南瑞继保母差保护RCS915讲课.ppt
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1、南瑞继保电气有限公司,股份制企业民营企业业务范围:微机继电保护变电站综合自动化电网安全稳定控制直流输电系统控制和保护,公司情况简介(1),国家级重点高新技术企业江苏省软件企业国内百强软件企业第32位与南瑞集团双双进入中国电气100强。,公司情况简介(2),公司员工800人左右,80%具有大学学历,190多位硕士、10余位博士。合同总额:2004年17亿致力于为中国电力系统的技术进步服务积极拓展海外市场.,公司情况简介(3),年生产单装置 50000台套年生产保护屏柜 9000面年工程服务 2400站,公司情况简介(4),RCS-915系列母线保护部份,母线差动保护遇到的主要问题自适应加权式抗电
2、流互感器饱和的差动保护母线运行方式变化时的自适应调整电流互感器变比不一致的自动调整运行维护及调试,母线差动保护遇到的主要问题,母线外短路电流互感器饱和时母线差动保护不能误动。而母线内短路时希望快速动作。当母线上发生短路时,差动保护的动作应尽量不受负荷电流、短路点的过渡电阻的影响。当母线运行方式发生变化时不必进行二次回路的切换,仍然能只切故障母线。各连接元件电流互感器变比不一致时能自动调整,不必加辅助变流器。,电流互感器饱和问题,电磁式电流互感器是一个铁芯元件。它是一个非线性元件。当一次电流很大时、当一次电流中含有较大直流分量时、当铁芯有很大剩磁时、当二次负载电阻很大时,它的工作点将进入磁化曲线
3、的饱和部份。励磁电流急剧增大。将造成差动保护因不平衡电流增大而误动。为避免差动保护误动而设立的电流互感器饱和的判据又往往造成母线内短路时差动保护的延缓动作。,电流互感器饱和问题,由电流互感器生产厂家,用生产一次电流互感器相同的材料做一个截面积小的电流互感器。通过大量的试验得到电流互感器饱和特性的大量数据。经过定量的分析得到一些有意义的结论。,关于电流互感器饱和的一些有用的结论,由于电流互感器存在角度误差,因此即使一、二次电流有效值的差不大于10,它所引起的差电流也往往会大于一次电流的10。即使一次电流达到100多倍额定电流,其二次电流也不会为零。3.当一次电流含有很大的非周期分量且衰减时间常数
4、较长时,在暂态过程中,尤其是在起始的23个周波之内,二次电流会出现严重的缺损,从而引起的很大的差电流。4.短路初始阶段电流互感器并不会马上饱和,一、二次总有一段正确传变时间,一般情况下该时间大于2ms。,区外故障伴随电流互感器饱和的电流波形,先进的硬件核心,采样及运算单元采用高速数字信号处理芯片(DSP)以及32位MC68332微处理器,精度高、速度快,保证了保护算法的实时计算(24点/周波)。输入、输出逻辑单元采用大规模可编程逻辑阵列,灵活性高、兼容性强,在同一硬件平台上可开发出多种保护装置。,硬件结构,硬件配置图,合理的整机结构,所有保护功能在一个整机箱内完成,真正做到了总线不出板,弱电不
5、出箱取消手工扎线,采用背板总线结构,强弱电完全分开很好的电磁兼容性,母差保护原理及配置,抗TA饱和能力极强的母线差动保护母联充电保护母联死区保护母联失灵保护母联过流保护断路器失灵保护,最大接线方式为21个单元(包括母联),允许TA变比不同,无需辅助变流器最大配置为三段母线可适应的主接线方式有:单母线、单母线分段、双母线、双母线 单分段、母联兼旁路、3/2接线、双母双分段主接线系统,系统接线规模,大差和小差,大差:I母和II母上的所有支路的电流相量和,大差是判区内还是区外故障,小差:I母的小差是I母上所有支路的电流和母联电流的相量和 II母的小差是II母上所有支路的电流和母联电流的相量和小差选故
