WMZ-41A型微机保护原理及应用(毕业论文).doc

WMZ-41A型微机保护原理及应用(毕业论文)

———————————————————————————————— 作者：
———————————————————————————————— 日期：

2

个人收集整理 勿做商业用途

专科生毕业设计(论文)

题 目：WMZ-41A型微机保护原理及应用
学生姓名:
系 别: 电气信息工程系
专业年级：
指导教师：

年 月 日

摘要
微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护。
母线保护是保证电网安全稳定运行的重要系统设备,它的安全性、可靠性、灵敏性和快速性对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。在电网中广泛应用过的母联电流比相式差动保护、电流相位比较式差动保护、比率制动式差动保护，而就适应母线运行方式、故障类型、过渡电阻等方面而言，无疑是按分相电流差动原理构成的比率制动式母差保护效果最佳。
WXH-802由综合距离方向元件和零序方向元件构成全线速动主保护，由三段式相间距离和接地距离以及六段零序电流方向保护构成后备保护；并配有综合重合闸。
［关键词]：微机保护 电压互感器 母差保护

Abstract
What the microcomputer relay protection refers to is take the digital computer （including miniature machine） as the relay protection which the foundation constitutes.
The bus protection is guaranteed that the electrical network safe steady operation the important system equipment， its security, the reliability, the sensitivity and the rapidity to guaranteed the entire region electrical network’s security has the decisive significance。 Widely applies the mother in the electrical network to unite the current ratio type differential motion protection, the current phase comparison-like differential motion protection， the ratio brake type differential motion protection， but speaking of adaptation bus bar aspects and so on movement way， breakdown type， transition resistance， without doubt is misses the protection effect according to the phase splitting electric current differential motion principle constitution ratio brake type mother to be best. WXH—802 constitutes the entire line by the synthesis from the directional element and zero foreword directional element to speed the main protection， is away from and the touchdown distance as well as by the triadic interaction the zero foreword direction of current protection constitution reserve protection； And has the synthesis to switch on again.文档为个人收集整理，来源于网络文档为个人收集整理,来源于网络
Key words: The microcomputer protection， the voltage transformer, the mother misses the protection

目录
前言………………………………………………………………………………… 4
第一章 微机继电保护的特点……………………………………………………… 5
第二章 WMZ-41A型母差保护改造………………………………………………… 6
2.1 WMZ—41A微机母线保护的特点……………………………………………… 6
2.2 WMZ-41A微机母差保护的问题及改进方法………………………………… 8
第三章 红托线微机保护改造 …………………………………………………… 9
3.1 红托线微机保护的特点 …………………………………………………… 9
3.2红托线微机保护的问题及改进方法………………………………………… 10
第四章 110kV、220KV母线电压互感器改造……………………………………… 13
第五章 结束语……………………………………………………………………… 15
参考文献……………………………………………………………………………… 16

前言

社会的发展使人们的生活与电的联系更加紧密，电力系统安全可靠运行也更为重要，但电力系统中电气元件发生故障和不正常运行是无法避免的，继电保护却可以预防事故发生，自动、快速、有选择的将故障元件从电力系统中切除。保证电力系统可靠地供电。
在电网中广泛应用过的母联电流比相式差动保护、电流相位比较式差动保护、比率制动式差动保护,而就适应母线运行方式、故障类型、过渡电阻等方面而言，无疑是按分相电流差动原理构成的比率制动式母差保护效果最佳.

