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1、牵引供电新技术,西南交通大学电气工程学院曹保江,牵引供电新技术,微机保护原理及在牵引供电系统的应用牵引变电所二次设备测试新技术牵引变电所安全监控与综合自动化牵引供电远动监控系统PMIS牵引供电运营管理系统,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,一、微机继电保护构成原理及其特点 工作原理：通过数据采集单元，将输入的模拟量（电压、电流信号）转换为数字信息，由微机的数据处理单元按照一定的算法和保护方案对输入的数字信号与整定值进行比较和逻辑判断，在线路或设备故障情况下，由输出接口发出跳闸命令、报警信号等信息，全面实现继电保护的各种功能。,主要特点,存储、记忆、快速运算功能，提高保护动作准确性；自检和
2、自诊断功能，减少传统保护输出连接节点，提高保护动作可靠性；修改软件即可变更保护功能，提高设备使用的灵活性；电气量监测及通信功能，与远动或综合自动化系统结合，提高智能化水平。易受电磁干扰、浪涌干扰，应加强防干扰措施；对运行维护人员技术水平要求较高。,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,二、微机保护基本硬件结构,1.数据处理单元，即微机系统；,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,2.数据采集单元，即模拟量输入系统；,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,3.数字量输入/输出（I/O）接口数字量输入：包括保护装置面板的切换开关、从装置外引入的接点及值班人员操作的装置压板等触点。数字量输出：
3、包括面板上的显示信号、故障测距装置的触点输出、保护出口跳闸信号和去种烟信号的输出信号等。在I/O接口中普遍应用了光耦隔离，如下图所示数字量输出回路。,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,4.通信接口 通信接口可向所内主机传送故障信息、事件记录等，还可以接收主机发来的控制命令（如保护定值修改等）。通过通信接口，微机保护可以与远动系统或综合自动化系统衔接，做到各种微机控制、测量、监视装置之间的数据共享。但各微机保护装置又具有其独立性，不会因变电所主计算机故障而影响保护动作。,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,三、微机保护的算法与数字滤波1.微机保护的算法微机保护是按一定的数学模型，用数学
4、运算的方法来实现故障量的测量、分析和判断的，其数学模型和算法必须能满足工程要求的精确度，又尽量减少在线计算时间。而根据不同的算法即可实现不同的保护功能。常用的算法包括：半周积分算法：对直流分量无抑制，多用于过电流及电压保护等。基于正交函数的全（半）波傅利叶算法：对非周期分量（和偶次谐波）抑制较差，须与数字滤波器配合使用，用于快速保护和快速判断。微分方程算法：多用于三相系统的距离保护。馈线保护中多采用带差分滤波的全波傅利叶算法；主变差动保护多采用半波傅利叶算法，主变后备保护多采用半周积分算法。2.数字滤波器数字滤波器同样是利用特定的算法来达到对消除谐波和衰减直流分量。微机保护中普遍采用的是用加、
5、减运算构成的简单滤波器。,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,四、微机保护的类型微机主变保护装置微机馈线保护装置微机并补保护装置微机动力变保护装置牵引供电系统普遍采用的微机保护生产厂家包括交大许继891、892系列国电南自61、61A、63系列10kV配电系统普遍采用的微机保护生产厂家包括重庆泰格JKH系列深圳重大振华CDD系列,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,五、微机保护的实现（以交大许继公司892系列保护为例）,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,1.WBH-892主变保护装置主保护功能差流速断保护二次谐波闭锁的比率差动保护高压侧失压保护高压侧PT断线告警后备保护功能高压侧
6、三相过电流保护低压侧过电流保护零序过流/过压保护反时限过负荷保护非电量保护27.5kV侧PT断线检测,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,这里仅以差动保护为例a.差动保护方案,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,b.保护接线,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,c.电流平衡关系为便于表达，将原边引入保护装置的电流统一用 表示。对于平衡变压器和YNd11变压器有,平衡变压器次边用于差动保护的电流为,YNd11变压器次边用于差动保护的电流为,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,则差动电流为,制动电流为,d.差动保护判据WBH-892微机主变保护采用三段折线动作特性，对轻微匝间短路具
7、有更高灵敏性。,比率差动保护判据为,为防止励磁涌流的影响，加入二次谐波闭锁判据,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,2.WKH-892馈线保护装置保护功能自适应三段距离保护电流速断保护过电流保护自适应电流增量保护反时限过负荷保护接触网发热保护一次自动重合闸PT断线检测分区所、开闭所检有压元件,这里仅以自适应三段距离保护为例a.保护方案,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,b.保护算法测量阻抗的计算 谐波抑制与闭锁,d.动作特性曲线,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,c.判据动作判据,断线闭锁判据,微机保护的原理及其在牵引供电系统的应用,随着微机技术的迅速发展和微机功能的不断增强，
8、微机型继电保护装置以其准确性、高可靠性、智能化的特点，已经在我国电气化铁道供电系统中得到了广泛应用。随着变电所综合自动化系统的逐步推广，微机保护已经作为综合自动化系统的有机单元，其在数据处理、检测、控制等多方面的功能正得到进一步加强和完善。了解和掌握微机型继电保护的原理，根据大家在现场工作的丰富经验，可以更好的利用微机保护的各种功能，为保证电气化铁道供电的安全性、稳定性提供保障。同时，也可以针对实际问题对微机保护提供更多更好的改进意见，以进一步完善微机保护的功能。,牵引变电所综合自动化系统,一、综合自动化系统概述综合自动化（亦称为控制保护一体化）系统即集控制、保护、中央信号、通信、管理和远动功
9、能于一体，采用分层结构的分布式多微机构成监控保护综合自动化系统，可充分利用当地信息资源，做到资源共享，提高设备利用率和整体监控功能，增强控制保护系统的可靠性。使用一套系统或装置完成以前多套分离的自动化系统完成的工作。功能和技术指标进一步提高。国内应用的综合自动化系统产品1.TA21牵引变电所安全监控及综合自动化系统2.DK3500电气化铁道综合自动化系统3.NDT65变电站自动化系统4.国内其它.5.哈大线SIEMENS变电站自动化系统,综合自动化系统的特点和优势简化设计：二次回路大为简化，生活设施基本取消，设计工作量明显降低。工厂化施工：智能化保护测控单元可嵌入一次设备，在工厂完成大部分安装调试工作。现场施工周期可显著缩短，建安费用也随之减少。无人值守：高速可靠的通信网络和完备的安全监控系统为无人值守创造了条件。值班人员的大幅裁减将带来客观的经济效益。检修体制改革：借助于保护测控单元的透明化设计和一次设备的驻所监测技术，可实现设备远程诊断，从而推行修制改革，取消传统考验。,
