变电站综合自动化实训PPT课件下载

这是一个关于变电站综合自动化实训PPT课件，主要介绍微机保护装置特点及功能、微机保护装置的硬件构成及软件配置、输电线路微机保护。第五章 变电站综合自动化系统的微机保护 (3)常规保护装置的功能单一，仅仅是保护功能； 而微机保护装置保护功能外，还可以提供附加功能，例如提供距离保护的故障类型判别、故障测距、故障录波、事件记录和零序电流方向保护的开口三角电压的极性，以及电压互感器的二次是否发生断线等信息， (5)微机保护具有完善的网络通信功能，可适应无人值班或少人值班的自动化变电站。 (6)利用微机的智能特点，可以采用一些新原理，解决一些常规保护难以解决的问题。例如，采用模糊识别原理或波形对称原理识别判断励磁涌流，利用模糊识别原理判断振荡过程中的短路故障，采用自适应原理改善保护的性能等。 二、微机保护系统完成的主要功能 微机保护系统完成的主要功能应包括全变电站主设备和输电线路等的全套保护，对不同规模、型式的变电站微机保护系统的设置可能不完全相同，一般包括如下内容: ①进线和馈电线路的主保护和后备保护及自动重合闸; ②主变压器的主保护和后备保护; ③无功补偿电容器组的保护; ④母线保护; ⑤小电流接地系统的单相接地选线，欢迎点击下载变电站综合自动化实训PPT课件哦。

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第五章 变电站综合自动化系统的微机保护 (3)常规保护装置的功能单一，仅仅是保护功能； 而微机保护装置保护功能外，还可以提供附加功能，例如提供距离保护的故障类型判别、故障测距、故障录波、事件记录和零序电流方向保护的开口三角电压的极性，以及电压互感器的二次是否发生断线等信息， (5)微机保护具有完善的网络通信功能，可适应无人值班或少人值班的自动化变电站。 (6)利用微机的智能特点，可以采用一些新原理，解决一些常规保护难以解决的问题。例如，采用模糊识别原理或波形对称原理识别判断励磁涌流，利用模糊识别原理判断振荡过程中的短路故障，采用自适应原理改善保护的性能等。 二、微机保护系统完成的主要功能 微机保护系统完成的主要功能应包括全变电站主设备和输电线路等的全套保护，对不同规模、型式的变电站微机保护系统的设置可能不完全相同，一般包括如下内容: ①进线和馈电线路的主保护和后备保护及自动重合闸; ②主变压器的主保护和后备保护; ③无功补偿电容器组的保护; ④母线保护; ⑤小电流接地系统的单相接地选线。 三、微机保护系统完成的附加功能 （1）通信功能。除了与微机监控系统通信外，还包括通过监控系统与控制中心的数据通信。 具体内容主要有: ①接受监控系统查询。 ②向监控系统传送事件报告。 ③向监控系统传送自检报告。 ④修改时钟及与监控系统对时。 ⑤修改保护定值。 ⑥接受监控系统查询定值并送出定值。 ⑦接受监控系统投退保护命令。 ⑧实时向监控系统传送保护主要状态。 （2）故障记录功能。 能自动记录保护动作前后有关的故障信息，包括短路电流、故障发生时间和保护出口时间等，以利于分析故障。对于电压等级较高或非常重要的变电站还单独设置故障录波装置。 （3）与统一时钟对时功能。 （4）存储多种保护整定值。 （5）当地显示与多处观察和授权修改保护定值。 （6）故障自诊断。 （7）自动重合闸功能。 微机保护装置是以微处理器为核心，根据数据采集系统所采集到的电力系统的实时状态数据，按照给定算法来检测电力系统是否发生故障以及故障的性质和范围等，并由此做出是否需要跳闸或报警等判断的一种安全装置。 2)软件计算法软件计算法是利用交流采样得到的电流、电压值，通过软件计算出有功电能量和无功电能量。因为电压量、电流量的采集是监控系统或数据采集系统必需的基本量，因此利用所采集的值计算出电能量，不需要增加专门的硬件投资，而只需要设计好计算程序，故称软件计算法。目前软件计算电能量也有两种途径;在监控系统或数据采集系统中计算和用微机型电能计量仪表计算。 微机保护与传统继电保护的最大区别：就在于前者不仅有实现微机保护的硬件电路，而且还必须有实现保护和管理功能的软件即程序;而后者则只有硬件电路即主要由各种类型的继电器构成不同的保护。 