微机保护装置 基本原理 主要类型选型和场景适用 主要保护功能和保护配置
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微机保护装置是由CPU、模数转化、存储器、 计时器 等组成的。嵌入式的微控制器的核心是数字化，在输入输出的通道中包括了模拟输入通道、低通滤通道和数字输入输出通道。在输配电过程中，微机保护装置的作用是继承了继电保护的电压保护、监测、报警、自查等功能，简化了继电保护的程序部和组成，使得在保护过程更加精细、精确与经济，灵活简便的操作方式更便于安装和操控。主要作为110KV及以下电压等级的发电厂、变电站、配电站等，也可作为部分70V-220V之间电压等级中系统的电压电流的保护及测控。 微机保护装置除了具有上述微机保护的优点之外，与同类产品比较具有以下特点： （1）微机保护装置，品种特别齐全，可以满足各种类型变配电站的各种设备的各种保护要求。 （2）硬件采用最新的芯片，提高了技术上的先进性。通过键盘与液晶显示单元可以方便的进行现场观察与各种保护方式与保护参数的设定。 （3）硬件设计在供电电源，模拟量输入，开关量输入与输出，通信接口等采用了特殊的隔离与抗干扰措施，抗干扰能力强，除集中组屏外，可以直接安装于开关柜上。 （4）软件功能丰富，除完成各种测量与保护功能外，通过与上位处理计算机配合，可以完成故障录波（1秒高速故障记录与9秒故障动态记录），谐波分析与小电流接地选线等功能。 （5）可选用RS232和CAN通信方式，支持多种远动传输规约，方便与各种计算机管理系统联网。 （6）采用宽温带背景240×128大屏幕LCD液晶显示器，操作方便、显示美观。 （7）集成度高、体积小、重量轻，便于集中组屏安装和分散安装于开关柜上。 不同类型微机保护功能的基本原理 一、备用电源自动投切保护装置基本原理 1 、方式一：母线不分段，一路进线供电；监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置监测到某一进线电压失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压正常时，则跳失压进线断路器，确认进线断路器跳开后合另一个进线断路器。 2 、方式二：母联在合闸状态，一路进线供电，监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线电压失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压、母线电压正常时，则跳失压进线断路器。 3、 方式三：母联在分闸状态，两路进线供电；监测两回进线的电流、电压及母线电压，当装置检测到某一进线电压失压、无流且本段母线电压失压，而另一回进线电压正常时，则同时跳失压进线断路器，确认进线断路器跳开后合母联断路器。 二、变压器保护装置的基本原理 1）瓦斯保护：防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低，其中重瓦斯跳闸，轻瓦斯故障信号。 2）纵差动保护和电流速断保护：防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路。 3）相间短路的后备保护：过电流保护，复合电压启动的过电流保护，负序过电流。 4）零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路。 5）过负荷保护：防御变压器对称过负荷 6）过励磁保护：防御变压器过励磁。 三、电容器保护装置的基本原理 1）电流速断、过电流保护：当电容器绕组本身内部元件全部击穿形成相间短路，产生很大的短路电流的情况下，该保护起作用，对于电容器的初期内部故障无法反映。 2）反映初期内部故障的保护：不平衡保护。A 电容中性点的不平衡电压保护,中性点不接地单星形接线不平衡保护，检测电容器中性点和地之间的电位差进行保护。B 电容中性点的不平衡电流保护，中性点不接地单星形接线不平衡保护，检测电容器中性点和地之间的不平衡电流进行保护。C 电容器中性点不接地保护，中性点不接地双星形接线不平衡保护：采用两种方案， 一是检测两组电容器中性点之间的不平衡电流进行保护；二是检测两组电容器中性点之间的不平衡电压进行保护。 四、线路保护装置的基本原理 1 、线路保护，主要为过流保护。过流保护是根据故障时线路故障电流大小作为动作判据来跳闸的，但是它的保护范围及定值随运行方式的变化，有时没有保护范围。为克服过流保护的缺点，可以采用距离保护，距离保护是根据故障点到保护安装点的距离来动作跳闸的。其整定值可按照线路长度的比例进行整定。距离保护反应故障点至保护装置地点之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近来确定动作时间的一种保护装置。它根据测量的电流和电压来测量保护装置至短路点的阻抗值，此值称为“测量阻抗”。 2 、线路距离保护的时限特性，为了满足速动性、选择性和灵敏性的要求，目前广泛使用具有三段动作范围的阶梯型时限特性，分别为距离保护I、II、III段。 3 、线路距离保护的构成 1）启动元件，防止保护由于软硬件故障及特殊运行方式下误动而设置的防止误动作的措施。 2）PT断线闭锁元件，阻抗测量Z=U/I,因此当PT断线时，U=0,Z=0，阻抗测量元件会误动作，所以要增加PT断线闭锁元件。 五、相间保护时电流电压保护的配置原则 1） 第一段采用无时限方向电压速断保护 ：无时限方向电压速断保护一般必须附加方向元件，以防止保护背侧短路时电压下降引起保护误动作。存在缺点，在电网中一般不推荐采用。 2） 保护的第二段采用限时电流速断保护：限时电流速断保护（过流II段），是反映电流短路时，带延时保护线路全长的电流保护。要求以较小的时限快速切断全线范围内的故障。保护范围能到下一条线路的80%全长，作为电流速断保护的后备保护，动作有一定的时限，通长为0.35～0.6秒，多取0.5秒，以保证动作的“选择性”； 3） 保护第三段主要采用各类过电流保护：限时过电流是反映电流短路时，带延时保护下一条线路全长的电流保护。作为近后备，应在过流I段、过流II段拒动时，能保护本线路全长。作为远后备，应在下一条线路的过流I段、过流II段拒动时，能保护下一条线路的全长；动作有一定的时限，以保证动作的“选择性”；过流III段的启动值，应大于可能出现的最大负荷。在过流III段保护中同时采用低电压来判断线路是否发生故障，采用它的目的是，线路上有电动机启动时，由于启动电流很大，而且启动时间较长，可能会引起过流III段误动，但低电压测量元件因安装处母线电压较高，不会动作，从而保证“选择性”和“可靠性”。 4）带方向的电流保护
六、零序过电流保护/网络小电流接地选线功能原理 微机保护装置设有一段零序过电流保护，通过设备保护压板控制投退。在不接地或小电流接地系统，在系统中发生接地故障时，其接地故障点零序电流基本为电容电流，且幅值很小，用装置接地保护功能，采用小电流接地选线获得接地间隔，下达跳闸指令。在经小电阻接地系统中，接地零序电流相对较大，采用直接跳闸，装置中有零序过电流继电器，在某些不接地系统中，电缆出线较多，电容电流较大，可以采用零序电流继电器直接跳闸。
七、自动重合闸保护功能原理 电力系统运行经验表明，架空线路故障大都是“瞬时性”的，如（雷击线路、大风引起的碰线、通过鸟类或树枝在导线上引起短路等），故利用重合闸可以保证系统继续供电，提高供电可靠性，缩短停电时间。自动重合闸的基本要求：自动重合闸的是人为操作闭锁（手合、遥合）；人为合闸在故障上闭锁重合闸；当断路器处于不正常状态（操作机构中气压、油压、液压降低等）时闭锁重合闸；自动重合闸动作时限的要求：原则上越短越好，但应力争重合成功，要保证故障点电弧熄灭、绝缘恢复。 |
