继电保护是继电保护技术和继电保护装置的总称。继电保护技术是一个完整的电力技术理论体系,主要由电网故障分析、继电保护原理及实现、继电保护装置设计与继电保护运行及维护技术等技术构成。继电保护装置是完成继电保护功能的核心,就是能反应于电网中电气元件发生的故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。在开关柜、配电柜等成套电气设备中我们一般称为继电器。
继电保护装置的主要用途有:
1.当被保护的输电线路或电气元件发生故障时,继电保护装置迅速动作,使断路器跳闸,将故障部分熊电力系统中切除,使其破坏程度减至较小,并保证非故障部分继续正常运行。
2.当被保护的输电线路或电气元件发生不正常正常工作状态时,继电保护装置发出信号,通知运行人员采取相应措施。
继电保护装置的分类有哪些:
1.按被保护的对象分输电线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护和母线保护等。
2.按保护的原理分为电流保护、电压保护、距离保护、差动保护、方向保护和零序保护等。
3.按保护所反映故障的类型分为相间短路保护、接地故障保护、匝间短路保护、继线保护、失步保护、失磁保护和过励保护等。
4.按继电保护装置的实现技术分为机电型保护(如电磁型保护和感应型保护)、整流型保护、晶体管型保护、集成电路型保护和微机型保护等。
5.按保护所起的作用分为主保护、后备保护和辅助保护等。
方向元件
4.1.1 本装置的相间方向元件采用90接线方式,按相起动,各相电流元件仅受表4-1中所示相应方向元件的控制。为消除死区,方向元件带有记忆功能。
相间方向元件 I U
A IA UBC
B IB UCA
C IC UAB
表4-1 方向元件的对应关系
本装置Arg(I/U)=-30~90,边缘稍有模糊,误差<5。
图4-1 相间方向元件动作区域
4.1.2 本装置的零序方向元件动作区为Arg(3U0/3I0)=-180~-120及120~180,3U0为自产,外部3I0端子接线不需倒向。边缘误差角度<5
图4-2 零序方向元件动作区域
说明:在现场条件不具备时,方向动作区由软件保证可以不作校验,但模拟量相序要作校验。
CPU插件主要由以下几部分构成:
1)CPU系统
CPU系统由高性能的微处理器CPU(32位)、大容量的ROM(512K字节)、RAM(1M字节)、Flash Memory(1M字节)等构成,使该CPU模件具有较强的数据处理及记录能力,可以实现各种复杂的故障处理方案和记录大量的故障数据。Flash Memory中记录的录波报告、事件及保护定值等运行配置信息在装置掉电后均不会丢失。
2) 数据采集系统
本装置的数据采集系统由两部分组成。
保护系统由高可靠性的14位精度的A/D转换器、多路开关及滤波回路组成模拟量采集系统, A/D转换芯片内部具有采样保持及同步电路,转换速度快、采样偏差小、功耗小及稳定性好等特点,本装置的模拟量采样回路无可调整元件,也不需要在现场作调整,具备高度的可靠性。
图3-2 A/D系统原理示意图
测量系统由**测量芯片实现实现模拟量采集,测量精度高达24位,采用硬件技术解决因频率误差而导致测量误差增大的问题。测量系统具备测量精度单次调整后自动记忆的功能,在现场*再作调整。
3)开关量输入及输出部分
本装置提供外部输入的开关量11路,由装置**开入24V电源供电; GPS对时用开入1路,该路输入量可由内部或**24V电源供电;所有开入经光电耦合器件接入系统。
本装置提供开出13路,一类是用于驱动出口及信号继电器的, 此种开出的+24伏电源都是经过本装置逻辑插件告警继电器常闭接点闭锁的;另一类用于驱动告警、呼唤及信号复归等继电器,其+24伏电源是不经过闭锁的。 本装置本地告警信号及告警信号由两种方式驱动:告警和呼唤,告**于检测到必须闭锁本CPU开出的致命异常状况时,呼唤则用于不需闭锁开出的情况,例如“PT断线”等异常工况时。详见逻辑继电器插件说明。
4) 通信部分
本插件内含通信速度较高、具备通用性接口的以太网络芯片,以太网为本装置接入系统的主要通信接口。装置提供RJ45通信接口,以UTP5线为通信介质。
本装置还配置了一个SPI接口用于与人机对话插件(MMI)通信,一个SCI(标准RS232串行接口)用于连接PC机,可以借助PC机的强大功能及配置的**调试软件包对装置进行各种测试。
5) 时钟回路
插件内设置了硬件时钟回路,采用的时钟芯片精度高,并配有电池以掉电保持。本装置还考虑了硬件对时电路,接收GPS的脉冲对时信号。
另外,CPU插件采用了多层印制板及表面封装工艺,外观小巧,结构紧凑,大大提高了装置的可靠性及抗电磁干扰能力。
逻辑及跳闸插件
本插件内包括逻辑继电器及跳闸继电器两类。
1)逻辑继电器
逻辑继电器由CPU插件经光耦器件直接驱动,包括:出口回路开放继电器QDJ、跳闸继电器TJ、合闸继电器HJ、遥控跳闸继电器CKJ1、遥控合闸继电器CKJ2、出口中间继电器CKJ4~CKJ7、信号继电器CKJ3、装置异常告警及闭锁继电器GJ、告警或呼唤信号继电器GJX、信号复归继电器FGJ等。
QDJ为出口回路总开放继电器,本装置内用于跳合闸的出口中间继电器,其负电源均经该继电器闭锁,该继电器的设置可有效防止某路开出损坏时保护的误动作。
告警继电器驱动方式: GJ继电器为CPU自检发现有严重异常情况,必须立即切断本保护出口电源的,驱动该继电器。GJ起动后一方面经过其常开接点自保持,另一方面由其常闭接点切断CPU插件的24伏跳闸正电源,驱动GJ的同时也将驱动一个磁保持的信号继电器GJX,其接点GJX-1用以点亮面板上本地告警信号灯,GJX-2用于信号。
信号继电器驱动方式:该类信号不需要切断保护跳闸正24伏电源,直接驱动GJX,由GJX继电器的触点分别给出当地及信号。
2)跳闸继电器
跳闸继电器主要由各种操作回路继电器构成,包括跳闸位置继电器(TWJ)、合闸位置继电器(HWJ)、手动跳闸继电器STJ、跳闸保持继电器TBJ、合闸保持继电器HBJ等。
跳闸、合闸保持电流的调整通过并联于相应继电器线圈的二极管自动分流,达到跳、合闸电流自适应。本装置考虑了弃用装置内部防跳回路而改用断路器自身防跳回路的方式,只需分别短接TBJV线圈和TBJV接点5~6即可。
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