微机保护与传统保护的相同点：都是利用电力系统发生故障或不正常工作状况时，会有一些电气量或非电气量发生变化，利用正常运行与故障时各物理量问的差别来构成不同原理的保护。 主保护是指满足系统稳定及设备安全要求，有选择性地切除被保护设备和全线路故障的保护。 后备保护是指主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。 后备保护可分为远后备或近后备两种方式。 辅助保护是为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护。 微机保护的硬件分为人机接口和保护两大部分，相应的软件也就分为接口软件和保护软件两大部分。 (1)接口软件。接口软件是指人机接口部分的软件，其程序可分为监控程序和运行程序： 监控程序主要就是键盘命令处理程序，是为接口插件(或电路)及各CPU保护插件(或采样电路)进行调节和整定而设置的程序。 运行程序由主程序和定时中断服务程序构成。主程序主要包括完成巡检(各CPU保护插件)、键盘扫描和处理及故障信息的排列和打印。定时中断服务程序包括以下几部分:软件时钟程序、以硬件时钟控制。 (2)保护软件。保护软件分为两个部分: 其一是监控程序，其作用是调试和检查微机保护装置的硬件电路;输入、修改、固化保护装置的定值。其二为运行程序，这是微机保护程序的主要部分，其作用是完成不同原理的保护功能，主要包括初始化、循环自检及传送报告程序，采样中断服务程序，故障处理程序三大部分。 保护软件有运行、调试和不对应三种工作状态。当保护插件面板的方式开关或显示器菜单选择为“运行”，则该保护就处于运行状态; 当选择为“调试”时，复位CPU后就工作在调试状态; 当选择为“调试”但不复位CPU并且接口插件工作在运行状态时，就处于不对应状态，也就是说保护CPU插件与接口插件状态不对应。 一、输电线路的故障及其危害 1、常见的故障及其后果 1)短路点通过很大的短路电流，因而引起电弧，使故障进一步扩大。 2)强大的短路电流可能使短路回路中的电气设备遭到破坏。 3)可能造成人身伤亡。 4)可能影响电力系统的稳定运行。 5)使用户的正常供电遭到破坏。 2、输电线路的不正常运行状态 输电线路常见的不正常运行状态有过负荷、过电压、频率降低、中性点不接地系统的单相接地等。 短时的不正常运行状态一般不会造成严重影响，长时间存在不正常运行状态则可能损坏设备或发展成故障。因此，对不正常运行状态必须及时告警、及时消除。 二、输电线路微机保护的配置 根据输电线路的电压等级及重要程度，可选用如下保护: ①反映相间短路故障的电流保护; ②反映接地故障的保护; ③反映阻抗变化的距离保护; ④反映被保护线路两侧电气量的高频保护、光纤纵差保护。 35kV及以下的小接地电流系统中，线路上应装设反映相间故障和单相接地故障的保护装置。 当发生相间故障或接地故障时，保护装置应保证动作。 对相问故障，一般装设电流保护;对于双侧电源供电，还可设置方向电流保护。 110kV--220kV的中性点直接接地系统中，线路上应装设反映相间故障和接地故障的保护装置。 根据不同情况可能设置不同的保护，如单电源辐射型电网中反映相间故障，可装设无时限和带时限的电流保护作主保护，带阶段时限的过流保护作后备保护; 当选择性、灵敏性及速动性不满足要求时，则装设距离保护。 双电源线路上，如要求全线速动切除故障时，应装设高频保护或光纤纵差保护作主保护，距离保护作后备保护; 对于单相和多相接地短路故障，一般装设带方向性的或不带方向性的零序电流保护等三、输电线路的电流保护和方向电流保护在中低压输电线路中，对于单电源辐射型网络通常设置三段式电流保护，有时为了增加保护的灵敏度可设置低电压启动的过电流保护; 对于双电源输电网络，为了保证保护动作的选择性通常设置带方向的过电流保护。 1.三段式电流保护整定原则 三段式电流保护分别称为电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护。 电流速断保护应躲过下一条线路出口处发生三相短路所发生的最大短路电流。 