变电运行岗位培训课件——继电保护

1、变电运行培训课件2022-3-16杭州电力教育培训中心第一讲 220KV及110LKV变电站保护配置 一、超高压系统保护配置原则 、基本原则：主保护双重化。 1、设置两套完整、独立的全线速动的主保护。 2、两套主保护的交流电流、电压和直流回路彼此独立。 3、每套主保护对全线路内发生的各种故障，均能无时限切除。2022-3-16杭州电力教育培训中心 4、每套主保护应有独立的选相功能，实现分相跳闸和三相跳闸。 5、断路器有两组跳闸线圈，每套主保护分别启动一组。 6、每套主保护分别使用独立的远方信号传输设备。2022-3-16杭州电力教育培训中心 、线路后备保护配置 1、线路保护采用近后备方式。 2

2、、每条线路都应配置能反应线路各种类型故障的后备保护。当双重化的每套主保护都有完善的后备保护时，可不再另设后备保护。只要其中一套主保护无后备，则应再设一套完整的独立的后备保护。2022-3-16杭州电力教育培训中心 3、对相间短路，后备保护宜采用阶段式距离保护。 4、对接地短路，应装设接地距离保护并辅以阶段式或反时限零序电流保护；对中长线路，若零序电流保护能满足要求时，也可只装设阶段式零序电流保护。接地后备保护应保证在接电阻不大于300时，能可靠地有选择性地切除故障。2022-3-16杭州电力教育培训中心 5、正常运行方式下，保护安装处短路，电流速断保护的灵敏系数在1.2以上时，还可装设电流速断

3、保护作为辅助保护。 6、阶梯时限级差要尽可能从0.5秒降低到0.2秒，以提高整个电网的保护水平。2022-3-16杭州电力教育培训中心、失灵保护 1、线路保护采用近后备方式，对220500kV分相操作的断路器，可只考虑断路器单相拒动的情况。 2、断路器与互感器之间发生故障，不能由该回路主保护切除，而由其他线路和变压器保护切除又将扩大停电范围，并引起严重后果的。2022-3-16杭州电力教育培训中心二、220KV线路保护配置型号主保护后备保护 自动重合闸LFP901AF+，F-，F0+，F0-方向纵联保护ZI段，L0、L0三段相间及接地距离单、三、综合重合闸（检同期、无压）WXB-11C高频闭锁

4、距离、零序 综合重合闸RCS9012022-3-16杭州电力教育培训中心三、母线保护 1、RADSS中阻母线保护。 2、PMH中阻母线保护。2022-3-16杭州电力教育培训中心四、变压器保护 1、RCS978保护。 2、WZB03保护。 3、WZB04保护。2022-3-16杭州电力教育培训中心第二讲 继电保护装置的作用 一、LFP-901线路保护 、保护功能 、主保护： 、工频变化量方向元件和零序方向元件启动的纵联保护。 、工频变化量距离段保护。2022-3-16杭州电力教育培训中心 、后备保护： 、零序电流二段段保护。 、三段相间和接地距离保护。 、自动重合闸： 单、三、综合重合闸（检同

5、期、无压）2022-3-16杭州电力教育培训中心 、高频通道：载波或光线 、工作方式：闭琐式或允许式。 、硬件构成 、方框图2022-3-16杭州电力教育培训中心 、框图说明 、直流电源模件： 它的作用是将220V（或110V）直流电压变换成能满足各模件要求的弱电电源电压，有士12V、两路十24V、5V电压等级。士12V供运算放大器用，一路+24V供信号、出口继电器用，另一路供光耦用， 5V为 CPU使用。2022-3-16杭州电力教育培训中心 、交流输人模件： 它的作用是将电压或电流变换成满足模数（A/D）变换器量程要求的电压。通常采用的都是电磁感应原理的变换器，以便在电气上将电力系统与数据

6、采集系统相隔离，兼有安全隔离的作用。电力系统的过压往往对数据采集系统有干扰作用，所以在这一环节也要采取一定的过电压防护措施和干扰抑制措施。2022-3-16杭州电力教育培训中心 对于超高压线路保护，为了消除直流分量对保护算法的影响，电流回路往往选用中间电抗互感器。但电抗互感器对高频分量有放大作用，需用滤波器或算法消除之。2022-3-16杭州电力教育培训中心 交流电压互感器的变比为15：1，共四组，分别用作A、B、C三相和线路（或母线）电压。电流电抗器交换比为I n：0.35V，转移阻抗角为780，可容纳六组，线路保护一般用四组，分别用作A、B、C零相电流。2022-3-16杭州电力教育培训中

