继电保护4方向电流保护

1、North China Electric Power University 电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理 3 3 电网的电流保护电网的电流保护 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 保护保护1 1、3 3、5 5在电流、时间定值上配合；在电流、时间定值上配合； 保护保护2 2、4 4、6 6在电流、时间定值上配合在电流、时间定值上配合; ; 保护保护2 2、3 3之间，保护之间，保护4 4、5 5之间不存在配合之间不存在配合 关系。关系。 按照单侧电源网络电流保护整定原则：按照单侧电源网络电流保护整定原则： 一、问题的提出及解决一、问题的提出

2、及解决 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 若若 则保护则保护2 2误动；误动； 对电流速断保护对电流速断保护: : 若若则保护则保护5 5误动。误动。 保护保护3 3、4 4能够正确动作，保护能够正确动作，保护1 1、6 6分别与保护分别与保护 3 3、4 4配合，不会误动作。配合，不会误动作。 k1k1 一、问题的提出及解决一、问题的提出及解决 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 k1k1 对过电流保护对过电流保护: : k1 1点故障时，保证点故障时，保证BH2BH2不误动，则要求不误动，则要求t3t2。

3、 一、问题的提出及解决一、问题的提出及解决 k2k2 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 对过电流保护对过电流保护: : k2 2点故障时，点故障时，BH3BH3误动。误动。 一、问题的提出及解决一、问题的提出及解决 k1 1点故障时，保证点故障时，保证BH2BH2不误动，则要求不误动，则要求t3t2。 需要采取措施来防止保护误动作，但又不能影需要采取措施来防止保护误动作，但又不能影 响保护正确动作。响保护正确动作。 保护保护1 1、3 3、4 4、6 6能正确动作；能正确动作； 保护保护2 2、5 5可能误动。可能误动。 保护保护1 1、3 3、4

4、4、6 6处的电流由母线流向线路；处的电流由母线流向线路； 保护保护2 2、5 5处的电流由线路流向母线。处的电流由线路流向母线。 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 一、问题的提出及解决一、问题的提出及解决 k1k1 k1k1处故障时：处故障时： 正方向故障正方向故障 反方向故障反方向故障 保护在反方向发生故障时可能误动。保护在反方向发生故障时可能误动。 结论结论: : 保护电流定值是按照前方发生故障背后电保护电流定值是按照前方发生故障背后电 源提供的短路电流计算的，并与前方的保护配源提供的短路电流计算的，并与前方的保护配 合；背后短路时，由前方电源

5、提供短路电流大合；背后短路时，由前方电源提供短路电流大 于定值时，就会误动。于定值时，就会误动。 应该在反方向故障时闭锁保护。应该在反方向故障时闭锁保护。 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 一、问题的提出及解决一、问题的提出及解决 解决办法：解决办法： 当正方向故障时，当正方向故障时， 方向元件动作，允许保方向元件动作，允许保 护动作；护动作； 增加功率方向元件增加功率方向元件 当反方向故障时，当反方向故障时， 方向元件不动作，闭锁方向元件不动作，闭锁 保护。保护。 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 一、问

6、题的提出及解决一、问题的提出及解决 方向元件方向元件 电流元件电流元件 ; 接入的电压、电流尽可能大，灵敏度高，没有接入的电压、电流尽可能大，灵敏度高，没有 死区。死区。 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 二、功率方向元件二、功率方向元件 2.2.接线方式接线方式 (2)90(2)90o o接线接线 KWC KWB KWA 继电器 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 3.3.动作方程动作方程 二、功率方向元件二、功率方向元件 测量电压和测量电流的夹角在一定范围内时测量电压和测量电流的夹角在一定范围内时 功率方

7、向元件动作。功率方向元件动作。 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 正方向三相短路时正方向三相短路时 k 二、功率方向元件二、功率方向元件 4.4.参数确定参数确定 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 反方向三相短路时反方向三相短路时 k 二、功率方向元件二、功率方向元件 4.4.参数确定参数确定 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 二、功率方向元件二、功率方向元件 正方向正方向 反方向反方向 动作特性动作特性 动作区动作区 不动作区不动作区 用用jsen表示的动作方程

