高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義

1、 高壓微機(jī)線路保護(hù) 員工培訓(xùn)講義目 錄1.1. 繼電保護(hù)基本概念繼電保護(hù)基本概念.1 11.1 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的作用.11.2 對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求.21.3 輸電線路繼電保護(hù).32.2. 微機(jī)保護(hù)的硬件和軟件系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件和軟件系統(tǒng).5 52.1 微機(jī)保護(hù)的硬件系統(tǒng).52.1.1 模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng).62.1.2 開關(guān)量的輸入輸出系統(tǒng).82.2 微機(jī)保護(hù)的軟件系統(tǒng).102.2.1 軟件主程序結(jié)構(gòu).102.2.2 保護(hù)繼電器算法.112.2.3 對稱分量法簡介.162.3 RCS-900 線路保護(hù)裝置的硬件說明 .172.3.1 電源插件(DC).172.3.2 交流輸入插件

2、（AC）.192.3.3 操作回路插件 SWI（以 RCS-941 為例） .202.3.4 顯示面板（LCD）.212.3.5 其它插件.213 3RCS-900RCS-900 系列線路保護(hù)裝置繼電器的工作原理系列線路保護(hù)裝置繼電器的工作原理 .22223.1 動作繼電器.223.1.1 阻抗繼電器.223.1.2 工頻變化量距離繼電器.313.1.3 工頻變化量方向繼電器(F+，F(xiàn)-).373.1.4 零序方向繼電器.403.1.5 電流差動繼電器.423.2 協(xié)同動作繼電器工作的輔助繼電器.473.2.1 裝置總起動元件.473.2.2 電壓斷線閉鎖元件.493.2.3 交流電流斷線判斷

3、元件.503.3 線路自動重合閘.503.3.1 自動重合閘的作用及應(yīng)用.503.3.2 自動重合閘的工作方式及動作過程.513.3.3 自動重合閘的起動方式.523.3.4 重合閘的前加速和后加速.533.3.5 重合閘的充電與閉鎖.544.4. RCS-900RCS-900 縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)保護(hù) .58584.1 緒論 .584.1.1 通道類型.584.1.2 信號的種類.604.2 閉鎖式縱聯(lián)保護(hù).614.2.1 閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)基本原理.614.2.2 閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)的邏輯關(guān)系.624.2.3 閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)的重點(diǎn)問題.624.3 允許式縱聯(lián)保護(hù).674.3.1 允許式縱聯(lián)方向、距離保護(hù).

4、674.3.2 允許式縱聯(lián)保護(hù)的重點(diǎn)問題.694.4 縱聯(lián)保護(hù)通道.724.4.1 高頻通道.724.4.2 專用收發(fā)訊機(jī).734.4.3 光纖通信接口裝置.764.4.4 光電轉(zhuǎn)換接口裝置.764.4.5 MUX-31 通道切換裝置 .774.4.6 光纖通信接口裝置的使用連接圖.77NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義11.1. 繼電保護(hù)基本概念繼電保護(hù)基本概念1.11.1 繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的作用繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的作用圖1-1 電力系統(tǒng)單線接線圖220kV220kV220kV110kV35kV500kV500kV電廠電廠變電所變電所地理分散的發(fā)電廠通過輸電線路、變壓

5、器和變電所等相互連接形成電力系統(tǒng)，它包括發(fā)電、輸電、配電、用電等 4 個環(huán)節(jié)。電力系統(tǒng)輸配電網(wǎng)絡(luò)分幾個電壓等級，在傳輸距離和傳輸容量一定的條件下，選用的電壓等級越高，則線路電流越小，相應(yīng)線路的功率損耗和電壓損耗也越小，但相應(yīng)的絕緣要求也越高，造價也越高。一般來說，傳輸功率越大、傳輸距離越遠(yuǎn)，所選用的電壓等級也越高?，F(xiàn)階段我國電力系統(tǒng)主要電壓等級有 750KV、500KV、330KV、220KV、110KV、35KV 等。電力系統(tǒng)輸電是三相制的，分別稱為 A 相、B 相和 C 相，相與相、相與地之間是絕緣的。正常運(yùn)行時電力系統(tǒng) A 相、B 相和 C 相的電流、電壓是 50HZ 正序交流量，即三相

6、幅值相等，相位是 A 相超前 B 相 120 度，B 相超前 C 相 120 度，C 相超前 A 相 120 度。電力系統(tǒng)出現(xiàn)最多的故障形式就是短路，所謂短路就是一相或多相載流導(dǎo)體接地或相接觸，是絕緣損壞造成的。短路對電力系統(tǒng)的影響主要有以下幾個方面： 短路電流可能達(dá)到該回路額定電流的幾倍到幾十倍甚至上百倍。當(dāng)巨大的短路電流流經(jīng)導(dǎo)體時，將使導(dǎo)體嚴(yán)重發(fā)熱，造成導(dǎo)體溶化和絕緣損壞。同時巨大短路電NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義2流還將產(chǎn)生很大的電動力作用于導(dǎo)體，使導(dǎo)體變形或損壞。 短路時往往同時有電弧產(chǎn)生，高溫電弧不僅可能燒毀故障元件本身，也可能燒毀周圍設(shè)備。 短路造成網(wǎng)絡(luò)電壓

7、降低，巨大的短路電流流經(jīng)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)造成電壓損失增大，越靠近短路點(diǎn)電壓降低越多。當(dāng)供電地區(qū)電壓降至額定電壓的 60時，如不能快速切除故障就可能造成電壓崩潰，引起大面積停電。 短路還可能會引起并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)穩(wěn)定性破壞，即使短路切除后，系統(tǒng)也可能振蕩。導(dǎo)致大量甩負(fù)荷。 不對稱短路還將產(chǎn)生負(fù)序電流、電壓，可能損傷發(fā)電機(jī)或電動機(jī)。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種類型的故障運(yùn)行狀態(tài)。最常見同時也是最危險的故障是各種形式的短路，它嚴(yán)重危及設(shè)備安全和系統(tǒng)可靠運(yùn)行。此外，電力系統(tǒng)還會出現(xiàn)各種不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見的如過負(fù)荷。電力系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，如果能夠做到迅速地、有選擇性地切除故障設(shè)備，就可以防止事故擴(kuò)大，

8、迅速恢復(fù)非故障部分的正常運(yùn)行。繼電保護(hù)裝置就是為這一目的而設(shè)置的專門設(shè)備，它能實(shí)時地判斷出電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備所發(fā)生的故障或不正常狀態(tài)，并動作于跳閘或發(fā)出信號。發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、輸電線路都分別配有相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置，對發(fā)生在各自保護(hù)范圍內(nèi)的故障進(jìn)行快速切除。1.21.2 對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求對電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的基本要求動作于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上一般應(yīng)滿足四個基本要求，即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。1 1）選擇性）選擇性繼電保護(hù)動作的選擇性是指保護(hù)裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小，以保證系統(tǒng)中的無故障部分仍能繼續(xù)安全運(yùn)行。2 2）速動性）速動性快速地

