KV微机线路保护原理说明书

微机保护原理说明书1135kV线路保护配置及功能本保护装置是以三段式方向过电流保护；零序电流保护；小电流接地选线；三相一次重合闸(检无压或检同期可选)和后加速；低频减载；PTPT断线检测及PTPT断线闭锁方向或保护；说明了35KV35KV微机线路保护的主要原理、硬件部分和软件部分的构成。235KV线路保护的主要原理2.12.1三段式过电流保护原理输电线路发生短路时，相电流突然增大，线电压降低，当故障线路上的相电流大于某一个规定值，同时保护安装处母线电压小于某一个规定值时，保护将跳开故障线路上的断路器而将故障线路断电，这就是过电流保护的工作原理。其中，规定值就是过电流保护的动作电流，它是能使电流保护动作的最小电流，通常用DZ表示。过电流保护在35K35KVV及以下的输电线路中被广泛应用。下面对三段式过电流保护分别予以介绍：

(1)无时限的电流速断保护(电流段保护)我们以图2.22.2中单侧电源网络中输电线路ABAB上所装设的电流保护来分析电流保护的原理。在图2.22.2中，为了反映全线路的短路电流，设ABAB线路的电流保护装于线路始端母线A处，在图上叫做电流保护11,显然电流保护11要可靠动作，它的动作值DZ必须选择小于或等于保护范围内可能出现的最小短路电流。在图2.22.2中，假设ABAB线路上d1d1点发生三相短路，则线路上的短路电流为：(2(211)微机保护原理说明书2其中，E是电源系统相电势，Zs是电源系统阻抗，乙是故障点到保护安装处之问的阻抗，由式(2(21)1)可以看出，当系统电压一定的时候，短路电流的大小与系统阻抗和短路点的位置及短路类型有关，系统阻抗是由运行方式决定的，在最大运行方式下Zs取微机保护原理说明书312nm图22单侧电源网络中电流保护原理图最小值，在最小运行方式下ZS取最大值，在实际中，一般来说系统在最大运行方式下三相短路电流最大，称此为保护的最大运行方式，系统在最小运行方式下两相短路电流最小，称此为保护的最小运行方式。这两种情况下的短路电流随故障点位置变化的曲线如图2.22.2中的曲线和曲线22,曲线11为最大运行方式下的曲线，曲线22为最小运行方式下的曲线，当系统运行在其它任何方式下发生任何类型的短路时，df(Ld)曲线位于曲线和曲线22之间。对安装在ABAB线路的保护11来说，快速切除ABAB线路的故障是它的首要任务，因此其动作值DZ应该小于等于ABAB线路上可能出现的最小短路电流，最小短路电流为线路末端发生两相短路时的短路电流B)mn，XXX。LdLanLna_微机保护原理说明书4同时，当BCBC线路靠近BB端发生短路时，由于短路电流大于Bn，这时有可能使在ABAB微机保护原理说明书5线路的保护11误动作，因此，为了不使保护11误动作同时可以区分所保护线路的末端故障和下一条线路的始端故障并且考虑到信号处理系统所产生的误差，保护11的动作电流应满足：其中，Kk是可靠系数，通常Kk1.31.3,lB3mn是BB母线处在最大运行方式下发生三相短路的电流。根据式(2(22)2)整定的电流可以保证保护的选择性，如果省略装置和断路器的动作时间，保护可以无延时动作，因此将此电流保护叫做无时限电流速断保护，也叫电流段保护，它的动作值选择原则为：按躲开本线路末端发生短路时的最大短路电流整定。但是，从图2.22.2中可以看出，系统在最小运行方式下保护的范围Lm最小，而在最大运行方式下保护的范围Lma_最大，无时限电流速断保护的范围随着运行方式的变化而变化，在最小方式下保护范围可能为00，这是无时限电流速断保护的缺点。

(2)限时电流速断保护((电流U段保护))”电流段保护并不能保护线路的全长，应该在AA母线处再装设一套电流保护，这套电流保护用来保护ABAB线路的全长，这样，如果在下一段相邻线路BCBC靠近BB端发生短路时，这套保护将会跳开1DL1DL而失去选择性，因此，将这套保护启动以后经过一个延时再作用于出口跳闸，当BCBC始端发生短路时，装在BB母线的电流速断保护22首先动作，而装在保护11处的带延时的电流保护不会误动，从而保证了选择性。这套电流保护被称为限时电流速断保护，也叫电流U段保护，电流U段保护的延时时间一般为0.50.5左右。在图2.32.3中看出，只要ABAB闻的U段电流保护范围不超过BCBC间的段电流保护范围，就可以保证选择性，即：XXX(2(222)DZ.1KK1DZ.2(2(233)微机保护原理说明书6其中llDz.1是ABAB间U段电流保护的整定值，lDz.2是BCBC间段电流保护的整定值，KKK可靠系数，K；1一般大1.11.1。微机保护原理说明书在线路上安装了电流段和电流U段保护以后，整段线路的故障可在0.30.5s0.30.5s之内得到解决，我们称电流段和U段保护为线路的主保护。图2.3三段式电流保护原理图

