Relay protection development present situation
[Abstract] Reviewed our country electrical power system relay protection technological devil orpiment process, has outlined the microcomputer relay protection technology achievement and several typical protection proposed the future relay protection technological development tendency will be: Computerizes, networked, protects, the control, the survey, the data communication integration and the artificial intellectualization.
[Key word] Relay protection;Several typical protection; Present situation;Future development.
1 Several typical protection
1.1 Over-current protection
When the load short-circuit, overload control circuit failure or unforeseen circumstances, such as would cause the flow of switching voltage regulator transistor current is too large, so that increased power tubes, fever, if there is no over-current protection device, high power switching transistor may be damaged. Therefore, the switching regulator in the over-current protection is commonly used. The most economical way is to use simple fuse. As a result of the heat capacity of small transistors, general fuse protection in general can not play a role in the rapid fuse common fuse. This method has the advantage of the protection of vulnerable, but it needs to switch transistor in accordance with specific security requirements of the work area to select the fuse specifications. This disadvantage is over-current protection measures brought about by the inconvenience of frequent replacement of fuses.
Linear voltage regulator commonly used in the protection and current limiting to protect the cut-off in the switching regulator can be applied. However, according to the characteristics of switching regulators, the protection circuit can not directly control the output transistor switches, and over current protection must be converted to pulse output commands to control the modulator to protect the transistor switch. In order to achieve over-current protection are generally required sampling resistor in series in the circuit, this will affect the efficiency of power supply, so more for low-power switching regulator of occasions. In the high-power switching power supply, by taking into account the power consumption should be avoided as far as possible access to the sampling resistor. Therefore, there will usually be converted to over-current protection, and under-voltage protection.
1.2 Over-voltage protection
Switching regulator#39;s input over-voltage protection, including over-voltage protection and output over-voltage protection. Switching regulator is not used in DC power supply voltage regulator and rectifier, such as battery voltage, if too high, so switching regulator is not working properly, or even damage to internal devices, therefore, it is necessary to use the input over-voltage protection circuit. Using transistors and relays protection circuit.
In the circuit, when the input DC power supply voltage higher than the voltage regulator diode breakdown voltage value, the breakdown voltage regulator tube, a current flowing through resistor R, so that V turn-on transistor, relay, normally closed contact off open, cut off the input. Voltage regulator voltage regulator which controls the value of Vs. = Earwax-UBE. The polarity of input power with the input protection circuit can be combined with over-voltage protection, polarity protection constitute a differential circuit and over voltage protection.
Output over-voltage protection switching power supply is essential. In particular, for the 5V output of the switching regulator, it is a lot of load on a high level of integration of the logic device. If at work, switching regulator sudden damage to the switch transistor, the output potential may be increased immediately to the importation of non-regulated DC power supply voltage value, causing great loss instantaneous. Commonly used method is short-circuit protection thirsted. The simplest over-voltage protection circuit. When the output voltage is too high, the regulator tube breakdown triggered thirstier turn-on, the output short-circuit, resulting in over-current through the fuse or circuit protective device to cut off the input to protect the load. This circuit is equivalent to the response time of the opening time of thirstier is about 5 ~ 10mu;s. The disadvantage is that its action is fixed voltage, temperature coefficient, and action points of instability. In addition, there is a voltage regulator control parameters of the discrete, model over-voltage start-up the same but has different values, difficult to debug. Esc a sudden increase in output voltage, transistors V1, V2 conduction, the thruster conduction. Reference voltage Vs. by type.
1.3 Under-voltage protection
Output voltage below the value to reflect the input DC power supply, switching regulator output load internal or unusual occurrence. Input DC power supply voltage drops below the specified value would result in switching regulator output voltage drops, the input current increases, not only endanger the switching transistor, but also endanger the input power. Therefore, in order to set up due to voltage protection. Due to simple voltage protection.
When no voltage regulator input normal, ZD breakdown voltage regulator tube, transistors V conduction, the relay action, contact pull-in, power-switching regulator. When the input below the minimum allowable voltage value, the regulator tube ZD barrier, V cut-off, contact Kai-hop, switching regulator cannot work. Internal switching regulator, as the control switch transistor circuit disorders or failure will decrease the output voltage; load short-circuit output voltage will also decline.
