继电保护装置

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代替原来庞大的继电保护柜;
• 2、利用计算机软件代替继电器硬件 : 如果想增加保护功能,只要增加相关软件即可达
到。比如 :一条线路保护,原来只有速断和过流保护, 想增加方向保护、复合电压闭锁的过流保护、负序电 流保护、低周低压减载、过负荷等等,我们只是增加 相关软件,不增加任何硬件。只有在需要一些特殊功 能时,才增加一些硬件。
电力系统继电保护的用途是:
①、当电网发生足以损坏设备或危及电网安全 运行的故障时,使被保护设备快速脱离电网;
②、对电网的非正常运行及某些设备的非正常 状态能及时发出警报信号,以便迅速处理,使 之恢复正常;
③、实现电力系统自动化和远动化,以及工业 生产的自动控制。
三、微机保护的构成
• 1、利用计算机技术代替继电器技术 : 利用集成电路芯片组成体积小小的保护单元箱,
速动性
速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障,以减 少设备及用户在大电流、低电压运行的时间,降低设
备的损坏程度,提高系统并列运行的稳定性。 一般必须快速切除的故障有:
(1)使发电厂或重要用户的母线电压低于有效值(一般 为0.7倍额定电压)。
(2)大容量的发电机、变压器和电动机内部故障。 (3) 中、低压线路导线截面过小,为避免过热不允许
二、继电保护装置的定义:
当电力系统中的电力元件(如发电机、 线路等)或电力系统本身发生了故障危及 电力系统安全运行时,能够向运行值班人 员及时发出警告信号,或者直接向所控制 的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发 展的一种自动化措施和设备。实现这种自 动化措施的成套设备,一般通称为继电保 护装置。
基本要求
应的励磁电流)、失磁
发电机主要的不正常工作状态
• 过负荷 • 定子绕组过电流 • 定子绕组过电压 • 三相电流不对称 • 过励磁 • 逆功率 • 失步、非全相、断路器出口闪络、误上电

发电机的主要保护和作用 纵差保护
• 作用:发电机及其引出线的相间短路保护 • 规程:1MW以上发电机,应装设纵差保护。对于
信号。
灵敏性
灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生 短路故障或不正常运行情况时,保护装置的反应能力。 能满足灵敏性要求的继电保护,在规定的范围内故障 时,不论短路点的位置和短路的类型如何,以及短路 点是否有过渡电阻,都能正确反应动作,即要求不但 在系统最大运行方式下三相短路时能可靠动作,而且 在系统最小运行方式下经过较大的过渡电阻两相或单 相短路故障时也能可靠动作。
3.智能化
随着智能电网的发展,分布式发电、交互式供电模式对继电保 护提出了更高要求,另一方面通信和信息技术的长足发展,数字化 技术及应用在各行各业的日益普及也为探索新的保护原理提供了条 件,智能电网中可利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设 备的运行状况进行实时监控,然后把获得的数据通过网络系统进行 收集、整合,最后对数据进行分析。利用这些信息可对运行状况进 行监测,实现对保护功能和保护定值的远程动态监控和修正。另外, 对保护装置而言,保护功能除了需要本保护对象的运行信息外,还 需要相关联的其它设备的运行信息。一方面保证故障的准确实时识 别,另一方面保证在没有或少量人工干预下,能够快速隔离故障、 自我恢复,避免大面积停电的发生。
延时切除的故障。
速动性
(4) 可能危及人身安全、对通信系统造成强烈干扰的 故障。
故障切除时间包括保护装置和断路器动作时间,一般 快速保护的动作时间为0.04s~0.08s,最快的可达 0.01s~0.04s,一般断路器的跳闸时间为0.06s~
0.15s,最快的可达0.02s~0.06s。 对于反应不正常运行情况的继电保护装置,一般不要 求快速动作,而应按照选择性的条件,带延时地发出
继电保护装置
一、继电保护的发展历程 二、继电保护装置的定义及要求 三、微机继电保护的构成 四、发电机保护组成及动作后果
一、继电保护的发展历程