限时电流速断保护和相邻线路的电流速断保护配合，整定值躲过(大于)相邻线路电流速断保护范围末端短路时所产生的最大短路电流; 动作时间也与相邻线路电流速断保护的动作时间配合，如果限时电流速断保护不能保护本线路的全长或者说灵敏度不满足要求，则与相邻线路的限时电流速断保护配合。 对于定时限过电流保护，要求其不仅能够保护本线路的全长，而且要求也能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用。 其起动电流按躲过最大负荷电流来整定，同时相邻线路定时限过电流保护的灵敏度也要相互配合，即对同一故障点而言，要求越靠近故障点的保护应具有越高的灵敏度，且其动作时间应比相邻线路的定时限过电流保护的动作时间大一个级差△t。 2、电流保护的接线方式 对于110kV及以上线路电流保护采用完全星形的接线方式，可以反应所有相间短路和接地短路故障; 对于35kV以下线路由于系统的中性点不直接接地，所以通常为不完全星形接线; 当电流保护作为相邻变压器的后备保护时，如果灵敏度不满足要求，通常采用两相三继电器的接线方式。 在微机保护中，这种接线方式可以反映在保护的算法中。 3、方向元件软件原理 三段方向电流保护的方向元件，可以由软压板选择正方向、反方向动作方式。 为保证在各种相间短路故障时，方向元件能可靠而灵敏动作，微机保护的方向元件的“接线方式”(指软件的接线方式)仍然采用900接线方式。 例如A相方向元件(称DA元件)电流量Ij取Ia，电压量Uj取Ubc，电流量与电压量的相位差为ψj。为了使方向元件具有最大灵敏度，类似模拟电路型方向保护，引人转移矢量K=e-ja，a角为方向元件内角，并把Ia X e-ja称为A相量， Ubc称为B相量，则绝对值比较方向元件的正方向动作方程式表示为 4.低电压闭锁作用 由于电流保护的灵敏度可能会不满足要求，在线路较短或系统运行方式变化比较大时，电流速断的灵敏度会难以满足； 另外定时限过电流保护的远后备保护灵敏度也会出现不满足要求的情况，当采用低电压闭锁的过电流保护时，可以适当降低电流元件整定的动作值，从而提高整套保护的灵敏度。当保护范围内故障时，电压元件和电流元件均动作，保护动作，断路器跳开，两者之一动作时，保护不会动作。为防止电压互感器二次侧断线时电压元件误动，应该有TV次断线闭锁元件。 5.三段式方向电流保护程序逻辑原理在微机保护中有两种定值，一种是开关型定值，一种是数值型定值。 d10 =0N表示限时电流速断投入； H90＝OF表示II段电流保护方向元件推出；低电压闭锁H65 ＝ON； TV断线闭锁H6C= ON投入； 线路保护装置中还带有以下功能: (1) TV断线检测。 当TV断线时，装置中方向元件、电压元件均可能误动作，装置在检测到TV断线后，可根据预先设定的控制字选择退出方向元件、电压元件的各段保护，或者退出方向元件、电压元件。TV断线检测功能可以通过“模拟量求和自检”控制字来投退。 (2)低频元件。 一般线路保护装置上还设有低频减负荷功能，利用低频元件，可以实现分散式的频率控制。当系统频率低于整定频率时，此元件就能自动判断是否切除负荷。 低频减负荷功能逻辑中可设有滑差闭锁元件以区分故障情况和真正的有功缺额。 (3)小电流接地选线。 当系统发生接地时，3U0抬高，当装置感受到零序电压3U0有突变且大于设定值，即记录当前的3U0 ， 3I0。与此同时，母线电压互感器开口三角电压监视点向主站报送接地信号。 主站则在接到接地信号后调取各装置内记录的3U0 ， 3I0量，计算后给出接地点判断口无主站系统时，单装置接地试跳判据为:合位时3U0大于设定值，试跳分位后:3U0小于设定值，即判为本线路接地。 (4)过负荷保护。 过负荷元件监视三相的电流，若其中一相的电流大于整定值，则保护装置可延时发信号。过负荷报警与跳闸的选择由控制字选定。动作条件为 (5)输电线路自动重合闸(ARE) 四、输电线路的零序方向电流保护 (一)保护电流元件配置及整定原则 微机型零序电流方向保护在许多基本原则上与常规的零序电流方向保护一致。