1、摘要在电力系统中，输电线路是最重要的部分，因此，对输电线路的保护对于整个电力系统的稳定运行有非常重要的意义。继电保护装置是一种反映电力系统故障和不正常运行状态、并且作用于断路器跳闸和发出告警信号的设备，随着电力工业的发展和电压等级的不断升高，对微机保护装置的要求也越来越高，因此，研制出一种高性能的继电保护装置对于电力系统有重要的理论和现实意义。电压等级为 220kV 及以上的电力系统中，为了保证并列运行的稳定性和提高输送功率，在很多情况下要求保护装置能无延时地从线路两侧切除被保护线路任何一点的故障。WXHJ-803 就是典型的光纤纵差保护装置，通过光纤把各端的电气量传送到对端，将两端的电气量比
2、较，以判别故障在本线路保护范围之内还是之外，从而决定是否切断被保护线路。因此，从理论上讲这种差动保护有绝对的选择性。关键字：继电保护 微机保护AbstractIn the power system, the transmission line is the most important part, therefore, the protectionof the transmission line is very important for the stable operation of the power system. The relay protection device is a ref
3、lection of the power system fault and abnormal operation state,and the effect on circuit breaker trip and send alarm signal equipment, with the development of electric power industry and the increase of voltage level, the requirement for microcomputer protection device is more and more high, therefo
4、re, developed the relay protection device for high performance it has important theoretical and practical significance for electric power system. The voltage rating of 220kV and above power system, in order to ensure the stability of parallel operation and increase the transmission power, protection
5、 requirements in many cases without delay from line fault on both sides of the protected circuit is removed at any point. WXHJ-803 is a typical optical fiber longitudinal differential protection device, through the optical fiber electric quantity is transmitted to each end to end, will compare the e
6、lectrical quantities of both ends, to judge the fault within the scope of protection or line, to decide whether to cut off the protected line. Therefore, the absolute selectivity in theory of the differential protection.Key words: relay protection of microcomputer protection目录摘要Abstract目录1.继电保护配置1.1
