电力系统微机保护概述

◆继电保护装置的发展
机电式保护装置
静态继电保护装置
数字继电保护装置
※机电式继电器（20世纪50年代以前） 构成：由电磁型、感应型或电动型继电器构成，
具有机械传动部件。 优点：工作可靠、不需要外部工作电源、抗干扰
性好、使用寿命长等，目前仍广泛应用于电力系统中。 缺点：体积大、功率消耗大、动作速度慢、机械
◆熔断器 最早出现的过电流保护，仍广泛应用于低压线路和用电设备。 特点：集保护装置和断电装置于一体，简单、可靠。 缺点：动作精度差、配合难度大、断流能力有限、恢复供电麻
烦。 ※用电设备的功率、发电机的容量不断增大； ※发电厂、变电站和供电网的结线不断复杂化； ※电力系统中正常工作电流和短路电流都不断增大。 因此，随着电力系统的发展，熔断器已不能满足选择性和快速
传动部分和触点容易磨损或粘连，调试维修复杂，不 能满足超高压、大容量电力系统的要求。
5
※晶体管式继电保护装置（20世纪50年代） 构成：由半导体晶体管构成 特点：体积小、功率消耗小、动作速度快、无机械传动部
分和触点，易受电磁干扰的影响而误动或损坏，称为电子式静 态保护装置（第一代）。
20世纪70年代晶体管式保护在我国大量采用 ※集成电路式继电保护装置（20世纪80年代）
由集成运算放大器和其它集成电路构成，体积更小、工作 更可靠，第二代电子式静态保护装置。
20世纪80年代后期成为静态继电保护的主要形式。 ※微机型继电保护装置（20世纪80年代中期）
又称为数字式继电保护装置，由硬件系统和软件系统构成。 特点：需要硬件和软件配合才能实现保护原理和功能。 优点：为同一套硬件配置不同的软件，就可以实现不同特 性和不同功能的继电保护装置。
性的要求。
3
◆过电流继电器 特点：保护装置与断电装置分开，作用于专门的断流装置
（断路器）。 19世纪90年代出现直接作用于断路பைடு நூலகம்的一次式的电磁型过
电流继电器。其特点是：直接反应一次短路电流。 20世纪初继电器开始广泛应用于电力系统（继电保护技术
的开端）。其特点是：继电器输入量为电流互感器和电压互感 器二次侧输出，避免与高电压、大电流直接相连。
电力系统微机保护
西南交通大学电气工程学院
主要内容
◆微机保护概述 ◆微机保护硬件构成 ◆数字滤波 ◆微机保护算法 ◆微机保护抗干扰措施 ◆微机保护举例 ◆综合自动化系统 参考书： 杨奇逊、黄少锋编著 微型机继电保护基础（第二版） 中国电力出版社
2
第一章 绪论
一、继电保护技术的发展
继电保护技术是随着电力系统的发展而发展的，它与电力系统 对运行可靠性要求的不断提高密切相关。
◆保护原理的发展 ※感应型过电流继电器（1901年） ※差动保护（1908年） ※电流方向保护（1910年） ※距离保护（1923年） ※高频保护（1927年）：利用高频载波电流传输和比较输电
线路两端功率方向或电流相位
4
※微波保护（20世纪50年代）：利用微波传输线路两端故障电气量。 ※行波保护（20世纪70年代）：利用故障点产生的行波实现快速保护。 ※20世纪80年代左右，开始研究反应工频故障分量（或称工频突 变量）原理的保护，20世纪90年代该原理的继电保护装置广泛采 用。
9
四、国内微机保护装置硬件发展
1.8位微处理器构成微机保护装置 ◆代表产品：WXB-01微机高压线路保护装置 ◆主要特点：单CPU、外部扩展电路复杂、存储器容量小、软
② 20世纪70年代（微机保护研究热潮） ◆到70年代末，仅公开发表的论文有200多篇； ◆重点关注于各种算法原理的分析方法的研究； ◆研究工作以小型计算机为基础，以一台小型机实现多个电气设 备或整个变电站的保护（可靠性不高）； ◆受计算机制造水平和价格的限制，不具备生产微机保护装置的 条件。
7
③ 20世纪70年代末期（快速发展）
三、国内微机保护发展概况
◆从1979年开始微机保护研究 高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东
南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通 大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原 理、不同型式的微机保护装置。
8
◆1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过 鉴定，并在系统中获得应用。
◆出现8位微处理器（Intel公司的8080、摩托罗拉公司的 6800）。微处理器的出现为微机保护装置的研制提供了条件； ◆1977年日本投入以微处理器为硬件的控制与继电保护装置； ◆1979年美国电气与电子工程师学会（IEEE）组织一个世界性 的计算机保护研究班； ◆日本发展最快，到1986年微机保护达到继电保护产品的一半； ◆到20世纪80年代中期，微机保护在电力系统中得到了广泛应 用。
6
二、微机保护发展历史
① 20世纪60年代末期 提出用计算机构成微机保护装置，2篇最早发表的关于微机
保护的研究报告
◆G.D. Rockefeller, Fault Protection With A Digital Computer, IEEE Trans. PAS Vol 88 No 4. 1969。 ◆B.J.Mann, Real Time Computer Calculation of The Impedance of a Faulted Single Phase Line, Elec.Eng. Trans.(I.E.Aust) VEE4 1969。
在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机 失磁保护、发电机保护和变压器组保护也相继于1989、1994年通 过鉴定，投入运行。
南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年 通过鉴定。
天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补 偿式方向高频保护于1993、1996年通过鉴定。
西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向 高频保护于1996年通过鉴定。
从20世纪90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的 时代。 ◆据统计：到2000年220kV及以上系统的微机保护率为43.99％， 线路微机保护占86％，到2003年底，220kV以上系统的微机保护 已占到70.29％，线路的微机化率达到97.6％。