Especially in the reversed-phase step-up or step-up switching regulator DC
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
继电保护发展现状
摘要:回顾我国电力系统继保护技术的发展过程，概述了微机继电保护技术的成就以及几种典型的保护，并提出了未来继电保护技术发展的趋势将会是：计算机化，网络化，保护、控制、测量和数据通信一体化和人工智能化。
关键词:继电保护；典型保护；发展现状；趋势
1几种典型保护
1.1 过电流保护
当出现负载短路、过载控制电路失效或者其他意外情况时，会引起开关稳压器三极管电流过大，进而导致管子功耗增大、发热，若没有过流保护装置，大功率开关三极管就有可能损坏。因此，在开关稳压器中过电流保护是常用的。最经济的方法是用简单的保险丝。由于晶体管的热容量小，普通保险丝一般不能起到保护作用，常用的是快速熔断保险丝。这种方法具有保护容易的优点，但是，需要根据开关三极管的具体安全工作区要求来选择保险丝的规格。这种过流保护措施的缺点是带来经常更换保险丝的不便。
常用于限流保护和电流截止保护的线性稳压器，也能应用于开关稳压器中。但是，根据开关稳压器的特点，这种保护电路的输出不能直接控制开关三极管，而必须使过电流保护的输出转换为脉冲指令输出，去控制调制器以保护开关三极管。为了实现过电流保护，一般均需要在电路中串联采样电阻，这会影响电源的供能效率，因此多用于小功率开关稳压器的场合。而在大功率的开关稳压电源中，考虑到功耗，应尽量避免采样电阻的接入。因此，通常将过电流保护转换为过电压保护和欠电压保护。
1.2 过电压保护
开关稳压器的输入过电压保护包括过电压保护和输出过电压保护。若开关稳压器不用于直流电源稳压器和整流器，当出现诸如蓄电池电压过高的情况，就会导致开关稳压器不能正常工作，甚至损坏内部器件，因此，有必要使用输入过电压保护电路。即使用晶体管和继电器保护电路。
在该电路中，当输入直流电源的电压高于稳压二极管的击穿电压值时，稳压管击穿，有电流流过电阻R，使晶体管V导通，继电器动作，常闭接点断开，切断输入。其中稳压管的稳压值。输入电源的极性保护电路可以跟输入过电压保护结合在一起，构成极性保护鉴别与过电压保护电路。
输出过电压保护在开关稳压电源中是至关重要的。特别对输出为5V的开关稳压器来说，它的负载是大量的高集成度的逻辑器件。如果在工作时，开关稳压器的开关三极管突然损坏，输出电位就可能立即升高到输入未稳压直流电源的电压值，瞬时造成很大的损失。常用的方法是晶闸管短路保护。当输出电压过高时，稳压管被击穿，触发晶闸管导通，把输出端短路，造成过电流，通过保险丝或电路保护器将输入切断，保护了负载。这种电路的响应时间相当于晶闸管的开通时间，约为5～10mu;s。它的缺点是动作电压是固定的，温度系数大，动作点不稳定。另外，稳压管存在着参数的离散性，型号相同但过电压起动值却各不相同，给调试带来了困难。
1.3 欠电压保护
输出电压低于规定值时，反映了输入直流电源、开关稳压器内部或者输出负载发生了异常。输入直流电源电压下降到规定值之下时，会导致开关稳压器的输出电压跌落，输入电流增大，既危及开关三极管，也危及输入电源。因此，要设欠电压保护。
当未稳压输入的电压值正常时，稳压管ZD击穿，晶体管V导通，继电器动作，触点吸合，开关稳压器加电。当输入低于所允许的最低电压值时，稳压管ZD不通，V截止，触点跳开，开关稳压器不能工作。开关稳压器内部，由于控制电路失常或者开关三极管失效会使输出电压下降；负载发生短路也会使输出电压下降。特别在升压型或反相升压型的直流开关稳压器中欠电压的保护是跟过电流保护紧密相关的，因而更加重要。实现方法是在开关稳压器的输出端接电压比较器。
正常时，比较器没有输出，一旦电压跌落在允许值之下比较器就翻转，驱动告警电路；同时反馈到开关稳压器的控制电路，使开关三极管截止或切断输入电源。
1.4 过热保护
开关稳压器的高集成化和轻量小体积，使其单位体积内的功率密度大大提高，电源装置内部的元器件对其工作环境温度的要求也相应提高。否则，会使电路性能变坏，元器件过早失效。因此在大功率开关稳压器中应该设过热保护。
采用温度继电器来检测电源装置内部的温度，当电源装置内部产生过热时，温度继电器就动作，使整机告警电路处于告警状态，实现对电源的过热保护。亦可将温度继电器置于开关三极管的附近，一般大功率管允许的最高管壳温度是75℃，调节温度整定值为60℃。当管壳温度超过允许值后继电器就切断电器，对开关管进行保护。半导体热敏开关器件“热晶闸管”在超温保护方面有重要作用。它可以用作温度指示电路。根据p型控制栅热晶闸管(TT102)的特性，由RT值确定该器件的导通温度，RT越大，导通温度越低。