(3)定时限过电流保护((电流川段保护))一条线路保护中只安装了主保护，理论上来说可以解决线路的所有故障，但是当主保护由于各种原因而拒动时，就需要一个后备保护，用来解决当主保护拒动时切除线路故障，后备保护可以保护本线路全长，也可以保护相邻线路全长。后各保护也叫电流川段保护，一般是定时限过电流保护，在图2.32.3中可以看出川段电流的保护范围，它的动作值整定原则为：躲过正常运行时的最大负荷电流来整定，即：(2(244)其中，KK是电流川段可靠系数，KK大1.21.2，Kst是自启动系数，Kst大于等11,Kre为返回系数，Kre小11，XXX.ma_为线路ABAB上可能流过的最大电流，DZ.1是装在保护11处的电流川段整定值。电流川段保护的延时时间比电流U段保护的延时时间要长，而且，越靠近电网末端的川段电流保护动作时间越短，在越靠近电源附近的川段电流保护动作时间越长，所以电流川段保护只能用做后备保护。2.22.2输电线路方向性电流保护的工作原理前面分析的是单侧电网过电流保护，而在实际中，一般都是双侧电源或者环网，以mt尸DZ.1微机保护原理说明书4微机保护原理说明书

【9双侧电源网络为例说明，为了切除线路上的故障，线路的两侧都应该装设保护装置和断路器。E1图2.4方向型电流保护工作原理图从图2.42.4可以看出，当两端都有电源时，如果dd点发生短路故障，按选择性要求应该是离故障点最近的保护11和保护22动作，使1DL1DL和2DL2DL跳闸切除故障，但是由于保护22和保护33流过同一电流有可能使保护33误动作，而这个误动作的保护是由于保护安装处反方向发生故障时，由对侧电源提供的短路电流而引起的，而且误动作的保护上流过的电流方向都是由被保护的线路流向保护安装处母线，正确动作的保护上电流方向是由保护安装处母线流向被保护的线路，两者电流方向正好相反，所以，应该在原来三段式电流保护的基础上加上一个判断电流方向的元件，当正方向电流时保护动作，而负方向电流时保护不动作，这就是方向电流保护的工作原理。在实际中，由于电流是交流量，不用直接来判断它的方向，但是当故障点一定的时候，短路电流和保护安装处的母线电压之间的夹角是不变的，所以应该利用功率方向元件来判断，如果设保护22的短路电流和母线电压之间的夹角为d，那么保护33的短路电流和母线电压之间的夹角是180d，则保护22和保护33处的短路功率为P于30,P3O根据功率方向元件可以判断哪个保护应该动作，哪个保护不应该动作，从而有效的解决了保护的误动作。采用90接线方式后，当保护安装处附近发生两相相间短路时，有两相输入保护的电压中含有非故障相电压，而非故障相电压不变，故障相电压降低，所以输入保护装置的电压仍然很高，这样就消除了保护的死区，当保护安装处附近发生三相短路时，因为输入保护的电压都很低，但是在故障前瞬间这些值都很大，所以可以利用微机保护的记忆功能来使输入电压的幅值增大而保持故障电压的相位特征，从而可以消除死区。2.32.3单相接地报警原理35KV35KV电网是中性点不接地系统，当发生单相接地故障时，故障点的电流很小，而且三相线电压仍然保微机保护原理说明书持对称，对负荷的供电基本没有影响，在一般情况下，允许再运行1122小时，不必立即跳闸，但是这时其它两相的对地电压要升高倍.3.3，为防止故障进一步扩大成两点或多点接地短路而对负荷供电造成影响，应该及时的发出报警信号，以便运行人员采取措施给予清除。小电流系统的单相接地原理图如图2.52.5所示。在图2.52.5中可以看出，系统在正常运行情况下，三相对地有相同的电容CCo，每一相都有一个对地电容电流，这三个电流之和为00,假设AA相发生单相接地短路，AA相对地电压为00,其它两相对地电压变为原来的.3.3倍，对地电容电流也变为原来的.3.3倍，我们用lb和c来表示非故障相的对地电流，则可以得出：1bUBDjC0cUCDjCo（2255）此时，从接地点流回的电流dlbc3UCo，为正常运行时三相对地电容电流的算术和。当系统中有多条线路存在时，每条线路上都有对地电容存在，当其中一条线路AA相发生单相接地故障时，整个系统的AA相对地电压都为00,所以AA相的对地电容电流为00,在非故障线路上，BB相和CC相流有本身的电容电流，因此，在线路的始端反应的零序电流为10_1b_1c_（2电平输出1 开入专用电源__外部接点微机保护原理说明书

【15图3.5V（ ）控制端Lrjj1J11:1（ ）J(4微机保护原理说明书17保护退出故障计算程序中进行各种保护的算法计算，跳闸逻辑判断以及事件报告、故障报告及波形的整理。4.24.2非正弦信号的特征量算法一全周傅氏算法全周傅氏算法的基本思想源于傅里叶级数。假设输入信号为周期函数，即输入信号中除基频分量外，还包含直流分量和各种整次谐波分量。其表达式为：M_(t)ansnn1tbncosn1tn0其中，n=0,1,2n=0,1,

2、MMMM为信号中所含的最高次谐波的次数，an,bn分别为第nn次谐波分量的实部和虚部，1为基频角频率，根据三角函数系在区间00，TJTJ（T1基频周期）上的正交性和傅里叶系数的计算方法，可在式（4411）中直接导出实部、虚部计算式为：_(t)snn抑T10(4(411)(4(422)图4-1010)