8、：表示的动作方程： 4.4.参数确定参数确定 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 微机保护中参数可以连续设置。微机保护中参数可以连续设置。 设置最大灵敏角时应使其等于正方向故障设置最大灵敏角时应使其等于正方向故障 时测量角。时测量角。 二、功率方向元件二、功率方向元件 常规保护与微机保护不同，只有两个固定常规保护与微机保护不同，只有两个固定 数值可供选择。数值可供选择。 4.4.参数确定参数确定 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 5.5.动作行为分析动作行为分析(BC(BC相间相间) ) 假设：假设： 动作方

9、程：动作方程： (1)(1)出口发生故障出口发生故障 二、功率方向元件二、功率方向元件 KW ZSZk ACB 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 5.5.动作行为分析动作行为分析(BC(BC相间相间) ) 动作方程：动作方程： (1)(1)出口发生故障出口发生故障 A A相：相： 不动作不动作 二、功率方向元件二、功率方向元件 假设：假设： 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 动作方程：动作方程： (1)(1)出口发生故障出口发生故障 B B相：相： 可以动作。可以动作。 二、功率方向元件二、功率方向元件 5

10、.5.动作行为分析动作行为分析(BC(BC相间相间) ) 假设：假设： 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 动作方程：动作方程： (1)(1)出口发生故障出口发生故障 C C相：相： 可以动作。可以动作。 二、功率方向元件二、功率方向元件 5.5.动作行为分析动作行为分析(BC(BC相间相间) ) 假设：假设： 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 动作方程：动作方程： (2)(2)远处发生故障远处发生故障 KW ZSZk ACB 二、功率方向元件二、功率方向元件 5.5.动作行为分析动作行为分析(BC(BC相间

11、相间) ) 假设：假设： 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 动作方程：动作方程： (2)(2)远处发生故障远处发生故障 A A相：相： 不动作。不动作。 二、功率方向元件二、功率方向元件 5.5.动作行为分析动作行为分析(BC(BC相间相间) ) 假设：假设： 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 动作方程：动作方程： (2)(2)远处发生故障远处发生故障 B B相：相： 可以动作。可以动作。 二、功率方向元件二、功率方向元件 5.5.动作行为分析动作行为分析(BC(BC相间相间) ) 假设：假设： 3.33.

12、3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 动作方程：动作方程： (2)(2)远处发生故障远处发生故障 C C相：相： 可以动作。可以动作。 二、功率方向元件二、功率方向元件 5.5.动作行为分析动作行为分析(BC(BC相间相间) ) 假设：假设： 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 二、功率方向元件二、功率方向元件 6.6.“死区死区”问题问题 (1)(1)线路出口发生三相短路时线路出口发生三相短路时 k(3) 测量电压等于零或很小，方向元件不能动作。测量电压等于零或很小，方向元件不能动作。 3.33.3双侧电源网络相间短路方

13、向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 二、功率方向元件二、功率方向元件 6.6.“死区死区”问题问题 (1)(1)线路出口发生三相短路时线路出口发生三相短路时 利用故障前电压进行比相来消除死区。利用故障前电压进行比相来消除死区。 k(3) 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 二、功率方向元件二、功率方向元件 6.6.“死区死区”问题问题 (1)(1)线路出口发生三相短路时线路出口发生三相短路时 利用故障前电压进行比相来消除死区。利用故障前电压进行比相来消除死区。 微机保护中直接从记忆区读取。微机保护中直接从记忆区读取。 常规保护中利用记忆回路常规

14、保护中利用记忆回路 k(3) 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 二、功率方向元件二、功率方向元件 6.6.“死区死区”问题问题 (2)(2)线路出口发生两相短路时线路出口发生两相短路时(BC(BC相间相间) ) 故障相测量电压为：故障相测量电压为： 均不等于零，方向元件没有均不等于零，方向元件没有 死区。死区。 k(2) 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 7. LG-117. LG-11型功率方向元件型功率方向元件 m I m U 5 6 N1 N2 N3 N4 R1 R2 R4R3 45 60 DKB 7

