继电保护简介(二次设备讲解)

1、一、一、 电力系统继电保护概况电力系统继电保护概况一、电力系统继电保护作用电力系统运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，都可能引发事故继电保护装置 能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护装置的基本任务 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。 反应电气元件的不正常运行状态，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。二、继电保护的基本原理找差别区分系统正常运行状态与故障或不正常运行状态，即特征电流增大：在故障点与电源间直接联系的电气设备上的电流会增大过电流保护电压降

2、低：系统故障相的相电压或相间电压会下降，而且离故障点越近，电压降低越多，甚至降为零 低电压保护电流电压间的相位角会发生变化：正常：20左右，短路：60 85 方向保护测量阻抗减小 ：正常时负荷阻抗较大，短路时为保护安装处到故障点的阻抗 距离保护原理正常：I入 I出；短路： I入 I出 电流差动保护出现I2 、I0 序分量保护 另非电气量：瓦斯保护、过热保护等。原则上说，只要找出正常运行与故障时系统中电气量或非电气量的变化特征（差别），即可找出一种原理，且差别越明显，保护性能越好。三、继电保护装置的组成 微机保护：一般由测量元件、逻辑元件和执行元件组成测量元件测量元件逻辑元件执行元件输入信号整定

3、值输出信号四、继电保护的分类1.按继电保护装置的实现技术分类： 机电型、整流型、晶体管型、集成电路型和微机型保护2.按保护所起的作用分类： 主保护、后备保护和辅助保护等。 主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 后备保护：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护。远后备保护：当主保护拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的保护。远后备保护：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后备的保护。 辅助保护：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时增设的简单保护。五、继电保护的四个基本要求1.选择性保护装置动作时，仅将故

4、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能继续安全运行。主保护：正常情况下，有选择性切除故障。后备保护：主保护不能切除故障时起作用。 ABCD1324756f1f2f3五、继电保护的四个基本要求gzD2.速动性 切除故障时间：保护装置动作时间断路器跳闸时间 3.灵敏性 保护装置在预期最不利的情况下，仍能可靠动作，一般用故障特征计算值 与整定动作值 的比值表示，4.可靠性 不拒动和不误动zdDzdgzsenDDK/六、保护装置的三种状态继电保护和重合闸装置的状态描述投入状态：是指其工作电源投入，相应的功能压板、跳闸（重合）出口压板投入的状态。退出状态：是指其工作电源投

5、入，通过退出相应的功能压板或跳闸（重合）出口压板，把部分保护功能或跳闸（重合）回路退出的状态。停用状态：是指其工作电源退出，出口跳闸（重合）压板退出时的状态。一次设备由运行转检修状态，保护装置按照以下原则执行：保护装置及二次回路无工作时，保护装置可不退出运行；若保护装置或二次回路上有工作，且不影响其它厂站保护装置的动作行为的，可根据现场工作票或运行规程的要求进行投退，无需向调度申请，但在对应的一次设备转热备用前，应将相关保护恢复到该设备停电操作结束时的状态；未经调度同意，不得在线路纵联保护、远跳保护及其二次回路和保护通道上工作。七、继电保护的缺陷分类继电保护设备缺陷按其对运行影响的程度分为紧急

6、、重大、一般三级：1.紧急缺陷：系指装置及其二次回路存在的缺陷，主要包括：对人身安全造成威胁的；导致220kV及以上一、二次设备损坏的，已影响到一次设备运行；已经导致保护的不正确动作；造成220kV及以上设备失去主保护的。七、继电保护的缺陷分类2.重大缺陷：系指装置及其二次回路发生异常状态，可能导致不正确动作，严重威胁电网安全运行，必须立即着手处理的缺陷。由于各种设备原因造成保护退出运行；保护装置本身元件损坏或数据采集出错，装置失去保护功能；保护通道、通讯设备、接口设备等可能导致误动、拒动的缺陷；故障录波器不能录波。七、继电保护的缺陷分类3.一般缺陷：系指装置及其二次回路处于异常运行状态，对安

