電力線路的繼電保護是怎樣的

持續可靠地向消費者輸送電力是電力工程師不斷解決的主要任務之一。為了提供它，創建了由配電變電站和連接電力線組成的電氣網絡。為了長距離移動能量，使用懸掛連接線的支架。它們通過一層環境空氣將它們自身與地面隔離開來。此類線路根據絕緣類型稱為架空線路。

如果運輸公路的距離較近或出於安全原因需要將電源線隱藏在地下，則使用電纜。

架空和電纜電力線一直處於低電壓狀態，其值由電網結構決定。

電力線路繼電保護的目的

如果電纜或延長的架空線路上的任何位置出現絕緣故障，施加到線路上的電壓會通過受損部分產生洩漏電流或短路電流。

破壞絕緣的原因可能是各種能夠消除或繼續其破壞作用的因素。例如，一隻鸛在架空電力線的電線之間飛行，它的翅膀和燃燒，落在附近，形成相間電路。

或者，在暴風雨中，一棵生長在離支撐物很近的樹上，被一陣風吹倒在電線上，導致它們短路。

在第一種情況下，短路發生的時間很短，然後就消失了；在第二種情況下，絕緣違規是長期性的，需要維護人員將其排除。

這種損壞會對發電廠造成很大的損害。由此產生的短路電流具有巨大的熱能，不僅會燒毀電力線路的電線，還會毀壞變電站的電力設備。

由於這些原因，必須立即修復電源線發生的任何損壞。這是通過移除供電側故障線路的電壓來實現的。如果這樣的電源線從兩側接收電力，則兩者都必須斷電。

持續監測所有電力線狀態的電氣參數，並在緊急情況下從各方面切斷電壓的功能被分配給複雜的技術系統，傳統上稱為繼電保護。

形容詞“繼電器”源自基於電磁繼電器的基本基礎，其設計隨著第一條電力線的出現而出現，並且一直在改進至今。

模塊化保護裝置，在電力工程師實踐中廣泛引入 基於微處理器技術和計算機技術 不排除完全更換繼電裝置，並且根據既定傳統，也被引入繼電保護裝置中。

繼電保護原理

網絡監控機構

為了監測電力線的電氣參數，需要有測量儀器，這些儀器能夠持續監測網絡中與正常模式的任何偏差，同時滿足安全運行的條件。

在所有電壓的電力線路中，此功能都分配給測量變壓器。它們分為變壓器：

• 當前（TT）；

• 電壓（VT）。

由於保護操作的質量對於整個電氣系統的可靠性至關重要，因此對測量 CT 和 VT 的操作精度提出了更高的要求，這是由它們的計量特性決定的。

用於繼電保護和自動化設備（繼電保護和自動化）的測量互感器的精度等級按值 «0.5»、«0.2» 和 «P» 標準化。

儀表電壓互感器

110kV架空線路電壓互感器安裝示意圖如下圖所示。

在這裡可以看出，VT 並不是安裝在延長線上的任何地方，而是安裝在變電站的開關設備上。每個變壓器都通過其初級端子連接到架空線路和接地電路的相應導體。

次級繞組轉換後的電壓通過電源電纜相應的導體通過開關1P和2P輸出。用於保護和測量設備時，次級繞組按照“星形”和“三角形”方案連接，如 VT-110 kV 的照片所示。

減少 電壓損失 為了繼電保護的精確動作，使用了專用的電力電纜，對其安裝和運行提出了更高的要求。

為每種類型的線電壓創建測量 VT，並可以根據不同的方案進行切換以執行特定任務。但它們都基於將傳輸線電壓的線性值轉換為 100 伏二次值的一般原理，準確地複制和強調一定比例的一次諧波的所有特性。

VT的變壓比由初級電路和次級電路的線電壓之比決定。例如，對於所考慮的110 kV 架空線路，它寫成：110000/100。

儀表電流互感器

這些設備還將初級線路負載轉換為次級值，最大程度地重複初級電流諧波的任何變化。

為了便於電氣設備的操作和維護，它們也安裝在變電站的配電裝置上。

電流互感器 它們以與 VT 不同的方式包含在架空線路電路中：它們及其初級繞組（通常僅表示為直流電線形式的一匝）被簡單地切入線路相位的每根電線中。這可以在上面的照片中清楚地看到。

