝置有 2/3 機(jī)會斷開一個接地點(diǎn)，僅 A， C 相接地時，才有可能斷開兩個接地點(diǎn)。 當(dāng) A 或 C 相兩點(diǎn)接地， 相接地在輻射串聯(lián)線路相鄰線上時，相鄰線保護(hù)可能越級動作。在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，電流保護(hù)裝置為三相式，以檢測各種相間短路故障。 [6] 對于各級電壓線路，當(dāng)采用帶方向的保護(hù)時，為消滅死區(qū)或某種特殊需要，例如加速切除線路近端故障時，可裝設(shè)輔助性質(zhì)的瞬時電流速斷，通稱輔助保護(hù)。輔助電流速斷不帶方向。 電流保護(hù)簡單可靠，有一定反應(yīng)弧光電阻的能力 ，因此，當(dāng)保護(hù)性能滿足基本要求時，應(yīng)優(yōu)先采用。 三段式 電流 保護(hù)的整定方式 輸電線路上發(fā)生各種相間短路時，總伴隨著故障相電流的增大。當(dāng)故障線路上的電流大于某一個規(guī)定值，保護(hù)將跳開故障線路上的斷路器而將故障線路斷電。這就是電流保護(hù)原理。規(guī)定值就是電流保護(hù)的動作值，它是能使電流保護(hù)動作的最小電流，通常用 Idz 表示。為了及時可靠的切除輸電線路上的故障，輸電線路常配置三段式電流保護(hù)。 三段式電流保護(hù)包括： ； ； 。 以上 2 屬于主保護(hù) ， 3 屬于后備保護(hù)。 電流速斷保護(hù)（第 Ⅰ 段） 7 對于僅反應(yīng)于電流增大而瞬時動作電流保護(hù)，稱為電流速斷保護(hù)。 1． 要求 ： 接線簡 單，動作可靠，切除故障快，但不能保護(hù)線路全長，保護(hù)范圍受到系統(tǒng) 行方式變化的影響較大。 ~Ad?EsZB C1 2 312b a3Ild z lId B m a xIm i nIm a xIdld( ZlId)Zd 圖 21 電流速斷保護(hù) 圖中 1―― 最大運(yùn)行方式下 d (3 ) 2―― 最小運(yùn)行方式下 d (2 ) 3―― 保護(hù) 1 第一段動作電流 dlsodsod lZZ EZZ EI ????)3( （ 21 ） dlsodd lZZ EII ??? 2323 )3()2( （ 22） 可見， Id 的大小與運(yùn)行方式、故障類型及故障點(diǎn)位置有關(guān) 。 最大運(yùn)行方式：對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的短路電流為最大的方式。 最小運(yùn)行方式：對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的短路電流為最小的方式。 2． 整定值計(jì)算及靈敏性校驗(yàn) ： 為了保護(hù)的選擇性，動作電流按躲過本線路末端短路時的最大短路 電流 整定 。 m a x..11. bdkdz IKtI ?? （ 23） ?IkK ～ 保護(hù)裝置的動作電流 （ IdZ） ：能使該保護(hù)裝置起動的最小電流值，用電力系統(tǒng)一次測參數(shù)表示。 ? 在圖中為直線 3，與曲線 2 分別交于 a、 b 點(diǎn) 。 可見，有選擇性的電流速斷保護(hù)不可能保護(hù)線路的全長 。 8 靈敏性：用保護(hù)范圍的大 小來衡量 lmax 、 lmin 一般用 lmin 來校驗(yàn) ， %100min ?ll 要求： ≥（ 15～ 20）％ 希望值 50％ 方法： 1. 圖解法 2. 解析法： dlsodd lZZ EII ??? 2323 )3()2( 可得 )23(1%100 m a x1.m in sdZLZIEZll ???? ? ? （ 24） 式中 LZ 為 被保護(hù)線路全長的阻抗值 限時電流速斷保護(hù)（第 Ⅱ 段） ： 任何情況下能保護(hù)線路全長，并具有足夠的靈敏性 在滿足要求 1 的前提下，力求 動作時限最小。因動作帶有延時，故稱限時電流速斷保護(hù)。 ~Ad?EsZB C1 2 3D 圖 22 電流限時保護(hù) ： 為保證選擇性及最小動作時限，首先考慮其保護(hù)范圍不超出下一條線路第 Ⅰ 段的保護(hù)范圍。即整定值與相鄰線路第 Ⅰ 段配合。 動作電流：非周期分量已衰減）(~ . ? ?????kIdzkdzK IKI (25) 動作時間： ttt ??? ?? 21 (26) 靈敏性： 1..dZnmidBlm IIK ?? 要求： ~? (27) 若靈敏性不滿足要求，與相鄰線路第 2 段配合。此時： 動作電流： ??? ?? . dZkdZ IKI (28) 動作時間： ttt ??? ?? 21 (29) 9 定時限過電流保護(hù)（第 Ⅲ 段） ： 作為本線路主保護(hù)的近后備以及相鄰線下一線路保護(hù)的遠(yuǎn)后備。其起動電流按躲最大負(fù)荷電流來整定的保護(hù)稱為過電流保護(hù)，此保護(hù)不僅能保護(hù)本線路全長，且能保護(hù)相鄰線路的全長。 動作電流： m . fkdZ IKI ?? ⅢⅢ (210) ，電動機(jī)自起動時，應(yīng)可靠返回。 電動機(jī)自起動電流要大于正常工作電流，因此引入自起動系數(shù) ZqK m ax fZqZq IKI ? m a a x fZqkZqkh IKKIKI ????? ⅢⅢ (211) m a xfh ZqkhhdZ IKKKKII ???? ⅢⅢ 式中， ~?ⅢkK 3~?ZqK ?hK 顯然，應(yīng)按（ 211）式計(jì)算動作電流，且由（ 211）式可見， hK 越大， dzI 越小， lmK越大。因此，為了提高靈敏系數(shù)，要求有較高的返回系數(shù)。（過電流繼電器的返回系數(shù)為～ ） ： 在網(wǎng)絡(luò)中某處發(fā)生短路故障時，從故障點(diǎn)至電源之間所有線路上的電流保護(hù)第 Ⅲ 段的測量元件均可能動作。例如 ： 如圖 23 中 d1 短路時，保護(hù) 1～ 4 都可能起動。為了保證選擇性，須加延時元件且其動作時間必須相互配合。 ~Ad?EsZB C1 2 3Dt4I I It2I I It1I I It3I I ItDl 圖 23 三段式保護(hù)階梯性 即 ⅢⅢⅢⅢ 432