零序电流方向保护是反映中性点直接接地系统的线路发生接地故障时零序电流分量大小和方向的多段式电流方向保护。 保护的零序电流元件可如下配置:全相时设置四个灵敏段，即I段、II段、III段和IV段;非全相时设置两个不灵敏段，即瞬时动作的不灵敏I段和带延时的不灵敏II段。 当线路上采用单相自动重合闸时，在非全相运行状态下又发生系统振荡时，零序电流会很大，而此时保护应该不动作。为了解决这一问题，一般零序电流保护设置灵敏段和不灵敏段。 零序电流保护灵敏段主要任务是对全相运行状态下的接地故障起保护作用，有较大的保护范围和灵敏度，当单相重合闸起动时，灵敏段零序电流保护自动退出；而零序电流保护不灵敏段主要任务是对非全相运行状态下的接地故障起保护作用。正常情况下，全相运行状态时，不灵敏段的保护范围较小！ (二) 零序电流方向保护的软件的几个主要模块。 （1）采样中断服务程序。该程序包括电压求和自检、电流求和自检及相电流差突变量启动元件DIL。 （2）零序保护专用自检程序。分为零序辅助启动元件（3I0）及TA二次断线检测两部分。 （3）零序保护故瘴处理程序。分为快速动作部分（40ms）、全相循环和非全相循环程序三块模块。 五、输电线路微机距离保护 (一)距离保护的作用及基本原理 线路的电流电压保护当电力系统运行方式变化时，保护装置的灵敏度或保护范围将随之变化。例如，在系统容量较小的运行方式下，瞬时电流速断或限时电流速断的保护范围将变得较小。 距离保护反映的就是保护安装处的电流电压的比值，在电力系统正常工作状态和故障状态下的比值有非常大的跃变，比单纯的电流值或电压值更清楚地区别正常状态和故障状态。 在电力系统正常工作状态下，比值U/I基本反映了负荷阻抗。在短路故障状态下，比值U/I反映了保护安装处到短路点的阻抗，这个短路阻抗的大小与保护安装处到短路点的线路长度成正比，也就是说代表了保护安装处到短路点的距离。 比值U/I所反映的距离大小不随系统运行方式的变化而变化，因此，利用电压与电流的比值构成的保护装置比简单的电流电压保护更灵敏，而且不受系统运行方式的影响。另外微机距离保护还有故障测距和故障录波等功能。 距离保护：距离保护是反映故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。距离愈近，动作时间愈短，么保证有选择地切除故障线路。 (二)启动原理 微机距离保护的启动元件要求在正常负荷状态下不启动，但在故障时则要求具有较高的灵敏度。 常规保护常用负序电流启动元件，微机保护则通常采用电流突变量启动元件，或者将负序电流突变量和相电流突变量组成与门后输出，以保证纯振荡时不会启动。以图5一4所示相电流突变量为例，说明其算法为 (三)故阵处理程序 (1)故障相别判断原理。 故障处理程序的第一步是选出故障相别，在识别出故障相别后，将相应的电压、电流量取出，送至故障判别处理程序，只有故障相的阻抗才能正确反映故障点位置，这样可以节约大量的计算时间。 故障选相判别：主要判明的是接地短路(单相接地或两相接地)还是相间故障(两相短路或三相短路)。 首先计算三个相电流差突变量的有效值， ，并把它们分为大、中、小。如果有(大一中)《(中一小)必定是单相接地。 （2）阻抗与故障距离测量原理。微机距离保护中，充分利用微机的强记忆功能和快速计算能力，根据微分方程算法配合数字滤波器或采用傅氏算法，直接从故障参数中求出保护安装处到故障点的X、R值，再确定故障点是否处于动作区内。距离保护测量阻抗继电器采用多边形阻抗继电器。多边形阻抗元件动作特性如图5－6所示。动作特性是在六边形图形上叠加一个包含坐标圆点在内的一个小矩形的小区域，二者构成“或”门关系，从而使动作特性包含了圆点。 四、微机距离保护的振荡闭锁问题（1）系统振荡与断路故障的区别。 振荡时电流、电压有规律的摆动；故障时电流、电压发生不可逆转性的突变，电压降低、电流升高。振荡时电流和电压的相位差随发电机功角发生变化；故障时电流、电压角度基本不变。振荡时电流、电压对称，为正序，没有负序分量；故障时会产生负序分量（三相短路除外）。 在系统发生振荡时，又发生短路故障，要求保护能切除故障。 （2）振荡停息判据。