1、第一章：微機(jī)保護(hù)概述,張沛超 2012,1,教材,2,參考書,3,數(shù)學(xué)工具,4,MathCAD Matlab,電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)的地位與作用,5,電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的“三道防線”,上世紀(jì)80年代初, 我國電力系統(tǒng)為防止發(fā)生惡性事故, 制定了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則。 采取一定技術(shù)措施后就可以保持系統(tǒng)穩(wěn)定又可以不丟掉負(fù)荷的故障稱為第一類穩(wěn)定性故障, 其相應(yīng)的技術(shù)措施被稱為第一道防線； 采取一定技術(shù)措施, 但必須丟掉部份負(fù)荷的故障稱為第二類穩(wěn)定性故障, 此時, 除第一道防線的技術(shù)措施外所必須增加的技術(shù)措施稱為第二道防線； 當(dāng)系統(tǒng)己經(jīng)失去穩(wěn)定,但采取一定的技術(shù)措施后即可避免系統(tǒng)發(fā)生大面積停電和崩潰的故

2、障被稱為第三類穩(wěn)定性故障,其相應(yīng)的技術(shù)措施稱為第三道防線。,6,電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的“三道防線”,第一道防線的技術(shù)措施主要是繼電保護(hù)，包括重合閘等； 第二道防線主要是安全穩(wěn)定緊急控制系統(tǒng)，按穩(wěn)定判據(jù)決定切機(jī)、切負(fù)荷以及連鎖切機(jī)、切負(fù)荷等； 第三道防線主要是低頻、低壓減負(fù)荷, 振蕩解列等。,7,繼電保護(hù)拒動可能導(dǎo)致的后果,8,微機(jī)保護(hù)發(fā)展簡史,9,保護(hù)發(fā)展簡史,1950s以前的繼電保護(hù)裝置都是由電磁型感應(yīng)型或電動型繼電器組成的，這些繼電器統(tǒng)稱為機(jī)電式繼電器. 1950s初由于晶體管的發(fā)展開始出現(xiàn)了晶體管式繼電保護(hù)裝置，稱之為電子式靜態(tài)保護(hù)裝置. 1970s是晶體管繼電保護(hù)裝置在我國大量采用的時

3、期滿足了當(dāng)時電力系統(tǒng)向高壓大容量方向發(fā)展的需要. 1980s后期靜態(tài)繼電保護(hù)從第一代(晶體管式)向第二代(集成電路式)的過渡. 1990s全面進(jìn)入微機(jī)保護(hù)階段。,10,微機(jī)保護(hù),微機(jī)繼電保護(hù)指的是以數(shù)字式計算機(jī)為基礎(chǔ)而構(gòu)成的繼電保護(hù)。 不同的稱呼： 微機(jī)保護(hù)、微型機(jī)繼電保護(hù)、數(shù)字式保護(hù) Digital Protection, Numerical Protection,Computer Protection, Microprocessor-based Protection,11,國際上微機(jī)保護(hù)發(fā)展簡史,1960s中后期，在英國、澳大利亞和美國的一些學(xué)者的倡導(dǎo)下開始進(jìn)行研究的。但由于當(dāng)時計算機(jī)的價

4、格昂貴，同時也無法滿足高速繼電保護(hù)的技術(shù)要求，因此沒有在保護(hù)方面取得實際應(yīng)用。但由此開始了對計算機(jī)繼電保護(hù)理論計算方法和程序結(jié)構(gòu)的大量研究，為后來的繼電保護(hù)發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。 1970s后期，出現(xiàn)了比較完善的微機(jī)保護(hù)樣機(jī)，并投入到電力系統(tǒng)中試運(yùn)行。 1980s，微機(jī)保護(hù)在硬件結(jié)構(gòu)和軟件技術(shù)方面日趨成熟，并開始推廣應(yīng)用。,12,我國微機(jī)保護(hù)發(fā)展簡史,起步于1980s初期，起步晚，但進(jìn)展很快。高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。 1984年，華北電力學(xué)院研制的輸電線路微機(jī)保護(hù)裝置首先通過鑒定并獲得應(yīng)用，揭開了我國繼電保護(hù)發(fā)展史上的新一頁。 東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)、發(fā)電機(jī)保護(hù)和發(fā)