当将其放置功率开关三极管附近，或在电源装置内时，它就能起到温度指示作用。当功率管的管壳温度或者装置内部的温度超过允许值时，热晶闸管就导通，使发光二极管发亮告警。倘若配合光电耦合器，就可使整机告警电路动作，保护开关稳压器。它亦可以用作功率晶体管的过热保护，晶体开关管的基极电流被n控制栅型热晶闸管TT201旁路，开关管截止，切断集电极电流，防止过热。
1.5 极性保护
直流开关稳压器的输入一般都是未稳压直流电源。由于操作失误或者意外情况会将其极性接错，将损坏开关稳压电源。极性保护的目的，就是使开关稳压器仅当以正确的极性接上未稳压直流电源时才能工作。利用单向导通的器件可以实现电源的极性保护。由于二极管D要流过开关稳压器的输入总电流，因此这种电路应用在小功率的开关稳压器上比较合适。在较大功率的场合，则把极性保护电路作为程序保护中的一个环节，可以省去极性保护所需的大功率二极管，功耗也将减小。为了操作方便，便于识别极性正确与否，在二极管之后接指示灯。
1.6程序保护
开关稳压电源的电路比较复杂，基本上可以分为小功率的控制部分和大功率的开关部分。开关晶体管则属大功率，为保护开关晶体管在开启或关断电源时的安全，必须先让调制器、放大器等小功率的控制电路工作。为此，要保证正确的开机程序。开关稳压器的输入端一般接有小电感、大电容的输入滤波器。在开机瞬间，滤波电容器会流过很大的浪涌电流，这个浪涌电流可以为正常输入电流的数倍。这样大的浪涌电流会使普通电源开关的触点或继电器的触点熔化，并使输入保险丝熔断。另外，浪涌电流也会损害电容器，使之寿命缩短，过早损坏。为此，开机时应该接入一个限流电阻，通过这个限流电阻来对电容器充电。为了不使该限流电阻消耗过多的功率，以致影响开关稳压器的正常工作，而在开机暂态过程结束后，用一个继电器自动短接它，使直流电源直接对开关稳压器供电。这种电路称之谓开关稳压器的“软启动”电路。
开关稳压器的控制电路中的逻辑组件或者运算放大器需用辅助电源供电。为此，辅助电源必须先于开关电路工作。这可用开机程序控制电路来保证。一般的开机程序是输入电源的极性鉴别，电压保护→开机程序电路工作→辅助电源工作并通过限流电阻 R对开关稳压器的输入电容器C充电→ 开关稳压器的调制电路工作，短路限流电阻→开关稳压器稳定工作。
在开关稳压器中，刚开机时，因为其输出电容容量大，充到额定输出电压值需要一定时间。在这段时间内，取样放大器输入低的输出电压采样，根据系统闭环调节特性将迫使开关三极管的导通时间加长，这样一来，开关三极管就会在这段期间内趋于连续导通，而容易损坏。为此，要求在开机这一段时间内，开关调制电路输出给开关三极管基极的脉宽调制驱动信号，能保证开关三极管由截止逐渐趋于正常的开关状态，故而要加设开机保护以配合软启动。
1.7 整机保护
把开关稳压器中所应用的开关三极管限制在直流安全工作区域之内工作。对于选定的开关三极管，由晶体管手册可查得其直流安全工作区。根据集电极电流的最大值来确定输入过电流的保护值。但是，这个瞬时最大值应转换为电流的平均值。在额定输出电流与输出电压的条件下，开关管的动态负载线不超过直流安全工作区的最大输入电压，就是输入过电压保护的电压值；把开关稳压器的输出限制在所给定的技术指标之内。在所要求的工作温度范围内，开关稳压器的输出电压的上、下限就是输出过、欠电压保护的电压值。过电流保护则可根据最大输出电流来确定。为了不误告警，保护值应适当留一定的余量。电源中加设了保护电路之后会影响系统的可靠性，为此要求保护电路本身的可靠性要高，以提高整个电源系统的可靠性，进而提高电源本身的MTBF。这就要求保护的逻辑严密，电路简单、元器件最少，除此而外还要考虑到保护电路本身出故障时维修难度和其所保护的电源损坏程度。所以必须全面系统地考虑开关电源各种保护措施，确保开关电源的正常工作和高效率与高可靠性。
2 继电保护发展现状
电力系统的迅速发展对继电保护不断提出新的要求，同时电子技术、计算机技术的快速发展不断为继电保护技术的发展注入新的活力，因此，继电保护技术是有前景的，在40多年的时间里已完成发展了4个历史阶段。
建国后，我国继电保护学科、继电保护设计、继电器制造工业和继电保护技术队伍从无到有，在大约10年的时间里走过了先进国家半个世纪走过的道路。50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。因而在60年代中我国已经成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。
