采用gpsl621c-112微機保護裝置_的110kv線路二次回路設計畢業設計說明書(更新版)

　　

【正文】 重要保證。信號系統是由信號發送機構、信號接受顯示元件及其網絡構成。 五、繼電保護及自動裝置系統 繼電保護及自動裝置的作用是：當電力系統發生故障時，能自動、快速、有選擇地切除故障設備，減小設備的損壞程度，保證電力系統的穩定，增加供電的可靠性；及時反映主設備的不正常工作狀態，提示運行人員關注和處理，保證主設備的完好及系統的安全。操作電源系統是由直流電源或交流電源供電，一般常由直流 電源設備和供電網絡構成。按信號發出時間分為瞬時動作信號和延時動作信號。二次回路主要包括以下內容： 一、控制回路 控制回路的作用是，對變電站開關設 備進行就地或遠方跳、合閘操作，以滿足改變主系統進行方式及處理故障的要求。而且，為了使主系統安全、穩定、連續、可靠地向用戶提供充足、合格的電能，還必須有能對主系統進行操作、監視、測量、調節和保護的電氣設備。 (2)由隔離開關 (QS)、地刀 (QE)經斷路器端子箱提供的 1QS、 2QS、 3QS 的分合位置和 1QE、 3QE 3QE2 的合閘位置這些信號給測控柜，以及 1QS、 2QS、 3QS 的操作機構的節點給測控柜對 QS、 QE 進行分、合閘操作。 南京工程學院電力工程學院畢業設計（論文） 26 圖 測控柜的遙測功能示意圖 遙控 后臺遙控分、合斷路器命令由網絡送入測控單元，轉為觸點形式后送入保護GPSL621C112 的操作插件執行。 技術參數 主要技術性能 (1) 采樣回路精確工作范圍 a) 電壓： V～ 70V (PSL 626C、 PSL 627C 為 ～ 120V) b) 電流： － 20In (2) 模擬量測量精度 誤差不大于177。 裝置特點 GPSL621C112 是 以距離保護、零序保護和三相一次重合閘為基 本配置（可加配高頻保護）的成套線路保護裝置 。 對相間短路，應按下列規定裝設保護裝置。由不同的軟件程序來實現不同的保護。微機型零序方向電流保護與常規的零序方向電流保護一樣遵循高壓線路繼電保護裝置“四統一”（統一技術標準；統一原理接線；統一符號；統一端子排布置）設計要求，在許多基本原則上是一致的。這是一種反映保護安裝處至故障點的距離，并根據距離遠近確定動作時限的一種保護裝置 。不是因為線路有電壓保護才配線路 TV，線路電壓用于檢無壓、檢同期重合閘以及線路側接地刀閘的防誤操作。輔助二次繞組的額定電壓按下列原則設計：中性點直接接地的系統中，二次繞組額定電壓為 100V；中性點不接地或 經消弧線圈接地的系統中，二次繞組額定電壓為 100/3V。 (3) 對中性點直接接地系統，電流互感器應采用三相式 (三相都裝電流互感器 )，以取得零序電流；對中性點非直接接地系統，一般為兩相式 (裝于 A、 C 兩相上 )以保護相間短路，對重要回路 (如發電機 )，為防止兩點異相接地或需提高靈敏度時，則電流互感器可為三相式。級電流互感器鐵芯帶有小氣隙，氣隙長度約為磁路平均長度的%，由于氣隙使鐵芯不易飽和，有利于直流分量的快速衰減，在額定負荷下允許最大電流誤差為177。 5P20表示在加 20 倍額定電流的情況下，誤差小等于 5% 暫態保護用電流互感器準確級分為 TPX、 TPY、 TPZ 三個級別。10 級。 4）為了滿足測量儀表、繼電保護、斷路器失靈判斷和故障錄波等裝置的需要，在發電機、變壓器、出線、母線分段斷路器、母聯斷路器、旁路斷路器等回路中均設具有 2～ 8 個二次繞阻的電流互感器。 互感器 電流互感器 電流互感器是 一種將一次回路 數值較大的電流通過一定的變比轉換為數值較小的 二次回路標準的小 電流，用來進行保護、測量等用途 的電氣設備 。 電氣閉鎖是通過電磁線圈的電磁機構動作，來實現解鎖操作，在防止誤入帶電間隔的閉鎖環節中是不可缺少的閉鎖元件。 然而機械閉鎖只能在開關柜內部及戶外閘刀等的機械動作相關部位之間應用，與電器元件動作間的聯系用機械閉鎖無法實現。 (4) 防止誤合、 分斷路器。 接地刀閘 按照“安規”的規定，電氣設備檢修時，必須進行接地，一般情況是掛“接地線”。 63kV 及以上斷路器兩側的隔離開關和線路的隔離開關，宜裝設接地刀閘。因故障導致操作電源回路空氣斷路器跳閘后也可發出報警信號。 (7)接線應簡單可靠、使用電纜芯數應盡量少。合閘過程使合閘彈 簧儲能。 分為液壓操作機構，彈簧操作機構和電磁操作機構。 (1)強電控制。斷路器的控制方式有多種，分述如下。它可用來分配電能，不頻繁地啟動異步電動機，對電源線路及電動機等實行保護，當它們發生嚴重的過載或者短路及欠壓等故障時能自動切斷電路，其功能相當于 熔斷器式開關與過欠熱繼電器等的組合。 (3)該電氣主接線方式投資較小。其角數等于進、出線回路總數，等于斷路器臺數。有兩組母線后，使運行的可靠性和靈活性大為提高。母線是中間環節，作用是匯集和分配電能，使接線簡單清晰，運行、檢修靈活方便，進出線可有任意數目，利于安裝和擴建。 主接線經濟性的要求 在滿足技術要求的前提下，做到經濟合理。因此，不僅要考慮一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。 對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側應盡量采用斷路器少或不用斷路器的接線。 旁路母線的設置原則： 1）采用分段單母線或雙母線的 110kV 配電裝置，當斷路器不允許停電檢修時，一般需設置旁 路母線。 本課題研究的意義 隨著電力工業的發展，高壓輸電網絡的結構、用電負荷性質和用戶對供電的要求都發生了很大的變化，這也對繼電保護工作提出了越來 越高的要求。 本課題研究背景和意義 南京工程學院電力工程學院畢業設計（論文） 4 本課題研究的背景 在現代電網中，隨著超高壓、大容量、遠距離輸電線路的不斷增 多，對電力系統的安全穩定運行提出了更高、更嚴格的要求。此后，各個廠家以 80C196 微控制器為控制核心相繼研制了各自的線路保護，并在國內電力系統 110kV～ 500kV 線路中廣泛運用，有代表的制造廠家有：南瑞繼保、南京電力自動化總廠、四方公司、許昌繼電器廠等。 微機保護的國內外研究概況與發展趨勢 近四十年來，計算機技術發展日新月異，它的廣泛應用給各行各業帶來了翻天覆地的變化。通過軟件算法的改善，可以較好地解決原有模擬繼電保護裝置無法解決的一些問題。”繼電保護的正確動作取決于一系列的因素：保護原理、裝置的軟硬件設計、產品質量、整定和調試、二次回路以及運行管理等。因而被喻為電力系統的無聲警衛。簡要介紹了電力系統微機繼電保護的發展歷史、現狀 、技術特點及其發展方向。 本文的主題是采用微機保護裝置對 110kV 線路的二次回路的保護研究。 繼電保護裝置除了在故障的很短時間內動作外，長期是不動作的。繼電保護的困難在于不僅要滿足測量的精度，更重要的是在各種復雜的情況下都要能滿足相互 矛盾的四項要求，即“要正確動作，該動則動，不該動則不動。這樣，也就可以通過改善算法來不斷完善保護性能，而不需要改動硬件。這樣，在經濟性方面也優于傳統保護。 90 年代，南京電力自動化研究院將工頻變化量方向繼電器（ 1982 年提出）在 CKF、 CKJ 系列集成電路保護中的成功經驗運用于計算機保護。將高性能的微處理器應用于整個裝置中，可以大大提高其運算速度，減少運算時間，這對電力系統繼電保護來說也一個非常關鍵的問題。本課題將 對上述問題進行探討，從硬件和軟件兩方面對電力系統微機保護設備進行深入分析，并設計一套完整的微機保護 裝置。應視電壓等級和出線回數，酌情選用。對于出線回路數多或多數線路系向用戶單獨供電，以及不允許停電的單母線、分段單母線的 配電裝置，可設置旁路母線。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運行中可靠性的綜合。可以容易的從初期過渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最少。 （ 1）有母線接線 有匯流母線的接線形式的基本環節是電源、母線和出線（饋線）。每個回路都經過一臺斷路器和兩臺母線隔離開關分別與兩組母線連接，其中一臺隔離開關斷開；兩母線之間通過母線聯絡斷路器連接。 3）角形接線 它是將斷路器布置閉合成環，并在相鄰兩臺斷路器之間引接一條回路的接線。多采用地一種方式，因母線故障時可縮小停電范圍，且兩組母線的負荷可以調配。因此 ,高壓斷路器工作的好壞 ,直接影響到電力系統的安全運行；高壓斷路器種類很多，按其滅弧的不同，可分為：油斷路器（多油斷路器、少油斷路器）、六氟化硫斷路器（ SF6 斷路器）、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等； 低壓斷路器是一種既有手動開關作用，又能自動進行失壓、欠壓、過載、和短路保護的電器。