9、切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及縮小故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障時，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動作切除故障。3 3）靈敏性）靈敏性繼電保護(hù)的靈敏性，是指對于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義3力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部故障時，不論短路點(diǎn)的位置、短路的類型如何，以及短路點(diǎn)是否有過渡電阻，都能敏銳感覺，正確反應(yīng)。4 4）可靠性）可靠性保護(hù)裝置的可靠性指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動作的故障時，它不應(yīng)該拒絕動作，而在任何其他該保護(hù)不應(yīng)該動作的

10、情況下，則不應(yīng)該誤動作?？煽啃灾饕副Ｗo(hù)裝置本身的質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)水平而言。一般說來，保護(hù)裝置的組成元件的質(zhì)量越高、接線越簡單、回路中繼電器的觸點(diǎn)越少，保護(hù)裝置的工作就越可靠。同時，精細(xì)的制造工藝、正確的調(diào)整試驗(yàn)、良好的運(yùn)行維護(hù)以及豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對于提高保護(hù)的可靠性也具有重要的作用。1.31.3 輸電線路繼電保護(hù)輸電線路繼電保護(hù)MSENPPENE2F1FDL1G1G2DL2DL4DL3PTCT線路1線路2圖1-2 線路繼電保護(hù)配置圖 1-2 所示是較典型的 220KV 輸電線路，其中 G1,G2 是隔離開關(guān)，DL1、DL2、DL3和 DL4 是斷路器，PT 是電壓互感器，CT 是電流互感器。斷

11、路器：斷開或接通電路中的正常工作電流及故障電流。它是電力系統(tǒng)最重要的操作控制電氣設(shè)備，它具有完善的熄滅電弧裝置。隔離開關(guān)：接通與斷開無電流或僅有很小電流的電路，在檢修電氣設(shè)備時用來隔離電源，形成可見間隙，以保證檢修設(shè)備及工作人員的安全。電壓互感器：將很高的一次電壓準(zhǔn)確地變換至繼電保護(hù)裝置和二次儀表允許的電壓，使繼電保護(hù)裝置和測量儀表能在低電壓情況下工作，又能準(zhǔn)確反應(yīng)電力系統(tǒng)高壓設(shè)備運(yùn)行情況NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義4電流互感器：將高電壓電路大電流變?yōu)榈碗妷夯芈沸‰娏鞴├^電保護(hù)裝置和二次儀表使用，使繼電保護(hù)裝置和測量儀表能在低電壓情況下工作，又能準(zhǔn)確反應(yīng)電力系統(tǒng)高壓設(shè)備

12、運(yùn)行情況。對于安裝在線路 1 上 DL1 處的線路保護(hù)裝置，該裝置接入來自 PT 的電壓和來自 CT的電流。如果 F1 點(diǎn)發(fā)生電氣短路事故，DL1 處線路保護(hù)裝置根據(jù)接入的電流和電壓的變化特征可以判斷出故障點(diǎn)就在本線路內(nèi)部（區(qū)內(nèi)故障） ，于是向 DL1 發(fā)出跳閘命令將故障點(diǎn)切除。如果 F2 點(diǎn)發(fā)生電氣短路事故，該保護(hù)裝置根據(jù)接入的電流和電壓的變化特征可以判斷出故障點(diǎn)不在在本線路內(nèi)部（區(qū)外故障） ，它不會向 DL1 發(fā)跳閘命令。保護(hù)裝置用于判斷故障的算法稱作動作繼電器或動作元件，輸電線路保護(hù)所用到的動作繼電器大致有：判斷相間短路故障的過流繼電器、判斷接地短路故障的零序過流繼電器以及距離繼電器、方

13、向繼電器、差動繼電器等等。在輸電線路的保護(hù)中，有根據(jù)線路單側(cè)電氣量變化所構(gòu)成的單側(cè)電氣量保護(hù)，還有根據(jù)線路兩側(cè)電氣量變化所構(gòu)成的縱聯(lián)保護(hù)。單側(cè)電氣量保護(hù)主要有距離保護(hù)、工頻變化量保護(hù)和零序過流保護(hù)等等，考慮到區(qū)外故障不能越級跳閘，單側(cè)電氣量的速動段保護(hù)不能保護(hù)線路全長，只能保護(hù)其中的一部分（一般是 80） ，單側(cè)電氣量的延時段保護(hù)一般當(dāng)線路的后備保護(hù)使用，其中工頻變化量保護(hù)只能當(dāng)速動保護(hù)用?？v聯(lián)保護(hù)主要有縱聯(lián)方向保護(hù)、縱聯(lián)距離保護(hù)、縱聯(lián)差動保護(hù)等等，它們能夠保護(hù)線路的全長，一般當(dāng)線路的主保護(hù)使用。我公司針對 220KV 及以上電壓等級的線路保護(hù)裝置主要有RCS901、RCS902、RCS931

14、 三種型號，它們分別實(shí)現(xiàn)三種不同類型的縱聯(lián)保護(hù)功能，功能配置見下表。裝置型號配置的縱聯(lián)保護(hù)功能配置的單側(cè)電氣量保護(hù)功能RCS-901縱聯(lián)變化量方向；縱聯(lián)零序方向工頻變化量距離；三段接地和相間距離；零序過流RCS-902縱聯(lián)距離；縱聯(lián)零序方向工頻變化量距離；三段接地和相間距離；零序過流RCS-931縱聯(lián)分相差動；縱聯(lián)變化量差動；工頻變化量距離；三段接地和相間距離；NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義5縱聯(lián)零序差動零序過流2.2. 微機(jī)保護(hù)的硬件和軟件系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件和軟件系統(tǒng)2.12.1 微機(jī)保護(hù)的硬件系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的硬件系統(tǒng)一套微機(jī)保護(hù)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。硬件系統(tǒng)

15、是構(gòu)成微機(jī)保護(hù)的基礎(chǔ)，軟件系統(tǒng)是微機(jī)保護(hù)的核心。圖 2-1 表示出了微機(jī)保護(hù)的硬件系統(tǒng)構(gòu)成，它由下述幾部分構(gòu)成： 微機(jī)主系統(tǒng)：它是以中央處理器（CPU）為核心，專門設(shè)計的一套微型計算機(jī)，完成數(shù)字信號的處理工作。 模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：對模擬量信號進(jìn)行測量和數(shù)字量轉(zhuǎn)換。 開關(guān)量的輸入輸出系統(tǒng)：對輸入開關(guān)量進(jìn)行采樣、通過驅(qū)動小型繼電器輸出跳閘命令和開出信號。 外部通信接口：與外部設(shè)備通訊。 人機(jī)對話接口：完成人機(jī)對話。 電源：把變電站的直流電壓轉(zhuǎn)換成微機(jī)保護(hù)裝置需要的穩(wěn)定的直流電壓。1 1）RCS-900RCS-900 保護(hù)裝置的硬件工作原理圖保護(hù)裝置的硬件工作原理圖RCS-900 保護(hù)裝置的硬件工

