《微機(jī)保護(hù)硬件系統(tǒng)》PPT課件

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1、第三章微機(jī)繼電保護(hù)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成與原理天津大學(xué)電力系§3.1傳統(tǒng)保護(hù)裝置硬件系統(tǒng)構(gòu)成電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，有關(guān)參數(shù)將發(fā)生變化。例如，電流增大、電壓降低以及電流與電壓之間的相位角變化等。利用故障與正常運(yùn)行時(shí)這些基本參數(shù)的差別，就可構(gòu)成不同原理的繼電保護(hù)裝置，如：1）反應(yīng)電流變化的有電流速斷、定時(shí)限過電流保護(hù)、反時(shí)限過電流保護(hù)。2）反應(yīng)電壓變化的有低電壓、或過電壓保護(hù)、或電壓閉鎖電流保護(hù)。3）既反應(yīng)電流變化又反應(yīng)輸送功率方向的有方向過電流保護(hù)。4）反應(yīng)輸入電流與輸出電流之差值變化的有差動(dòng)保護(hù)。5）反應(yīng)電壓與電流比值變化的有距離保護(hù)。根據(jù)不同原理構(gòu)成的繼電保護(hù)裝置種類雖然很多，但一般情況

2、下，它們都是由三個(gè)基本部分組成，即測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分，其原理方框圖如下所示：各基本部分的作用是：測量部分的作用是測量被保護(hù)設(shè)備工作狀態(tài)（正常狀態(tài)、故障狀態(tài)或不正常工作狀態(tài)）的一個(gè)或幾個(gè)有關(guān)的電氣量。邏輯部分的作用是根據(jù)各測量元件輸出量的大小、性質(zhì)、組合方式、出現(xiàn)的順序，來判斷被保護(hù)設(shè)備的工作狀態(tài)，以決定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作。執(zhí)行部分的作用是根據(jù)邏輯部分所作出的決定，執(zhí)行保護(hù)裝置所承擔(dān)的任務(wù)，即發(fā)出信號(hào)、跳閘或不動(dòng)作?，F(xiàn)以輸電線路的電流保護(hù)為例，說明傳統(tǒng)保護(hù)裝置的基本工作原理及其組成元件。圖1為方向過電流保護(hù)裝置的單相原理示意圖。圖中的機(jī)構(gòu)及觸點(diǎn)狀態(tài)是按斷路器在分閘狀態(tài)，保護(hù)

3、在非動(dòng)作狀態(tài)下繪制的。在正常運(yùn)行時(shí)，斷路器處在合閘位置，線路中只有負(fù)荷電流，因而電流互感器的二次側(cè)的電流較小，流過電流繼電器線圈的電流所產(chǎn)生的電磁力不足以吸動(dòng)銜鐵，其動(dòng)合觸點(diǎn)打開著，即繼電器處于不動(dòng)作狀態(tài)。當(dāng)線路上發(fā)生故障時(shí)，線路上流過很大短路電流，因此繼電器線圈中的電流也按比例地增大。當(dāng)此電流足夠大時(shí)，產(chǎn)生的電磁力吸動(dòng)銜鐵，使繼電器觸點(diǎn)閉合，若功率方向元件判定故障為正方向，接通斷路器的跳閘回路（正電源→繼電器的觸點(diǎn)→斷路器的輔助觸點(diǎn)→跳閘線圈→負(fù)電源），跳閘線圈中便有直流電流通過，其鐵芯磁化并撞開鎖扣機(jī)構(gòu)，于是斷路器在跳閘彈簧的作用下，迅速斷開，將故障切除。圖1方向過電流保護(hù)的