7、心 、光耦隔离模件（OPT） 它的作用是将外部的开关量输人信号变换为保护装置需要的弱电电平，光耦选用MOC8050。 、 VFC模件 它的作用是完成对交流输人模件输出的模拟量进行数字量的转化。2022-3-16杭州电力教育培训中心 为方便多CPU的数据并享，免去多CPU共享必须采用的十分复杂的接口电路，本模件选用了VFC型模数变换器，各路采样转换并行工作，不再需要采样保持器。它的输出电压的频率与输人电压呈线性关系，经计数器计数之后，送总线供CPU使用。2022-3-16杭州电力教育培训中心 各路计数器均安排在各CPU模件上。各CPU使用的计数器也仍是并行工作的。这样处理的结果，还提高了数字测量

8、的精度和分辨率。它们的工作方式如图22和图23所示。2022-3-16杭州电力教育培训中心 、CPU模件； 完成各保护功能，5、6两块模件硬件设置完全相同，由软件来完成功能设置。2022-3-16杭州电力教育培训中心 、人机对话管理模件 7号为人机对话管理板，其功能如下： 、内部故障的总启动元件，动作后开放出口继电器正电源。 、产生通信中断，负责进行对CPU1、CPU2的通讯，完成装置的自检、报警、整定、打印、显示等功能。2022-3-16杭州电力教育培训中心 、负责完成与具有控制功能的输入输出设备的连接，具有友好的人机界面。 、液晶信号显示，正常工作时，可显示所测量的电流、电压幅值和相位，线

9、路故障时显示跳闸相别，跳闸类别和测踞结果。2022-3-16杭州电力教育培训中心 、信号插件 包括中央信号、远动信号。插件面板上有“OP”（运行）、TA、TB、TC及“CH”重合五个指示灯，其中跳闸和重合闸灯均为磁保磁，需要按该插件面板上的RST或屏上的复归按钮来复归。2022-3-16杭州电力教育培训中心 、保护出口插件（OUT） 包括分相跳闸和合闸继电器。 、正面布置图2022-3-16杭州电力教育培训中心、纵联保护 、高频保护原理 保护动作原理纵联保护可分为两类： 、方向纵联保护与距离纵联保护。两侧保护继电器仅反应本侧的电气量，利用通道将继电器对故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保护根据

10、两侧保护继电器的动作经过逻辑判断区分 是区内还是区外故障。2022-3-16杭州电力教育培训中心可见这类保护是间接比较线路两侧的电气量，在通道中传送的是逻辑信 号。按照保护判别方向所用的继电器又可分为方向纵联保护与距离纵联保护。2022-3-16杭州电力教育培训中心 、差动纵联保护。这类保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。可见这类保护在每侧都直接比较两侧的电气量。类似于差动保护，因此称为差动纵联保护。2022-3-16杭州电力教育培训中心 如果将两侧保护的原理图绘在一张图上（实际每侧只是整个单元保护的半

11、套），那么前一种保护的通道是在逻辑图中将两侧保护联系起来，而后一种保护的通道是将两侧的交流回路联系起来。2022-3-16杭州电力教育培训中心2、方向纵联保护的工作方式 、闭锁式 、基本原理： 方向纵联保护是由线路两侧的方向元件分别对故障的方向作出判断，然后通过高频信号作出综合的判断，即对两侧的故障方向进行比较以决定是否跳闸。一般规定从母线指向线路的方向为正方向，从线路指向母线的方向为反方向。2022-3-16杭州电力教育培训中心 闭锁式方向纵联保护的工作方式是当任一侧方向元件判断为反方向时，不仅本侧保护不跳闸，而且由发信机发出高频电流，对侧收信机接收后就输出脉冲闭锁该侧保护。在外部故障时是近

12、故障侧的方向元件判断为反方向故障，所以是近故障侧 闭锁远离故障侧；2022-3-16杭州电力教育培训中心 在内部故障时两侧方向元件都判断为正方向，都不发送高频电流，两侧收信机接收不到高频电流，也就没有输出脉冲去闭锁保护，于是两侧方向元件均作用于跳闸。这就是故障时发信闭锁式方向纵联保护，其基本逻辑图如图所示。2022-3-16杭州电力教育培训中心2022-3-16杭州电力教育培训中心、先收讯后停讯的原则 作用：区外故障，为防止启动元件（发讯）与正方向元件动作时间不配合而误动（启动元件应比跳闸准备元件动作快） ，特别是远端保护，需要近端的发讯信号闭锁，总结了多年运行经验，规定必须先收到信号10ms