第一章 微机继电保护的特点

微机继电保护指的是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护。它与传统的继电保护相比较具有以下特点:
　（1）改善和提高继电保护的动作特征和性能，动作正确率高。主要表现在能得到常规保护不易获得的特性;其很强的记忆力能更好地实现故障分量保护；可引进自动控制、新的数学理论和技术如自适应、状态预测、模糊控制及人工神经网络等，其运行正确率很高也已在运行实践中得到证明.
　（2）可以方便地扩充其他辅助功能。如故障录波、波形分析等，可以方便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等功能。
　（3）工艺结构条件优越。体现在硬件比较通用，制造容易统一标准;装置体积小，减少了盘位数量；功耗低。
　（4)可靠性容易提高。体现在数字元件的特性不易受温度变化、电源波动、使用年限的影响，不易受元件更换的影响；且自检和巡检能力强，可用软件方法检测主要元件、部件的工况以及功能软件本身。
  （5）使用灵活方便，人机界面越来越友好。其维护调试也更方便，从而缩短维修时间；同时依据运行经验，在现场可通过软件方法改变特性、结构。
　（6)可以进行远方监控。微机保护装置具有串行通信功能，与变电所微机监控系统的通信联络使微机保护具有远方监控特性。文档为个人收集整理,来源于网络个人收集整理，勿做商业用途
继电保护装置投运时间久了之后,随着继电设备的老化，现有保护已不能满足装置的发展需要。更新继电保护装置就很重要。基于此情况，我们收集了些资料,对母差、红托线微机保护、110kv、220Kv母线电压互感器进行改造,希望能够取得良好的效果。

第二章 WMZ-41A型母差保护改造

2。1 WMZ—41A型母差保护的特点

母线保护是保证电网安全稳定运行的重要系统设备，它的安全性、可靠性、灵敏性和快速性对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。在电网中广泛应用过的母联电流比相式差动保护、电流相位比较式差动保护、比率制动式差动保护，而就适应母线运行方式、故障类型、过渡电阻等方面而言，无疑是按分相电流差动原理构成的比率制动式母差保护效果最佳。
但是随着电网微机保护技术的普及和微机型母差保护的不断完善,以中阻抗比率差动保护为代表的传统型母差保护的局限性逐渐体现出来。从电流回路、出口选择的抗饱和能力等多方面，传统型的母差保护与微机母差保护相比已不可同日而语。下面通过对WMZ-41A微机母差保护的一些问题及改进方法.
WMZ-41A是新型微机母线保护装置。装置采用整面板背插式机箱结构，保持WMZ—41成熟的保护原理及算法，吸取WMZ—41多年成功的运行经验，提高了整体技术性能.由其构成的GZM—W41A系列微机母线保护柜可适用于500kV及以下各种电压等级、各种接线方式的母线保护。其有如下特点：
（1）WMZ—41A型微机母线保护装置以32位主CPU为核心,CPU板采用6层印制板，贴装工艺；模拟量转换采用高精度16位模数转换器。
（2）采用带比率制动特性的完全电流差动判据，利用采样值算法及突变量算法实现快速母线差动保护，采用同步识别法抗TA饱和措施，有效地消除了TA饱和对差动保护的不利影响。在母线区内故障时，保护迅速出口.而区外故障时,保护可靠不误动。
（3)自动跟踪、识别双母线运行方式,并可适应于母联带出线、旁路兼母联、母线兼旁路等各种特殊运行方式。对系统并列、解列或出线倒闸过程中的各种运行状态，均能确保母线安全运行。
（4）配置中文打印机,可打印定值报告、采样报告、自检报告及故障报告;其中故障报告可记录最近8次故障，有三种打印格式如：简明故障报告,采样值故障报告，波形故障报告。
（5）多种可选的通信接口(RS485/RS422/RS232及以太网口）以及GPS对时功能。多层布线印刷电路板工艺,抗干扰能力强（通过IEC 60255—22—4标准规定的Ⅳ级（4kV±10％）快速瞬变干扰试验和IEC 60255—22—2标准规定的Ⅳ级（空间放电15kV，接触放电8kV）静电放电试验）。

