继电保护基础知识

1、培训教案 继电保护继电保护n目前省网目前省网220千伏保护典型配置：千伏保护典型配置：一一220千伏线路：千伏线路：n保护双重化配置。保护双重化配置。n每套保护含纵联保护（全线速动主保护）、阶每套保护含纵联保护（全线速动主保护）、阶段式距离保护（相间及接地）、阶段式零序电段式距离保护（相间及接地）、阶段式零序电流保护。流保护。n基本概念：基本概念：1线路主保护和后备保护的功能及作用：线路主保护和后备保护的功能及作用：n能够快速有选择性切除线路故障的全线速动保能够快速有选择性切除线路故障的全线速动保护以及不带时限的线路护以及不带时限的线路I段保护都是线路的主段保护都是线路的主保护。保护。n两套全

2、线速动保护可以互为近后备保护。两套全线速动保护可以互为近后备保护。n线路线路II段保护是全线速动保护的近后备保护。段保护是全线速动保护的近后备保护。n线路线路III段保护是本线路的延时近后备保护，同段保护是本线路的延时近后备保护，同时尽可能作为相邻线路的远后备保护。时尽可能作为相邻线路的远后备保护。n基本概念：基本概念：n2近后备与远后备：近后备与远后备：n远后备：当故障时保护装置或开关拒动时，由各远后备：当故障时保护装置或开关拒动时，由各电源侧的相邻元件保护装置动作将故障切除。电源侧的相邻元件保护装置动作将故障切除。n近后备：故障时保护拒动靠另一套保护动作；开近后备：故障时保护拒动靠另一套保

3、护动作；开关拒动靠开关失灵保护来切除故障。关拒动靠开关失灵保护来切除故障。 线路纵联保护线路纵联保护n线路纵联保护作用：当线路发生故障时，使两线路纵联保护作用：当线路发生故障时，使两侧开关同时快速跳闸的保护。侧开关同时快速跳闸的保护。n以两侧判别量的特定关系作为判据。两侧均将以两侧判别量的特定关系作为判据。两侧均将判别量借助通道传到对侧，然后两侧分别按照判别量借助通道传到对侧，然后两侧分别按照对侧和本侧判别量之间的关系来判别区内故障对侧和本侧判别量之间的关系来判别区内故障或区外故障。或区外故障。n判别量和通道是主要组成部分。判别量和通道是主要组成部分。MNIMIN目前常用通道：目前常用通道：n

4、电力线载波通道；电力线载波通道；n光纤通道：（专用芯、复用光纤通道）光纤通道：（专用芯、复用光纤通道）n还有：微波、导引线。还有：微波、导引线。电力线载波通道电力线载波通道 （专用、复用）（专用、复用）n线路纵联保护：线路纵联保护：1. 电流差动保护：通道（光纤通道）电流差动保护：通道（光纤通道）n是比较线路两侧电流相量（大小和相位）构成的全线是比较线路两侧电流相量（大小和相位）构成的全线速动保护。速动保护。n基本原理：借助通道，实时地向对侧传递每相电流的基本原理：借助通道，实时地向对侧传递每相电流的采样数据，同时接收对侧的电流采样数据，两侧保护采样数据，同时接收对侧的电流采样数据，两侧保护利

5、用本地和对侧电流数据经过同步处理后进行差电流利用本地和对侧电流数据经过同步处理后进行差电流计算。计算。n线路正常运行或发生区外故障时，线路两侧的差电流线路正常运行或发生区外故障时，线路两侧的差电流为零。区内故障时，差电流不为零，满足电流差动保为零。区内故障时，差电流不为零，满足电流差动保护的动作特性方程时，保护发生跳闸命令快速切除故护的动作特性方程时，保护发生跳闸命令快速切除故障。障。 MNIMINn电流差动保护动作电流差动保护动作基本原理基本原理：n收到对侧发来的差动动作允许信号（对侧差动收到对侧发来的差动动作允许信号（对侧差动信号），本侧保护起动、本侧差动元件动作时，信号），本侧保护起动、