6、障母线!,的 值有高、低两个定值。当双母线分列运行时取低值,当母联合位、投单母时及母联双跨时取高值。、两小差的 值固定取高值。用谐波制动抗TA饱和。,常规稳态比率差动继电器,自适应加权式抗TA饱和的差动保护,除稳态量的比率差动保护外还采用国内外首创的以工频变化量为基础的自适应加权式母差保护的原理。构成元件:1工频变化量电压开放元件 2工频变化量比率差动继电器 3工频变化量阻抗继电器 4工频变化量电流标量和开放元件,工频变化量比率差动继电器(),大差K可整定,小差K=0.75,其中K为工频变化量比例制动系数,母联开关处于合闸位置以及投单母或刀闸双跨时取0.75,而当母线分列运行时则自动转用比率制
7、动系数低值,小差则固定取0.75,工频变化量阻抗继电器(),工频变化量阻抗继电器(),实际使用时 并留 有一定裕度。,工频变化量电压开放元件(),电压开放元件():母线电压工频变化量瞬时值:母线电压工频变化量浮动门坎:固定门槛 无论何种故障,元件都会自适应地开放。,自适应加权算法,加权算法,等权算法,以 元件动作为基准时间,元件动作后 和 元 件动作得越早加的权越大。当权值和达到阈值时发跳值命令。最多只计算半个周波的权值和。母线内短路时上述三个元件同时动作,加的权很大。所以用不 了多长时间就可以发跳闸命令。保护动作得很快。母线外短路且TA饱和。元件短路后立即动作,但由于短路 初始阶段TA是不饱
8、和的,所以 和 元件一开始不动 作。到TA饱和后才动作,所以加的权值小。半周内的权值和也 达不到跳闸的阈值,所以差动保护不动作。,自适应加权算法,在3/2接线方式,或双母线等接线方式 情况下发生电压互感器断线等无母线电压的情况下,此时工频变化量电压开放元件和工频变化量阻抗元件都不能工作,此时将工频变化量电压开放元件改为工频变化量电流标量和开放元件,工频变化量差动继电器动作后即给以加权值。并将权值略抬高。,自适应加权差动保护的特点,母线外短路抗TA饱和性能优异(2ms以后饱和就可可靠制动)动作速度快(312ms即可发跳闸命令)灵敏度高。由于都采用工频变化量继电器不受负荷电流的影响。受短路点的过渡
9、电阻的影响小。灵敏度不受常规制动系数的影响这样从根本上解决了母差保护安全性与快速性和灵敏性之间的矛盾,常规比率差动继电器,、的,此继电器不经谐波制动和工频变化量比例差动构成与门,母差保护的工作框图,母线运行方式变化时的自适应调整,利用各连接元件电压切换继电器的接点作为开入量输入装置。装置根据该开入量的情况,将该连接元件的电流自动切换到相应的小差的电流计算中去。所以当母线运行方式变化时不必在二次回路中进行任何工作,装置能自动调整。当母线上发生短路时只切除故障母线。,各连接元件电流互感器变比不一致时的自动调整,各连接元件电流互感器变比不一致时装置在软件中将模数转换后的数值乘一个系数进行自动调整。不
10、必再加辅助变流器,TA调整系数,TA调整系数是专为母线上各连接元件TA变比不同的情况而设,一般取多数相同TA变比为基准变比,TA调整系数整定为1,没有用到的支路TA调整系数整定为0。例如母线上连接有3个元件,TA变比分别为600:5,600:5,1200:5,则将“线路01TA调整系数”整定为1,“线路02TA调整系数”也整定为1,而将“线路03TA调整系数”整定为2,其余各TA调整系数均整定为0。注意:选择TA时应保证单个元件一次系统的短路容量不超过30In。为保证精度,各连接元件TA变比的差别不宜过大。归算至基准TA二次侧的系统总短路容量不应超过80In。所有电流的显示值也均归算到了基准T
