城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護(hù)城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護(hù)城

城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護(hù)城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護(hù)城市軌道交通供電系統(tǒng)鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院URBANRAILTRANSITPOWERSUPPLYSYSTEM主講人：劉峻峰第一節(jié)繼電保護(hù)的基礎(chǔ)知識(shí)2繼電保護(hù)的構(gòu)成01對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求02content目錄目錄繼電保護(hù)的構(gòu)成繼電保護(hù)的構(gòu)成0

1一、繼電保護(hù)的構(gòu)成01繼電保護(hù)的基本構(gòu)成其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示無(wú)論是傳統(tǒng)的依賴?yán)^電器的機(jī)電型繼電保護(hù)還是現(xiàn)在常用的微機(jī)型繼電保護(hù)，在組成上一般都包括測(cè)量部分邏輯部分執(zhí)行部分繼電保護(hù)系統(tǒng)的組成框圖一、繼電保護(hù)的構(gòu)成01繼電保護(hù)的基本構(gòu)成測(cè)量部分主要是測(cè)量并采集被保護(hù)對(duì)象的一個(gè)或幾個(gè)物理量，并將測(cè)量結(jié)果或采集結(jié)果與保護(hù)的整定值相比較，比較結(jié)果將用于下一步的邏輯運(yùn)算。如根據(jù)比較結(jié)果，給出“是”、“非”；“大于”、“不大于”；等于“0”或“1”性質(zhì)的一組邏輯信號(hào)，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)。邏輯部分是根據(jù)測(cè)量值和整定值的比較結(jié)果，由邏輯作出判斷，以決定保護(hù)裝置采取何種反應(yīng)。如根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小、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)裝置按照一定的邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行部分。執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分傳遞的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)。如故障時(shí)，動(dòng)作于跳閘；異常運(yùn)行時(shí)，發(fā)出信號(hào)；正常運(yùn)行時(shí)，不應(yīng)動(dòng)作。一、繼電保護(hù)的構(gòu)成01繼電保護(hù)的基本構(gòu)成簡(jiǎn)單的線路過(guò)電流保護(hù)接線圖“現(xiàn)以如圖所示的簡(jiǎn)單的線路過(guò)電流保護(hù)裝置為例，說(shuō)明傳統(tǒng)的機(jī)電型繼電保護(hù)的組成與工作原理。“一、繼電保護(hù)的構(gòu)成02傳統(tǒng)的機(jī)電型繼電保護(hù)在正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)被保護(hù)元件的電流為負(fù)荷電流，小于電流繼電器KA的動(dòng)作電流，電流繼電器不會(huì)動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)不會(huì)閉合由圖中可以看出，測(cè)量回路由電流互感器TA的二次繞組連接電流繼電器KA組成。電流互感器的作用是將被保護(hù)元件的大電流變成小電流，并將保護(hù)裝置與高壓部分隔離。當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，流經(jīng)電流繼電器的電流大于繼電器的動(dòng)作電流，電流繼電器立即動(dòng)作，對(duì)應(yīng)的觸點(diǎn)閉合，將邏輯回路中時(shí)間繼電器KT的線圈通電，時(shí)間繼電器KT動(dòng)作，經(jīng)過(guò)整定時(shí)間tset后，時(shí)間繼電器的觸點(diǎn)閉合，接通執(zhí)行回路中信號(hào)繼電器KS的線圈和斷路器QF的跳閘線圈YR回路，使斷路器QF跳閘，切除故障線路同時(shí)信號(hào)繼電器KS動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合發(fā)出信號(hào)，并自保持，該信號(hào)由值班人員做好記錄后，手動(dòng)復(fù)歸。一、繼電保護(hù)的構(gòu)成03微機(jī)型繼電保護(hù)微機(jī)型繼電保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)原理框圖對(duì)于現(xiàn)在常用的微機(jī)型繼電保護(hù)，它是將被保護(hù)元件輸入的模擬電氣量經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）變換成數(shù)字量，利用微機(jī)進(jìn)行處理和判斷。微機(jī)繼電保護(hù)裝置主要由硬件部分和軟件部分組成，其硬件結(jié)構(gòu)的原理框圖如圖所示。