6、本侧差动元件动作时，本侧保护动作。本侧保护动作。n常见电流差动保护：常见电流差动保护： RCS-931A（南瑞继保）（南瑞继保） PSL-603G （国电南自）（国电南自） WXH-803 （许继）（许继） CSC-103B （四方）（四方） n采用专用光纤光缆时，线路两侧的装置通过光纤通道直接连接。采用专用光纤光缆时，线路两侧的装置通过光纤通道直接连接。 n复用复用2M光纤通道：需在通信机房内加装一台专用光电变换的数字复光纤通道：需在通信机房内加装一台专用光电变换的数字复接接口设备（如接接口设备（如MUX-2M）。它通过）。它通过75欧姆同轴电缆与欧姆同轴电缆与PCM（SDH通信网络设备）设

7、备相连。通信网络设备）设备相连。 纵联差动保护纵联差动保护光发光收光发光收光纤纵联差动保护接口设备：如MUX-2M光发光收光发光收光纤PCM设备同向接口终端SDHTA断线断线：nTA断线瞬间，断线侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧的起动元件不动作，不会向本侧发差动保护动作信号，从而保证纵联差动不会误动。MNIMINTA断线侧 对于配置电流差动保护的线路，应对于配置电流差动保护的线路，应确保两侧保护均正常投入后才能单侧充确保两侧保护均正常投入后才能单侧充电运行。电运行。MNIMIN2.高频距离高频距离/高频方向保护高频方向保护： （闭锁式、允许式）闭锁式、允许式）n高频距离、高频方向保护：

8、两者只是方向元高频距离、高频方向保护：两者只是方向元件不同，原理逻辑是相同的。件不同，原理逻辑是相同的。n判别量：距离方向、工频变化量方向、零序判别量：距离方向、工频变化量方向、零序方向方向闭锁式：闭锁式： 采用高频收发信机（专用载波通道）；信号采用高频收发信机（专用载波通道）；信号为闭锁信号。为闭锁信号。n动作动作基本原理基本原理：保护起动：保护起动 + 正方向元件动作正方向元件动作+ 无闭锁信号无闭锁信号n信号基本情况：信号基本情况： 保护起动保护起动发信；发信；(还有远方起信还有远方起信 / 通道检查起信通道检查起信) 正方向元件动作、本装置其他保护（如工频正方向元件动作、本装置其他保护

9、（如工频变化量阻抗、零序延时段、距离保护）或外变化量阻抗、零序延时段、距离保护）或外部保护（母差）跳闸时部保护（母差）跳闸时停信（停止发信）停信（停止发信） 区内故障：区内故障：n本侧起动，发闭锁信号；对侧起动，发闭锁信本侧起动，发闭锁信号；对侧起动，发闭锁信号；号；n本侧正方向元件动作，停信；对侧正方向元件本侧正方向元件动作，停信；对侧正方向元件动作，停信。动作，停信。MINIKIMN区外故障：区外故障：n两侧起动，均发闭锁信号；两侧起动，均发闭锁信号；n一侧正方向元件动作，停信；另一侧正方向元件不动一侧正方向元件动作，停信；另一侧正方向元件不动作，不停信（仍闭锁信号）作，不停信（仍闭锁信号

10、）n正方向元件动作侧，由于仍收到闭锁信号，不出口。正方向元件动作侧，由于仍收到闭锁信号，不出口。MINIKIMN发电厂、变电站在中断保护直流电源查找直发电厂、变电站在中断保护直流电源查找直流失地时，高频闭锁保护在穿越性故障时会流失地时，高频闭锁保护在穿越性故障时会误动作，应先退线路对侧高频保护后进行处误动作，应先退线路对侧高频保护后进行处理。理。MINIKIMN允许式：允许式：n与载波机或光纤通道配合构成。信号为允许信号。与载波机或光纤通道配合构成。信号为允许信号。n动作原理：保护起动动作原理：保护起动+正方向元件动作正方向元件动作+收到对侧允许信收到对侧允许信号号 n保护起动、正方向元件动作

11、时，发允许信号。保护起动、正方向元件动作时，发允许信号。MINIKIMN距离保护：距离保护：n目前目前220千伏线路距离保护一般配有三段千伏线路距离保护一般配有三段:n线路距离保护线路距离保护段为线路阻抗的段为线路阻抗的75%。n线路距离保护线路距离保护段对全线有灵敏度，跳闸时间段对全线有灵敏度，跳闸时间均按不大于均按不大于1.5秒控制。秒控制。n线路距离线路距离段与相邻线的距离段与相邻线的距离或或段配合，段配合，并能躲过最严重的线路过负荷工况，其动作时并能躲过最严重的线路过负荷工况，其动作时间大于间大于1.5秒用于躲系统振荡。秒用于躲系统振荡。二二.母差及失灵保护母差及失灵保护n目前目前22