7、 高压输电线路参数1.2 微机线路保护装置配置1.3 设备选型2.WXH-803 微机线路保护装置对软件工作原理1 继电保护配置方案1.1 高压输电线路参数1.2 微机线路保护装置配置以下配置方案依据继电保护和安全自动装置技术规程GB/T 14285-2006第 4.1 条和 4.6 条：1. 保护分类电力系统中的电力设备和线路， 应装设短路故障和异常运行的保护装置。 电力设备和线路短路故障的保护应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护。2. 主保护主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。3. 后备保护后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故
8、障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种方式。a.远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。b.近后备是当主保护拒动时， 由该电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护； 当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。4. 辅助保护辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。5. 异常运行保护异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。6. 对继电保护性能的要求继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。7. 可靠性可靠性是指保护该动作时应动作，不该动作时不动作。为保证可靠性，宜选用性能满足要求、原
9、理尽可能简单的保护方案，应采用由可靠的硬件和软件构成的装置，并应具有必要的自动检测、闭锁、告警等措施，以及便于整定、调试和运行维护。8. 选择性选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件(如起动与跳闸元件、闭锁与动作元件)，其灵敏系数及动作时间应相互配合。当重合于本线路故障，或在非全相运行期间健全相又发生故障时，相邻元件的保护应保证选择性。在重合闸后加速的时间内以及单相重合闸过程中发生区外故障时，允许被加速的线路保护
10、无选择性。在某些条件下必须加速切除短路时，可使保护无选择动作，但必须采取补救措施，例如采用自动重合闸或备用电源自动投入来补救。发电机、变压器保护与系统保护有配合要求时，也应满足选择性要求。9. 灵敏性灵敏性是指在设备或线路的被保护范围内发生故障时， 保护装置具有的正确动作能力的裕度， 一般以灵敏系数来描述。灵敏系数应根据不利正常(含正常检修)运行方式和不利故障类型（仅考虑金属性短路和接地故障）计算。各类短路保护的灵敏系数，不宜低于附录 A 中表 A.1 内所列数值。10. 速动性速动性是指保护装置应能尽快地切除短路故障， 其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，
11、提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。11. 制定保护配置方案时，对两种故障同时出现的稀有情况可仅保证切除故障。12. 在各类保护装置接于电流互感器二次绕组时，应考虑到既要消除保护死区，同时又要尽可能减轻电流互感器本身故障时所产生的影响。13. 当采用远后备方式时，在短路电流水平低且对电网不致造成影响的情况下（如变压器或电抗器后面发生短路，或电流助增作用很大的相邻线路上发生短路等），如果为了满足相邻线路保护区末端短路时的灵敏性要求，将使保护过分复杂或在技术上难以实现时，可以缩小后备保护作用的范围。必要时，可加设近后备保护。（主要针对 110KV 及以下电压等级保护）14. 电力设
12、备或线路的保护装置，除预先规定的以外，都不应因系统振荡引起误动作。15. 使用于 220kV500kV 电网的线路保护，其振荡闭锁应满足如下要求：a.系统发生全相或非全相振荡，保护装置不应误动作跳闸；b.系统在全相或非全相振荡过程中，被保护线路如发生各种类型的不对称故障，保护装置应有选择性地动作跳闸，纵联保护仍应快速动作；c.系统在全相振荡过程中发生三相故障，故障线路的保护装置应可靠动作跳闸，并允许带短延时。16. 有独立选相跳闸功能的线路保护装置发出的跳闸命令，应能直接传送至相关断路器的分相跳闸执行回路。17. 使用于单相重合闸线路的保护装置，应具有在单相跳闸后至重合前的两相运行过程中，健全