16、作原理圖如圖 22 所示，它采用雙 CPU 系統(tǒng)，下面的CPU 稱為起動 CPU，運(yùn)行起動元件，當(dāng)起動元件動作時，給出口繼電器送正電源。上面的 CPU（采用 DSP 數(shù)字信號處理器）稱為故障判斷 CPU，運(yùn)行各種動作繼電器算法和邏輯判斷程序，動作后給出口繼電器發(fā)跳閘脈沖。只有出口繼電器同時得到正電源和跳閘脈沖，才能完成保護(hù)跳閘。從邏輯上來說，雙 CPU 組成了邏輯與的關(guān)系，起動元件和故障判斷元件同時動作，保護(hù)才能出口跳閘，這樣提高了裝置的可靠性。NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義6由低通濾波插件來外部開入出口繼電器A/DCPU串口打印+E光隔QDJCPLDDSPA/D由低通濾

17、波插件來電源液晶顯示圖 2-2保護(hù)裝置硬件工作原理圖2 2）微機(jī)保護(hù)裝置的硬件自檢）微機(jī)保護(hù)裝置的硬件自檢裝置在運(yùn)行過程中，不停地對自身的硬件進(jìn)行自檢，自檢的速率和采樣率是一樣的。例如 RCS900 每周波采樣 24 點(diǎn)，采樣率為 24*50=1200，采樣周期為 0.833ms，裝置在不到 0.833ms 的時間內(nèi)，完成對所有的硬件部件自檢一遍。裝置的硬件自檢內(nèi)容非常全面，包含了以下 11 個方面：(1)電源自檢；(2)存儲器自檢(RAM、ROM)；(3)CPU 芯片自檢；(4)AD 采樣回路自檢；(5)跳閘出口回路自檢(出口三極管)；(6)通信自檢；(7)定值自檢；(8)TV 二次回路自檢

18、；(9)TA 二次回路自檢；(10)光纖通道自檢；(11)其它自檢。當(dāng)自檢出硬件故障時，保護(hù)裝置將根據(jù)故障的嚴(yán)重程度，分兩種情況進(jìn)行處理：嚴(yán)重故障：嚴(yán)重故障：當(dāng)出現(xiàn)如：電源異常、存儲器出錯、定值出錯、采樣回路出錯、跳閘回路出錯等嚴(yán)重故障時，意味著微機(jī)保護(hù)不能再繼續(xù)運(yùn)行，否則可能會誤動作，這時微機(jī)保護(hù)裝置的處理措施是：裝置閉鎖，同時向后臺發(fā)閉鎖信號，通知運(yùn)行人員處理。NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義7其它故障：其它故障：當(dāng)出現(xiàn)類似：TV 斷線、TA 斷線、通道異常、通信異常等這類故障時，意味著裝置的一部分保護(hù)元件將會受到影響而另一部分保護(hù)元件還能繼續(xù)運(yùn)行，這時微機(jī)保護(hù)裝置的處

19、理措施是：自動退出受影響的保護(hù)元件(如有必要，同時投入一些補(bǔ)充保護(hù)元件)，向后臺發(fā)告警信號，通知運(yùn)行人員處理。從裝置的自檢功能可以看出，微機(jī)保護(hù)裝置有智能化的特點(diǎn)，裝置本身硬件有故障可以自檢出來，并且根據(jù)故障的類型自動進(jìn)行相應(yīng)的處理。2.1.12.1.1 模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能是將來自電壓、電流互感器的連續(xù)的電壓、電流信號轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字量信號供微機(jī)主系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)運(yùn)算。在介紹模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前，先對若干名詞作一些解釋。(1) 采樣：在給定的時刻對連續(xù)的模擬量信號進(jìn)行測量稱做采樣。每隔相同的時間對模擬量信號測量一次稱做理想采樣。微機(jī)保護(hù)采用的都是理想采樣。

20、(2) 采樣頻率：每秒采樣的次數(shù)稱做采樣頻率。采樣頻率越高對模擬信號的測sf量越正確。但采樣頻率越高對計算機(jī)的運(yùn)算速度的要求也越高。計算機(jī)必須在相鄰兩個采樣時刻之間完成它的運(yùn)算工作，否則將造成數(shù)據(jù)的堆積而導(dǎo)致運(yùn)算的紊亂。在目前的技術(shù)條件下，微機(jī)保護(hù)中使用的采樣頻率有600Hz、1000Hz、1200Hz 三種。目前生產(chǎn)的 RCS-900 保護(hù)中使用的采樣頻率是 1200Hz。(3) 采樣周期：相鄰的兩個采樣點(diǎn)之間的時間間隔稱做采樣同期。采樣同期與sT采樣頻率互為倒數(shù)。當(dāng)采樣頻率為 600Hz、1000Hz、1200Hz 時，ssfT1相應(yīng)的采樣周期分別為、。ms666. 1ms1ms833.

21、0(4) 每周波采樣次數(shù) N：采樣頻率相對于工頻頻率（50Hz）的倍數(shù)表示了每周波的采樣次數(shù) N。采樣頻率為 600Hz、1000Hz、1200Hz 時相應(yīng)的 N 值為12、20、24。(5) 采樣定理：采樣頻率必須大于輸入信號中的最高次頻率的兩倍，maxsff2這就是著名的采樣定理。不滿足采樣定理將產(chǎn)生頻率混疊現(xiàn)象。NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義8圖 23 給出了由模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的原理框圖。各種保護(hù)根據(jù)需要有若干個模擬量信號需要采樣，例如南瑞繼保電氣公司的線路保護(hù)采樣八個量：、，電壓則不從 TV 的開口三角處采樣，而從aubucuxuaibici

22、03i03u三個相電壓相加的自產(chǎn)方法獲得。03u各個模擬量有各自獨(dú)立的采樣通道，通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行通道切換，實(shí)以現(xiàn)一個 A/D 轉(zhuǎn)換器完成對若干個模擬量信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能。交流變換器L P FS/HMPXA/Daubu至微機(jī)主系統(tǒng)圖2-3 采用A/D變換器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理框圖交流變換器L P FS/H03i交流變換器L P FS/H 交流變換器：交流變換器：主要有兩個作用，一是將來自 TV、TA 的高電壓、大電流信號變換成小的電壓信號供保護(hù)裝置內(nèi)部的電子電路使用，二是對輸入信號進(jìn)行電氣隔離和屏蔽。從 TV、TA 來的電氣量經(jīng)過很長電纜接到保護(hù)裝置，也引入了大量的共模干擾。交流變換器一方面提