12、0kV母差保护双重化配置。母差保护双重化配置。n线路及主变间隔的失灵电流判据在母差保护装置线路及主变间隔的失灵电流判据在母差保护装置中实现。中实现。n常见配置：常见配置：BP-2B（深圳南瑞）（深圳南瑞） RCS-915系列（南京南瑞）系列（南京南瑞）n母差动作基本原理：母差动作基本原理：双母线接线：双母线接线：基本概念基本概念大差与小差：大差与小差：n大差差流采用母线上所有连接元件（除母联、分段开大差差流采用母线上所有连接元件（除母联、分段开关）的电流采样值。关）的电流采样值。n小差差流采用具体段母线所连接元件的电流采样值。小差差流采用具体段母线所连接元件的电流采样值。n各元件连接在哪一段母

13、线上，根据各连接元件的刀闸各元件连接在哪一段母线上，根据各连接元件的刀闸位置来决定。（如：母线模拟盘）位置来决定。（如：母线模拟盘）n1首先大差电流作为保护装置起动条件之一；大差电流首先大差电流作为保护装置起动条件之一；大差电流大于差电流门坎时，起动元件动作。（备注：起动条件还大于差电流门坎时，起动元件动作。（备注：起动条件还有其他判据）有其他判据）n2常规大差元件作为区内故障判别元件，区分母线区外常规大差元件作为区内故障判别元件，区分母线区外故障与母线区内故障；小差元件作为故障选择元件，决定故障与母线区内故障；小差元件作为故障选择元件，决定故障发生在哪一段母线。故障发生在哪一段母线。I母小差

14、II母小差大差断路器失灵保护原理断路器失灵保护原理n断路器失灵保护判据为断路器失灵保护判据为：有保护对：有保护对该断路器发过跳闸命令，但该断路该断路器发过跳闸命令，但该断路器依然有电流，经延时跳母联及该器依然有电流，经延时跳母联及该断路器所在母线。断路器所在母线。1234567891T2T1l2ln失灵保护原理：失灵保护原理： 将元件保护的跳闸接点引入装置。将元件保护的跳闸接点引入装置。n线路间隔：引入线路保护的三跳接点和单跳接线路间隔：引入线路保护的三跳接点和单跳接点。点。 （例如线路保护上的压板：（例如线路保护上的压板： 第一组第一组A相失灵起动；相失灵起动； 第一组第一组B相失灵起动；相

15、失灵起动； 第一组第一组C相失灵起动；相失灵起动； 第一组三相跳闸起动失灵）第一组三相跳闸起动失灵）n主变间隔：引入变压器保护的三跳接点和失灵主变间隔：引入变压器保护的三跳接点和失灵解复压闭锁接点。解复压闭锁接点。 近几年近几年继电保护不正确动作继电保护不正确动作n2009-2-17 2:16:53后石电厂后石电厂#7机跳闸机跳闸n2009年2月17日2点16分后石电厂#7机跳闸，发变组厂高变低压侧B2分支零序过流I段保护5653ms动作出口，B2分支零序过流II段6152ms动作出口。原因：厂高变低压侧B1分支一负载开关发生A相接地故障，由于厂高变低压侧B1、B2分支中性点CT二次接线对调，

16、将B1分支零序接入B2分支零序保护，B2分支零序接入B1分支零序保护，导致B2分支零序过流I段保护误跳B2分支，B1分支负载开关的接地故障仍存在，B2分支零序过流II段出口全停，快切成功，B1段备用进线开关合于故障，备用进线开关零序保护动作切除故障。n2009-6-26 19：37 110kV高山变迳高高山变迳高线线路线线路过流过流段保护误动段保护误动n 2009年6月26日19点37分，110kV高山变迳高线174线路过流段保护误动，174开关跳闸。保护装置出现的信号有：过流段保护出口、重合闸启动、PT断线。原因为迳高线174线路保护整定的CT变比为600/5，但现场实际变比为300/5。1