CT變比由電力線路設計階段選擇標稱值的比值決定。例如，如果電源線設計為承載 600 安培電流，並且將從 CT 次級移除 5 A，則使用名稱 600/5。

在電力中，所使用的次級電流值接受兩個標準：

• 110 kV 以下的所有 CT 均為 5 A；

• 330 kV 及更高電壓線路為 1 A。

次級TT繞組連接保護裝置按不同方案連接：

• 滿星;

• 不完整的星；

• 三角形。

每種化合物都有自己的特定特性，並以不同的方式用於某些類型的保護。將電流互感器和電流繼電器線圈連接到全星形電路的示例如圖所示。

這是許多保護繼電器電路中使用的最簡單和最常見的諧波濾波器。其中，每相的電流由一個單獨的同名繼電器控制，所有矢量的總和通過公共中性線中的線圈。

使用電流和電壓測量變壓器的方法可以將電力設備上發生的初級過程以精確的比例轉移到次級電路，以用於繼電保護硬件和創建邏輯操作算法設備，以消除應急設備過程。

處理收到的信息的當局

在繼電保護中，主要工作元件是繼電器——一種執行兩個主要功能的電氣設備：

• 監控被觀察參數的質量，例如電流，在正常模式下它穩定地保持並且不改變其接觸系統的狀態；

• 當達到稱為設定點或響應閾值的臨界值時，它會立即切換其觸點的位置並保持此狀態，直到觀察值返回到正常範圍。

在次級電路中形成用於切換電流和電壓繼電器的電路的原理有助於理解正弦諧波的矢量表示及其在復平面中的表示。

在圖片的下半部分，顯示了消費電源運行模式下 A、B、C 三相正弦波分佈的典型情況的矢量圖。

監控電流和電壓電路的狀況

部分地，根據ORU-110的全星形和VT方案打開CT和繼電器繞組的電路中顯示了處理次級信號的原理。此方法允許您以下列方式添加向量。

在這些相位的任何諧波中包含繼電器線圈，可以讓您完全控制其中發生的過程，並在發生事故時關閉電路。為此，使用合適的電流或電壓繼電器裝置設計就足夠了。

上述方案是多種使用不同過濾器的特例。

控制通過線路的功率的方法

繼電保護裝置根據所有相同電流和電壓互感器的讀數來控制功率值。在這種情況下，使用眾所周知的公式和它們之間的總功率、有功功率和無功功率的比率以及它們由電流和電壓向量表示的值。

可以理解，電流矢量是由施加到線路電阻上的電動勢形成的，並且相等地克服了它的有源和無功部分。但與此同時，在具有分量 Ua 和 Up 的部分中，根據電壓三角形描述的規律出現電壓降。