13、相再故障时快速动作三相跳闸的保护功能。18. 技术上无特殊要求及无特殊情况时，保护装置中的零序电流方向元件应采用自产零序电压，不应接入电压互感器的开口三角电压。19. 保护装置在电压互感器二次回路一相、两相或三相同时断线、失压时，应发告警信号，并闭锁可能误动作的保护。保护装置在电流互感器二次回路不正常或断线时，应发告警信号，除母线保护外，允许跳闸。（一般采用有条件闭锁）20. 数字式保护装置，应满足如下要求：21. 宜将被保护设备或线路的主保护(包括纵、横联保护等)及后备保护综合在一整套装置内，共用直流电源输入回路及交流电压互感器和电流互感器的二次回路。该装置应能反应被保护设备或线路的各种故障
14、及异常状态，并动作于跳闸或给出信号。对仅配置一套主保护的设备，应采用主保护与后备保护相互独立的装置。22. 保护装置应尽可能根据输入的电流、电压量，自行判别系统运行状态的变化，减少外接相关的输入信号来执行其应完成的功能。23. 对适用于 110kV 及以上电压线路的保护装置，应具有测量故障点距离的功能。故障测距的精度要求为：对金属性短路误差不大于线路全长的3%。24. 对适用于 220kV 及以上电压线路的保护装置，应满足：a.除具有全线速动的纵联保护功能外，还应至少具有三段式相间、接地距离保护，反时限和/或定时限零序方向电流保护的后备保护功能；b.对有监视的保护通道，在系统正常情况下，通道发
15、生故障或出现异常情况时，应发出告警信号；c.能适用于弱电源情况；d.在交流失压情况下，应具有在失压情况下自动投入的后备保护功能，并允许不保证选择性。25. 保护装置应具有在线自动检测功能，包括保护硬件损坏、功能失效和二次回路异常运行状态的自动检测。自动检测必须是在线自动检测，不应由外部手段起动；并应实现完善的检测，做到只要不告警，装置就处于正常工作状态，但应防止误告警。除出口继电器外，装置内的任一元件损坏时，装置不应误动作跳闸，自动检测回路应能发出告警或装置异常信号，并给出有关信息指明损坏元件的所在部位，在最不利情况下应能将故障定位至模块(插件)。GB/T 14285200626. 保护装置的
16、定值应满足保护功能的要求，应尽可能做到简单、易整定；用于旁路保护或其他定值经常需要改变时，宜设置多套(一般不少于 8 套)可切换的定值。27. 保护装置必须具有故障记录功能，以记录保护的动作过程，为分析保护动作行为提供详细、全面的数据信息，但不要求代替专用的故障录波器。保护装置故障记录的要求是：a. 记录内容应为故障时的输入模拟量和开关量、输出开关量、动作元件、动作时间、返回时间、相别。b.应能保证发生故障时不丢失故障记录信息。c.应能保证在装置直流电源消失时，不丢失已记录信息。28. 保护装置应以时间顺序记录的方式记录正常运行的操作信息， 如开关变位、 开入量输入变位、压板切换、定值修改、定
17、值区切换等，记录应保证充足的容量。29. 保护装置应能输出装置的自检信息及故障记录，后者应包括时间、动作事件报告、动作采样值数据报告、开入、开出和内部状态信息、定值报告等。装置应具有数字图形输出功能及通用的输出接口。30. 时钟和时钟同步a.保护装置应设硬件时钟电路，装置失去直流电源时，硬件时钟应能正常工作。b.保护装置应配置与外部授时源的对时接口。31. 保护装置应配置能与自动化系统相连的通信接口，通信协议符合 DL/T667 继电保护设备信息接口配套标准。并宜提供必要的功能软件，如通信及维护软件、定值整定辅助软件、故障记录分析软件、调试辅助软件等。32. 保护装置应具有独立的 DC/DC
18、变换器供内部回路使用的电源。拉、合装置直流电源或直流电压缓慢下降及上升时，装置不应误动作。直流消失时，应有输出触点以起动告警信号。直流电源恢复(包括缓慢恢复)时，变换器应能自起动。33. 保护装置不应要求其交、直流输入回路外接抗干扰元件来满足有关电磁兼容标准的要求。34. 保护装置的软件应设有安全防护措施，防止程序出现不符合要求的更改。35. 使用于 220kV 及以上电压的电力设备非电量保护应相对独立，并具有独立的跳闸出口回路。36. 继电器和保护装置的直流工作电压，应保证在外部电源为 80%115%额定电压条件下可靠工作。37. 对 220kV500kV 断路器三相不一致，应尽量采用断路器
19、本体的三相不一致保护，而不再另外设置三相不一致保护；如断路器本身无三相不一致保护，则应为该断路器配置三相不一致保护。38. 跳闸出口应能自保持，直至断路器断开。自保持宜由断路器的操作回路来实现。39. 110kV220kV 线路保护110kV220kV 中性点直接接地电力网的线路，应按本节的规定装设反应相间短路和接地短路的保护。40. 110kV 线路保护41. 110kV 双侧电源线路符合下列条件之一时，应装设一套全线速动保护。a.根据系统稳定要求有必要时；b线路发生三相短路，如使发电厂厂用母线电压低于允许值（一般为 60%额定电压） ，且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时；c如电力网的