23、供一個電氣隔離，另一方面在一、二次線圈中加了一個接地的屏蔽層，使共模干擾經(jīng)一次線圈和屏蔽層之間的分布電容而接地，可以有效地抑制共模干擾。 LPFLPF：模擬低通濾波器，它的作用是濾除高次諧波。這一方面是為了在采樣時滿足采樣定理，另一方面是為了減少算法的誤差，因?yàn)橛行┧惴ㄊ腔诠ゎl正弦量得到的，諧波分量將加大算法的誤差。為滿足采樣定理應(yīng)將輸入信號中的大于頻率的高次諧波濾除。2sf S/HS/H：采樣保持器，采樣開始時同時接受采樣脈沖，將該時刻的電壓保持住，以保證每次采樣得到的電流、電壓信息都是同一時刻的，避免相互間有相位差。 MPXMPX：模擬量多路切換開關(guān)，它是一種多路輸入、單路輸出的電子切換

24、開關(guān)，通過編碼控制，電子開關(guān)分時逐路接通。將由 S/H 送來的多路模擬量分時接到NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義9A/D 的輸入端，完成用一個 A/D 對若干個模擬量進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能。 A/DA/D：模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它的作用是把模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號。2.1.22.1.2 開關(guān)量的輸入輸出系統(tǒng)開關(guān)量的輸入輸出系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)有很多的開關(guān)量（接點(diǎn)）的輸入，例如有些保護(hù)的投退接點(diǎn)、重合閘方式接點(diǎn)、跳閘位置繼電器接點(diǎn)、收信機(jī)的收信接點(diǎn)、斷路器的合閘壓力閉鎖接點(diǎn)以及對時接點(diǎn)等等。微機(jī)保護(hù)也有很多的開關(guān)量（接點(diǎn)）的輸出，例如跳合閘接點(diǎn)、中央信號接點(diǎn)、收發(fā)信機(jī)的發(fā)信接點(diǎn)以及遙信接點(diǎn)等等。

25、其中有些開關(guān)量是經(jīng)過很長的電纜才引到保護(hù)裝置的，因而也給保護(hù)引入了很多干擾。為了不使這些干擾影響微機(jī)系統(tǒng)的工作，在微機(jī)系統(tǒng)與外界所有接點(diǎn)之間都要經(jīng)過光電耦合器件進(jìn)行光電隔離。由于微機(jī)系統(tǒng)與外部接點(diǎn)之間經(jīng)過了電信號光信號電信號的光電轉(zhuǎn)換，兩者之間沒有直接的電與磁的聯(lián)系，保護(hù)了微機(jī)系統(tǒng)免受外界干擾影響。（1 1）開關(guān)量輸入系統(tǒng)）開關(guān)量輸入系統(tǒng)圖 2-4 給出了開關(guān)量信號的輸入原理，當(dāng)外部接點(diǎn)閉合時，光耦的二極管內(nèi)流過驅(qū)動電流，二極管發(fā)出的光使三極管導(dǎo)通，因此輸出低電平；當(dāng)外部接點(diǎn)斷開時，光耦的二極管內(nèi)不流過驅(qū)動電流，二極管不發(fā)光，三極管截止，因此輸出高電平。微機(jī)系統(tǒng)根據(jù)輸出電平的高低就可以判斷外部

26、開關(guān)量的狀態(tài)。（2 2）開關(guān)量輸出系統(tǒng)）開關(guān)量輸出系統(tǒng)圖 2-5 給出了開關(guān)量信號的輸出原理，當(dāng)保護(hù)裝置欲使輸出開關(guān)量接點(diǎn)閉合時，外部接點(diǎn) V5 開入專用電源(24V或220V/110V)電平輸出光電耦合器圖2-4 開關(guān)量輸入系統(tǒng)NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義10只要在控制端輸入一個低電平使光電耦合器的二極管內(nèi)流過驅(qū)動電流，二極管發(fā)出的光使三極管導(dǎo)通，從而使繼電器 J 動作，其閉合的接點(diǎn)作為開關(guān)量輸出。 V5 光電耦合器圖2-5 開關(guān)量輸出系統(tǒng)控制端JQDJJ繼電器操作電源2.22.2 微機(jī)保護(hù)的軟件系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)的軟件系統(tǒng) 2.2.12.2.1 軟件主程序結(jié)構(gòu)軟件主程序結(jié)

27、構(gòu)軟件主程序結(jié)構(gòu)框圖如圖 26 所示。主程序采樣程序起動？正常運(yùn)行程序故障計算程序NY圖 2-6 軟件主程序結(jié)構(gòu)框圖主程序按固定的采樣周期接受采樣中斷進(jìn)入采樣程序，在采樣程序中進(jìn)行模擬量采集與濾波、開關(guān)量的采集、裝置硬件自檢、交流電流斷線和起動判據(jù)的計算，根據(jù)是否滿足起動條件而決定進(jìn)入正常運(yùn)行程序或故障計算程序。正常運(yùn)行程序中進(jìn)行采樣值自動零漂調(diào)整及運(yùn)行狀態(tài)檢查，運(yùn)行狀態(tài)檢查內(nèi)容包NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義11括：交流電壓斷線檢查、開關(guān)位置狀態(tài)檢查、變化量制動電壓形成、重合閘充電、準(zhǔn)備手合判別等。不正常時發(fā)告警信號，信號分兩種：一種是運(yùn)行異常告警，這時不閉鎖裝置僅提醒

28、運(yùn)行人員進(jìn)行相應(yīng)處理；另一種是閉鎖告警信號，發(fā)告警的同時將裝置閉鎖，保護(hù)退出。故障計算程序中進(jìn)行各種保護(hù)的算法計算，跳閘邏輯判斷以及事件報告、故障報告及波形的整理。2.2.22.2.2 保護(hù)繼電器算法保護(hù)繼電器算法在微機(jī)保護(hù)中各個繼電器都是由其相應(yīng)的算法實(shí)現(xiàn)的。例如工頻變化量（有時稱做突變量）的電氣量（電流、電壓）的計算，基波或某次諧波分量電氣量幅值的計算，相序分量電氣量幅值的計算，兩電氣量相角差的計算，相位比較動作方程的算法等等。（1 1）工頻變化量電氣量的計算）工頻變化量電氣量的計算在 RCS-900 系列保護(hù)裝置中用了很多工頻變化量的繼電器。在實(shí)現(xiàn)這些繼電器時先要計算出工頻變化量的電流和

