任务要求
35 kV及以下电压等级的供配电系统,作为电力系统的一部分,向用户和用电设备供配电。随着城市的扩大、工农业的发展和人民生活水平的提高,这部分容量日趋增大、结构日趋复杂和完善,对其可靠性的要求也日趋提高。因此,此部分的保护越来越受到电力工作者的重视,特别是20世纪90年代以来得到长足的发展,微机保护开始在供配电系统中得到应用。
常规的模拟式继电器难以满足系统可靠性对保护的要求,随着科技的发展,微机保护装置已用于电力系统,它具有测量、保护、自动合闸、通信等功能,能对电力系统产生的故障做出最快、最直观的反应。通过学习熟悉微机保护装置的功能和作用,能进行线路分析。
任务分析
微机继电保护是基于微处理器和数字信号处理技术的继电保护。它是充分利用计算机的存储记忆、逻辑判断和数值运算等信息处理功能,克服模拟式继电保护的不足,可以获得更好的工作特性和更高的技术指标;熟悉微机保护装置的组成和功能以及软硬件的结构。
知识学习
6.5.1 配电系统微机保护的功能
配电系统微机保护装置除了保护功能外,还有测量、自动重合闸、事件记录、自检和通信等功能。
1.保护功能
微机保护装置的保护有定时限过电流保护、反时限过电流保护、带时限电流速断保护、瞬时电流速断保护。反时限过电流保护还有标准反时限、强反时限和极强反时限保护等几类。以上各种保护方式可供用户自由选择,并进行数字设定。
2.测量功能
配电系统正常运行时,微机保护装置不断测量三相电流,并在LCD液晶显示器显示。
3.自动重合闸功能
当上述的保护功能动作,断路器跳闸后,该装置能自动发出合闸信号,即自动重合闸功能,以提高供电可靠性。自动重合闸功能为用户提供自动重合闸的重合次数、延时时间以及自动重合闸是否投入运行的选择和设定。
4.人机对话功能
通过LCD液晶显示器和简洁的键盘提供良好的人机对话界面:
(1)保护功能和保护定值的选择和设定;
(2)正常运行时各相电流显示;
(3)自动重合闸功能以及参数的选择和设定;
(4)故障时,故障性质及参数的显示;
(5)自检通过或自检报警。
5.自检功能
为了保证装置可靠工作,微机保护装置具有自检功能,对装置的有关硬件和软件进行开机自检和运行中的动态自检。
6.事件记录功能
发生事件的所有数据如日期、时间、电流有效值、保护动作类型等都存储在存储器中,事件包括事故跳闸事件、自动重合闸事件、保护定值设定事件等,可保存多达30个事件,并不断更新。
7.报警功能(www.daowen.com)
报警功能包括自检报警、故障报警等。
8.断路器控制功能
各种保护动作和自动重合闸的开关量输出,控制断路器的跳闸和合闸。
9.通信功能
微机保护装置能与中央控制室的监控微机进行通信,接收命令和发送有关数据。
10.实时时钟功能
6.5.2 微机保护装置的硬件结构
根据配电系统微机保护的功能要求,微机保护装置的硬件结构框图如图6-30所示,由数据采集系统、微型控制器、存储器、显示器、键盘、时钟、通信、控制和信号等部分组成。
数据采集系统主要对模拟量三相电流和开关量断路器辅助触点等采样。模拟量经信号调理、多路开关、A/D转换器送入微控制器(Micro-Controller),开关量经光电隔离、I/O口送入微控制器。A/D转换器一般采用10~12位A/D变换器。
微型控制器国内习惯称单片机,通常采用16位微型控制器,如80196系列。
存储器包括EPROM、RAM、EEPROM。EPROM存放程序、表格、常数;RAM存放采样数据、中间计算数据等;EEPROM存放定值、事件数据等。
图6-30 微机保护装置的硬件结构框图
时钟目前均采用硬件时钟,如DS1302时钟芯片。它能自动产生年月日和时分秒,并可对时。
显示器可采用点阵字符型和点阵图形型LCD显示器,目前常采用后者,用于设定显示、正常显示、事故显示等。
键盘已由早期的矩阵式键盘改用独立式键盘,通常设左移、右移、增加、减小、进入等键。
开关量输出主要包括控制信号、指示信号和报警信号。
6.5.3 微机保护装置的软件系统
微机保护装置的软件系统一般包括设定程序、运行程序和中断微机保护功能程序三部分。
设定程序主要用于功能选择和保护定值设定。运行程序对系统进行初始化、静态自检、打开中断、不断重复动态自检,若自检出错,转向有关程序处理。自检包括存储器自检、数据采集系统自检、显示器自检等。中断打开后,每当采样周期到,向微控制器申请中断,响应中断后,转入微机保护程序。微机保护程序主要由采样和数字滤波、保护算法、故障判断和故障处理等子程序组成。
保护算法是微机保护的核心,也是正在开发的领域,可以采用常规保护的动作原理,但更重要的是要充分发挥微机的优越性,寻求新的保护原理和算法,要求运算工作量小,计算精度高,以提高微机保护的灵敏性和可靠性。因此,不仅各种微机保护有不同的算法,而且同一种保护也可用不同的算法实现。
任务检查
按表6-6对任务完成情况进行检查记录。
表6-6 任务完成情况检查记录表
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