5、電機(jī)變壓器組保護(hù)也相繼于1989年、1994年通過鑒定，投入運(yùn)行。 南京電力自動化研究院研制的微機(jī)線路保護(hù)裝置也于1991年通過鑒定。天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備廠合作研制的微機(jī)相電壓補(bǔ)償式方向高頻保護(hù)，西安交通大學(xué)與許昌繼電器廠合作研制的正序故障分量方向高頻保護(hù)也相繼于1993年、1996年通過鑒定。,13,我國微機(jī)保護(hù)發(fā)展簡史,上海交通大學(xué)與許繼電氣聯(lián)合研制的光纖縱差線路保護(hù)于1995年通過科技鑒定，并獲得上海市科技進(jìn)步二等獎。,14,微機(jī)保護(hù)的未來,15,微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn),16,微機(jī)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn),Cost Self-checking and reliability System integr

6、ation and digital environment Functional flexibility and adaptive relaying,17,微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),18,1、變電站角度。,19,2、單套保護(hù)系統(tǒng)。,20,單套保護(hù)系統(tǒng)。,21,交流輸入模件,變換,微計算機(jī),開入開出模件,人機(jī)對話模件,端子箱,單套保護(hù)系統(tǒng)（全數(shù)字化）。,22,交流輸入模件,變換,微計算機(jī),開入開出模件,人機(jī)對話模件,MU,一次設(shè)備的智能化改變了傳統(tǒng)變電站繼電保護(hù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)： 1、A/D變換沒有了，代之以高速數(shù)據(jù)接口。 2、開關(guān)量輸出DO、輸入DI移入智能化開關(guān)，保護(hù)裝置發(fā)布命令，由一次設(shè)備的執(zhí)行器來執(zhí)

7、行操作。,高速以太網(wǎng)通信,ECT,IED,執(zhí)行器,3、裝置內(nèi)部。,23,微機(jī)保護(hù)硬件結(jié)構(gòu),24,微機(jī)保護(hù)硬件結(jié)構(gòu),25,26,硬件MCU主板設(shè)計方案,MCU,MC33993,A/D前向通道,其它24V開入,16路,MC33996,SPI接口,16路開出,網(wǎng)絡(luò)接口,光隔,LIN,485,CAN,時鐘,DATA FLASH,SPI接口,液晶顯示器,旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo),13根I/O線,ECT接口,3線接口,光隔,10個220V開入,SPI接口,USB接口,采樣 (ALP,S/H, MUX,A/D),微機(jī)保護(hù)軟件結(jié)構(gòu),數(shù)字濾波器是不以計算電氣量特征參數(shù)為目的，而是通過對采樣序列的數(shù)字運(yùn)算得到一個新的序列（通常仍

8、稱為采樣序列），在這個新的采樣序列中已濾除了不需要的頻率成分，只保留了需要的頻率成分。 數(shù)字式保護(hù)算法的目的是從數(shù)字濾波器的輸出采樣序列或直接從輸入采樣序列中求取電氣信號的特征參數(shù)，從而為進(jìn)一步實現(xiàn)保護(hù)動作判據(jù)或動作方程創(chuàng)造條件。 數(shù)字式保護(hù)的算法可分為兩大類。一類是特征量算法，用來計算保護(hù)所需的各種電氣量的特征參數(shù)，如電氣量的幅值、相位、功率、阻抗、序分量等；另一類是保護(hù)動作判據(jù)（Operation Criterion）或動作方程(Operation Equation)的算法，與具體的保護(hù)功能密切相關(guān)，并需要利用特征量算法的結(jié)果。 最后還需要完成各種邏輯處理及時序配合的計算和處理，才能最終實

9、現(xiàn)動作判定。,27,數(shù)字濾波 (Digital Filter),保護(hù)特征量 提取算法,保護(hù)動作 判據(jù)算法,保護(hù)跳閘 邏輯算法,微機(jī)保護(hù)的型號與功能,28,29,北美地區(qū)分類習(xí)慣：IEEE C37.2-2008,30,歐洲分類習(xí)慣：IEC 61850,31,典型代表Schweitzer Engineering Laboratories, Inc.,32,GE,歐洲對保護(hù)的類型（以ABB為例）,REL670 Line distance RED670 Multi terminal (differential) RET670 Transformer REC670 Bay control,RED670 3 Phase trip 1 or 2 CB 1 Phase trip 1 or 2 CB REL670 3 Phase trip 1 or 2 CB 1 Phase trip 1 or 2 CB,保護(hù)的類型（以ABB為例）,RET670 2 Winding - 1 or 2 CB 3 Winding 1 o