2。2 WMZ-41A微机母差保护的问题及改进方法
现有WMZ-41A型母差保护中需要对母联开关加装I、II母隔离刀闸辅助接点。由于母联开关隔离刀闸辅助接点已无空接点，而是用合闸位置继电器、跳闸位置继电器的空接点代替,在倒母线操作时，运行按常规先取下母联开关操作保险（这样是为了防止倒闸操作过程中，母联开关跳闸）从而使木联合、跳位继电器全部返回，造成母差保护频发“识别错误"光字信号。
针对这种现象,在倒母线操作中,先将母差保护屏上模拟母联位置的Ｉ、ＩＩ母手动小开关都置于手合位置，在取下母联开关操作保险。这样可防止“识别错误”信号的频发，带刀闸母线操作完后,在将母联Ｉ、ＩＩ母小开关切至自动位置。
110kV WMZ-41A型微机母线保护投入运行后不久，装置频发“电压突变”信号，“电压突变"将开放母差保护跳闸的一个条件,这样,只有差电流超限，差动就会动作出口；以上这种情况，很可能造成母差保护的误动，为主设备的安全运行造成严重隐患。
为了杜绝保护基于此情况的母差保护误动，经过查看采样数据，利用两点乘积法检查发现,母差保护数据采集系统中的计时芯片，在采集中并不是每一个周波都按20点触发晶振脉冲，而有时按一个周波24点采样,多采4个点,造成本周波电压的采样值与前一个周波电压的对应采样值比较中产生一个ΔU的差值，当这个ΔU累加超过电压突变门槛值时从而造成“电压突变”信号频发，更换计时芯片后，问题得到了解决。

第三章 红托线微机保护的改造
3.1红托线微机保护的特点

根据220KV及以上线路保护双重化要求及红托线原有WXB—11、15型已运行近十年,将红托线微机保护换型为许继产ＷＸＨ－８０２型保护和南瑞产RCS-931B型保护,其中RCS—931B保护中光纤纵差保护为红厂第一套光纤保护。
WXH-802由综合距离方向元件和零序方向元件构成全线速动主保护，由三段式相间距离和接地距离以及六段零序电流方向保护构成后备保护；并配有综合重合闸。相对于前有保护具有以下特点：
（1） 采用32位DSP作为保护CPU，数据处理能力强，可靠性高， 16位A/D作为数据采集，保护测量精度高,每个CPU有独立的A/D，A/D自动校准,不需要零漂及刻度调整。
（2） 保护中采用自适应振荡判据及自适应数据滤波器，增设了适用于弱电源侧的保护逻辑。
（3） 保护动作事件可连续记录16次,具体记录发信、停信、收信及保护各种动作情况，每次可记录故障前2周和故障后8周采样数据，报告全汉化输出，可体现保护动作的测量值与整定值,采样数据可波形输出也可采样值输出，采用80186芯片作为人机对话,LCD采用全汉化显示
（4） 硬件存储容量大，可存储多达100次保护事件报告记录。装置的任何操作，如装置上电、修改定值等均有记录。具有RS—422/485或LonWorks总线网络。可直接同微机监控或保护管理机相连
（5） 具有完善、灵活的后台分析软件,便于事故后分析，机箱结构采用6U结构。CPU采用先进的表面贴装技术;装置强弱电回路、开入开出回路合理布局。提高了装置的抗干扰能力.

3.2红托线微机保护的问题及改造
RCS-931B型保护本装置为由微机实现的数字式超高压线路成套快速保护装置，可用作220kV及以上电压等级输电线路的主保护及后备保护。由三段式相间和接地距离及四个延时段零序方向过流构成全套后备保护，RCS—931D 以RCS—931A 为基础,仅将零序Ⅲ段方向过流保护改为零序反时限方向过流保护。RCS-931A/B/D 保护有分相出口，配有自动重合闸功能， 对单或双母线接线的开关实现单相重合、三相重合和综合重合闸.RCS—931XS 适用于串联电容补偿的输电系统.具有设有分相电流差动和零序电流差动继电器全线速跳功能。通道自动监测,通信误码率在线显示,通道故障自动闭锁差动保护.
红托线ZTZ—12 S分相操作箱中按照继电保护二十五相反措要求配置了两组跳闸回路，因红托线断路器仍为单跳闸线圈，新疆电力设计院在图纸中也按单跳回路设计的.所以在这次改造过程中，希望完善双跳闸回路，等断路器更换后实现开关的双跳功能.
在保护换型过程中 ，我们依据反措要求，通过独立分配电源的方法，将WXH-802和RES—931B保护分别由两组独立的直流电源保险供电，并按下图将两组电源保险分别接入两套操作回路和两套保护装置中，利用许继ZFS—12S分相操作箱中两套独立的操作回路实现保护双跳功能，之间完全没有电联系。从而防止寄生回路造成两套保护之间的电气干扰.
WXH-802
SF-950
LFP-923C
SF-600
RS-931B