判断振荡停息的判据是以下三类元件持续4.5S均不动作: ①六种相别(AB、BC、CA、AN、BN、CN)的III段阻抗元件; ②按静稳破坏整定的相电流元件; ③按辅助零序电流整定的零序电流元件。 第四节 电力变压器微机保护 电力变压器微机保护在硬件上与线路微机保护相类似，由于保护上的特殊要求，在软件上具有明显突出的特性。变压器差动保护允许所有的电流互感器二次侧采用Y形接线，其电流相位和幅值补偿系数均由软件自动实现，使得保护的调试、整定、运行维护十分方便。 新型的变压器微机保护软件采用工频变化量比率差动元件，提高了变压器内部小电流故障的检测灵敏度。 多CPU微机保护的采用，使变压器的后备保护按侧独立配置并与变压器主保护、人机接口管理相互独立运行，改善了保护运行和维护条件，同时也提高了保护可靠性。 一、变压器微机保护的配置 1、主保护配置 比率制动式差动保护。差动速断保护。本体重瓦斯、有载分接开关重瓦斯和压力释放。 2、后备保护配置 主变压器后备保护按侧配置，各侧后备之间、各侧后备保护与主保护之间软件、硬件均相互独立。（1）中性点不接地系统变压器后备保护的配置。 三段复合电压闭锁方向过电流保护。I段动作跳本侧分段断路器，II段动作跳本侧断路器，III段动作断开三侧断路器。 三段过负荷保护。I段发信，II段启动风冷，III段闭锁有载调压。 冷控失电，主变压器过温报警 （2）中性点直接接地系统变压器后备保护的配置。对于高压侧中性点接地的变压器.除上述保护外应考虑设置接地保护。 中性点直接接地运行，配置二段式零序过电流保护。 中性点可能接地运行，配置一段两时限零序电流闭锁过电压保护。 中性点经放电间隙接地运行，配置一段两时限间隙零序过电流保护。 对于双绕组变压器，后备保护可以配置一套，装于降压变压器的高压侧(或升压变压器的低压侧)（电源侧）。 对于三绕组变压器，后备保护可以配置两套:一套装于高压侧作为变压器本身的后备保护;另一套装于中压侧或低压侧的电源侧，并只作为相邻元件的后备保护，而不作为变压器本身的后备保护。 二、变压器微机差动保护 1、变压器差动保护基本原理 用环流法构成的两绕组变压器电流差动保护的原理接线图，如图5一7所示。变压器的两侧都装设同极性端子相连的电流互感器，其二次绕组按环流原则相串联。差动继电器接在差流回路上。 2、变压器差动保护的特殊问题 （1）两侧电流互感器的形式不同，将产生不平衡电流。 由于变压器的额定电压与额定电流大小不同，因而装设在变压器两侧电流互感器形式就不同。 例如，35kV高压侧是利用断路器套管电流互感器，而10kV低压侧装设独立的线圈式电流互感器，两者结构形式不同，特性不一致，将在差动臂中引起不平衡电流。 （2）两侧电流互感器的计算变比与标准变比不同，将产生不平衡电流。 由于变压器高压侧和低压侧电流不同，因此在实现变压器差动保护时，必须选用变比不同的电流互感器。 另外，在选用电流互感器时，由于两侧电流互感器的计算变比与工厂生产的电流互感器标准变比不可能完全相符，因而也将引起不平衡电流。31500kVA/110 （3）变压器各侧绕组接线方式不同，将产生不平衡电流。变电站的变压器绕组，一般按Y－△11接线，其两侧电流的相位不同，即有300的相位差。 因此，既使变压器两侧电流互感器的一次电流在数值上相等，差动臂回路中仍有很大不平衡电流流过。 （4）变压器空载合闸时的励磁涌流问题。 变压器的励磁电流仅流经变压器接入电源的一侧，因此，通过电流互感器反映到差动回路中不能被平衡。在正常运行情况下，此电流很小，一般不超过额定电流的3% --5% 。 在外部故障时，由于电压降低，励磁电流很小，它的影响就更小，在整定计算时可忽略。 但是，当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能出现数值很大的励磁电流(又称励磁涌流)，其数值最大可达额定电流的6---8倍，同时包含有大量非周期分量和高次谐波分量，此时的励磁电流就称为变压器的励磁涌流。 在大型变压器中励磁涌流的衰减需要较长时间，励磁涌流通过电流互感器传变后，完全流入差动回路中，若不采取措施，将导致保护误动作。 （3）在运行中改变变压器的分接头，将产生不平衡电流。 