29、電壓值。以電流值為例，計算方法為： i u （2- Nninii1）上式中為每工頻周波采樣的次數(shù)。該式表示工頻電流的變化量（瞬時值）是把N當(dāng)前時刻的電流瞬時值減去一周前的電流瞬時值而得到的。如果輸入的工頻電流沒有變化，則工頻電流的變化量為零。如果在 和之間系統(tǒng)發(fā)生短路了。由于短路后nNn 電流發(fā)生了變化，于是工頻電流的變化量不再是零。（2 2）半周積分算法）半周積分算法RCS-900 保護(hù)中有些繼電器是用半周積分算法實(shí)現(xiàn)的，例如兩相電流差的突變量起動元件、工頻變化量的阻抗繼電器等。假如輸入信號是圖 27 所示的工頻正弦電流信號，。該電流信tsinItim1號絕對值的半周積分值為：NARI-RE

30、LAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義12 （2-2）11012012221IItcosIdttsinISmmTm于是該電流信號的有效值為：I （2-3）221SI 對輸入信號絕對值進(jìn)行半周積分其物理概念是求輸入信號在半周內(nèi)的面積絕對值之和。由（2-2）式可見，該積分值與初相角無關(guān)。180t)(ti圖2-7 半周積分算法示意圖（3 3）全周傅氏算法）全周傅氏算法目前在微機(jī)保護(hù)中應(yīng)用得最廣泛的是全周傅里葉（傅氏）算法，它的理論基礎(chǔ)是傅里葉級數(shù)。假設(shè)輸入信號為一個周期性函數(shù)，它由基波分量、直流分量和各整次ti諧波分量構(gòu)成?？杀硎緸椋簍i （2-110kkkmtkcosIIti4）式中：直流分量。0

31、I基頻分量的角頻率。1112 f、第次諧波分量的幅值、初相角和角頻率,為正整數(shù)。kmIk1kkk按復(fù)相量的表示方法，在初相角為時的第次諧波分量可表示為：kkkI （2-IkRkkkkmjkmkjIIsinjcosIeIIkNARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義135）式中的實(shí)部和虛部分別為：kIRkIIkI （2-kkmRkcosII6） （2-kkmIksinII7）將（2-4）式展開并考慮到（2-6）和（2-7）式的關(guān)系可得到： （2-8）11101110kIkRkkkkmkkmtksinItkcosIIsintksinIcostkcosIIti根據(jù)三角函數(shù)在一個工頻周期內(nèi)的

32、正交性可求得第次諧波分量的實(shí)部和虛部的1Tk計算公式為： （2-9）dttkcostiTITRk10112 （2-1011sin2TIkdttktiTI10）（2-9）式中在其間的積分值是的函數(shù)波形在tkcosti110，Ttkcosti1期間的面積。利用梯形法則該面積可用與基準(zhǔn)余弦函數(shù)在期10，Ttitkcos110，T間的采樣值之乘積求和再乘以采樣周期后的一塊塊矩形面積和來代替?？紤]到在一個工頻周期內(nèi)，基準(zhǔn)余弦函數(shù)的采樣值為的關(guān)系后，（2-9）式2tkcos1Nkncos2變?yōu)椋?（2- sNnRkTNkncosniTI1012211）將采樣周期的關(guān)系代入上式，可得第次諧波分量的實(shí)部為：N

33、TTs1k （2- 1011012222NnNnRkNkncosniNNTNkncosniTI12）同理可得第次諧波分量的虛部為：kNARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義14 （2- 102sin2NnIkNknniNI13）得到第次諧波分量的實(shí)部和虛部以后，根據(jù)（2-5）式可求得次諧波分量的有kk效值和初相角為： （2-RkIkkIkRkkIIarctgIII22214）一般的繼電保護(hù)原理是反應(yīng)工頻電氣量的，所以關(guān)心的是基波分量。這時只要將（2-12）、（2-13）和（2-14）式中取，即可求得基波分量的實(shí)部、虛部、有效1k值和初相角為： （2- 10122NnRNncosni

34、NI15） （2- 1012sin2NnINnniNI16） （2-111212112RIIRIIarctgIII17）考慮到（2-15）式中的標(biāo)準(zhǔn)基波余弦函數(shù)的采樣值在時其值為Nncos20n1，同時考慮到對一個周期性函數(shù)有的關(guān)系后，（2-15）式有時 ni 2200/Ni/ii也可用下式求得： （2- 1112120212NnRNiNncosniiNI18）同理，用全周傅氏算法也可以求得任意整數(shù)次諧波分量的幅值和相位。所以在繼電保護(hù)中根據(jù)保護(hù)的原理也經(jīng)常用這種算法求得二次、三次、五次諧波分量的幅值。從上述原理推導(dǎo)中還可知，這種算法在求某個整數(shù)次諧波分量幅值時并不受其它各個整數(shù)次諧波分量的影

35、響。也就是說這種算法有很強(qiáng)的濾波功能，其幅頻特性為在所求NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義15的頻率上輸出的幅值最大，在其它整數(shù)次的諧波頻率（包括直流）上幅值為零。（4 4）基于傅氏算法的濾序算法）基于傅氏算法的濾序算法A、B、C 座標(biāo)與 1、2、0 座標(biāo)有一個互換關(guān)系。眾所周知，已知 A、B、C 相的相電壓求正、負(fù)、零序電壓的方法為： （2-19）CBACBACBAUUUUUaUaUUUaUaUU31313102221式中為算子，。a23210120jeaj232102402jeaj、三相電壓用復(fù)相量表達(dá)，即用各相電壓的實(shí)部和虛部表達(dá)為：AUBUCU （2-20）SCCCC

36、SBCBBSACAAjUUUjUUUjUUU將（2-20）式以及算子表達(dá)式代入（2-19）式中的式，即用各相電壓的實(shí)部和1U虛部來表達(dá)正序電壓為：1121232123213131SCSCCCSBCBSACACBAjUUjUUjjUUjjUUUaUaUU （2-21）式中、分別為正序電壓的實(shí)部與虛部，它們?yōu)椋?CU1SU1U （2-SCCCSBCBSASSCCCSBCBCACUUUUUUUUUUUU212321233123212321311122）用全周傅氏算法求出各相電壓的實(shí)部虛部后代入（2-22）式求出正序電壓的實(shí)部NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義16和虛部。再根據(jù)（2-

37、21）式求出正序電壓的有效值和初相角為： （2-111212112CSSCUUarctgUUU23）同理，負(fù)序電壓的算式為： （2-2212222222222221232123312321232131CSSCSCCCSBCBSASSCCCSBCBCACSCUUarctgUUUUUUUUUUUUUUUjUUU24）零序電壓的算式為： （2-001202000000023131CSSCSCSBSASCCCBCACSCUUarctgUUUUUUUUUUUjUUU25）這種算法由于用全周傅氏算法計算實(shí)部和虛部，所以濾波性能好。但數(shù)據(jù)窗為，數(shù)N據(jù)窗較長。這種算法在 RCS-900 保護(hù)中得到了應(yīng)用。2.