自50年代末，晶体管继电保护已经开始研究。60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展并被广泛釆用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kv晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管髙频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500 kv线路上，结束了500kv 线路保护完全依靠从国外进口的时代。
在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究，到80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。在这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用，天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向髙频保护也在多条220kv和500kv线路上运行。
我国从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。1984年原华北电力学院研制的输电 线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机。变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，投入运行。南京电力自动化研究院 研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向髙频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向髙频保护也相继 于1993、1996年通过鉴定。至此，不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色，为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全、工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究，在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。
3 继电保护的未来发展
继电保护技术未来趋势是向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。
3.1计算机化
随着计算机硬件的迅猛发展，微机保护硬件也在不断发展。原华北电力学院研制的微机线路保护硬件已经历了3个发展阶段：从8位单cpu结构的微机保护问世，不到5年时间就发展到多cpu结构，后又发展到总线不出模块的大模块结构，性能大大提高，得到了广泛应用。华中理工大学研制的微机保护也是从8位cpu，发展到以工控机核心部分为基础的32位微机保护。
南京电力自动化研究院一开始就研制了 16位cpu为基础的微机线路保护，已得到大面积推广，目前也在研究32位保护硬件系统。东南大学研制的微机主设备保护的硬件也经过了多次改进和提高。天津大学一开始即研制以16位多cpu为基础的微机线路保护，1988年即开始研究以32位数字信号处理器(dsp)为基础的保护、控制、测量一体化微机装置，目前已与珠海晋电自动化设备公司合作研制成一种功能齐全的32位大模块，一个模块就是一个小型计算机。釆用32位微机芯片并非只着眼于精度， 因为精度受a/d转换器分辨率的限制，超过16位时在转换速度和成本方面都是难以接受的；更重要的是32位微机芯片具有很髙的集成度，很髙的工作频率和计算速度，很大的寻址空间，丰富的指令系统和较多的输入输出口。cpu的寄存器、数据总线、地址总线都是32位的，具有存储器管理功能、存储器保护功能和任务转换功能，并将高速缓存(cache)和浮点数部件都集成在cpu内。
电力系统对微机保护的要求不断提高，除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间，快速的数据处理功能，强大的通信能力，与其它保护、控制装置和调度联网以共享全系统数据、信息和网络资源的能力，高级语言编程等
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[484527]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