17、74开关过流I段保护整定的二次电流为5.6A，事故时现场实际的一次电流为381.36A，即反映到保护装置的二次电流为6.356A，超过迳高线174线路“过流保护段”整定的二次电流值。同时，由于二次电压回路维护不当引起B相电压下降，保护装置出现“PT断线”信号，导致“过流段”保护动作。n2009-5-15 12：27 110kV泰宁变泰宁变35kV出线故障出线故障保护拒动保护拒动#1、#2主变中压侧复压过流主变中压侧复压过流保护动保护动作跳三侧开关作跳三侧开关n2009年5月15日12时27分,110kV泰宁变#1、#2主变中压侧复压过流保护动作跳三侧开关，引起泰宁变35kV、10kV母线失压。

18、原因为35kV出线泰铁线383线路故障（#7#8杆段线路走廊边农民砍树，树压在A、B相导线上），保护电流回路接线错（电流互感器一、二次接线极性接反，送电时未进行向量测试），功率方向元件闭锁（该线路保护带方向闭锁），保护拒动，越级至#1、#2主变中压侧后备保护动作跳三侧开关。n2009-7-6宁德宁德110kV柘荣变柘荣变#1主变故障跳闸主变故障跳闸n2009年7月6日12时41分3秒，110kV柘荣变#1主变10kV母分刀闸柜与10kV母分开关柜之间发生相间短路，#1主变低压侧后备保护因压板未投入未动作。中压侧后备保护因CT极性接反方向错误，以第一时限1.5秒带方向动作出口跳中压侧分断开关，第

19、二时限1.8秒带方向跳开中压侧开关，造成第三时限2秒不带方向跳三侧段保护未动作出口。高压侧后备保护因复压闭锁未开放未动作。4分钟后由运行人员在远方操作断开低压侧开关。n2009-8-16 宁德福安宁德福安110kV城南变城南变10kV低压出低压出线开关柜故障线开关柜故障n2009年8月16日21：02，110kV城南变#1变10kV农专线开关柜由于隔离插头接触不良，开关长期在满负荷运行，触头发热导致绝缘击穿，造成触头相间短路故障。由于故障点在CT靠母线侧,馈线保护无法检测到短路电流,所以10kV农专线保护未动作。#1主变低压侧后备保护CT极性接反，保护拒动，由#1变高后备保护动作跳开高压侧开关

20、13A，与故障点隔离。#2主变低压侧后备保护动作，0.6秒跳10kV母联63M开关，由于保护压板未投入，母联开关未动作，0.3秒后#2主变低压侧开关63B跳闸，#2主变与故障点完全隔离。事故造成停电范围扩大，引起10kV段母线失压，#1主变越级跳闸高压侧。n2009-9-1 14:56 110kV安溪电厂安溪电厂#2机跳闸机跳闸n2009年9月1日14时56分110kV安溪电厂#2机组10kV厂用电分支602开关电抗器差动保护误动作，造成2厂用分支602开关、606开关跳闸，10kVII段母线备自投动作不成功，10kVII段母线失电，2机组跳机。原因为电抗器小室环境温度高到50度左右，电抗器差

21、动保护装置工作不稳定，造成602开关跳闸。目前已经更换保护装置为南自PS690U电抗器保护装置，电抗器小室已安装空调。10kvII段母线备自投启动但未成功，现场检查发现10kvII段母联702开关二次合闸线圈烧坏。现已经更换正常。n2010-1-159:39110kV晋江热电厂晋江热电厂#2机跳闸机跳闸2010年年 1月月 15日日 9:39110kV晋江热电厂晋江热电厂#2发电机比率发电机比率差动保护（南瑞差动保护（南瑞 MGT102）误动作，）误动作，#2机跳闸。原因为机跳闸。原因为装置元件故障，现已更换电源插件采样板和装置元件故障，现已更换电源插件采样板和 CPU板。板。n2010-02

22、-04 02:28，宁德电厂，宁德电厂#1机厂用机厂用 6kV1A锅炉变差动保护误动锅炉变差动保护误动2010年年 02月月 04日日 02时时 28分，宁德电厂分，宁德电厂#1机运行中发机运行中发生等离子隔离变电缆短路故障，等离子隔离变生等离子隔离变电缆短路故障，等离子隔离变 380V开开关保护正确动作，同时等离子隔离变开关的上级开关关保护正确动作，同时等离子隔离变开关的上级开关1A锅炉变锅炉变 6kV开关差动综合保护装置（开关差动综合保护装置（REF542PLUS，ABB公司生产）区外误动，原因为公司生产）区外误动，原因为 1A锅炉变低压侧锅炉变低压侧 B相相 CT伏安特性不合格。伏安特性