7、全运行有一定的威胁，但尚能坚持运行一段时间的缺陷。装置一般故障、外部异常、操作错误等告警，装置未失去保护功能；行波双端测距装置通讯通道异常；七、继电保护的缺陷分类按下列时限要求完成缺陷处理：紧急缺陷：应立即安排处理（消除缺陷或采取临时措施限制其继续发展），且不应超过24小时。重大缺陷：应在7天之内安排处理（经评估和审批后，可进入监控状态）。一般缺陷：应在6个月内安排处理。一、500kV主变保护典型配置 基本原则1.配置两套独立的、主后一体的、能反应500kV变压器各种故障及异常状态的微机型电气量保护和一套非电气量保护。2.两套微机型变压器保护的直流电源、电流回路、电压回路、开入量、跳闸回路等应

8、相互独立，彼此没有电气联系，且每套变压器保护分别作用于500kV断路器和220kV断路器的一组跳闸线圈。3.非电量保护应从直流母线独立接一路直流电源，设置独立的空开，与电气量保护的电源回路分开，并且跳闸回路同时作用于500kV断路器和220kV断路器的两个跳闸线圈。一、500kV主变保护典型配置主保护配置1.两套主保护应采用不同涌流闭锁原理的比率差动保护；2.每套主保护中应配置差动速断保护功能（不经CT断线闭锁）；3.每套主保护中应配置零序差动保护或分侧差动保护功能。 一、500kV主变保护典型配置 500kV后备保护1.带偏移特性的阻抗保护。每套电气量保护应配置两段带偏移特性的阻抗保护（包括

9、相间和接地），正方向指向主变压器。段带一个短时限跳开变压器各侧断路器，段带两个时限，第一时限跳开220kV断路器（单台主变）或220kV母联（多台主变），第二时限跳开变压器各侧断路器。2.零序过流保护。每套电气量保护应配置一段定时限零序过流保护和一段反时限零序过流保护,宜采用套管CT。定时限零序过流保护正常带方向，零序反时限过流保护采用IEC正常反时限曲线，正常不带方向。3.过励磁保护。为防止由于频率降低或电压升高引起变压器磁密过高而损坏变压器，每套电气量保护应配置一段定时限过励磁保护和一段反时限过励磁保护。定时限低定值段用于报警，反时限段与被保护变压器的过励磁特性相配合，动作后跳开变压器各侧

10、断路器。 4. 过电流保护。每套电气量保护应配置一段相过流保护，保护可经复合电压闭锁，但不经CT断线闭锁，经较长时限跳开变压器各侧断路器。5. 过负荷保护。每套电气量保护中应配置一段定时限对称过负荷保护，动作于信号。一、500kV主变保护典型配置 220kV后备保护1.带偏移特性的阻抗保护。每套电气量保护中应配置两段带偏移特性的阻抗保护（包括相间和接地）：段带方向两时限，段带方向二到四时限。2.零序方向过流保护。每套电气量保护配置两段三时限方向零序过流保护，方向可整定。零序电流保护采用变压器套管CT时，方向宜指向220kV侧母线；零序电流保护采用开关CT时，方向宜指向变压器。3.过电流保护。每

11、套电气量保护应配置一段相过流保护，保护可经复合电压闭锁，但不经CT断线闭锁，经较长时限跳开变压器各侧断路器。4.过负荷保护。每套电气量保护应配置一段定时限对称过负荷保护，动作于信号。 一、500kV主变保护典型配置 公共绕组后备保护1.零序过流保护。公共绕组零序过流作为变压器内部接地故障的总后备保护，每套电气量保护应配置一段定时限和一段反时限零序过流，动作跳开变压器各侧断路器。2.过负荷保护。每套电气量保护应一段定时限对称过负荷保护，动作于信号。 35kV侧后备保护1.每套电气量保护应配置一段过流速断和一段复合电压闭锁过流保护，宜采用套管CT。过流速断经较短时限跳开35kV侧开关；复压过流保护

