供配电系统的微机保护与综合自动化.ppt

第7章 供配电系统的微机保护与综合自动化 内容提要： 微机保护的特点、构成及保护算法的概念 工厂线路、变压器和高压电动机微机保护装置的设计实例 配电自动化系统的基本概念、组成、内容及其功能 变电站综合自动化的基本概念和结构 7.1 供配电系统的微机保护 微机保护在电力系统的各个方面及各种电压等级上均有较大的发展，如线路保护、发电机保护、变压器保护、励磁调节系统等。 现代继电保护装置的发展趋势： 微机控制化 保护装置网络化 算法智能化 功能一体化 7.1.1 微机保护的硬件构成 微机保护的硬件部分由四部分组成： 数据采集系统 CPU主系统 开关量输入/输出系统 外围设备 1．数据采集系统 ①数据采集系统又称模拟量输入系统。 2．CPU 主系统 微机保护的 CPU主系统是由 MPU 微处理器、 EPROM 可编程只读存储器、RAM 随机存储器、定时器、接口板以及打印机等外围设备组成。 它实际上是由各种芯片搭成的专用计算机，或者使用单片机构成。 3．开关量输入/输出系统 开关量输入/输出系统的主要作用是输出跳闸、信号等信息。 与外围设备包括打印机和调试、整定设备等接口。 为了防止干扰的入侵，通常经过光电隔离电路将开关量输入/输出回路与微机保护的主系统进行严格的隔离，使两者不存在电的直接联系。 7.1.2 微机保护的软件系统 微机保护软件系统的组成： 初始化模块 数据采集管理模块 故障检出模块 数字滤波模块 故障计算模块 自检模块 7.1.3 微机保护的算法 微机保护的算法——是将离散的数字信号，经过某种运算，求出电流、电压幅值、相位的过程。 常用的保护算法： 导数式算法 全波傅立叶算法 最小二乘算法 7.2 线路的微机保护 1. 10kV线路保护配置 2．35kV线路保护配置 7.2.2 10kV线路微机保护 这里所介绍的微机保护装置的CPU采用ATmega128单片机，MAX125芯片进行交流信号的采集，显示部分采用带字库的液晶显示模块，通信物理接口是RS-485，采用ModBus通信规约，组网方便，可直接与微机监控或保护管理机联网通信。软件部分能准确计算各项电量参数，可实现10套定值的独立整定，包含11种线路保护算法，并可将故障报告上传。 1. 保护装置的硬件设计 2. 保护装置的软件设计 软件设计分为整定测试部分和故障判断处理2个部分。 整定部分是对各种保护定值和时限按照规定的步长和范围进行整定。 测试部分是对时间日期、电压、电流、频率等关键参数进行测试计算。 故障判断处理程序是根据测试部分得到的电压、频率等参数，与存储的整定数值进行比较，按照各种故障的判据，进行分析，如果符合某种故障的条件则马上启动对应的保护动作如报警或跳闸等，并生成故障报告。 变压器成套微机保护装置作为新一代数字式变电站变压器的各种短路故障和不正常运行状态的成套保护测控装置，适用于电力系统35kV、110kV变电站的双绕组及三绕组变压器，由变压器主保护单元和后备保护单元两部分组成。 7.3.1 变压器微机保护的种类和配置 变压器微机保护有主保护系统和后备保护系统。 1. 变压器差动保护 变压器差动保护与瓦斯保护联合构成变压器的主保护，用来保护变压器的内部故障。 2. 变压器的后备保护 变压器的后备保护是用来作为外部短路和内部短路的后备保护装置，称为变压器的后备保护。 7.3.2 中小型工厂 10kV/0.4kV变压器微机保护 这里介绍的是一中小型工厂10kV/0.4kV，容量为3150kV·A的变压器微机保护装置的设计。该装置的硬件部分以ATmega128处理器为核心，主要设计了两片14位A/D芯片MAX125和频率测量电路配合，进行实时交流采样的电路。软件部分主要设计了频率测量、交流采集控制、故障处理、显示和时钟等模块程序。 1. 保护装置的硬件系统 2. 保护装置的软件部分 高压电动机在运行过程中，可能会发生各种短路故障或不正常运行状态。如定子绕组相间短路，单相接地故障，供电网络电压和频率的降低而使电动机转速下降等，这些故障或不正常运行状态，若不及时发现并加以处理，会引起电动机严重损坏，并使供电回路电压显著降低，因此，必须装设相应的保护装置。 7.4.1 10kV异步电动机微机保护 1. 微机保护装置的硬件设计 配电网自动化的主要功能包括如下主要内容： 配电网调度自动化系统 变电所、配电所自动化 馈线自动化（FA） 自动制图（AM）/设备管理（FM）/地理信息系统（GIS） 7.5.1 数据采集与监控系统（SCAD