ZFZ-12S
1RD
1RD
2RD
2RD
+KM
-KM
1D18
4D1
1D76
1K
4DK2
4DK1
1DK
+KM
101
-KM
WXH-802
1D16
4D62
4D65
4D4
1D68
102
201
202
RSC-931B

图3-1将两组电源保险分别接入两套操作回路和两套保护装置中
在红托线投运后，在一次倒母线操作过程中，由于红托线隔离开关未断开，造成Ⅰ、Ⅱ母二次电压由红托线电压切换回路互联，在运行倒闸操作中220KVⅡ母TV受到冲击,220KVⅡ母电压互感器B相空气开关跳闸，造成红托线电压切换箱ZYQ12S中两块电路板烧坏.经检查发现,两块烧坏的电路板中，均为电压切换回路中的N相回路。
红托线电压切换回路如下图:

微
A 机
B 保
C 护
N 装
置
-PT2
-PT2
-PT2
-PT2
-PT1
-PT2
-PT2
-PT2
-PT2

ZYQ—12S电压切换箱
图3-2 红托线电压切换回路

由于红厂母线电压互感器 B相为保安接地,当Ⅰ母TV中B相空气小开关断开后,UBI电压恢复到57。7V，UNⅠ=0,而Ⅱ母TV正常，则UBⅡ=0V，UNⅡ=57。7V.由于隔离刀闸辅助接点原因，造成1YQJ、2YQJ均闭合（造成互联），致使UNⅠ、UNⅡ之间有电势差，而UNⅠ、UNⅡ之间回路中为死连接方式未经空气小开关，导致电压切换箱烧损。
针对以上情况将烧损电压切换箱更换，并经试验正常，投入运行.并计划分别停运220KV箱Ⅰ、Ⅱ母PT，将其N相加装空气小开关.如将B相空气小开关去除改为死连接。则不能预防TV二次反充电，同时如果TV二次绕组中性点击穿保险击穿后，势必造成B相短路，也会对TV一次绕组带来严重影响。同时在TV的UNⅠ、UNⅡ回路上分别加装一个空气小开关，可有效防止电压切换箱再次烧坏.
改造后电压切换回路：

ZYQ—12S电压切换箱

微
A 机
B 保
C 护
N 装
置
-PT2
-PT2
-PT2
-PT2
-PT1
-PT2
-PT2
-PT2
-PT2

图3—3改造后的电压切换回路
在RCS-931B型保护调试过程中发现，断路器在分闸状态下,模拟各种短路故障时，保护均加速出口。如做距离保护I段，保护加速，报告显示阻抗Ｉ段、阻抗II、III段出口,做零序保护Ｉ段，保护加速出口。并且在做接地距离保护时，保护动作报告中显示没有故障测距.以上问题在〈<RCS-931A（B、D）超高压线路成套保护装置技术说明书>>和<<RCS-900系列线路及辅助保护装置使用和装置说明书>>中均未明确说明。
在经过多次反复实践发现，在RCS－931B型保护调试模拟故障过程中，因线路在停运状态,断路器已跳开，控制开关KK也在断开位置。此时加入故障量，保护盘手合于线路近距离故障点上，故保护加速跳闸，因此在微机保护试验台进行故障模拟时，应先将线路断路器置于合闸位，即合后KK在接通状态，或将分相操作箱中合位继电器（HWJ）拔出,这样做试验就不会出现保护加速的问题了.

