线路保护培训资料课件.ppt
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1、高压微机线路保护,2012.4,继电保护,当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障或发生了危及其安全稳定的事件时,向运行值班人员及时发出警告信号,或者向所控制的断路器发出跳闸命令,以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施的成套硬件设备,用于保护电力元件的一般称为继电保护装置。,继电保护的作用,1)断开电力故障元件,最大限度地减少对电力元件本身的损坏。2)反应电力元件不正常工作状态,便于监视与调整。3)支持电力系统安全运行。特别是保护的快速动作对提高电网暂态稳定的特殊作用,其他稳定措施是不能与其相比拟的。,1)选择性继电保护动作的选择性是指保护装置动
2、作时,仅将故障元件从电力系统中切除,使停电范围尽量缩小,以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。2)速动性快速地切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性,减少用户在电压降低的情况下工作的时间,以及缩小故障元件的损坏程度。因此,在发生故障时,应力求保护装置能迅速动作切除故障。3)灵敏性继电保护的灵敏性,是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的保护范围内部故障时,不论短路点的位置、短路的类型如何,以及短路点是否有过渡电阻,都能敏锐感觉,正确反应。4)可靠性 保护装置的可靠性指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时,它不应该拒
3、绝动作,而在任何其他该保护不应该动作的情况下,则不应该误动作。 可靠性主要指保护装置本身的质量和运行维护水平而言。一般说来,保护装置的组成元件的质量越高、接线越简单、回路中继电器的触点越少,保护装置的工作就越可靠。同时,精细的制造工艺、正确的调整试验、良好的运行维护以及丰富的运行经验,对于提高保护的可靠性也具有重要的作用。,电力系统对继电保护的要求,继电保护的配置原则,超高压(220kV及以上),双重化原则, 双主双后备+断路器失灵。高压(220kV以下),主、备独立。主保护是满足系统稳定和设备安全要求,能以最快速度有选择性地切除被保护设备和线路故障的保护。后备保护是主保护或断路器拒动时,用来
4、切除故障的保护。远后备保护是当主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。近后备保护当主保护拒动时,由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护。当断路器拒动时,由断路器失灵保护来实现后备保护。,辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。异常运行的保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。,继电保护的配置原则,超高压线路保护型号及配置,微机保护的硬件,硬件部分,交流输入变换插件(AC),3/2接线保护配置及TATV的应用,每串六组TA,线路保护,远方故障启动装置,I母差动,断路器保护及重合闸,断路器保护及重合闸,母线I差
5、动保护:TA2线路保护:TA1(TA4)、TV31DL边断路器保护:TA1、UA、UB 、UC 接线路电压TV3。UM接母线电压TV12DL断路器关保护:TA3或TA4、 UA、UB 、 UC 接线路电压接TV3(或TV4)、UM接TV4(或TV3)任一相。,断路器保护,II母差动,变压器保护,CPU插件,24V光耦插件(OPT1),光耦回路,当开关量合上时,光耦发光二极管发光,光敏三极管导通,引脚为低电平。反之,当开关量断开,三级管截止,引脚为高电平。,电源插件,RCS-900保护装置的硬件工作原理图,保护装置采用双CPU系统,下面的CPU称为起动CPU,判起动元件,当起动元件动作后,给出口