38、2.32.2.3 對稱分量法簡介對稱分量法簡介對稱分量法（ method of symmetrical components）是分析對稱系統(tǒng)不對稱運(yùn)行狀態(tài)的一種基本方法 ，廣泛應(yīng)用于三相交流系統(tǒng)參數(shù)對稱、運(yùn)行工況不對稱的電氣量計算。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時可認(rèn)為是對稱的，即各元件三相阻抗相同，各自三相電壓、NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義17電流大小相等，具有正常相序。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的破壞主要與不對稱故障或者斷路器的不對稱操作有關(guān)。電力系統(tǒng)不平衡情況下引用了對稱分量法，即任何三相不平衡的電流、電壓或阻抗都可以分解成為三個平衡的相量成分即正相序（FA1、FB1、FC1）、負(fù)相

39、序（FA2、FB2、FC2）和零相序（FA0、FB0、FC0）。正序分量： 11121ACABaFFFaF負(fù)序分量： 22222ACABFaFaFF零序分量： 000ACBFFF式中因子2321120jeaj各序分量的計算公式：2.32.3 RCS-900RCS-900 線路保護(hù)裝置的硬件說明線路保護(hù)裝置的硬件說明圖 28 是裝置的正面面板布置圖（以 RCS-901A 為例）,指示燈內(nèi)容見運(yùn)行說明。）（）（）（）（）（）（）（）（）（021021021CCCCBBBBAAAAFFFFFFFFFFFF)(31)(31)31)0(2)2(2)1(CBAACBAACBAAFFFFFaFaFFFaFa

40、FF（NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義18跳 C信號南瑞繼保電氣有限公司復(fù)歸超高壓線路成套保護(hù)裝置RCS-901運(yùn) 行充 電TV斷線通道異常重合閘跳 A區(qū)區(qū)號號取取消消確確認(rèn)認(rèn)跳 B圖 2-8 面板布置圖圖 29 是裝置的背面面板布置圖（OPT2、OUT 為可選件）。LPFDCACCPUCOMOPT1OUT2SIGOUT1OPT2OUTTXRX圖 2-9 端子布置圖（背視） （CPU 板上的光纖接口僅用于 F、FM 型） DC 為電源插件，可選用 110V 或 220V。 AC 為交流輸入變換插件，可選用 1A 或 5A。 LPF 為低通濾波插件。 CPU 插件是裝置核心部

41、分，CPU 板的光纖接口僅用于 RCS-931。 COM 板有三種方式，對應(yīng)的物理層分別為雙絞線，RS-485 光纖，10/100M 以太網(wǎng)光纖。 OPT1 為 24V 光耦插件。 OPT2 為 110V/220V 光耦插件，有些開入可能從較遠(yuǎn)處引入，如收信接點(diǎn)從通信機(jī)房的載波機(jī)接至控制室的保護(hù)屏，或某些情況下從斷路器處引位置接點(diǎn)至保護(hù)屏，這時不宜采用 24V 光耦才使用 OPT2 插件。 SIG 插件主要是將 5V 的動作信號經(jīng)三極管轉(zhuǎn)換為 24V 信號，從而驅(qū)動繼電器。 OUT1、OUT2 為繼電器出口插件，提供輸出空接點(diǎn)。 當(dāng) OUT1、OUT2 輸出的空接點(diǎn)不夠時，可在右側(cè)擴(kuò)展。2.3

42、.12.3.1 電源插件電源插件(DC)(DC)從裝置的背面看，第一個插件為電源插件，如圖 210(A)所示：NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義19 DC102101104105106濾波器DC/DC5V12V24V至裝置內(nèi)部其他插件光耦24V至OPT1插件101102106+220V/+110V-220V/-110V接地銅排保護(hù)裝置( A )( B )104105光耦24V保護(hù)裝置( C )615614OPT1光耦24V開入公共外部空接點(diǎn)開入DC圖 2-10 電源插件原理及輸入接線圖保護(hù)裝置的電源從 101 端子（直流電源 220V/110V端） 、102 端子（直流電源2

43、20V/110V端）經(jīng)抗干擾盒、背板電源開關(guān)至內(nèi)部 DC/DC 轉(zhuǎn)換器，輸出5V、12V、24V（繼電器電源）給保護(hù)裝置其它插件供電；另外經(jīng) 104、105 端子輸出一組 24V 光耦電源，其中 104 為光耦 24V，105 為光耦 24V。輸入電源的額定電壓有 220V 和 110V 兩種，訂貨時要注明，投運(yùn)時請檢查所提供電源插件的額定輸入電壓是否與控制電源電壓相同，電源輸入連接如圖 29(B).光耦電源的連接如圖 210(C),OPT1 插件的光耦 24V（615 端子）接電源模件光耦 24V-（105 端子） 。電源光耦 24V（104 端子）接至屏上開入公共端子；為監(jiān)視開入 24V

44、電源是否正常，需從開入公共端子或 104 端子經(jīng)連線接至 OPT1 插件的光耦24V（614 端子） ，其它開入的連接詳見 OPT1 插件。NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義202.3.22.3.2 交流輸入插件（交流輸入插件（ACAC）交流輸入變換插件（AC）與系統(tǒng)接線圖如下：斷路器A AB BC CBIAICI0I201202203204205206207208AUBUCUXU209210211213214212至低通插件至低通插件至低通插件201202203204205206208210212214213211209207AC此系統(tǒng)為典型接線215215圖 2-11 交

45、流輸入變換插件與系統(tǒng)接線圖、，分別為三相電流和零序電流輸入，值得注意的是：雖然保護(hù)中AIBICI0I零序方向、零序過流元件均采用自產(chǎn)的零序電流計算，但是零序電流起動元件仍由外部的輸入零序電流計算，因此如果零序電流不接，則所有與零序電流相關(guān)的保護(hù)均不能動作，如縱聯(lián)零序方向、零序過流等，電流變換器的線性工作范圍為 30。NI、為三相電壓輸入，額定電壓為V；為重合閘中檢無壓、檢AUBUCU3/100XU同期元件用的電壓輸入，額定電壓為 100V 或V，當(dāng)輸入電壓小于 30V 時，檢無3/100壓條件滿足，當(dāng)輸入電壓大于 40V 時，檢同期中有壓條件滿足；如重合閘不投或不檢重合，則該輸入電壓可以不接。