15、 8 C1 YB A U B U mUU K mUU K mI IK mI IK 二、功率方向元件二、功率方向元件 (1)(1)硬件结构硬件结构 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 7. LG-117. LG-11型功率方向元件型功率方向元件 二、功率方向元件二、功率方向元件 (1)(1)硬件结构硬件结构 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 7. LG-117. LG-11型功率方向元件型功率方向元件 (2)(2)动作方程动作方程 二、功率方向元件二、功率方向元件 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双

16、侧电源网络相间短路方向电流保护 7. LG-117. LG-11型功率方向元件型功率方向元件 定义：定义： 二、功率方向元件二、功率方向元件 (2)(2)动作方程动作方程 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 (3)(3)内角的设计范围内角的设计范围 要求各种情况下正方向故障，继电器均可动作。要求各种情况下正方向故障，继电器均可动作。 应满足：应满足： 二、功率方向元件二、功率方向元件 7. LG-117. LG-11型功率方向元件型功率方向元件 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 (3)(3)内角的设计范围内角

17、的设计范围 要求各种情况下正方向故障，继电器均可动作。要求各种情况下正方向故障，继电器均可动作。 二、功率方向元件二、功率方向元件 7. LG-117. LG-11型功率方向元件型功率方向元件 装置内设置两个数值供用户选用：装置内设置两个数值供用户选用：30 、45 。 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 7. LG-117. LG-11型功率方向元件型功率方向元件 (4)(4)如何选择内角如何选择内角 要求正方向故障时，继电器能最灵敏动作。要求正方向故障时，继电器能最灵敏动作。 选择原则为：选择原则为：a接近接近90 - -jk。 二、功率方向元件二

18、、功率方向元件 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 8.8.对对9090o o接线方向元件的评价接线方向元件的评价 (1)(1)接入非故障相电压，各种两相短路故障都没接入非故障相电压，各种两相短路故障都没 有死区，可灵敏动作；有死区，可灵敏动作； (2)(2)适当选择内角适当选择内角后，对线路上各种相间故障后，对线路上各种相间故障 都保证动作的方向性；都保证动作的方向性； (3)(3)采用记忆回路可以消除出口短路采用记忆回路可以消除出口短路“死区死区”。 二、功率方向元件二、功率方向元件 本次课主要内容本次课主要内容 双侧电双侧电 源系统源系统 方向电

19、方向电 流保护流保护 功率方向功率方向 元件元件 电流保护电流保护 原理接线原理接线 接线方式接线方式 动作方程动作方程 行为分析行为分析 LG-11LG-11型型 方向元件方向元件 确定方程确定方程 状态分析状态分析 相量图相量图 测量角测量角 是否动作是否动作 作业作业 给出采用给出采用90接线方式的各相功率方向元件接接线方式的各相功率方向元件接 入的电压和电流。入的电压和电流。 3.10-3.113.10-3.11 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 1.1.电流速断保护电流速断保护 (1)(1)定值计算定值计算 与其它电源和分支回路无关。与其它

20、电源和分支回路无关。 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 1.1.电流速断保护电流速断保护 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 (2)(2)最小保护范围校验最小保护范围校验 只与背后系统有关。只与背后系统有关。 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 2. 2. 限时电流速断保护限时电流速断保护 (1)(1)定值计算定值计算 单侧电源时：单侧电源时： 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 3.33.3双侧

21、电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 双侧电源时：双侧电源时： 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 (1)(1)定值计算定值计算 2. 2. 限时电流速断保护限时电流速断保护 流过被整定保护所在线路电流流过被整定保护所在线路电流 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 双侧电源时：双侧电源时： 分支系数：分支系数： 流过被配合保护所在线路电流流过被配合保护所在线路电流 = = 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 (1)(1)定值计算定值计算 2. 2. 限时电流速断保护限时电流速断

22、保护 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 双侧电源时：双侧电源时： 故障设在线路末端时，故障设在线路末端时， 最大分支系数：最大分支系数： M M系统小方式、系统小方式、 N N系统大方式、系统大方式、 线路线路NPNP单回单回 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 (1)(1)定值计算定值计算 2. 2. 限时电流速断保护限时电流速断保护 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 双侧电源时：双侧电源时： 故障设在线路末端时，故障设在线路末端时， 最大分支系数：最大分支系数： 三、方向电流保