12、第一时限跳开本侧断路器，第二时限跳开变压器各侧断路器。2.过负荷保护。每套电气量保护应一段定时限对称过负荷保护，动作于信号。一、500kV主变保护典型配置 保护组屏原则1.两套电气量保护各组一面屏（柜），非电气量组一面屏（柜）。2.电气量保护组屏方案（A、B柜）： 主变保护一屏：主、后一体化主变保护1+中压侧电压切换箱1+打印机1。 主变保护二屏：主、后一体化主变保护2+中压侧电压切换箱2+打印机2。 主变保护三屏：非电量保护+中压侧断路器辅助保护（可选项）+中压侧操作箱+低压侧操作箱+打印机。 一、500kV主变保护典型配置 装置的一些异常情况及其处理 装置始终对硬件回路和运行状态进行自检，

13、当出现严重故障时装置闭锁所有功能保护，并灭“运行”灯，否则只退出部分保护功能，并发出告警。1.常见闭锁信号：RAM异常、程序存储器出错、EEPROM出错、定值无效、光电隔离失电告警、DSP出错、跳闸出口异常等。2.常见告警信号：装置长期启动、不对应启动、传动试验告警、装置内部通讯出错、面板通讯出错、TA断线或异常、TV异常等。 处理建议： 在装置出现异常时，请及时查明情况（可打印当时装置的自检报告、开入变位报告并结合装置的面板显示信息）进行分析，并及时通知专业技术人员，切记不要轻易按保护屏上的复归按钮。(尤其是装置发TA断线时)RCS-978 TA、TV异常判别原理1 TV异常判别判据如下：1

14、. 正序电压小于30V，且任一相电流大于0.04In或开关在合位状态；2. 负序电压大于8V。满足上述任一条件，同时保护起动元件未起动，延时10秒报该侧母线TV异常，并发出报警信号，在电压恢复正常后延时10秒恢复。在异常期间，根据整定控制字选择是退出经方向或电压闭锁的各段过流保护还是暂时取消方向和电压闭锁，以上各节均有详细说明。注意：注意：当某侧电压退出时，该侧当某侧电压退出时，该侧TVTV异常判别功能自动解除异常判别功能自动解除。装置设有TA异常判别判据为：当负序电流大于0.06In后延时10秒报该侧TA异常，同时发出报警信号，在电流恢复正常后延时10秒恢复。RCS-978 TA、TV异常判

15、别原理1 差动回路的异常情况判别差动回路的异常情况判别 当任一相差流大于差流报警定值的时间超过10秒时发出差流异常报警信号，不闭锁差动保护。差流报警定值应避开有载调压变压器分接头不在中间时产生的最大差流，或其他原因运行时可能产生的最大差流(注：差流报警定值整定时应比差动起动定值小，一般介于有载调压变压器分接头不在中间时产生的最大差流和最小差动起动定值之间；其值越小越灵敏)。1.TA断线判别具有瞬时性2.轻负荷情况下不能自动保持该标志3.装置的TA断线判据非常可靠，一旦装置判断出TA断线，回路上肯定存在问题，需要人员进行排查，确认问题之后再复位装置恢复TA断线信号4.通过按复归键的返回方式也不可

16、靠，可能导致在按复归键的过程中导致差动保护动作一、500kV主变保护典型配置 变压器电气量保护的运行1.发电机、变压器的电气量保护和非电气量保护不能互相代替，正常情况下当变压器分相差动保护全部退出时，主变必须停运。2.变压器差动保护在投入运行前必须确认其差流符合相关运行规定。3.运行过程中装置出现异常差流时应退出其相应的变压器差动保护；4.TA断线时应立即退出其相应的变压器差动保护；5.复合电压闭锁的过流保护失去电压时，可不退出，但应及时处理；6.变压器阻抗保护不得在失去电压状态下运行；若有可能失去电压时，应先退出该阻抗保护。二、220kV线路保护典型配置 基本原则1.应配置两套电流回路、电压

