城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護城市軌道交通供電系統(tǒng)鄭州鐵路職業(yè)技術學院URBANRAILTRANSITPOWERSUPPLYSYSTEM主講人：劉峻峰第一節(jié)繼電保護的基礎知識2繼電保護的構成01對繼電保護裝置的基本要求02content目錄目錄繼電保護的構成繼電保護的構成0

1一、繼電保護的構成01繼電保護的基本構成其結構框圖如圖所示無論是傳統(tǒng)的依賴繼電器的機電型繼電保護還是現(xiàn)在常用的微機型繼電保護，在組成上一般都包括測量部分邏輯部分執(zhí)行部分繼電保護系統(tǒng)的組成框圖一、繼電保護的構成01繼電保護的基本構成測量部分主要是測量并采集被保護對象的一個或幾個物理量，并將測量結果或采集結果與保護的整定值相比較，比較結果將用于下一步的邏輯運算。如根據(jù)比較結果，給出“是”、“非”；“大于”、“不大于”；等于“0”或“1”性質的一組邏輯信號，從而判斷保護是否應該啟動。邏輯部分是根據(jù)測量值和整定值的比較結果，由邏輯作出判斷，以決定保護裝置采取何種反應。如根據(jù)測量部分各輸出量的大小、性質、輸出的邏輯狀態(tài)出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護裝置按照一定的邏輯關系工作，最后確定是否應該使斷路器跳閘或發(fā)出信號，并將有關命令傳給執(zhí)行部分。執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分傳遞的信號，最后完成保護裝置所擔負的任務。如故障時，動作于跳閘；異常運行時，發(fā)出信號；正常運行時，不應動作。一、繼電保護的構成01繼電保護的基本構成簡單的線路過電流保護接線圖“現(xiàn)以如圖所示的簡單的線路過電流保護裝置為例，說明傳統(tǒng)的機電型繼電保護的組成與工作原理。“一、繼電保護的構成02傳統(tǒng)的機電型繼電保護在正常運行時，通過被保護元件的電流為負荷電流，小于電流繼電器KA的動作電流，電流繼電器不會動作，對應的觸點不會閉合由圖中可以看出，測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元件的大電流變成小電流，并將保護裝置與高壓部分隔離。當線路發(fā)生短路故障時，流經電流繼電器的電流大于繼電器的動作電流，電流繼電器立即動作，對應的觸點閉合，將邏輯回路中時間繼電器KT的線圈通電，時間繼電器KT動作，經過整定時間tset后，時間繼電器的觸點閉合，接通執(zhí)行回路中信號繼電器KS的線圈和斷路器QF的跳閘線圈YR回路，使斷路器QF跳閘，切除故障線路同時信號繼電器KS動作，其常開觸點閉合發(fā)出信號，并自保持，該信號由值班人員做好記錄后，手動復歸。一、繼電保護的構成03微機型繼電保護微機型繼電保護硬件結構原理框圖對于現(xiàn)在常用的微機型繼電保護，它是將被保護元件輸入的模擬電氣量經過模/數(shù)轉換（A/D）變換成數(shù)字量，利用微機進行處理和判斷。微機繼電保護裝置主要由硬件部分和軟件部分組成，其硬件結構的原理框圖如圖所示。一、繼電保護的構成03微機型繼電保護數(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）、多路轉換開關（MPX）以及模/數(shù)（A/D）轉換等功能模塊，完成模擬輸入量到數(shù)字量的準確轉換。（1）微機主系統(tǒng)該系統(tǒng)包括微處理器（CPU）、只讀存儲器或閃存內存單元、隨機存取存儲器、定時器、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，對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入RAM區(qū)的原始數(shù)據(jù)進行分析、處理，完成測量，邏輯運算和控制功能。（2）開關量（或數(shù)字量）輸入/輸出系統(tǒng)該系統(tǒng)由微機的并行接口、光隔離器件及有觸點的中間繼電器等組成，以完成各種保護出口的跳閘、信號、外部觸點輸入、人機對話及通信等功能。（3）微機保護的硬件一般包括以下三大部分一、繼電保護的構成03微機型繼電保護該系統(tǒng)的工作原理如下被保護元件的模擬量（交流電流、電壓）經電流互感器TA和電壓互感器TV進入到微機繼電保護的模擬量輸入通道。由于需要同時輸入多路電壓或電流信號（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和電壓互感器的電壓信號變成適用于微機保護用的低電壓量，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，進入采樣保持電路。一、繼電保護的構成03微機型繼電保護采樣保持電路將一個在時間上連續(xù)變化的模擬量轉換為在時間上的離散量，完成對輸入模擬量的采樣。通過多路轉換開關將多個輸入電氣量按輸入時間前后分開，依次送到模/數(shù)轉換器，將模擬量轉換為數(shù)字量進入計算機系統(tǒng)進行運算處理，判斷是否發(fā)生故障，通過開關量輸出通道，經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。對繼電保護裝置的基本要求對繼電保護裝置的基本要求0