為實現斷路器的自動控制，在操動機構中還有與斷路器的傳動軸聯動的輔助觸頭。 2．按控制電源電壓分 斷路器的控制方式接控制電源電壓分為強電控制和弱電控制兩種。 斷路器的操作機構 用來完成斷路器分合閘操作，并能夠使斷路器保持在合閘位置。合閘電流約為 100A 左右，合閘保險按 1/31/4 選取。 (6)對于采用氣壓、液壓和彈簧操作的斷路器，應有壓力是否正常，彈簧是否拉緊到位的監視回路和閉鎖回路。 操作電源回路 操作電 源回路包括儲能電機、照明、加熱除濕以及插座供電回路，一般電源使用電纜從斷路器端子箱引入，操作電源回路設有保護開關 (一般為空氣斷路器 )。 隔離開關的配置： (1）斷路器的兩側均應配置隔離開關，以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口，與電源側隔離； (2）中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離開關接地； (3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母上宜裝設 1~2 組接地刀閘或接地器。（ 4）隔離開關應有所處狀態的位置信號。 (3) 防止帶地線合閘：接地線在檢修時合開關，導致電流導入大地，對人身產生生命危險。機械閉鎖可以實現正向和反向的閉鎖要求，具有閉鎖 直觀，不易損壞，檢修工作量小，操作方便等優點 。所以程序鎖現在已不采用。 微機防誤系統通過軟件將現場大量的二次閉鎖回路變為電腦中的五防閉鎖規則庫，實現了防誤閉鎖的數字化，并可以實現以往不能實現或者是很難實現的防誤功能，應該說是電氣設備防誤閉鎖技術的最新技術和飛躍。一切處理好后方可再用。按照國家標準《電流互感器》 GB120875 規定，電力系統用電流互感器的誤差限值。 TPS 級：低漏磁電流互感器，其性能由二次勵磁特性和匝數比誤差限值規定。 1%。 (4) 當采用一個半斷路器接線時，對獨立式電流互感器每串宜配置三組。 測量用單相電磁式電壓互感器的標準準確級為： ， ， ， ， 。 線路電壓互感器的作用：主要是為了線路開關重合閘檢查同期的時候抽取電壓信號。它不受運行方式變化的影響，并被廣泛應用。 此外，從保護的配置上講，輸電線路應配置能反映全線任一處故障的快速動作保護作為主保護。不同配置的微機保護，輸入的開關量信號是不同的，保護的輸出部分也是不同的。 單側電源單回線路，可裝設三相電流電壓保護，如不能滿足要求，則裝設距離護； 雙側電源線路宜裝設距離保護； 正常運行方式下，保護安裝處短路，電流速斷保護的靈敏系數在 以上時 , 可王庭森：采用 GPSL621C112 微機保護裝置的 110kV 線路二次回路設計 23 裝設電流速斷保護作為輔助保護； 符合安裝全線速動保護規定時，除裝設全線速動保護外，還應按第雙側電源線路宜裝設距離保護，并且正常運行方式下，保護安裝處短路，電流速斷保護的靈敏系數在 以上時，可裝設電流速斷保護作為輔助保護，裝設相間短路后備保護和輔助保護裝置。 保護裝置用硬件完全相同的保護 CPU 模件完成不同保護功能，各 CPU 模件之間互相獨立。 5％ (3) 整組動作時間 (包括繼電器固有時間 ) 王庭森：采用 GPSL621C112 微機保護裝置的 110kV 線路二次回路設計 25 a)相間和接地距離 Ι 段 ( 倍整定值時 )：不大于 15ms； b)相間和接地距離 Ι 段 ( 倍整定值時 )：不大于 22ms； c)零序 Ι 段 ( 倍整定值時 )：不大于 22ms； d)高頻保護：不大于 30ms(可能會受通道影響 )。遙控命令可在變電所監控后臺機上操作發出，也可由上級調度自動化系統經網絡發出。 (3)由斷路器 (QF)機構箱經斷路器端子箱提供給測控柜以下信息： QF 低氣壓報警、 QF 低氣壓閉鎖 分合閘、 QF 合閘未儲能、 QF 就地控制、 ABC 三相的分合閘位置。 因此，可根據電氣設備在電力生產中不同的作用分成一次設備和二次設備。控制系統是由控制器具、控制對象及控制網絡構成。按信號復歸方式分為自動復歸信號和手動復歸信號等。 二次回路設計 本次二次回路設計包括： (1)交流電壓電流回路接線設計； (2)斷路器的控制回路設計； (3)信號回路設計刀閘的防誤回路