11、A的二次侧。,如果各连接元件TA二次额定电流不同,订货时应特别声明,此时TA调整系数应反映各元件TA一次额定电流之比。例如母线上连接有3个元件,TA变比分别为600:1,600:5,1200:5,则应将TA二次额定电流整定为5A,将“线路01TA调整系数”整定为1(此时装置内元件1的电流变换器额定电流为1A),“线路02TA调整系数”也整定为1,而将“线路03TA调整系数”整定为2,其余各TA调整系数均整定为0。,母联充电保护,当任一组母线检修后再投入之前,利用母联断路器对该母线进行充电试验时可投入母联充电保护,当被试验母线存在故障时,利用充电保护切除故障。母联充电保护有专门的起动元件。在母联
12、充电保护投入时,当母联电流任一相大于母联充电保护整定值时,母联充电保护起动元件动作去控制母联充电保护部分。另外,如果希望通过外部接点闭锁本装置母差保护,将“投外部闭锁母差保护”控制字置1。装置检测到“闭锁母差保护”开入后,闭锁母差保护。该开入若保持1s不返回,装置报“闭锁母差开入异常”,同时解除对母差保护的闭锁。,母联充电保护的逻辑框图如图,母联过流保护,当利用母联断路器作为线路的临时保护时可投入母联过流保护。母联过流保护有专门的起动元件。在母联过流保护投入时,当母联电流任一相大于母联过流整定值,或母联零序电流大于零序过流整定值时,母联过流起动元件动作去控制母联过流保护部分。母联过流保护在任一
13、相母联电流大于过流整定值,或母联零序电流大于零序过流整定值时,经整定延时跳母联开关,母联过流保护不经复合电压元件闭锁。,母联失灵保护,当保护向母联发跳令后,经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时,母联失灵保护经两母线电压闭锁后切除两母线上所有连接元件。通常情况下,只有母差保护和母联充电保护才起动母联失灵保护。当投入“投母联过流起动母联失灵”控制字时,母联过流保护也可以起动母联失灵保护。如果希望通过外部保护启动本装置的母联失灵保护,应将系统参数中的“投外部起动母联失灵”控制字置1。装置检测到“外部起动母联失灵”开入后,经整定延时母联电流仍然大于母联失灵电流定值时,母联失灵保护经两母线电压闭
14、锁后切除两母线上所有连接元件。该开入若保持10S不返回,装置报“外部起动母联失灵长期起动”,同时退出该起动功能。,母联失灵保护逻辑框图,母联死区保护,若母联开关和母联TA之间发生故障,断路器侧母线跳开后故障仍然存在,正好处于TA侧母线小差的死区,为提高保护动作速度,专设了母联死区保护。本装置的母联死区保护在差动保护发母线跳令后,母联开关已跳开而母联TA仍有电流,且大差比率差动元件及断路器侧小差比率差动元件不返回的情况下,经死区动作延时Tsq跳开另一条母线。为防止母联在跳位时发生死区故障将母线全切除,当两母线都有电压且母联在跳位时母联电流不计入小差。母联TWJ为三相常开接点(母联开关处跳闸位置时
15、接点闭合)串联。,母联死区保护逻辑框图,母联非全相保护,当母联断路器某相断开,母联非全相运行时,可由母联非全相保护延时跳开三相。非全相保护由母联TWJ和HWJ接点起动,并可采用零序和负序电流作为动作的辅助判据。在母联非全相保护投入时,有THWJ开入且母联零序电流大于母联非全相零序电流定值,或母联负序电流大于母联非全相负序电流定值,经整定延时跳母联开关。,母联非全相保护逻辑框图,母联带路运行方式,当主接线方式为母联兼旁路主接线方式时,应投入“投母联兼旁路主接线”控制字。当系统处于母联带路运行方式时,应投入母联带路压板,并根据系统主接线情况决定是否投入带路TA极性负压板:由于各支路的同名端均在母线
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