当变压器带负载调压装置时，由于分接头改变，变压器的变化也随之改变，电流互感器二次电流的平衡关系将被破坏，因而，在差动回路继电器K中也会产生不平衡电流。 由上述分析可知，变压器差动保护中突出的矛盾是不平衡电流很大，必须设法减小和躲开，这样才能保证差动保护正确动作。 3、微机差动保护电流相位补偿方法 常规变压器的差动保护，由于双绕组变压器采用Y，d11接线，高低两侧电流相位差300，从而在变压器差动回路中产生较大的不平衡电流。为此要求两侧电流互感器二次侧采用相位补偿接线。 由于微机保护软件的计算灵活性，允许变压器各侧的电流互感器二次侧都按Y形接线，也可以按常规保护的接线方式。当两侧都采用Y形接线方式时，在进行差动计算时由软件对变压器Y侧电流进行相位补偿及电流数值补偿。 4.电流平衡的调整系数 主变压器的电流互感器各二次侧采样Y形接线，由软件进行相位补偿后，由于各侧一次额定电流不等及各侧电流互感器按差动回路的变比不等，必须对各侧计算电流进行平衡调整，才能消除不平衡电流对变压器差动保护的影响。 具体计算应根据变压器各侧一次额定电流、差动保护电流互感器变比，求出电流平衡调整系数Kb，将Kb 当作定值送入微机保护，由软件实现电流自动平衡调整，消除不平衡电流影响。 1）变压器各侧的一次额定电流I1N 2）计算变压器各侧电流互感器二次计算电流。 3）计算电流平衡调整系数Kb。首先规定变压器高压侧的I2c为基准，然后对其他各侧的电流互感器变比进行计算调整，调整系数按下式计算 由于微机保护取值是按二进制方式取值，调整系数取值不是连续的而是分级的。因此按级差取值的调整系数K不可能使差动保护完全达到平衡。 5、变压器微机差动保护 (1) 比率制动式差动保护的基本概念。 电流互感器一次电流越大，其励磁电流分量越大，铁芯越饱和，一次电流误差越大，不平衡电流越大。 尽管变压器高、低压侧的电流互感器二次电流应该相等，但当变压器外部故障时，不平衡电流很大，按不平衡电流整定动作值就必须很大，这就直接影响差动保护动作的灵敏度。 比率整定式差动保护的原理简单地说就是保护的动作电流(差动电流定值)随外部短路电流按比率增大，既能保证外部短路不误动，又能保证内部短路有较高的灵敏度。 这里的比率就是指差动保护的差动电流与制动电流之比。 制动电流这样选取:在不平衡电流较大的外部故障时有制动作用，而在内部故障时制动作用最小。 在综合自动化系统中，变压器微机差动保护的制动电流一般按最大差电流相的三侧电流之最大者来选作制动电流。 (2)和差式比率制动的差动保护原理 如图5一10所示，用Ih表示高压侧电流，用Il表示低压侧电流，则内部短路时，差动短路为 为了使区外故障时获得最大制动作用，区内故瘴时制动作用最小或等于零，制动电流可表示为 假设Ih和Il已由软件变换相位和电流补偿，则在区外故障时，制动电流Ires达到最大，而差动电流Id为最小，并等于电流互感器饱和时产生的不平衡电流Iunb。相反区内故障时，制动电流Ires为最小，差动电流Id为最大，所以保护灵敏度较高。虽然制动电流为最小，但不等于零，即区内故障时仍有制动量。 在变电站综合自动化系统中，差动保护曲线一般采用三段式比率制动的特性 (3)变压器励磁涌流的判断及2次谐波制动。 理论分析和试验研究证明，励磁涌流中存在着大量的2次谐波分量。 而在区内、区外的短路电流中所含2次谐波分量却很小，因而将2次谐波分量算出，作为制动分量，与基波分量进行比较，符合闭锁条件的。 既使比率符合动作条件，也使差动保护可靠闭锁，从而避免空载合闸或区外故漳切除后电压恢复时，励磁涌流引发差动保护的误动作。 (4)变压器的差动速断保护。 一般情况下比率制动原理的差动保护能作为变压器主保护，但是在严重内部故障时，短路电流很大的情况下，TA严重饱和使交流暂态传变严重恶化，TA的二次侧基波电流为零，高次谐波分量很大，比率制动原理的差动保护无法反映区内短路故障，从而影响了比率差动保护的快速动作，所以变压器比率制动原理的差动保护还应配有差动速断保护，作为辅助保护以加快保护内部严重故障时的动作速度。 差动速断保护是差动电流过电流瞬时速动保护。