6、继电器送正电源。上面CPU(采用DSP数字信号处理器)称为故障判断CPU,完成各种继电器的算法和逻辑判断,动作后给出口继电器发跳闸脉冲。这样出口继电器有了正电源和跳闸脉冲,才能完成保护跳闸。所以从逻辑上来说,双CPU组成了逻辑与的关系,起动元件和故障判断元件同时动作,保护才能出口跳闸,这样提高了装置的可靠性。,软件主程序结构,主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序,在采样程序中进行模拟量采集与滤波,开关量的采集、装置硬件自检、交流电流断线和起动判据的计算,根据是否满足起动条件而进入正常运行程序或故障计算程序。硬件自检内容包括RAM、E2PROM、跳闸出口三极管等。正常运行程序中进行采样
7、值自动零漂调整、及运行状态检查,运行状态检查包括交流电压断线、检查开关位置状态、变化量制动电压形成、重合闸充电、准备手合判别等。不正常时发告警信号,信号分两种,一种是运行异常告警,这时不闭锁装置,提醒运行人员进行相应处理;另一种为闭锁告警信号,告警同时将装置闭锁,保护退出。故障计算程序中进行各种保护的算法计算,跳闸逻辑判断以及事件报告、故障报告及波形的整理。,装置起动元件,电流变化量起动 是相间电流的半波积分的最大值; 为可整定的固定门坎; 为浮动门坎,随着变化量的变化而自动调整,取1.25倍可保证门坎始终略高于不平衡输出。 该元件动作并展宽7秒,去开放出口继电器正电源。 零序过流元件起动 当
8、外接和自产零序电流均大于整定值时,零序起动元件动作并展宽7秒,去开放出口继电器正电源。,投主保护(纵联保护)投距离保护投零序保护投闭重 (勾三压板)出口压板有:跳A、B、C、重合闸、一般还有失灵起动、至重合闸等,线路保护 压板,起动失灵:,本保护起动失灵压板,3/2接线线路侧边开关失灵动作,远跳、远传1、远传2,保护装置采样得到远跳开入为高电平时,经过专门的互补校验处理,作为开关量,连同电流采样数据及CRC校验码等,打包为完整的一帧信息,通过数字通道,传送给对侧保护装置。对侧装置每收到一帧信息,都要进行CRC校验,经过CRC校验后再单独对开关量进行互补校验。只有通过上述校验后,并且经过连续三次
9、确认后,才认为收到的远跳信号是可靠的。收到经校验确认的远跳信号后,若整定控制字“远跳受起动控制”整定为“0”,则无条件置三跳出口,起动A、B、C三相出口跳闸继电器,同时闭锁重合闸;若整定为“1”,则需本装置起动才出口。,远跳、远传1、远传2,远跳、远传1、远传2,规定TA的正极性端指向母线侧,电流的参考方向以母线流向线路为正方向。,电流差动保护,光纤电流纵差保护原理,动作电流(差动电流)为:制动电流为:差流元件动作方程:,如图示:区内故障时,两侧实际短路电流都是由母线流向线路,和参考方向一致,都是正值,差动电流就很大,满足差动方程,差流元件动作。,区内故障示意图,区外故障示意图,区外故障时,一
10、侧电流由母线流向线路,为正值,另一侧电流由线路流向母线,为负值,两电流大小相同,方向相反,所以差动电流为零,差流元件不动作。,稳态I段差动继电器稳态II段差动继电器变化量相差动继电器零序差动继电器,差流元件分类,稳态I段差动继电器,动作方程:,:“差动电流高定值”(整定值)、4倍实测电容电流和,的大值;,实测电容电流由正常运行时未经补偿的差流获得;,对于瞬时动作的差动保护其起动值的取值要比理论计算的和正常运行时实侧的电容电流值大若干倍,以保证空载合闸和区外短路切除时保护不会误动。但起动电流定值的提高必将影响内部高阻接地短路的灵敏度,所以一般的做法是设高、低两个定值的差动保护。高定值的瞬时动作,
11、定值躲空载合闸和区外短路切除时的电容电流。低定值的差动保护带一短延时,其定值只躲正常运行时的电容电流,因为经过短延时后高频的暂态分量电容电流已衰减。,稳态II段差动继电器,动作方程:,:“差动电流低定值”、1.5倍实测电容电流和,的大值;,稳态段相差动继电器经40ms延时动作。,动作方程:,工频变化量差动继电器,:工频变化量差动电流,,即为两侧电流变化量矢量和的幅值;,: 工频变化量制动电流;,即为两侧电流变化量标量和;,零序差动继电器,选相元件:,对于经高过渡电阻接地故障,采用零序差动继电器具有较高的灵敏度,由零序差动继电器,通过低比率制动系数的稳态相差动元件选相,构成零序段差动继电器,经1
12、00ms延时动作。动作方程:,电流纵差保护的主要问题(1), 电容电流的影响 电容电流是从线路内部流出的电流,因此它构成动作电流。由于负荷电流是穿越性的电流,它只产生制动电流。所以在空载或轻载下电容电流最容易造成保护误动。 解决方法: 提高起动电流定值 必要时进行电容电流补偿,电流纵差保护的主要问题(2),(2)TA断线,差动保护会误动。,此时满足差动方程: 引起差动保护误动,防止TA断线误动的措施,防止TA断线误动的措施是:差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件: 本侧起动元件起动; ( 或I0I0ZD) 本侧差动继电器动作; 收到对侧差动动作的允许信号。 这样当一侧TA断线,由于电流有突变或