46、如果重合閘投入且使用檢無壓或檢同期方式（由定值中重合閘方式整定） ，則裝置在正常運(yùn)行時檢查該輸入電壓是否大于 40V，若小于40V，經(jīng) 10 秒延時報線路 TV 斷線告警，BJJ 繼電器動作。正常運(yùn)行時測量與之XUAU間的相位差，作為檢同期的固有相位差，因此對是哪一相或相間是沒有要求的，保XU護(hù)能夠自動適應(yīng)。215 端子為裝置的接地點(diǎn)，應(yīng)將該端子接至接地銅排。交流插件中三相電流和零序電流輸入，按額定電流可分為 1A、5A 兩種，訂貨時要NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義21注明，投運(yùn)前注意檢查。2.3.32.3.3 操作回路插件操作回路插件 SWISWI（以（以 RCS-94

47、1RCS-941 為例）為例）SWI 插件原理及輸出接點(diǎn)如下圖所示：R2R1圖 2-12 SWI 插件原理及接點(diǎn)輸出圖保護(hù)開入部分直接由操作回路引入跳閘位置、合后位置 KK、合閘壓力 HYJ、跳閘壓力 TYJ 的弱電信號，其+5V 電源即為保護(hù)的電源。圖中 KKJ 為磁保持繼電器，合閘時該繼電器動作并磁保持，僅手跳該繼電器才復(fù)歸，保護(hù)動作或開關(guān)偷跳該繼電器不復(fù)歸，NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義22因此其輸出接點(diǎn)為合后 KK 位置接點(diǎn)。用本裝置的操作回路，就不需要從 KK 把手取合后 KK 位置。也適應(yīng)了無控制屏的無人值守變電站的要求。斷路器操作回路中跳合閘直流電流保持回路

48、，可根據(jù)現(xiàn)場斷路器跳合閘電流大小選擇相應(yīng)的并聯(lián)電阻（R1，R2，跳合電流小于等于 4A 時可不并） 。2.3.42.3.4 顯示面板（顯示面板（LCDLCD）顯示面板單設(shè)一個單片機(jī)，負(fù)責(zé)漢字液晶顯示、鍵盤處理，通過串口與 CPU 交換數(shù)據(jù)。顯示面板還提供一個與 PC 機(jī)或 HELP-90A 通信的接口（9 芯） ，一個調(diào)試用模擬量輸入端子（15 芯） 。2.3.52.3.5 其它插件其它插件其它插件功能說明如下表所示：插件名稱簡稱作 用低通濾波插件LPF濾除高頻信號、電平調(diào)整CPU 插件CPU完成裝置的總起動元件和人機(jī)界面及后臺通信功能，DSP 完成所有的保護(hù)算法和邏輯功能通信插件COM完成與

49、監(jiān)控計算機(jī)或 RTU 的連接24V 光耦插件OPT1開關(guān)量經(jīng)光耦插件上的光耦回路隔離，送入 CPU信號繼電器插件SIG將 5V 的動作信號經(jīng)三極管轉(zhuǎn)換為 24V 信號，從而驅(qū)動繼電器NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義233 3RCS-900RCS-900 系列線路保護(hù)裝置繼電器的工作原理系列線路保護(hù)裝置繼電器的工作原理3.13.1 動作繼電器動作繼電器RCS-900 系列線路保護(hù)裝置的動作繼電器主要有：阻抗繼電器、工頻變化量距離繼電器(Z)、工頻變化量方向繼電器(F+，F(xiàn)-)、零序方向繼電器、電流差動繼電器等。3.1.13.1.1 阻抗繼電器阻抗繼電器距離保護(hù)和電流保護(hù)一樣是

50、反應(yīng)輸電線路一側(cè)電氣量變化的保護(hù)。在圖 3-1 所示的電網(wǎng)中，將輸電線路一側(cè)的電壓、電流加到阻抗繼電器中，阻抗繼電器反應(yīng)的mUmI是它們的比值，稱之為阻抗繼電器的測量阻抗。mmmIUZSEMKKZSZKmIImKmUUZ圖3-1 阻抗繼電器接線示意圖反應(yīng)輸電線路一側(cè)電氣量變化的保護(hù)一定要滿足兩個條件。首先，它必須能區(qū)分正常運(yùn)行和短路故障；其次，它應(yīng)該能反應(yīng)短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近。正常運(yùn)行時，加在阻抗繼電器上的電壓是額定電壓，電流是負(fù)荷電流，阻抗繼電器的測量阻抗是負(fù)荷阻抗NUlI。短路時，加在阻抗繼電器上的電壓是母線處的殘壓，電流是短路lNlmIUZZmKU電流，阻抗繼電器的測量阻抗是短路阻抗，。由于，K

51、IKZKmKKmIUZZNmKUUNARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義24，因而。所以，阻抗繼電器的測量阻抗可以區(qū)分正常運(yùn)行和短路故lKIIlKZZ障。如果在 K 點(diǎn)發(fā)生金屬性短路，短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的阻抗為，流過保護(hù)的電流KZ為，則保護(hù)安裝處的電壓為。阻抗繼電器的測量阻抗是KIKKmKZIU。這說明阻抗繼電器的測量阻抗反應(yīng)了短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的阻抗，KKmKmZIUZ也就是反應(yīng)了短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近。所以可以用它來構(gòu)成反應(yīng)一側(cè)電氣量的保護(hù)。由于阻抗繼電器的測量阻抗反應(yīng)了短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近，也就是反應(yīng)了短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，所以把以阻抗繼電器為核心構(gòu)成的反應(yīng)輸電線路一側(cè)電氣量變化的保護(hù)稱

52、做距離保護(hù)。距離保護(hù)相對于電流保護(hù)來說，其突出的優(yōu)點(diǎn)是受運(yùn)行方式變化的影響小。距離保護(hù)第段只保護(hù)本線路的一部份，在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時，一般在短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間沒有其它分支電流，所以它的測量阻抗完全不受運(yùn)行方式變化的影響。距離保護(hù)第、段其保護(hù)范圍伸到相鄰線路上，在相鄰線路上發(fā)生短路時，由于在短路點(diǎn)和保護(hù)安裝處之間可能存在分支電流，所以它們在一定程度上將受運(yùn)行方式變化的影響。ZSEMNP圖3-2 距離保護(hù)的階梯型時限特性tt由于阻抗繼電器的測量阻抗可以反應(yīng)短路點(diǎn)的遠(yuǎn)近，所以可以做成階梯型時限特性，如圖 3-2 所示。短路點(diǎn)越近，保護(hù)動作得越快；短路點(diǎn)越遠(yuǎn)，保護(hù)動作得越慢。第段按躲過本線