4、原理示意圖在圖1中，電流互感器LH和電壓互感器YH、功率方向繼電器和電流繼電器的電壓線圈、電流線圈是保護(hù)裝置的測量部分。它監(jiān)視著被保護(hù)設(shè)備的工作狀態(tài)，只有在發(fā)生故障時(shí)，短路功率方向?yàn)檎较虿⑶译娏髟龃蟮酱笥陬A(yù)定整定值時(shí)才動(dòng)作。因此，測量部分根據(jù)所反應(yīng)的電氣量的大小可處于動(dòng)作或不動(dòng)作兩種狀態(tài)。繼電器的觸點(diǎn)回路和延時(shí)元件是保護(hù)裝置的邏輯部分。邏輯部分接受測量部分送來的信號(hào)，再根據(jù)信號(hào)的組合和順序來確定是否能使邏輯部分構(gòu)成回路，如能構(gòu)成通路，則向執(zhí)行部分送出執(zhí)行信號(hào)。執(zhí)行部分一般是由中間繼電器擔(dān)任，它接到邏輯部分送來的信號(hào)后，發(fā)出使斷路器跳閘或動(dòng)作于音響信號(hào)的脈沖，以完成整套保護(hù)裝置的

5、動(dòng)作。§3.2微機(jī)保護(hù)裝置硬件系統(tǒng)構(gòu)成微機(jī)保護(hù)裝置硬件系統(tǒng)包含以下五個(gè)部分：（1）數(shù)據(jù)采集單元即模擬量輸入系統(tǒng)。包括電壓形成、模擬濾波、采樣保持、多路轉(zhuǎn)換以及模數(shù)轉(zhuǎn)換等功能塊，完成將模擬輸入量準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為所需的數(shù)字量的功能。（2）數(shù)據(jù)處理單元即微機(jī)主系統(tǒng)。包括微處理器、只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器以及定時(shí)器等．微處理器執(zhí)行存放在只讀存儲(chǔ)器中的程序，對(duì)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入至隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，以完成各種繼電保護(hù)的功能。（3）數(shù)字量輸入/輸出接口即開關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)。由若干并行接口、光電隔離器及中間繼電器等組成，以完成各種保護(hù)的出口跳閘、信號(hào)警報(bào)、外部接點(diǎn)輸入及人機(jī)對(duì)話等

6、功能。（4）通信接口。包括通信接口電路及接口以實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信或聯(lián)網(wǎng)。（5）電源。供給微處理器、數(shù)字電路、A/D轉(zhuǎn)換芯片及繼電器所需的電源。保護(hù)裝置的硬件示意圖如下所示：圖2微機(jī)保護(hù)硬件示意框圖下面分別介紹各子系統(tǒng)的電路構(gòu)成原理：一．?dāng)?shù)據(jù)采集單元（l）電壓變換微機(jī)保護(hù)要從被保護(hù)的電力線路或設(shè)備的電流互感器、電壓互感器或其它變換器上取得信息，但這些互感器的二次數(shù)值的輸入范圍對(duì)微機(jī)保護(hù)裝置硬件電路并不適用，故需要降低和變換。在微機(jī)保護(hù)中通常要求輸入信號(hào)為±5V或±10V的電壓信號(hào)，具體取決于所用的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。因此，一般采用中間變換器來實(shí)現(xiàn)以上的變換。例如電流變換器和電壓變換器。交流電流的

7、變換一般采用電流變換器，在其二次側(cè)并聯(lián)電阻取得所需電壓。改變電阻值就可以改變輸入電流范圍的大小。例如，當(dāng)圖3中R１和R2阻值相等，若R2斷開時(shí)電流允許輸入范圍為0～50A，則R2并聯(lián)接入后，電流的輸入范圍為0～100A。電流變換器最大的優(yōu)點(diǎn)是，只要鐵芯不飽和，其二次電流及并聯(lián)電阻上電壓的波形就可基本與一次電流成比例且同相，即可以做到不失真變換。這一點(diǎn)對(duì)微機(jī)保護(hù)是很重要的。因?yàn)橹挥性谶@種條件下作精確的運(yùn)算與定量分析才是有意義的。電流變換器的缺點(diǎn)是在非周期分量的作用下容易飽和，線性度