17、回路、直流电源和跳闸回路相互独立的主、后一体化的线路保护。 2.应配置两路通信设备、通信直流电源和通道介质相互独立的通信通道。两套保护应采用不同路由的独立通信通道。 3.同塔并架的线路，具备光纤通道时，配置光纤电流差动保护或传输分相命令的纵联保护。 4.按断路器配置一套断路器辅助保护，断路器辅助保护主要包含充电过流保护、三相不一致保护等功能。断路器三相不一致保护不启动失灵。二、220kV线路保护典型配置5.每套保护装置的交流电压、交流电流应分别取自电压互感器和电流互感器相互独立的绕组，相邻设备保护的保护范围应交叉重迭，避免死区。6.应选用具备双跳闸线圈机构的断路器，与保护配合的相关回路（如断路

18、器、隔离刀闸的辅助接点等），均应遵循相互独立的原则按双重化配置。每套线路保护应分别动作于断路器的一组跳闸线圈。二、220kV线路保护典型配置 保护组屏原则1.以主保护为单元进行组屏，主保护与其使用的收发信机或远方信号传输装置共同组屏。 2.电气量保护组屏方案（A、B柜）：3.主变保护一屏：主一保护（包括主、后保护1）+电压切换箱1（可选）+分相操作箱+收发信机1或远方信号传输装置1（可选）+打印机1；4.主二保护屏：主二保护（包括主、后保护2）+电压切换箱2+断路器辅助保护+收发信机2或远方信号传输装置2（可选）+打印机2。二、220kV线路保护典型配置线路保护的运行1.线路两侧纵联保护在投入

19、运行前，必须确认相应保护和通道处于正常工作状态，线路纵联保护在投入后，应再次确认通道正常。2.线路由检修或备用状态转运行前，必须确认其纵联保护工作正常。3.一般情况下，线路两侧同一纵联保护必须同时在投入或退出状态。4.每天应至少一次对高频保护的专用收发信机及其通道进行信号交换试验，其收发信工况应满足相关运行要求，并做好记录。如有异常，运行值班人员应立即依照调管范围向当值调度员申请退出该高频保护，并通知继保人员处理。同时当值调度员应下令退出该线路对侧同一高频保护。遇有恶劣天气尤其是雷雨天气时，应增加对高频收发信机及其通道的测试次数。5.采用光纤通道的保护或接口装置有自动检测（通道）功能，运行值班

20、人员平时可不必做通道测试。只要保护装置或通道接口装置不出现通道报警信号，即可视为通道正常。这类保护投入运行前或线路转热备用前，只须确认通道无报警信号即可。投入后需再次确认无异常情况出现。二、220kV线路保护典型配置6.线路任一侧通道或保护有异常造成纵联保护不能正常运行时，运行值班人员应依照调管范围向相应当值调度员申请退出，当值调度员应同时下令退出该线路对侧与之对应的纵联保护。7.线路开关由旁路开关代路、相关保护通道切至旁路保护后，必须确认该纵联保护在正常工作中。8.遇以下情况，应依照调管范围向当值调度员申请退出相应的纵联保护：相应保护及回路有工作或出现异常；单通道纵联保护的通道上有工作或出现

21、异常；纵联保护是多通道的，则其全部通道上有工作或出现异常；高频保护的收发信机不能正常工作；线路的一侧开关用旁路开关代路，代路侧不切换到旁路运行的纵联保护，并同时退出对侧相应纵联保护；对侧查找直流接地需拉合纵联保护的直流电源；其它影响纵联保护正常运行的情况。二、220kV线路保护典型配置9. 220kV线路的纵联保护因故全部退出时，原则上该线路应停运。如果系统在该线路停运后无法满足要求，保护必须采用临时应对措施，如缩短该线路两侧对全线有灵敏度的后备保护时间（一般将相间距离和接地距离二段动作时间改为0.2秒），由此造成系统事故扩大的责任，由该纵联保护的运行维护单位承担。线路失去纵联保护运行时由中调