20、某些线路采用全线速动保护后，不仅改善本线路保护性能，而且能够改善整个电网保护的性能。42. 对多级串联或采用电缆的单侧电源线路，为满足快速性和选择性的要求，可装设全线速动保护作为主保护。43. 110kV 线路的后备保护宜采用远后备方式。44. 1.4 单侧电源线路，可装设阶段式相电流和零序电流保护，作为相间和接地故障的保护，如不能满足要求，则装设阶段式相间和接地距离保护，并辅之用于切除经电阻接地故障的一段零序电流保护。45. 双侧电源线路，可装设阶段式相间和接地距离保护，并辅之用于切除经电阻接地故障的一段零序电流保护。46. 对带分支的 110kV 线路，可按 4.6.5 条的规定执行。47
21、. 220kV 线路保护220kV 线路保护应按加强主保护简化后备保护的基本原则配置和整定。a.加强主保护是指全线速动保护的双重化配置，同时，要求每一套全线速动保护的功能完整，对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障。对于要求实现单相重合闸的线路，每套全线速动保护应具有选相功能。 当线路在正常运行中发生不大于 100 电阻的单相接地故障时， 全线速动保护应有尽可能强的选相能力，并能正确动作跳闸。b.简化后备保护是指主保护双重化配置，同时，在每一套全线速动保护的功能完整的条件下，带延时的相间和接地，段保护(包括相间和接地距离保护、零序电流保护)，允许与相邻线路和变压器的主保护配合，从而
22、简化动作时间的配合整定。如双重化配置的主保护均有完善的距离后备保护，则可以不使用零序电流，段保护，仅保留用于切除经不大于 100 电阻接地故障的一段定时限和/或反时限零序电流保护。c.线路主保护和后备保护的功能及作用能够快速有选择性地切除线路故障的全线速动保护以及不带时限的线路 I 段保护都是线路的主保护。每一套全线速动保护对全线路内发生的各种类型故障均有完整的保护功能，两套全线速动保护可以互为近后备保护。线路段保护是全线速动保护的近后备保护。通常情况下，在线路保护段范围外发生故障时，如其中一套全线速动保护拒动，应由另一套全线速动保护切除故障，特殊情况下，当两套全线速动保护均拒动时，如果可能，
23、则由线路段保护切除故障，此时，允许相邻线路保护段失去选择性。线路段保护是本线路的延时近后备保护，同时尽可能作为相邻线路的远后备保护。48. 对 220kV 线路，为了有选择性的快速切除故障，防止电网事故扩大，保证电网安全、优质、经济运行，一般情况下，应按下列要求装设两套全线速动保护，在旁路断路器代线路运行时，至少应保留一套全线速动保护运行。a两套全线速动保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立。对双母线接线，两套保护可合用交流电压回路；b每一套全线速动保护对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障；c. 对要求实现单相重合闸的线路，两套全线速动保护应具有选相功能；d. 两套主保护应分
24、别动作于断路器的一组跳闸线圈。e. 两套全线速动保护分别使用独立的远方信号传输设备。f. 具有全线速动保护的线路，其主保护的整组动作时间应为：对近端故障：20ms；对远端故障：30ms（不包括通道时间） 。49. 220kV 线路的后备保护宜采用近后备方式。 但某些线路， 如能实现远后备， 则宜采用远后备，或同时采用远、近结合的后备方式。50. 对接地短路，应按下列规定之一装设后备保护。对 220kV 线路，当接地电阻不大于 100 时，保护应能可靠地切除故障。a.宜装设阶段式接地距离保护并辅之用于切除经电阻接地故障的一段定时限和/或反时限零序电流保护。b.可装设阶段式接地距离保护，阶段式零序
25、电流保护或反时限零序电流保护，根据具体情况使用。c.为快速切除中长线路出口短路故障，在保护配置中宜有专门反应近端接地故障的辅助保护功能。符合第 4.6.2.1 条规定时，除装设全线速动保护外，还应按本条的规定，装设接地后备保护和辅助保护。51. 对相间短路，应按下列规定装设保护装置：a.宜装设阶段式相间距离保护；b.为快速切除中长线路出口短路故障，在保护配置中宜有专门反应近端相间故障的辅助保护功能。符合本规程第 4.6.2.1 条规定时，除装设全线速动保护外，还应按本条的规定，装设相间短路后备保护和辅助保护。52. 对需要装设全线速动保护的电缆线路及架空短线路，宜采用光纤电流差动保护作为全线速