差动速断保护的整定值按躲过最大不平衡电流和励磁涌流来整定，动作判据式为 (5)电流互感器断线监视。若在运行中发现电流互感器某相断线，则断线相的二次电流为零，于是差电流不为零，这可能引起差动保护误动作，为此需要进行电流互感器的断线监测和监视。电流互感器二次回路断线的判据有3条: (6)变压器差动保护程序框图。 三、变压器后备保护 (一)后备保护启动元件 不同原理的保护，后备保护启动元件可能不同，一般包括下列几个启动元件。 ①三个相电流突变量启动元件; ②零序电流越限启动，其动作判据为3I0> 3I0set ③零序电压越限启动，其动作判据为3U0> 3U0set ④若变压器后备保护中含有反时限过激磁保护，则当过激磁倍数大于下限定时限定值时，保护也启动; ⑤任意稳态电气量大于保护定值(阻抗保护除外)。 (二)复合电压闭锁过流保护 本保护反应相间短路故障，可作为变压器主保护的后备保护。本保护主要包括以下元件:低电压元件、负序电压元件和过流元件。 复合电压闭锁过电流保护的原理是利用低电压和负序过电压反映系统故障防止保护误动，其灵敏度比低压启动的过电流保护灵敏度高。 (三)变压器零序保护 变压器零序保护适用于110kV及以上电压等级的变压器。主变压器零序保护由零序电流、零序电压元件和间隙零序电流元件构成。 （1）变压器中性点直接接地时的保护。 变电站单台或并列运行的变压器中性点接地运行时，其接地保护一般采用零序电流保护，可从变压器中性点处零序电流互感器上取得零序电流。正常情况下，零序电流互感器中没有电流，当发生接地短路时，有零序电流通过。 (2)中性点可接地也可不接地运行的变压器零序保护。 为了限制短路电流并保证系统中零序电流的大小和分布不受系统运行方式变化的影响，变电站中通常只有部分变压器的中性点接地。变压器中性点不接地的运行方式有时根据需要也可以切换为中性点接地运行方式。 1）全绝缘变压器。全绝缘变压器除了装设零序电流保护作为变压器中性点直接接地运行时的保护外，还应增设零序电压保护，作为变压器中性点不接地运行时的保护。 2)中性点设有放电间隙的分级绝缘变压器。中性点设有放电间隙的分级绝缘变压器，除了装设零序电流保护作为变压器中性点直接接地运行时的保护外，还应增设零序电流电压保护，作为变压器中性点不接地运行时的保护。 变压器中性点接地运行时，零序电流保护投入。 变压器中性点如不接地运行，当电网发生单相接地故障且失去中性点时，中性点不接地变压器的中性点将出现零序电压，放电间隙击穿，间隙零序电流启动，跳开变压器，将事故切除，避免间隙放电时间过长。 如果万一放电间隙拒动，则零序电压启动将变压器切除。 3)中性点不设放电间隙的分级绝缘变压器。 对中性点不设放电间隙的分级绝缘变压器，其中性点绝缘水平较低。 为了防止中性点绝缘在工频过电压作用下损坏，当发生接地故障时，应采用零序电压保护先断开中性点不接地的变压器，后采用零序电流保护断开中性点接地的变压器。 四、变压器过负荷保护 变压器过负荷保护功能可以由主保护(或后备保护)模块完成。 过负荷保护监视变压器的过负荷情况，仅监视各侧的一相(如A相)电流即可，动作判据为变压器各侧A相电流大于变压器过负荷电流定值时过负荷保护启动。过负荷保护动作时I段用于发告警信号，II段用于启动冷却器，III段用于闭锁有载调压。第五节 变电站电容器微机保护 为了补充电力系统无功功率的不足，提高功率因数，改善供电质量，在各个变电站广泛采用无功补偿并联电容器组。 近些年来，由于大功率晶闸管和微机控制技术的深人应用，无功补偿的静补设备开始发生质的变化，但目前电容器无功补偿装置仍然使用十分广泛。 一、电力电容器的内部和外部故障 （1）电力电容器内部故障的原因。 电力电容器组是由电容器元件并联和串联组成的。 电容器内部极板之间的绝缘介质若有薄弱环节，高电压的作用下很容易发生过热、游离直至局部击穿或短路。 如果串联电容器中有一只电容器被击穿，则其他电容器因电压升高而发生新的击穿与短路。这将引起连锁的反映;若是并联电容器，个别电容器的击穿短路将导致其他电容器均被短路，致使与其串联的电容器过电压，进一步扩大事故。 电力电容器内部故障时，“凸肚”现象，重者会引起爆炸切除故障，防止故障扩大。 