2二、對繼電保護裝置的基本要求無論根據(jù)哪種原理構成的繼電保護，在技術上都應滿足四個基本要求即選擇性速動性靈敏性可靠性1選擇性選擇性有兩層含義一是當電力系統(tǒng)某一元件發(fā)生故障時，電力系統(tǒng)中很大范圍內的電氣量都將發(fā)生變化，因此，位于此范圍內的繼電保護裝置都有可能動作，這樣勢必造成大面積的停電。為了縮小供電系統(tǒng)的停電范圍，要求保護裝置只將發(fā)生故障元件有選擇性地切除。二是當由于某種原因，距離短路點最近的保護裝置或斷路器拒絕動作時，相鄰元件的保護裝置應起后備作用。二、對繼電保護裝置的基本要求如圖所示的電路中，當k1點發(fā)生短路故障時，應由故障線路上的保護1和保護2動作，將故障線路切除，這時仍可由另一條非故障線路繼續(xù)向變電所B供電。當k3點發(fā)生短路故障時，應由線路的保護6動作，使6處的斷路器跳閘，將故障線C-D切除，這時只有變電所D停電。由此可見，繼電保護有選擇性的動作可將停電范圍限制到最小，甚至可以做到不中斷對用戶的供電。1選擇性繼電保護選擇性動作的說明圖二、對繼電保護裝置的基本要求當k3點發(fā)生短路故障時，距短路點最近的保護6應動作切除故障，但由于某種原因，該處的保護或斷路器拒動，故障便不能消除，此時，如其前一條線路（靠近電源側）的保護5動作，故障也可消除，故將保護5稱為保護6的后備保護。這種后備作用是通過相鄰元件的保護裝置，且在遠處實現(xiàn)的，故稱為遠后備保護。一般情況下，遠后備保護動作切除故障時將使供電中斷的范圍擴大。1選擇性繼電保護選擇性動作的說明圖二、對繼電保護裝置的基本要求2速動性是指故障發(fā)生后，繼電保護裝置應能盡快地動作切除故障，以縮短設備及用戶在大電流、低電壓狀態(tài)下的運行時間，降低設備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。動作迅速且又能滿足選擇性要求的保護裝置，一般結構都比較復雜，價格昂貴。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。對大量的中、低壓電力設備來說，不一定都有必要采用高速動作的保護。對保護速動性的要求應根據(jù)電力系統(tǒng)的接線和被保護設備的具體情況，經技術、經濟比較后確定。速動性二、對繼電保護裝置的基本要求“是指系統(tǒng)等效阻抗最小、被保護線路末端短路時，通過保護裝置的短路電流為最大的運行方式；系統(tǒng)最小運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，通過保護裝置的短路電流為最小的運行方式。對于能滿足靈敏性要求的繼電保護，在其保護范圍內發(fā)生故障時，不論短路點的位置、短路的類型以及短路點是否有過渡電阻，都能正確反應故障。即不僅要求在系統(tǒng)最大運行方式下發(fā)生三相短路時能可靠動作，還要求在系統(tǒng)最小運行方式下且發(fā)生經過較大的過渡電阻的兩相或單相短路故障時也能可靠動作。3速動性是指電氣設備或線路在被保護范圍內發(fā)生短路故障或不正常運行情況時，保護裝置的反應能力。靈敏性系統(tǒng)最大運行方式是對繼電保護最根本的要求，是指被保護范圍內發(fā)生故障時，保護裝置動作的可靠程度，即不誤動（也被稱為安全性）、不拒動（也被稱為可信賴性）。可靠性“二、對繼電保護裝置的基本要求是要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作，不拒動是要求繼電保護在規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了應該動作的故障時可靠動作。不誤動可靠性取決于保護的工作原理、裝置本身的制造質量、保護回路的連接和運行維護的水平。一般而言，保護的工作原理越簡單、保護裝置的組成元件質量越高、回路接線越簡單，保護的工作就越可靠。同時，正確的調試、整定、運行及維護，對于提高保護的可靠性都具有重要的作用。4可靠性繼電保護的誤動和拒動都會給電力系統(tǒng)帶來嚴重危害。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)結構不同，電力元件在電力系統(tǒng)中的位置不同，誤動和拒動的危害程度不同，所以提高可靠性的側重點在不同的情況下有所不同。“二、對繼電保護裝置的基本要求對于母線保護，由于它的誤動將會給電力系統(tǒng)帶來嚴重后果，因此更強調不誤動。以上四個基本要求是設計、配置和維護繼電