電力可以從線路的一端傳輸到另一端，甚至在傳輸電力時可以反向傳輸。

其方向的變化是以下原因的結果：

• 操作人員切換負載；

• 由於瞬態和其他因素的影響，系統中的功率波動；

• 應急模式的出現。

作為繼電保護和自動化系統的一部分運行的功率繼電器 (PM) 會考慮其方向的波動，並配置為在達到臨界值時運行。

線路電阻控制方法

根據電阻測量計算到短路位置距離的繼電保護裝置，簡稱距離或DZ保護。他們在工作中也使用電流和電壓互感器電路。

要測量電阻，請使用 歐姆定律的表達描述了正在考慮的電路部分。

當正弦電流通過有源電阻、容性電阻和感性電阻時，它們上的電壓降矢量會向不同的方向偏移。保護繼電器的行為會考慮到這一點。

根據這一原理，許多類型的電阻繼電器（RS）在繼電保護和自動化裝置中工作。

線頻控制方法

為了保持通過電力線傳輸的電流的諧波的振盪週期的穩定性，使用頻率控制繼電器。它們的工作原理是將內置發生器產生的參考正弦波與線性測量變壓器獲得的頻率進行比較。

處理這兩個信號後，頻率繼電器確定觀察到的諧波的質量，並在達到設定值時改變觸點系統的位置。

數字保護控制線路參數的特點

如果沒有從測量變壓器 TT 和 VT 中移除的次級電流和電壓值，替代繼電器技術的微處理器開發也無法工作。

對於數字保護的操作，有關次級正弦波的信息通過採樣方法處理，包括在模擬信號上疊加高頻並在圖形的交叉點處固定受控參數的幅度。

由於採樣步長小，處理方法快，並採用數學逼近法，二次電流和電壓的測量精度高。

以這種方式計算的數值用於微處理器設備運行的算法中。

繼電保護和自動化的邏輯部分

沿電力線傳輸的電流和電壓的初始值通過測量變壓器建模後，經過濾波器處理，並被電流、電壓、功率、電阻和頻率的繼電裝置的敏感機構接收，現在輪到邏輯繼電器的電路了。

他們的設計基於從額外的恆定、整流或交流電壓源運行的繼電器，這也稱為可操作的，並且由它饋電的電路是可操作的。該術語具有技術含義：非常快速地執行切換，沒有不必要的延遲。

邏輯電路的運行速度在很大程度上決定了緊急關閉的速度，因此也決定了其破壞性後果的程度。

在它們執行任務的方式中，在操作電路中工作的繼電器被稱為中間繼電器：它們從測量保護裝置接收信號並通過切換觸點將其傳輸到執行機構：輸出繼電器、螺線管、用於斷開或關閉電源開關的電磁鐵.

中間繼電器通常有幾對觸點，用於接通或斷開電路。它們用於在不同的繼電保護裝置之間同時復制指令。

在繼電保護的動作算法中，為了保證選擇性原則，形成一定算法的時序，往往引入延時。它在設置期間阻止保護操作。

此延遲輸入是使用特殊時間繼電器 (RV) 創建的，這些時間繼電器具有影響其觸點速度的時鐘機制。

繼電保護的邏輯部分使用為特定配置和電壓的電力線上可能發生的不同情況設計的眾多算法中的一種。

例如，我們可以僅給出基於電力線電流控制的兩種繼電保護邏輯操作的一些名稱：

• 電流中斷（速度指示）沒有延遲或有延遲（保證 RF 選擇性），考慮到功率方向（由於 RM 繼電器）或沒有它；

• 過流保護可以通過與斷路相同的控制來提供，包括或不包括線路低壓檢查。

各種設備的自動化要素經常被引入繼電保護邏輯的操作中，例如：

• 單相或三相電源開關重合閘；

• 打開備用電源；

• 加速度;

• 頻率卸載。

線路保護的邏輯部分可以在電源開關正上方的小型繼電器隔間中完成，這對於電壓高達 10 kV 的外部完整開關設備 (KRUN) 是典型的，或者在繼電器室中佔用幾個 2x0.8 米的面板.

例如，330 kV 線路的保護邏輯可以放置在單獨的保護面板上：

• 預訂;

• DZ——遠程；

• DFZ——微分相位；

• VCHB——高頻阻塞；

• OAPV;

• 加速度。

輸出電路

輸出電路作為線性繼電保護的最終元件，其邏輯也是基於中間繼電器的使用。

輸出電路形成線路斷路器的操作順序，並決定與相鄰連接、設備（例如，斷路器失靈保護——斷路器緊急脫扣）以及繼電保護和自動化的其他元件的相互作用。

簡單的線路保護可能只有一個使斷路器跳閘的輸出繼電器。在具有分支保護的複雜系統中，創建了根據特定算法工作的特殊邏輯電路。

在緊急情況下，最後從線路上移除電壓是通過電源開關執行的，該電源開關由跳閘電磁鐵的力激活。其操作提供特殊動力鏈，可承受強大的負載。Ki。