第四章 110kV、220KV母线电压互感器改造

某厂原有的110kV、220kV电压互感B相接地点均在就地开关箱中，不符合继电保护二十五项反措要求,电压互感器的二次绕组也为保护和测量共用，并且共用一个击穿保险。不论保护还是仪表，那个回路冲击电压互感器的二次绕组，都会造成二次绕组空气小开关跳开或击穿保险击穿,造成保护失压，同时关口表测量损失。
为解决这一问题，在更换新的大容量电磁式电压互感中，加有两组独立的二次绕组，将保护和测量回路分开，互不影响，可有效防止关口表失压，同时将两组绕组分别经不同的击穿保险接地，既防止了TV过压，又防止了两绕组之间产生干扰。
在执行反措方面:将电压互感器就地开关箱的B相接地点拆除，并用四平方截面电缆（可有效防止传输压降）分别引至主控制室,经小母线用2×4平方铜导线引至主控电缆夹层接地铜牌，保证接地点等电位（有效防止悬浮地电位的产生).将开关场至控制室TV电缆更换为4平方电缆，减小了线损，提高了电压质量。电压互感器的测量等级也由原来的０.５级提高到０.２级,提高了测量精度。
1G
1YMa
1YML
1SaYM
电压互感器原接线图：1G
1G
1G
1G
1ZZK
2ZZK
2ZZK
1G
3ZZK
JB
1G
1G
1YMb
1YMc
1YMN
B600
C630
N630

图4—1 电压互感器原接线图

现电压互感器接线图：

1JB
2JB
1YML
1YMa
1YMb
YM
1YMN
1ZJ
1ZKK
2ZKK
1ZJ
4ZKK
5ZKK
6ZKK
1ZJ
7ZKK
2ZJ
3ZKK
2ZJ
1SaYM
3JB
4JB
至表计

图4—2现电压互感器接线图

第五章 结束语

经过了两个多月的学习和工作,我终于完成了《WMZ-41A型微机母差保护原理及应用》的论文。从开始接到论文题目到到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，从对继电保护等相关技术很不了解的状态，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，让自己头脑中模糊的概念逐渐清晰,使自己一步步完善起来，每一次改进都是我学习的收获，不过,还有很多不足之处，我相信其中的酸甜苦辣最终都会化为甜美的甘泉。 这次做论文的经历也会使我终身受益，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破,那也就不叫论文了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。

致 谢

在老师的悉心指导下，历时两个多月的WMZ-41A型微机母差保护原理及应用设计终于告于段落。在设计过程中，多次得到讲解指导，并在老师的帮助下，及时发现错误并予以更正，老师对我此次设计给予了极大的帮助，使我在能够顺利完成本次毕业设计地在此衷心的感谢老师,并向您说声:“老师,你辛苦了。”，作为学生的我也真诚地祝愿老师：“事业有成,身体健康,万事如意。”

参考文献
［1]RCS—931A(B、D）超高压线路成套保护装置技术说明书。得益网.2006,11
［2］RCS-900系列线路及辅助保护装置使用和装置说明书.北极星电力论坛。2007,6
[3］WMZ—41A微机母线保护装置说明书.国电南自.2007.6
［4］ 毛锦庆.电力系统继电保护规定汇编。中国电力出版社。2000
［5］ 国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答。中国电力出版社。2000，2
[6] 李佑光，等.电力系统原理及新技术.科学出版社.2003，6
[7］ 于群.电力系统微机继电保护.机械工业出版社。2008
［8］王锡凡.现代电力系统分析.科学出版社.2003
[9]马永翔。电力系统继电保护。重庆出版社。2004
[10]孙营。电力系统自动化。 中国电力出版社。2004，5

17