13、才允许正方停信。见逻辑示意图2022-3-16杭州电力教育培训中心2022-3-16杭州电力教育培训中心A、启动元件动作首先发讯B、停讯必须满足2个条件a、反方向元件不动作，正方向元件动作，与门3有输出，表示正向故障。b、收信10ms后，与门4有输出。两条件满足，与门7有输出，经反向闭锁门9停信。（除此，还有跳位停讯、其它保护动作停讯）2022-3-16杭州电力教育培训中心 C、区内故障 a、D-，D十动作，正方向故障 b、先收讯10ms后，无闭锁信号，与门5有输出 满足这2条件，判为区内故障，与门8有输出，可以跳闸。2022-3-16杭州电力教育培训中心、远方启动 发讯机既可由启动元件启动，

14、也可由收信机的输出启动。A、远方启动的作用a、防止区外故障时，近故障点侧的起动元件拒动而使远故障点侧保护误动。b 、便于一侧的值班人员单独进行通道检查。2022-3-16杭州电力教育培训中心 B、通道检查的发信逻辑 a、本侧TWJ未动作立即发信。 b、本侧TWJ在跳闸状态，延时100ms发信（由对侧充电时）。 c、当用于单端电源的受电侧且“RD”控制字投入时，判断任意一相电压低于0.6Un时，延时100ms发信，给出对侧跳闸窗口，保证线路在轻载时发生故障，启动元件不能启动时，由对侧快速切除故障。2022-3-16杭州电力教育培训中心 功率倒方向 在环网中发生外部故障时，短路功率的方向可能发生转

15、换（简称功率倒向），在倒向过程中不应失去闭锁信号。图43示出这种情况。MN3Q跳闸后F3Q1Q2Q4QL0L1前2022-3-16杭州电力教育培训中心 图中假设故障发生在线路L0上靠近M侧的F点，路器3Q先于断路器4Q跳闸。在断路器3Q跳闸前，线路厂中的短路功率由N侧流向M侧，线路L1，M侧的方向元件不动作，向 N侧发闭锁信号，在断路器 3Q跳闸后，线路 L。中的短路功率倒向，M侧的方向元件动作，停止发信并2022-3-16杭州电力教育培训中心 准备跳闸，此时N侧的方向元件将返回向M侧发闭锁信号但是可能M侧的方向元件动作快，N侧的方向元件返回慢，于是有一段时间两侧方向元均处于动作状态，造成线路

16、L1的保护误动。2022-3-16杭州电力教育培训中心 解决的办法是启动元件动作或收信机收信后经过一段时间（大于本保护的动作时间，小于相邻线断路器的跳闸时间）后尚未判为内部故障，就认为是外部故障，于是将保护闭锁一段时间，2022-3-16杭州电力教育培训中心 以避开两侧方向元件可能都处于动作状态的时间，见图4一4。此方法的缺点是如果紧接着发生内部故障则保护的动作稍有延迟，&000&00035209启动内部故障跳闸2022-3-16杭州电力教育培训中心 不过延时很短，是可容忍的。 图中判断内部故障接线图4一2的与8输出，起动元件动作，起动T1，如果T1时间（35ms）内无判内部故

17、障信号来，则T3动作，闭锁保护，在T1消失后延时20ms返回，取消闭锁。2022-3-16杭州电力教育培训中心 允许式 、允许式保护的基本原理 如图（45b）所示，在功率方向为正的一端向对端发送允许信号，此时每端的收信机只能收对端的信号而不能接收自身的信号。每端的保护必须在方向元件动作，同时又收到对端的允许信号之后，才能动作于跳闸，显然只有故障线路的：2022-3-16杭州电力教育培训中心 保护符合这个条件。对非故障线路而言，一端是方向元件动作，收不到允许信号，而另一端是收到了允许信号但方向元件不动作，因此都不能跳闸。2022-3-16杭州电力教育培训中心 、方框图： 构成允许式方向纵联保护的