一、繼電保護(hù)的構(gòu)成03微機(jī)型繼電保護(hù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)該系統(tǒng)包括電壓形成、模擬濾波、采樣保持（S/H）、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)（MPX）以及模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換等功能模塊，完成模擬輸入量到數(shù)字量的準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換。（1）微機(jī)主系統(tǒng)該系統(tǒng)包括微處理器（CPU）、只讀存儲(chǔ)器或閃存內(nèi)存單元、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、定時(shí)器、并行接口及串行接口等。微處理器可以執(zhí)行編制好的程序，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入RAM區(qū)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，完成測(cè)量，邏輯運(yùn)算和控制功能。（2）開關(guān)量（或數(shù)字量）輸入/輸出系統(tǒng)該系統(tǒng)由微機(jī)的并行接口、光隔離器件及有觸點(diǎn)的中間繼電器等組成，以完成各種保護(hù)出口的跳閘、信號(hào)、外部觸點(diǎn)輸入、人機(jī)對(duì)話及通信等功能。（3）微機(jī)保護(hù)的硬件一般包括以下三大部分一、繼電保護(hù)的構(gòu)成03微機(jī)型繼電保護(hù)該系統(tǒng)的工作原理如下被保護(hù)元件的模擬量（交流電流、電壓）經(jīng)電流互感器TA和電壓互感器TV進(jìn)入到微機(jī)繼電保護(hù)的模擬量輸入通道。由于需要同時(shí)輸入多路電壓或電流信號(hào)（如三相電壓和三相電流），因此要配置多路輸入通道。在輸入通道中，電量變換器將電流互感器的電流信號(hào)和電壓互感器的電壓信號(hào)變成適用于微機(jī)保護(hù)用的低電壓量，再由模擬低通濾波器濾除直流分量、低頻分量和高頻分量及各種干擾波后，進(jìn)入采樣保持電路。一、繼電保護(hù)的構(gòu)成03微機(jī)型繼電保護(hù)采樣保持電路將一個(gè)在時(shí)間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為在時(shí)間上的離散量，完成對(duì)輸入模擬量的采樣。通過(guò)多路轉(zhuǎn)換開關(guān)將多個(gè)輸入電氣量按輸入時(shí)間前后分開，依次送到模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)算處理，判斷是否發(fā)生故障，通過(guò)開關(guān)量輸出通道，經(jīng)光隔離電路送到出口繼電器發(fā)出跳閘脈沖給斷路器跳閘線圈YR，使斷路器跳閘，切除系統(tǒng)中的故障部分。對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求0

2二、對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求無(wú)論根據(jù)哪種原理構(gòu)成的繼電保護(hù)，在技術(shù)上都應(yīng)滿足四個(gè)基本要求即選擇性速動(dòng)性靈敏性可靠性1選擇性選擇性有兩層含義一是當(dāng)電力系統(tǒng)某一元件發(fā)生故障時(shí)，電力系統(tǒng)中很大范圍內(nèi)的電氣量都將發(fā)生變化，因此，位于此范圍內(nèi)的繼電保護(hù)裝置都有可能動(dòng)作，這樣勢(shì)必造成大面積的停電。為了縮小供電系統(tǒng)的停電范圍，要求保護(hù)裝置只將發(fā)生故障元件有選擇性地切除。二是當(dāng)由于某種原因，距離短路點(diǎn)最近的保護(hù)裝置或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，相鄰元件的保護(hù)裝置應(yīng)起后備作用。二、對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求如圖所示的電路中，當(dāng)k1點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)由故障線路上的保護(hù)1和保護(hù)2動(dòng)作，將故障線路切除，這時(shí)仍可由另一條非故障線路繼續(xù)向變電所B供電。當(dāng)k3點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)由線路的保護(hù)6動(dòng)作，使6處的斷路器跳閘，將故障線C-D切除，這時(shí)只有變電所D停電。由此可見(jiàn)，繼電保護(hù)有選擇性的動(dòng)作可將停電范圍限制到最小，甚至可以做到不中斷對(duì)用戶的供電。1選擇性繼電保護(hù)選擇性動(dòng)作的說(shuō)明圖二、對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求當(dāng)k3點(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)，距短路點(diǎn)最近的保護(hù)6應(yīng)動(dòng)作切除故障，但由于某種原因，該處的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)，故障便不能消除，此時(shí)，如其前一條線路（靠近電源側(cè)）的保護(hù)5動(dòng)作，故障也可消除，故將保護(hù)5稱為保護(hù)6的后備保護(hù)。