53、路末端短路（本質(zhì)上是躲過相鄰元件出口短路）繼電器的測量阻抗(也就是本線路阻抗)整定，它只能保護(hù)本線路的一部份，其動作時間是保護(hù)的固有動作時間（軟件算法時間） ，不帶專門的延時。第段應(yīng)該可靠保護(hù)本線路的全長，它的保護(hù)范圍將伸到相鄰線路上，其定值一般按與相鄰元件的瞬動段例如相鄰線路的第段定值相配合整定。第段除作為本線路、段的后備外，也作為相鄰元件保護(hù)的后備。所以它除了在本線路末端短路時要有足夠的靈敏度外，在相鄰元件末端短路也應(yīng)有足夠的靈敏NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義25度，其定值一般按與相鄰線路、段定值相配合并躲最小負(fù)荷阻抗整定。（1 1）短路時保護(hù)安裝處電壓計算的一般公式

54、）短路時保護(hù)安裝處電壓計算的一般公式圖 3-3 短路故障示意圖在圖 33 所示的系統(tǒng)中，線路上 K 點(diǎn)發(fā)生短路。保護(hù)安裝處的相電壓應(yīng)該是短路點(diǎn)的該相電壓與輸電線路上該相的壓降之和。輸電線路上該相的壓降是該相上的正序、負(fù)序、和零序壓降之和。如果考慮到輸電線路的正序阻抗等于負(fù)序阻抗，則保護(hù)安裝處相電壓的計算公式為： （3-101110010211010002211333Z)IKI(UZZZZIZ)III(UZIZIZIZIZIUUKKK8）式中 相。A、B、C。、流過保護(hù)的該相的正序、負(fù)序、零序電流。1I2I0I、短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正、負(fù)、零序阻抗。1Z2Z0ZK零序電流補(bǔ)償系數(shù)。11103ZZ

55、ZZZKM為輸電線路相間的互感阻抗。MZ短路點(diǎn)的該相電壓。KU輸電線路上該相從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的壓降。103Z)IKI(保護(hù)安裝處的相間電壓可以認(rèn)為是保護(hù)安裝處的兩個相電壓之差?？紤]到如（3-8）式所示的相電壓的計算公式后，保護(hù)安裝處相間電壓的計算公式為：SEMKZ0I2I1I1Z2Z0ZUU圖2-4短路故障示意圖NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義26 （3-1ZIUUK9）式中 兩相相間。、BC、CA。AB短路點(diǎn)的相間電壓。KU兩相電流差。I輸電線路上從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的兩相壓降之差。兩相上的1ZI項(xiàng)相抵消。103ZIK（3-8） 、 （3-9）兩式是短路時保護(hù)安裝處電

56、壓計算的一般公式。（2 2）I I、IIII 段接地阻抗繼電器動作特性分析段接地阻抗繼電器動作特性分析接地阻抗繼電器用來保護(hù)各種接地短路，它的工作電壓、極化電壓以及動作方程分別為：工作電壓：setOPZIKIUU03極化電壓：1UUP動作方程： (3-10)oPOPoUUarg27090 正方向故障正方向故障正方向單相接地短路分析。以為例，分析 A 相接地阻抗繼電器。假設(shè)短路前空載，則下面各式中的電 1AK流都是故障分量電流。用圖 34（a）系統(tǒng)圖里的參數(shù)來表達(dá)工作電壓和極化電壓：setmAsetAmAsetAAOPAZZIKIZIKIZIKIZIKIUU00003333 SmASAmSASA

57、SAAPAZkZIKIZIZZIKIZIEUU0101133NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義27式中：1010000022111101231313131CCKCCKICKICICICICIKIIkFAFAFAFAFAAA、是正、負(fù)、零序電流分配系數(shù)。1C2C0C動作方程： （3-11）oSmsetmoZkZZZarg27090SEKZmImUREMKNZ.gRFmZFISEKZmImUREMKNZFgRPFImZsetZYSZ(a) 正方向短路系統(tǒng)圖setZRZY(b) 反方向短路系統(tǒng)圖圖3-4 正方向、反方向短路的系統(tǒng)圖動作方程對應(yīng)的動作特性是以（+）和兩點(diǎn)的連線為直徑的

58、圓，如圖 35setZSZk中圓 1 所示。該圓向第象限帶有偏移。NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義28RjXsetZSZK12圖3-5 正向單相接地短路接地阻抗繼電器的穩(wěn)態(tài)動作特性 反方向故障：反方向故障：反向單相接地短路分析。以為例，分析 A 相接地阻抗繼電器。假設(shè)短路前空載，下面各式中的電流 1AK都是故障分量電流： （3-12）setmAsetAmAsetAAOPAZZIKIZIKIZIKIZIKIUU00003333 (3-13)RmARARmARAmRARARAAPAZkZIKIZIZZ)IKI(ZIZZIKIZIEUU0101011333式中：的表達(dá)式如上式所示

59、。其值在 0.75 到 0.87 之間。k是保護(hù)正方向的等值阻抗。RZ將（3-12）和（3-13）兩式代入動作方程(2-10 )，并消去分子分母中的 得：03IKIANARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義29oRmsetmoZkZZZarg27090該動作方程對應(yīng)的動作特性是以（+）和兩點(diǎn)的連線為直徑的圓，setZRZk如圖 3-6 所示。該圓向第象限上拋，遠(yuǎn)離了座標(biāo)原點(diǎn)。當(dāng)反方向發(fā)生單相接地短路時，繼電器的測量阻抗落在第象限。即使在反方向出口或母線發(fā)生短路，過渡電阻的附加阻抗是阻容性的話，測量阻抗進(jìn)入第象限也進(jìn)入不了圓內(nèi)。所以在反向發(fā)生單相接地短路時該繼電器有良好的方向性。Rj

60、XsetZRZK0圖3-6 反向單相接地短路接地阻抗繼電器的動作特性（3 3）相間阻抗繼電器的動作特性分析）相間阻抗繼電器的動作特性分析相間阻抗繼電器用來保護(hù)各種相間短路，它的工作電壓、極化電壓以及動作方程分別為：工作電壓 （3-14）setOPZIUU極化電壓 （3-15）1UUP動作方程 （3-16）oPOPoUUarg27090下面分別分析該繼電器的穩(wěn)態(tài)動作特性和暫態(tài)動作特性。分析的系統(tǒng)圖如圖 3-NARI-RELAYS 高壓微機(jī)線路保護(hù)員工培訓(xùn)講義304（a）所示。 正方向兩相短路正方向兩相短路以為例，分析 BC 相間阻抗繼電器。假設(shè)短路前空載，下面各式中的電流 2BCK都是故障分量電