18、基本框图见图45（b），起动元件（QD）动作后，正方向元件动作，反方向元件不动作，与2门起动发信机，向对端发允许信号，同时准备起动与3门。当收到对端发来的允许信号时，与3门即可经抗干扰延时动作于跳闸。用距离继电器作方向元件时，一般无反方向元件，距离元件的方向性必需可靠。2022-3-16杭州电力教育培训中心 、缺点： 允许式保护在区内故障时，必须要求收到对端的信号才能动作，因此就会遇到高频信号通过故障点时衰耗增大的问题，这是它的一个主要缺点。最严重的情况是区内故障伴随有通道破坏，例如发生三相接地短路等，造成允许信号衰减过大甚至完全送不过去，它将引起保护的拒动。通常通道按相一相耦合方式，对于不对

19、称短路，一般信号都可通道，只有三相接地短路，难于通过。2022-3-16杭州电力教育培训中心、装置启动元件的工作原理 1、工频变化量阻抗继电器（Z） 、工频变化量的基本原理 电力系统发生短路故障时，其短路电流、电压可分解为二部分进行计算，一部分为故障前负荷状态的电流电压，2022-3-16杭州电力教育培训中心 另一部分为故障产生的故障分量，如图44la的短路状态可分解为图4.4.1b 和图4.4.1.c二种状态下电流电压的迭加，反应工频变化量的继电器不受负荷状态的影响，因此，只要考虑图4.4.1.c的故障分量.2022-3-16杭州电力教育培训中心2022-3-16杭州电力教育培训中心 、动作

20、方程：工频变化量距离继电器测量工作电压的工频变化量的幅值，其动作方程为： 对相间故障：ZOPUUCABCABZIUUzdOP、2022-3-16杭州电力教育培训中心 对接地故障： Zzd为整定阻抗，一般取0.80.85ZL UZ为整定门坎，取故障前工作电压的记忆量。 CBAZIKIUUzdOP、)3(02022-3-16杭州电力教育培训中心 图4.4.2表示出保护区内外各点金属性短路时的电压分布，设故障前系统各点电压一致，即各故障点故障前电压为 UZ则 、动作分析： 、内部故障：如图4.4.2，Uop在本侧系统零电位至故障点EF1的连线的延长线上，可见， Uop EFI，继电器动作 ZFUE3

21、 , 2, 12022-3-16杭州电力教育培训中心 、反方向故障时，如图4.4.2，Uop在EF2与对侧系统的连线上，显然，UOp EF2，继电器不动作 、 区外故障时，如图4.4.2， Uop在 EF3 与本侧系统的连线上， UOp EF3，继电器不动作2022-3-16杭州电力教育培训中心 、正向、经过渡电阻时特性KSZdSKSZdSZdSOPKSFZZZZZ ZZI)ZZI )ZZI-U ZZI-E U）（由动作条件有（）（则设ZdFZUE2022-3-16杭州电力教育培训中心2022-3-16杭州电力教育培训中心 分析； 式中ZK是阻抗元件的测量阻抗，是变量，在阻抗平面上是以矢量-Z

22、S的末端为圆心，以 为半径的圆如图44人所示当ZK矢量末端落于圆内时动作可见这种阻抗继电器有大的允许过渡电阻能并且，尽管过渡电阻数值上仍受助增电流 面In的影响，ZdSZZ 2022-3-16杭州电力教育培训中心 但由于In一般与I同相位，过渡电阻压降始终与I 同相位，过渡电阻的影响始终呈电阻性与R轴平行，因此，不存在由于对侧电流助增所引起的超越问题。 、反向短路：2022-3-16杭州电力教育培训中心2022-3-16杭州电力教育培训中心 仍假设 KZdZdSZdOPSKFFZZZZZIIZUUZZIEEUSSZZ)()(代入动作条件得2022-3-16杭州电力教育培训中心2022-3-16

23、杭州电力教育培训中心 这里以一ZK为变量，ZK的动作轨迹在阻抗平面上是以矢量砧末端为圆心，以为半径的圆，见图4.4.6。动作圆在第一象限，而因为ZK总是电感性的，ZK在第三象限，因此，阻抗元件有明确的方向性。2022-3-16杭州电力教育培训中心 2、全阻抗元件 长距离输电线路对侧母线故障切除时，则线路电压将从无压转跳至电容充电电压，工频变化量距离元件有可能动作，因此，对该元件引入限制条件，用一个全阻抗继电器开放Z。2022-3-16杭州电力教育培训中心 3、工频变化量方向元件 、工作原理：反映电压、电流故障分量的相位而动作。 、动作条件：测量相角反相位动作。 、动作方程： 正向元件：dcom