這種后備作用是通過(guò)相鄰元件的保護(hù)裝置，且在遠(yuǎn)處實(shí)現(xiàn)的，故稱為遠(yuǎn)后備保護(hù)。一般情況下，遠(yuǎn)后備保護(hù)動(dòng)作切除故障時(shí)將使供電中斷的范圍擴(kuò)大。1選擇性繼電保護(hù)選擇性動(dòng)作的說(shuō)明圖二、對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求2速動(dòng)性是指故障發(fā)生后，繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地動(dòng)作切除故障，以縮短設(shè)備及用戶在大電流、低電壓狀態(tài)下的運(yùn)行時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。動(dòng)作迅速且又能滿足選擇性要求的保護(hù)裝置，一般結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，價(jià)格昂貴。在高壓電網(wǎng)中，維持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性往往成為繼電保護(hù)快速性的決定性因素，故障切除越快，暫態(tài)穩(wěn)定極限越高，越能發(fā)揮電網(wǎng)的輸電效能。對(duì)大量的中、低壓電力設(shè)備來(lái)說(shuō)，不一定都有必要采用高速動(dòng)作的保護(hù)。對(duì)保護(hù)速動(dòng)性的要求應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)的接線和被保護(hù)設(shè)備的具體情況，經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后確定。速動(dòng)性二、對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求“是指系統(tǒng)等效阻抗最小、被保護(hù)線路末端短路時(shí)，通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最大的運(yùn)行方式；系統(tǒng)最小運(yùn)行方式就是在同樣短路故障情況下，系統(tǒng)等效阻抗為最大，通過(guò)保護(hù)裝置的短路電流為最小的運(yùn)行方式。對(duì)于能滿足靈敏性要求的繼電保護(hù)，在其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置、短路的類型以及短路點(diǎn)是否有過(guò)渡電阻，都能正確反應(yīng)故障。即不僅要求在系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下發(fā)生三相短路時(shí)能可靠動(dòng)作，還要求在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下且發(fā)生經(jīng)過(guò)較大的過(guò)渡電阻的兩相或單相短路故障時(shí)也能可靠動(dòng)作。3速動(dòng)性是指電氣設(shè)備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或不正常運(yùn)行情況時(shí)，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。靈敏性系統(tǒng)最大運(yùn)行方式是對(duì)繼電保護(hù)最根本的要求，是指被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠程度，即不誤動(dòng)（也被稱為安全性）、不拒動(dòng)（也被稱為可信賴性）。可靠性“二、對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求是要求繼電保護(hù)在不需要它動(dòng)作時(shí)可靠不動(dòng)作，不拒動(dòng)是要求繼電保護(hù)在規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)可靠動(dòng)作。不誤動(dòng)可靠性取決于保護(hù)的工作原理、裝置本身的制造質(zhì)量、保護(hù)回路的連接和運(yùn)行維護(hù)的水平。一般而言，保護(hù)的工作原理越簡(jiǎn)單、保護(hù)裝置的組成元件質(zhì)量越高、回路接線越簡(jiǎn)單，保護(hù)的工作就越可靠。同時(shí)，正確的調(diào)試、整定、運(yùn)行及維護(hù)，對(duì)于提高保護(hù)的可靠性都具有重要的作用。4可靠性繼電保護(hù)的誤動(dòng)和拒動(dòng)都會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重危害。但提高安全性與提高可信賴性的措施往往是矛盾的。由于不同的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不同，電力元件在電力系統(tǒng)中的位置不同，誤動(dòng)和拒動(dòng)的危害程度不同，所以提高可靠性的側(cè)重點(diǎn)在不同的情況下有所不同?！岸?duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求對(duì)于母線保護(hù)，由于它的誤動(dòng)將會(huì)給電力系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重后果，因此更強(qiáng)調(diào)不誤動(dòng)。以上四個(gè)基本要求是設(shè)計(jì)、配置和維護(hù)繼電