电压微机保护实验.doc

一、前 言 （一）发电厂变电所二次系统的基本概念 1．一次系统与二次系统的概念 发电厂和变电所的电气设备分为一次设备和二次设备。一次设备有发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电力电缆以及母线、输电线路等。由这些设备按一定规律相互连接构成的电路称为一次接线或一次回路，它是发电、变电和输配电的主体。二次设备包括监察测量仪表、控制及信号器具、继电保护装置、自动装置、远动装置等。这些设备通常是由电流互感器、电压互感器、蓄电池组成或厂（所）用低压电源供电，表明它们互相连接关系的电路称为二次接线又称二次回路。二次回路的设备通常为低压设备。在发电厂和变电所中，虽然一次接线是主体，但是，要实现安全、可靠、优质、经济地发、变、输配电，二次接线同样是不可缺少的重要组成部分。特别是对于运行控制而言，二次接线显得更加重要。 2．断路器的控制回路和信号回路 在发电厂和变电所内对断路器的控制，按控制地点可分集中控制和就地控制两种。对主要设备，如发电机、主变压器、母线分段或母联、旁路断路器、35KV及以上电压的线路以及高、低压厂用工作与备用变压器等采用集中控制，对6～10kV线路以及厂用电动机等采用就地控制。所谓集中控制就是集中在主控制室内进行控制，被控的断路器与主控制室之间一般都有几十米到几百米的距离。所谓就地控制是指在断路器安装地点进行控制，可以大大地减少主控制室的建筑面积和节省控制电缆。 断路器的控制通常是通过电气回路来实现的，为此必须有相应的二次设备，在主控制室的控制屏上应当有能发出跳、合闸命令的控制开关，在断路器上应当有执行命令的操动机构（跳、合闸线圈）。 （二）继电保护的任务与作用原理及组成 1．作用原理 电力系统中发生故障和出现不正常运行情况时，系统正常运行遭到破坏，以致造成对用户的停止供电或少供电，有时甚至破坏设备。 为了预防事故或缩小事故范围，提高电力系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全连续供电，在电力系统中，必须有专门的继电保护装置。 继电保护装置必须能正确区分被保护元件是处于正常运行还是发生故障，必须能正确区分被保护元件是处于区内故障还是区外故障，保护装置要实现这些功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量发生变化的特征为基础来构成。例如： （1）根据短路故障时电流的增大，可构成过电流保护。 （2）根据短路故障时电压的降低，可构成低电压保护。 （3）根据短路故障时电流与电压之间相角的变化，可构成功率方向保护。 （4）根据短路故障时电压与电流比值（）的变化，可构成距离保护。 （5）根据故障时，被保护元件两端电流相位和大小的变化，可构成差动保护。 （6）根据不对称短路时，出现的电流、电压的相序分量，可构成零序电流保护，负序电流保护及零序和负序功率方向保护等等。 2. 继电保护的组成 继电保护实质上是一种自动控制装置，根据控制过程信号性质的不同，可以分为模拟型和数字型两大类。多年来应用的常规继电保护装置都属于模拟型，而上世纪70年代发展的计算机保护则属于数字型，虽然这两类保护的实现方法和构成各不相同，但其基本原理是相同的。继电保护根据被保护的对象不同，又分为元件保护和线路保护两类。元件保护指发电机、变压器、母线和电动机等元件的保护；线路保护指电力网及电力系统中输电线路的保护。 继电保护的构成方式虽然很多，但一般均由测量回路、逻辑回路和执行回路三部分组成，其方框图如图1-1所示，测量回路1的作用是测量被保护设备物理量（如电流、电压、功率方向）的变化，以确定电力系统是否发生故障和不正常工作情况，然后输出相应的信号至逻辑回路。逻辑回路2的作用是根据测量回路的输出信号进行逻辑判断，以确定是否向执行回路发出相应的信号。执行回路3的作用是根据逻辑回路的判断执行保护的任务，跳闸或发出信号。 图1-1 继电保护的方框图 现以电磁型过电流保护为例来说明继电保护装置的组成和作用原理。 图1-2示出其单相原理图。电力系统正常运行时，测量回路（电流继电器KA的线圈回路）流过的是负荷电流，继电器KA的触点不闭合，没有输出信号至逻辑回路（时间继电器KT的线圈回路），断路器不会跳闸。当电力系统发生故障时，测量回路电流增大，电流继电器KA的触点闭合，接通逻辑回路，经逻辑判断（此电路为延时判断）后，时间继电器的触点闭合，接通执行回路（信号继电器KS的线圈），经过中间继电器KM使断路器跳闸。 图1-2 电磁型线路过电流保护的单相原理图 由图1-2可以看到： （1）电磁型继电保护是由若干个不同功能的继电器组合而成的。例如，用电流继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器可以组合成电流保护，用电流、低压、时间、中间、信号等继电器可以组合成低压闭锁过流保护。同样，用阻抗继电器、差动继电器和时间、中间、信号等继电器的组合，可构成距离保护、差动保护等。 （2）