13、者有零序电流,起动元件可能起动,差动继电器也可能动作。但对侧没有断线,起动元件没有起动,不能向本侧发差动动作的允许信号。所以本侧不误动。保护向对侧发允许信号条件: 保护起动 差流元件动作,长期有差流信号,满足下述条件发长期有差流信号: 差流元件动作;差流元件的动作相(只有一个差流元件动作,它涉及的那一相)或动作相间(有两个差流元件动作,它们涉及的两相)的电压大于0.6倍的额定电压; 满足上两条件达10秒钟。第一个条件证明有差动电流(动作电流),第二个条件证明系统没有短路。于是经延时发告警信号。需要指出,在TA断线或装置内的某相电流数据采样通道故障时都可满足上述条件。故发的是长期有差流信号。当T
14、A断线时无论是断线侧还是未断线侧,在主程序中如果有压差流元件动作,10秒后都可发出长期有差流的告警信号。当装置发出长期有差流信号后根据定值单中的TA断线闭锁差动控制字的情况对电流差动保护进行不同处理:当该控制字为“1”时,闭锁差动保护,当该控制字为“0”时,不闭锁差动保护但将差动继电器的起动电流抬高到TA断线差流定值。,(3)弱电侧电流纵差保护存在的问题,当有一侧是弱电源侧或无电源侧,在线路内部短路时,无电源侧起动元件可能不起动。例如无电源侧变压器中性点不接地,短路前线路空载,短路后由于既无电流突变量又无零序电流,起动元件不动作。起动元件不动作,程序在正常运行程序。此时无电源侧差动继电器没有进
15、行计算,不会向对侧发允许信号。导致电源侧电流纵差保护拒动。,电流纵差保护的主要问题(3),低压差流起动元件,解决措施:除两相电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不对应起动元件外,931保护再增加一个低压差流起动元件: 差流元件动作。 差流元件的动作相或动作相间电压 、 。 收到对侧的允许信号。这样弱电源侧保护起动,两侧保护都可以跳闸,在N侧断路器处于三相跳闸状态下线路上发生短路。N侧所有起动元件都不会起动,故而N侧无法向M侧发允许信号,导致M侧电流纵差保护拒动。为此采取当三相 时发允许信号的措施。这样当线路上发生短路时,对侧电流纵差保护就可以动作。,(4)三相 发允许信号的作用,电流纵差保
16、护的主要问题(4),线路重合闸,据统计,输电线路上有以上的故障是瞬时性的故障如雷击、鸟害等引起的故障。短路以后如果线路两侧的断路器没有跳闸,虽然引起故障的原因已消失,例如雷击已过去、电击以后的鸟也已掉下,但由于有电源往短路点提供短路电流,所以故障不会自动消失。等继电保护动作将输电线路两侧的断路器跳开后,由于没有电源提供短路电流,电弧将熄灭。原先由电弧使空气电离造成的空气中大量的正、负离子开始中和,这过程称之为去游离。等到足够的去游离时间后,空气可以恢复绝缘水平。这时如果有一个自动装置能将断路器重新合闸就可以立即恢复正常运行,显然这对保证系统安全稳定运行是十分有利的。,重合闸方式,输电线路自动重
17、合闸在使用中有如下几种方式可供选择:三相重合闸方式、单相重合闸方式、综合重合闸方式和重合闸停用方式。在110kV及以下电压等级的输电线路上由于绝大多数的断路器都是三相操作机构的断路器,三相断路器的传动机构在机械上是连在一起的,无法分相跳、合闸,所以这些电压等级中的自动重合闸采用三相重合闸方式。在220kV及以上电压等级的输电线路上,断路器一般是分相操作机构的断路器,三相断路器是独立的,因而可以进行分相跳闸,所以这些电压等级中的自动重合闸可以由用户选择重合闸的方式,以适应各种需要。上述电压等级的线路保护装置(RCS-901,RCS-902,RCS-931等系列装置)中的重合闸可由屏上转换开关或定
18、值单中的控制字选择使用三重方式、单重方式、综重方式和重合闸停用几种方式。三相重合闸方式:对线路上发生的任何故障跳三相,重合三相,如果重合成功继续运行,如果重合于永久性故障再跳三相。单相重合闸方式:对线路上发生的单相接地短路跳单相(保护功能),重合(重合闸功能),如果重合成功继续运行,如果重合于永久性故障再跳三相(保护功能)。对线路上发生的相间短路跳三相(保护功能),不再重合。综合重合闸方式:对线路上发生的单相接地短路按单相重合闸方式工作,即由保护跳单相,重合,如果重合成功继续运行,如果重合于永久性故障再跳三相。对线路上发生的相间短路按三相重合闸方式工作,即由保护跳三相,重合三相,如果重合成功继
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