西南大学网络教育学院本科毕业论文

系统最小运行方式：在同样短路故障情况下，系统等效阻抗为最大，通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。

保护装置的灵敏性是用灵敏系数来衡量。 4）可靠性

可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护最根本的要求。

安全性：要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。 信赖性：要求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作，即不拒动。

继电保护的误动作和拒动作都会给电力系统带来严重危害。

即使对于相同的电力元件，随着电网的发展，保护不误动和不拒动对系统的影响也会发生变化。

以上四个基本要求是设计、配置和维护继电保护的依据，又是分析评价继电保护的基础。这四个基本要求之间是相互联系的，但往往又存在着矛盾。因此，在实际工作中，要根据电网的结构和用户的性质，辩证地进行统一。

（三）继电保护基本原理

继电保护装置必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。

电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是：

1) 电流增大。 短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。

2) 电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。

3) 电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷

- 13 -

西南大学网络教育学院本科毕业论文

的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°～85°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+(60°～85°)。

4) 测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。

不对称短路时，出现相序分量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。

利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。

此外，除了上述反应工频电气量的保护外，还有反应非工频电气量的保护。

（四）继电保护系统的组成

一般情况而言，整套继电保护装置由测量元件、逻辑环节和执行输出三部分组成 。

1.测量比较部分

测量比较部分是测量通过被保护的电气元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”“非”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。

2.逻辑部分

逻辑部分使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是应该使断路器跳闸、发出信号或是否动作及是否延时等，并将对应的指令传给执行输出部分。

3.执行输出部分

执行输出部分根据逻辑传过来的指令，最后完成保护装置所承担的任务。如在

- 14 -

西南大学网络教育学院本科毕业论文

故障时动作于跳闸，不正常运行时发出信号，而在正常运行时不动作等。

- 15 -

西南大学网络教育学院本科毕业论文

三、故障采集及信息处理系统及硬件平台设计

（一）故障采集及信息处理系统构成

电网继电保护及故障信息处理系统是由子站系统、主站系统和连接二者的通信网络构成。系统的总体结构如图1所示。子站系统的主要任务是负责采集变电站内的微机保护装置、故障录波器及各种电子智能设备的信息, 并负责把这些信息规范化后上传至主站系统。子站系统安装于厂站现场, 采用分布式结构, 一般包含多个子站, 每个子站一般由一台保护管理机或集控中心来完成站内装置信息的采集和通信。

主站系统的主要任务是基于子站上传的信息进行故障告警、故障分析、故障处理、信息的归档和统计等。主站系统采用分布式的C/S结构, 主要应用于地调或省调。通信网络负责信息的远程传输。一般采用以电力数据专线网( SPDnet) 为主, 公众电话交换网( PSTN) 为辅的广域网通信方式。从整个系统看, 子站系统侧重于信息的采集和通信, 而主站系统侧重于信息的分析、处理和管理。目前, 由于高压电网的厂站内各种智能装置新旧不一, 类型多样, 装置的通信协议往往各自独立, 子

- 16 -