ABB综保-微机保护装置原理详解

ABB综保 微机保护装置是电力系统中用于实时监测、故障检测和快速隔离的关键设备，其核心原理结合了现代数字信号处理技术和电力系统保护逻辑。

简要分步解释如下：

1. 数据采集与信号处理

• 传感器输入：通过电流互感器（CT）和电压互感器（PT）将高电压、大电流转换为低电平信号（如5A/1A电流，100V电压）。

• 模拟滤波：硬件滤波电路去除高频噪声和干扰。

• AD转换：高速模数转换器（如16位以上）将模拟信号数字化，采样率通常为每周波80~256点，满足Nyquist定理。

• 数字信号处理：采用数字滤波器（如FIR/IIR）和算法（如傅里叶变换、小波分析）提取基波分量，消除谐波和衰减直流分量，确保测量精度。

2. 保护算法实现

• 过电流保护：

  • 原理：实时计算电流有效值，与设定阈值比较。若超过定值且持续时间达到延时，触发跳闸。

  • 算法：全周波傅里叶算法计算幅值，反时限曲线（如IEC标准曲线）匹配不同故障电流等级。

• 差动保护：

  • 原理：比较被保护设备（如变压器、母线）各侧电流矢量和。正常运行时矢量和接近零；内部故障时显著不为零。

  • 制动特性：采用比率制动方程（如Id > K * Ir + I0），避免区外故障误动。

• 距离保护：

  • 原理：测量故障点至保护安装处的阻抗，与预设阻抗特性（如多边形特性）比较，判断故障位置。

  • 算法：解微分方程法或傅里叶算法计算阻抗，考虑系统振荡闭锁逻辑。

• 方向保护：

  • 原理：通过电压电流相位关系（如90°接线方式）判断故障方向，防止反向故障误动。

3. 逻辑判断与出口控制

• 多判据融合：结合多个保护元件的动作信号（如过流+方向+低电压）提高可靠性。

• 时序配合：主保护（速动）与后备保护（延时）协调，确保选择性。

• 闭锁逻辑：采用CT饱和检测、TA断线闭锁等防止误动作。

• 跳闸输出：经逻辑确认后，驱动继电器发出断路器跳闸信号，同时闭锁重合闸（若需要）。

4. 通信与人机交互

• 通信协议：支持IEC 61850（GOOSE/SV）、Modbus、IEC 60870-5-103等，实现与SCADA、故障录波器联动。

• HMI界面：通过液晶屏和按键设置定值、查看实时波形、故障录波和事件顺序记录（SOE）。

• 远程管理：支持PC软件或Web界面进行参数配置和固件升级。

5. 高级功能

• 故障录波：记录故障前后数周的电流电压波形，支持COMTRADE格式。

• 自检与诊断：实时监测硬件健康状态（如AD芯片、存储器）、软件校验和，上报异常。

• 自适应保护：根据系统拓扑变化（如DG接入）自动调整定值，提升灵活性。

ABB技术特点

• 硬件平台：采用多核DSP+FPGA架构，实现并行计算和高速度处理。

• 抗干扰设计：电磁兼容（EMC）符合IEC 60255标准，适应严苛工业环境。

• 模块化设计：支持功能模块插拔，便于扩展（如增加通信接口）。

• 可靠性措施：双电源冗余、Watchdog定时器、硬件出口继电器校验。

典型动作流程

1. 数据采集：CT/PT输入 → 滤波 → AD采样。

2. 计算分析：实时计算电流、电压、阻抗等参数，运行保护算法。

3. 逻辑判定：多判据综合判断是否满足跳闸条件。

4. 执行输出：触发跳闸信号，记录事件及波形。

5. 通信上报：将动作信息上传至控制中心，同步闭锁相关设备。

ABB综保 微机保护装置通过高精度测量、智能算法和可靠逻辑，实现了对电力系统故障的毫秒级响应，显著提升了电网安全性和稳定性。其模块化设计和兼容性使其广泛应用于变电站、发电厂及工业配电领域。