24、ZIZIUArg121212/ )(2022-3-16杭州电力教育培训中心 反方向测量元件 其中： 下标12表示正负序综合分量。 Zd为模拟阻抗。 Zcom为补偿阻抗，最大运行方式下系统线路阻抗比ZS/ZL0.5时，Zcom =0 ，否则为Z整定阻抗的一半。dZIUArg1212/ )(2022-3-16杭州电力教育培训中心 、工作分析 、正方向故障 假设系统正序和负序阻抗相等则： SSSSZIUZIMIUMUUZIUZIU12122121122211)(2022-3-16杭州电力教育培训中心 设系统阻抗角与线路阻抗角相同则： 、反方向故障时情况相反。dcomSdcomSZZZArgZIZIZ

25、IArg/ )(/ )(1212120S00/ArgZ-180dZ2022-3-16杭州电力教育培训中心二、变压器保护 、变压器保护配置原则 220KV千伏及以上电压等级的主变压器微机保护应按双重化配置（非电气号保护除外双重化配置应符合211条款中的技术要求，还应： 1、主变应采用两套完整、独立并且是安装在各自柜内的保护装置。每套保护均应配置完整的主、后备保护。2022-3-16杭州电力教育培训中心 2、主变压器非电量保护应设置独立的电源回路（包括直流空气小开关及其直流电源监视回路）和出口跳闸回路，且必须与电气量保护完全分开，在保护柜上的安装位置也应相对独立。 3、两套完整的电气量保护和非电气

26、量保护的跳闸回路应同时作用于断路器的两个跳闸线圈。2022-3-16杭州电力教育培训中心、RCS-978保护 1、保护的典型配置 CT位置安装 一次侧有小瓷套的L1端，应装在母线侧，减少CT瓷裙污染闪络造成母线故障。这是上海污染区多次瓷裙闪络的教训，已列入反错。2022-3-16杭州电力教育培训中心2、保护配置图：2022-3-16杭州电力教育培训中心3、保护的原理： 、稳态比率差动保护 由于变比和联接组的不同，电力变压器在运行时，各侧电流大小及相位也不同。在构成继电器前必须消除这些影响。现在的数字式变压器保护装置，都利用数字的方法对变比与相移进行补偿。2022-3-16杭州电力教育培训中心

27、、相位补偿 Y0侧: 侧：)()()(000IIIIIIIIICCBBAA3/)(3/)(3/)(bccabbcaaIIIIIIIII2022-3-16杭州电力教育培训中心 、CT不同接线方式比较： Y0接线CT负载：IRRIR02022-3-16杭州电力教育培训中心 接线CT负载： 显然，同样两相短路三角形接线每相负载是星形接线三倍。所以，CT接星型比接三角形的负载能力强。IRIRIR322022-3-16杭州电力教育培训中心 、RCS-978保护补偿法的优点 灵敏度高 、保护动作方程ereerdmiidmiirecdqdcdqdeeberdecdqdeerbdecdqdrdIIIIIIII

28、IIIIIIIKIIIIIIIIKIIIII6 . 12 . 16 . 16 . 0216I 1 . 05 . 5675. 06I 0.5I 1 . 05 . 05 . 0I 2 . 011r1re1r2022-3-16杭州电力教育培训中心、保护动作逻辑图2022-3-16杭州电力教育培训中心 、复合电压闭锁方向过流 、作用：过流保护主要做变压器相间故障保护的后备 。通过整定控制字可选择各段是否经复压闭锁，是否经方向闭锁，是否投入，跳哪几侧开关。 、复合电压闭锁方向过流原理方框图2022-3-16杭州电力教育培训中心2022-3-16杭州电力教育培训中心 控制字 a、过流经侧复压闭锁 b、过流经复压闭锁 c、TV断线保护投退原则： 1本侧TV异常时，方向元件和本侧复压闭锁元件不满足条件，但可经其他侧复压闭锁。 0本侧TV异常时，方向元件和本侧复压闭锁元件满足条件，复压闭锁变为纯电流保护。2022-3-16杭州电力教育培训中心 、本侧电压退出 本侧电压退出对复合电压元件、方向元件的影响：当本侧TV检修或旁路带路未切换TV时，为保证本侧复压闭锁方向过流正确动作，须投入本侧电压退出压板或控制字。此时，它对复合电压元件方向元件的影响如下：2022-3-16