内部电流增大，致使内部气体压力增大，轻者发生漏油或。电力电容器保护应反映电容器组内部击穿与短路，并及切除故障，防止故障扩大。 （2）电容器的外部故障及系统异常。 系统异常是指系统电压过高与过低，可能危及电容器的安全运行。引起系统电压过高的原因有因操作、谐振引起过电压及雷电波的入侵等。 因电容器内部功耗与电压平方成正比，过电压时电容器因内部功耗增大使温升显著提高，将进一步损坏电容器内部绝缘介质。 外部短路故障时，使电容器失压，但在电荷尚未释放时，可能在恢复供电时再次充电使电容器过电压; 另一种情况是恢复供电时，变压器与电容器同时投，容易引起操作过电压和谐振过电压，从而使电容器过电压。 二、并联电容器组的保护装置应满足的要求 （1）当电容器组母线电压超过额定电压1. 1倍或低于额定电压60%时，保护装置应将电容器组自动退出运行。 （2）当电容器组中某台电容器内部故障时，保护装置应能可靠动作，断开故障电容器，并能及时找出故障电容器。 （3）电容器投切的暂态过程中和电网出现接地故障等异常情况时，保护装置不误动、不拒动。 （4）电容器内部保护失灵时，后备保护应能准确动作，防止事故扩大。 （5）单台熔断器保护应与继电保护装置相配合，起到互补作用。 三、电容器组的保护 （1）过流保护元件。 电容器组的过电流保护是用于保护电容器组内部短路及电容器组与断路器之间发生的相间短路，防止短路故障扩大和防止过负荷的保护装置，可作为电容器内部保护的后备保护。 装置实时计算并进行二段过流判断时，各段判别逻辑一致，其动作跳闸条件为 当任一相电流大于I段电流定值1. 1倍时，装置瞬动段出口跳闸的时间不大于30ms 。 (2)过电压元件及低电压保护。 电容器电压元件主要用于防止系统稳态过电压和欠电压。电容器组已安装按电压自动投切装置时，则不需要再装设过电压保护。 低电压保护是在电容器组所接母线电压过低甚至失压时，使电容器组退出运行。 过电压元件动作条件: ①三个线电压中的任一个电压高于过电压整定值; ②断路器在合位; ③延时时间至。 低电压元件动作条件: ①三个线电压均低于欠电压整定值; ②本线路三相电流均小于电流整定值，且无TV断线信号; ③延时时间至; ④断路器在合位。低电压保护需经过流闭锁，以防止TV断线造成低电压保护误动。 （3）不平衡电压保护。 电容器组是由许多单台电容器串并联组成，个别电容器故障由其相应的熔断器切除，对整个电容器组无多大影响。 但是当电容器组中多台电容器故障被熔断器切除后，就可能使继续运行的剩余电容器严重过载或过电压，因此必须考虑如下专用的保护措施。 单星形接线的电容器组多采用不平衡电压，其保护方式有以下三种: 1)中性点电压偏移保护。中性点与大地之间连接电压互感器的一次绕组，利用二次电压的变化启动保护。当某相的电容器切除后，电容器的变化将使三相电压不平衡，中性点将发生偏移，使保护动作，将整组电容器切除。 2）零序电压保护。 单星形接线的电容器组保护接线如图5一15所示，一般采用零序电压保护，保护采用电压互感器的开口三角形电压。 当某相的电容器因故障切除时，三相电压不平衡，开口处出现电压，利用这个电压值启动保护，将整组电容器切除。 电压互感器的一次绕组与电容器并联作为放电线圈，可防止母线失压后再次送电时因剩余电荷造成的电容器过电压。 3)电压差动保护。若电容器组为单星形接线，而每相为两组电容器组串联组成时，可用电压差动保护。 4)不平衡电流保护。这种保护是利用故障相电容器容抗减小后电流增加，用增加的电流值与正常相电流值之间的差电流来启动保护，动作于断路器跳闸。常用的接线如下: 2）中性点不平衡电流保护。 这种保护是利用单星形接线电容器组的中性点与大地之间连接一台电流互感器，为了限制谐波有时接入一个阻抗线圈而构成的保护。当某相故障的电容器被切除，中性点产生不平衡电流，用此电流启动保护，动作于跳闸。 3）相电流差保护。 这种保护利用故障相电流与正常相电流之间的差来启动保护，动作于断路器跳闸。YEm红软基地

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