继电保护是随着电力系统的发展而发展起来的。20 世纪初随着电力系统的发展,继电器开始广泛应用于电 力系统的保护,这时期是继电保护技术发展的开端。最 早的继电保护装置是熔断器。从20世纪50年代到90年代 末,在40余年的时间里,继电保护完成了发展的4个阶段, 即从电磁式保护装置到晶体管式继电保护装置、到集成 电路继电保护装置、再到微机继电保护装置。
发电机保护组成及动作后果
发电结构示意
• 转子:励磁后产生磁场,在水轮机的带动 下旋转,产生旋转磁场。
• 定子:感受交变磁场,线圈切割磁力线发 出电能。
发电机可能发生的故障
• 定子绕组相间短路 • 定子绕组匝间短路 • 定子绕组一相绝缘破坏引起的单相接地 • 励磁回路(转子绕组)接地 • 励磁回路低励(励磁电流低于静稳极限对
3.智能化
保护、控制、测量、数据通信一体化在实 现继电保护的计算机化和网络化的条件下,保 护装置实际上就是一台高性能、多功能的计算 机,是整个电力系统计算机网络上的一个智能 终端。它可从网上获取电力系统运行和故障的 任何信息和数据,也可将它所获得的被保护元 件的任何信息和数据传送给网络控制中心或任 一终端。因此,每个微机保护装置不但可完成 继电保护功能,而且在无故障正常运行隋况下 还可完成测量、控制、数据通信功能,亦即实 现保护、控制、测量、数据通信-体化。
1.计算机化
随着计算机硬件的迅猛发展,微机保护硬件 也在不断发展。电力系统对微机保护的要求不断 提高,除了保护的基本功能外,还应具有大容量 故障信息和数据的长期存放空间,快速的数据处 理功能,强大的通信能力,与其它保护、控制装 置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资 源的能力,高级语言编程等。这就要求微机保护 装置具有相当于一台pc机的功能。继电保护装置 的微机化、计算机化是不可逆转的发展趋势。但 对如何更好地满足电力系统要求,如何进一步提 高继电保护的可靠性,如何取得更大的经济效益 和社会效益,尚需进行具体深入的研究。
灵敏性
系统最大运行方式:被保护线路末端短路时,系 统等效阻抗最小,通过保护装置的短路电流为最大运 行方式; 系统最小运行方式:在同样短路故障情况下,系统等 效阻抗为最大,通过保护装置的短路电流为最小的运 行方式。 保护装置的灵敏性是用灵敏系数来衡量。
可靠性Hale Waihona Puke Baidu
可靠性包括安全性和信赖性,是对继电保 护最根本的要求。 安全性:要求继电保护在不需要它动作时可靠 不动作,即不发生误动。 信赖性:要求继电保护在规定的保护范围内发 生了应该动作的故障时可靠动作,即不拒动。 继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带 来严重危害。
• 随着电子技术、计算机技术、通信技术的飞速发展, 人工智能技术如人工神经网络、遗传算法、进化规模、 模糊逻辑等相继在继电保护领域的研究应用,继电保 护技术向计算机化、网络化、一体化、智能化方向发 展。
继电保护的发展历程
19世纪的最后25年里,作为最早的继电保护装置熔断器已 开始应用。电力系统的发展,电网结构日趋复杂,短路容量不断 增大,到20世纪初期产生了作用于断路器的电磁型继电保护装置。 虽然在1928年电子器件已开始被应用于保护装置,但电子型静态 继电器的大量推广和生产,只是在50年代晶体管和其他固态元器 件迅速发展之后才得以实现。静态继电器有较高的灵敏度和动作 速度、维护简单、寿命长、体积小、消耗功率小等优点,但较易 受环境温度和外界干扰的影响。1965年出现了应用计算机的数字 式继电保护。大规模集成电路技术的飞速发展,微处理机和微型计 算机的普遍应用,极大地推动了数字式继电保护技术的开发,目前 微机数字保护正处于日新月异的研究试验阶段,并大量正式运行。
2.网络化
计算机网络作为信息和数据通信工具已成为信息时代的技术 支柱,它深刻影响着各个工业领域,也为各个工业领域提供了强 有力的通信手段。到目前为止,除了差动保护和纵联保护外,所 有继电保护装置都只能反应保护安装处的电气量。继电保护的作 用主要是切除故障元件,缩小事故影响范围。因继电保护的作用 不只限于切除故障元件和限制事故影响范围,还要保证全系统的 安全稳定运行。这就要求每个保护单元都能共享全系统的运行和 故障信息的数据,各个保护单元与重合闸装置在分析这些信息和 数据的基础上协调动作,确保系统的安全稳定运行。显然,实现 这种系统保护的基本条件是将全系统各主要设备的保护装置用计 算机网络联接起来,亦即实现微机保护装置的网络化。