23、不合格。n2010-04-2213:43:48 110kV武斜线武斜线 C相断线故相断线故障，斜滩变侧保护不正确动作障，斜滩变侧保护不正确动作n 宁德寿宁宁德寿宁 110kV武斜线距离武曲变侧武斜线距离武曲变侧 0.8公里处发生公里处发生 C相断线故障，武曲变武斜线零序相断线故障，武曲变武斜线零序 I段、距离段、距离 I段保护正确段保护正确动作，重合于故障点后加速动作跳闸。斜滩变武斜线零动作，重合于故障点后加速动作跳闸。斜滩变武斜线零序序 III、IV段保护因零序段保护因零序 II、III、IV段功能压板未投入而段功能压板未投入而未动作。造成相邻其他四条未动作。造成相邻其他四条 110kV线路

24、保护动作跳闸：线路保护动作跳闸：斜滩变牛斜斜滩变牛斜 I/II路、前斜线零序路、前斜线零序 III、IV段（不带方向）无段（不带方向）无选择性动作跳闸（对侧开关未跳），韩阳变韩斜线零序选择性动作跳闸（对侧开关未跳），韩阳变韩斜线零序III段越级动作跳闸（斜滩侧开关未跳）。韩阳变韩斜线段越级动作跳闸（斜滩侧开关未跳）。韩阳变韩斜线跳闸后，斜滩变跳闸后，斜滩变 110kV母线电压下降，斜滩变母线电压下降，斜滩变#1主变高主变高压侧复压过流压侧复压过流 I段保护满足动作条件动作跳段保护满足动作条件动作跳 110kV母分母分 12M开关，斜滩变武斜线距离开关，斜滩变武斜线距离 III段保护满足动作条件

25、出段保护满足动作条件出口动作跳闸。牛头山口动作跳闸。牛头山#1机组高周切机保护动作，机组高周切机保护动作，#1机组机组开关跳闸。开关跳闸。n2010-5-5 22：17 腾龙热电厂腾龙热电厂 110kV母联母联 100开关开关过流保护误出口跳闸过流保护误出口跳闸n2010年年 5月月 5日腾龙热电厂日腾龙热电厂 110kV母联母联 100开关开关 PSL631过流保护误出口跳闸，引起过流保护误出口跳闸，引起 110kV母线分母线分裂运行、裂运行、#1发变组与系统仅剩单联络线。原因是腾发变组与系统仅剩单联络线。原因是腾龙热电厂在龙热电厂在 2009年年 11月月 26日日 110kV母线由单母线

26、母线由单母线改为双母线启动送电至今，母联改为双母线启动送电至今，母联 100开关过流保护开关过流保护一直处于投入状态，造成一直处于投入状态，造成 5月月 5日母联日母联 100开关误开关误动。动。n2010-06-0306:32:57岚后变岚后变 110kV母线故障跳闸母线故障跳闸n岚后变岚后变 110kVII段母线段母线 A相故障相故障 110kV段母差保段母差保护动作（母差正确动作护动作（母差正确动作 1次），由于母差跳次），由于母差跳#2变变 15B开关出口压板未投（标签误贴为备用），开关出口压板未投（标签误贴为备用），#2变变 15B开关未跳开（母差总出口不正确动作开关未跳开（母差总出

27、口不正确动作 1次），次），由由#2主变两套主变两套 RCS978H保护保护 110kV侧间隙零序过侧间隙零序过流第一时限动作流第一时限动作 1344ms出口跳出口跳#2主变三侧开关。主变三侧开关。n2010-8-817:18街面电站街面电站#2隔离变过流隔离变过流段出口跳段出口跳#2主变主变 21B开关开关n 街面电站街面电站 220V直流系统负极接地，检修人员直流系统负极接地，检修人员对地下厂房对地下厂房 220V直流系统接地进行检查，确定故直流系统接地进行检查，确定故障支路为障支路为#2隔离变控制回路电源后，将隔离变控制回路电源后，将#2隔离变转隔离变转检修，并断开检修，并断开#2隔离变控制回路电源，拔出隔离变控制回路电源，拔出#2隔离隔离变过流变过流段出口继电器段出口继电器 J2。 由于柜内继电器（由于柜内继