22、方式部提供相关建议。10.一般情况下，500kV线路的纵联保护因故全部退出时，该线路应停运。11.纵联保护在投入状态下，除定期交换信号外，禁止在保护通道或保护回路上进行任何工作。12.当TV断线或线路保护无TV电压时，对于采用方向元件或阻抗元件的保护必须退出运行。TV回路异常时，采用电流型原理的纵联保护（如光纤差动、导引线差动）可以不退出运行。13.主网终端变电站的运行方式，终端变电站侧线路纵联保护如有弱馈功能的应投入。二、220kV线路保护典型配置 220kV旁路开关代路的操作要求1. 代线路开关的操作要求：除需切换通道对应的纵联保护，线路两侧同时退出其余纵联保护。代路侧将需要切换的纵联保护

23、通道切至旁路保护，对侧该通道对应的纵联保护保持在投入状态；宜采用先切通道后合旁路开关的操作顺序。2. 线路纵联保护均为电流差动保护，旁路保护也是纵联电流差动保护的代路操作要求：在旁路开关代路工作前，应先将代路侧开关转为备用。两侧与代路相关的纵联差动保护按要求设置并投入后，操作复电于旁路开关，代路过程中保护的其他操作要求见1。代路任务完成后、恢复本开关运行前，同样应在切开代路侧旁路开关的状态下进行。三、220kV母线保护典型配置 保护配置原则1.220kV母线（除终端站外）应按双重化配置两套含失灵保护功能的母线保护。2.按双重化配置的微机型母线保护的直流电源、电流回路、电压回路、开入量、跳闸回路

24、、切换回路以及与其它保护配合的回路或元件等应相互独立，彼此没有电气联系，且每套母线保护分别作用于断路器的一个跳闸线圈。3.双母线接线的母线和失灵保护应设电压闭锁元件，母联和分段断路器的充电保护不经电压闭锁，电压闭锁可由软件实现。4.母线保护动作后，对于不带分支且有纵联保护的线路，应利用线路纵联保护使对侧快速跳闸。5.失灵启动功能三、220kV母线保护典型配置失灵保护应与母线保护共用出口；双重化配置的失灵保护，每套线路保护及变压器保护宜分别同时启动两套失灵保护；按双重化配置的含失灵保护功能的母线保护，各支路（含主变压器）的电流判据由母线保护完成。6.母线保护动作后，对于该母线上的变压器，除利用母

25、差保护动作接点跳变压器本侧断路器外，还应启动变压器本侧断路器失灵。变压器断路器失灵时，由母差输出联跳接点去主变非电量保护联跳主变各侧开关。为简化保护逻辑及二次接线，不考虑变压器旁路代路时旁路失灵跳主变其它侧断路器。7.双母线接线方式，运行方式的识别不得采用电压切换重动继电器接点，必须采用隔离开关辅助触点通过强电开入。隔离开关宜采用真空型辅助触点。8.220kV母联、分段断路器保护宜采用独立的母联、分段断路器充电过流保护和非全相保护。9.母联、分段断路器宜采用三相机械联动操作机构。三、220kV母线保护典型配置保护组屏原则 每套母线保护独立组屏(柜)，出线间隔较多单屏无法满足接线要求时可增加转接屏： 1.母线保护屏：母线保护1（包含母差保护和失灵出口功能模拟盘（可选）打印机1；2.母线保护屏：母线保护2（包含母差保护和失灵出口功能）模拟盘（可选）打印机2； 母联(分段)保护装置按母联或分段断路器组屏： 母联（分段）保护+操作箱+打印机三、220kV母线保护典型配置母差保护、失灵保护的运行1.母差保护在投入运行前必须确认其差流符合相关运行规定；2.正常运行时，3/2结线方式的母线在母差保护全部退出时必须停运；对此结线方式，若有TA极性不确定的边开关要并列，合环前应在做好必要的安全措施后退出其对应的母差保护。3.配备母差保护的双母线