26、动主保护。对中长线路，有条件时宜采用光纤电流差动保护作为全线速动主保护。接地和相间短路保护分别按 4.6.2.3 条和第 4.6.2.4 条中的相应规定装设。53. 并列运行的平行线，宜装设与一般双侧电源线路相同的保护，对电网稳定影响较大的同杆双回线路，按 4.7.5 条的规定执行。54. 不宜在电网的联络线上接入分支线路或分支变压器。对带分支的线路，可装设与不带分支时相同的保护，但应考虑下述特点，并采取必要的措施。55. 当线路有分支时，线路侧保护对线路分支上的故障，应首先满足速动性，对分支变压器故障，允许跳线路侧断路器。56. 如分支变压器低压侧有电源，还应对高压侧线路故障装设保护装置，有
27、解列点的小电源侧按无电源处理，可不装设保护。GB/T 14285200657. 分支线路上当采用电力载波闭锁式纵联保护时，应按下列规定执行：a.不论分支侧有无电源， 当纵联保护能躲开分支变压器的低压侧故障， 并对线路及其分支上故障有足够灵敏度时，可不在分支侧另设纵联保护，但应装设高频阻波器。当不符合上述要求时，在分支侧可装设变压器低压侧故障启动的高频闭锁发信装置。当分支侧变压器低压侧有电源且须在分支侧快速切除故障时，宜在分支侧也装设纵联保护。b.母线差动保护和断路器位置触点，不应停发高频闭锁信号，以免线路对侧跳闸，使分支线与系统解列。58. 对并列运行的平行线上的平行分支，如有两台变压器，宜将
28、变压器分接于每一分支上，且高、低压侧都不允许并列运行。59. 对各类双断路器接线方式的线路，其保护应按线路为单元装设，重合闸装置及失灵保护等应按断路器为单元装设。60. 电缆线路或电缆架空混合线路，应装设过负荷保护。保护宜动作于信号，必要时可动作于跳闸。61. 电气化铁路供电线路：采用三相电源对电铁负荷供电的线路， 可装设与一般线路相同的保护。 采用两相电源对电铁负荷供电的线路，可装设两段式距离、两段式电流保护。同时还应考虑下述特点，并采取必要的措施。62. 电气化铁路供电产生的不对称分量和冲击负荷可能会使线路保护装置频繁起动，必要时，可增设保护装置快速复归的回路。63. 电气化铁路供电在电网
29、中造成的谐波分量可能导致线路保护装置误动，必要时，可增设谐波分量闭锁回路。1.3 设备选型根据继电保护和安全自动装置技术规程要求，对应配置选择微机保护装置，然后考虑所选择的设备需要在生产上适用，因为只有这样才能发挥出投资效益，另外是在技术方面要先进，技术上先进必须以生产适用为前提，以获得最大经济效益，最后是要经济上合理，即要求设备价格合理，在使用过程中能耗、维护费用低，并且回收期较短。具体如下：2 WXH-803 微机线路保护装置的软件工作原理2.1 装置主要元件2.1.1 启动元件a. 相电流突变量启动元件 1DI装置的差动、距离、零序三种保护插件均设有该启动元件，启动元件动作后，一方面驱动
30、相应插件的启动继电器(QDJ)，开放跳闸回路；另一方面控制程序执行相应的故障处理程序。其判据为： nTIii2.05.1其中： 为固定门槛。nI2.0为浮动门槛，随着变化量输出增大而逐步自动提高，取 1.25 倍可Ti保证门槛值始终略高于不平衡输出。b. 分相差流启动元件和零序差流启动元件差动保护设有分相差流启动元件，启动门槛取差动定值，用作差动保护稳态量辅助启动元件。差动保护还设有零序差流启动元件，启动门槛取零序差流定值，用于高阻接地时的稳态量辅助启动元件。c. 零序电流辅助启动元件 04I为保证在单相经特大电阻接地时，距离、零序二种保护的启动继电器（QDJ）都应能动作，为此，本装置距离、零
31、序在各保护的自检循环程序块中，设置了一个零序电流辅助启动元件，可以整定得很灵敏，动作后经延时同样驱动相应插件的启动继电器（QDJ）。d. 静稳破坏检测元件距离保护还设有静稳破坏 BC 相阻抗辅助启动及 A 相电流辅助启动，用于监测系统失稳，动作后同样驱动相应插件的启动继电器（QDJ） 。4.1.2 选相元件分相电流差动保护本身具有选相功能，因此不考虑选相元件；后备保护（距离、零序）选相采用相电流差突变量选相、稳态量选相、电压选相相结合的方法。再辅助以综合选相判据，区分单相故障、两相接地故障、两相短路故障、三相短路故障。a. 相电流差突变量选相在保护启动后 50ms 之内采用相电流差突变量选相。Imax k（Imid-Imin）其中：Imax 相电流差突变量最大者；Imid 相电流差突变量中者；Imin 相电流差突变量最小者；若上式成立，必为单相接地，最小者为两个非故障相之差。若上式不成立为相间故障。b. 稳态量选相在保护启动 50ms 之后或由辅助元件引起的启动，采用稳态量选相，其中接地故障采用序分量和阻抗结合选相，不接地故障采用阻抗选相。接地故障：