发电机的主要保护和作用 横差保护
作用:发电机定于绕组一相匝间短路。 要求:定子绕组为星形接线,每相有并联分支且中心点 有分支引出端子的发电机。
发展趋势
微机保护经过近20年的应用、研究和发展,已 经在电力系统中取得了巨大的成功,并积累了丰富 的运行经验,产生了显著的经济效益,大大提高了 电力系统运行管理水平。近年来,随着计算机技术 的飞速发展以及计算机在电力系统继电保护领域中 的普遍应用,新的控制原理和方法被不断应用于计 算机继电保护中,以期取得更好的效果,从而使微 机继电保护的研究向更高的层次发展,继电保护技 术未来趋势是向计算机化,网络化,智能化,保护、 控制、测量和数据通信一体化发展。
研究现状
随着电力系统容量日益增大,范围越来越广,仅设置系统各元 件的继电保护装置,远不能防止发生全电力系统长期大面积停电的严 重事故。为此必须从电力系统全局出发,研究故障元件被相应继电保 护装置的动作切除后,系统将呈现何种工况,系统失去稳定时将出现 何种特征,如何尽快恢复其正常运行等。系统保护的任务就是当大电 力系统正常运行被破坏时,尽可能将其影响范围限制到最小,负荷停 电时间减到最短。此外,机、炉、电任一部分的故障均影响电能的安 全生产,特别是大机组和大电力系统的相互影响和协调正成为电能安 全生产的重大课题。因此,系统的继电保护和安全自动装置的配置方 案应考虑机、炉等设备的承变能力,机、炉设备的设计制造也应充分 考虑电力系统安全经济运行的实际需要。为了巨型发电机组的安全, 不仅应有完善的继电保护,还应研究、推广故障预测技术。
发电机变压器组:当发电机与变压器间有断路器 时,发电机装设单独的纵差保护;当发电机与变 压器间没有断路器时,100MW及以下发电机可只 装设发电机变压器组公用纵差保护;100MW及以 上发电机,除发电机变压器组公用纵差保护还应 装设独立纵差保护,对于200MW及以上发电机变 压器组亦可装设独立变压器纵差保护。 • 与发变组差动区别:发变组差动需要考虑厂用分 支,要考虑涌流制动、各侧平衡调节。
继电保护装置为了完成它的任务, 必须在技术上满足选择性、速动性、灵 敏性和可靠性四个基本要求。对于作用 于继电器跳闸的继电保护,应同时满足 四个基本要求,而对于作用于信号以及 只反映不正常的运行情况的继电保护装 置,这四个基本要求中有些要求可以降 低。
选择性
选择性就是指当电力系统中的设备 或线路发生短路时,其继电保护仅将故 障的设备或线路从电力系统中切除,当 故障设备或线路的保护或断路器拒动时, 应由相邻设备或线路的保护将故障切除。
可靠性
即使对于相同的电力元件,随着电网的发 展,保护不误动和不拒动对系统的影响也会发 生变化。 以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保 护的依据,又是分析评价继电保护的基础。这 四个基本要求之间是相互联系的,但往往又存 在着矛盾。因此,在实际工作中,要根据电网 的结构和用户的性质,辩证地进行统一。
电力系统继电保护的基本任务是: (1) 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除,使 故障元件免于继续遭到破坏,保证其他无故障部分迅速恢复正常 运行。 (2) 反应电气元件的不正常运行状态,并根据运行维护的条件 (如有无经常值班人员)而动作于信号,以便值班员及时处理,或 由装置自动进行调整,或将那些继续运行就会引起损坏或发展成 为事故的电气设备予以切除。此时一般不要求保护迅速动作,而 是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时,以免暂 短地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动。[1] (3) 继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合, 在条件允许时,采取预定措施,缩短事故停电时间,尽快恢复供 电,从而提高电力系统运行的可靠性。
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