23、护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 (1)(1)定值计算定值计算 2. 2. 限时电流速断保护限时电流速断保护 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 双侧电源时：双侧电源时： 故障设在线路末端时，故障设在线路末端时， 最小分支系数：最小分支系数： M M系统大方式、系统大方式、 N N系统小方式、系统小方式、 线路线路NPNP双回双回 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 (1)(1)定值计算定值计算 2. 2. 限时电流速断保护限时电流速断保护 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流

24、保护 双侧电源时：双侧电源时： 故障设在线路末端时，故障设在线路末端时， 最小分支系数：最小分支系数： 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 (1)(1)定值计算定值计算 2. 2. 限时电流速断保护限时电流速断保护 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 双侧电源时：双侧电源时： 助增电源助增电源 外汲支路外汲支路 仅有助增电源时，分支系数大于仅有助增电源时，分支系数大于1 1； 仅有外汲支路时，分支系数小于仅有外汲支路时，分支系数小于1 1。 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 (1)(1)定值计算定值

25、计算 2. 2. 限时电流速断保护限时电流速断保护 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 双侧电源时：双侧电源时： 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 (1)(1)定值计算定值计算 2. 2. 限时电流速断保护限时电流速断保护 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 与其它电源和分支回路无关。与其它电源和分支回路无关。 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 (1)(1)定值计算定值计算 2. 2. 限时电流速断保护限时电流速断保护 (2)(2)灵敏度校验灵敏度校验 3

26、.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 3. 3. 定时限过电流保护定时限过电流保护 (1)(1)定值计算定值计算 与其它电源和分支回路无关。与其它电源和分支回路无关。 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 3. 3. 定时限过电流保护定时限过电流保护 (2)(2)灵敏度校验灵敏度校验 近后备灵敏度校验：近后备灵敏度校验： 均与其它电源和分支回路无关。均与其它电源和分支回路无关。 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 3.33.3双侧

27、电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 3. 3. 定时限过电流保护定时限过电流保护 (2)(2)灵敏度校验灵敏度校验 远后备灵敏度校验：远后备灵敏度校验： 三、方向电流保护定值计算与校验三、方向电流保护定值计算与校验 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 四、方向电流保护的构成四、方向电流保护的构成 1.1.装设方向元件的原则装设方向元件的原则 电流保护独自可以满足选择性时就不必加方向电流保护独自可以满足选择性时就不必加方向 元件。元件。 (1)(1)一般原则一般原则 K1K1处故障，处故障， 保护保护1 1不会误不会误 动。动。

28、 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 (2)(2)速断保护速断保护 四、方向电流保护的构成四、方向电流保护的构成 1.1.装设方向元件的原则装设方向元件的原则 保护保护1 1： K1K1处故障，处故障， k1k1 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 (2)(2)速断保护速断保护 四、方向电流保护的构成四、方向电流保护的构成 1.1.装设方向元件的原则装设方向元件的原则 K1K1处故障，处故障， 保护保护2 2会误动。会误动。 保护保护2 2： K2K2处故障，处故障， k2k2 3.33.3双侧电源网络相间短路

29、方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 (2)(2)速断保护速断保护 四、方向电流保护的构成四、方向电流保护的构成 1.1.装设方向元件的原则装设方向元件的原则 保护保护2 2： 措施措施1 1：加：加 方向元件；方向元件； k2k2 3.33.3双侧电源网络相间短路方向电流保护双侧电源网络相间短路方向电流保护 (2)(2)速断保护速断保护 四、方向电流保护的构成四、方向电流保护的构成 1.1.装设方向元件的原则装设方向元件的原则 保护保护2 2： 措施措施2 2：提：提 高定值。高定值。 k2k2 比较同一母线各出线保护的动作时间：动作比较同一母线各出线保护的动作时间：动作 时间较长者可不装设方向元件，动作时间较短者时间较长者可不装设方向元件，动作时间较短