kVkV电网继电保护课程课件-线路保护2

220kV/500kV电网继电保护

线路保护部分12/6/20221电网继电保护主讲内容一.220kV/500kV电网继电保护装置的配置原则 二.220kV/500kV电网各级继电保护装置的配合三.220kV/500kV电网继电保护装置的动作原理12/6/20222电网继电保护目录1保护配置目的2保护配置要求3 保护配置原则4保护配置方式5保护装置的配合6保护动作时间级差配合7保护动作灵敏度配合12/6/20223电网继电保护目录8线路保护的基本原理9纵联保护原理10华东电网主要的纵联保护类型11光纤保护通道12载波保护通道13线路保护跳闸逻辑举例12/6/20224电网继电保护一.220kV/500kV电网继电保护装置的配置原则1保护配置目的2保护配置要求3 保护配置原则

12/6/20225电网继电保护1.保护配置目的1.1 检测电网中发生的故障

（相间短路、接地短路、断线）1.2 检测其它异常运行情况（过负荷、温度过高、压力过高）

12/6/20226电网继电保护1.保护配置目的1.3 隔离故障，使受区域影响最小1.4 使设备免受过应力、免受损害1.5维持整个电网的安全稳定运行

12/6/20227电网继电保护2保护配置要求●选择性●可靠性●灵敏性●速动性12/6/20228电网继电保护2保护配置要求●选择性

切除故障元件或隔离故障区域，使故障影响的范围最小；准确反映所选择的保护区域，保证保护范围外部故障时可靠不动作；强调保护之间的配合，包括灵敏度配合与整定值配合12/6/20229电网继电保护2保护配置要求●可靠性-依赖性：该动时应能可靠动作，不能拒动；强调保护装置的技术性能和质量，保护装置的配置合理；（原理简单明了,装置质量好,保护区有重叠)-安全性：不该动时绝不能动作，不应拒动;；强调保护装置的技术性能和质量；(有区分非故障扰动、防止误动的措施）12/6/202210电网继电保护2保护配配置要要求●灵敏性性保护对对故障障或不不正常常状态态的反反映能能力；；更定量量、定定性地地强调调保护护的依依赖性性；（能适应系系统的的各种种运行行方式式—潮流、、网络络结构构及接接地点点等不不同方方式，，反映映各种种类型型不同同严重重性的的故障障，保保证保保护内内部起起动元元件、、闭锁锁元件件、方方向判判别元元件和和选相相元件件之间间的灵灵敏度度配合合）12/5/202211电网继继电保保护2保护配配置要要求●速动性性切除故故障元元件快快速，，使故故障影影响的的范围围最小小，维维护系系统稳稳定；强调速动动保护护正确确动作作（独立跳跳闸I段、纵纵联保保护及及通道道、合合于故故障保保护、、极端端严重重情况况下的的速动动保护护正确确动作作）12/5/202212电网网继继电电保保护护华东东电网网500kV保护护配配置置●概况况说说明明●线路路保保护护类类型型及及厂厂家家●断路路器器保保护护类类型型及及厂厂家家●母线保护护类型及及厂家12/5/202213电网继电电保护500kV厂站保护护配置举举例12/5/202214电网继电电保护3.1保护配置原原则—500kV部分——更强调保保护的依依赖性与与速动性性，但也也不能失失掉安全全性，同同时满足足其他配配置要求求；●两套全线线速动的的主保护护●完善的后后备保护护-三段式相相间距离离及接地地距离-反映高电电阻接地地故障的的定时限限/反时限零零序方向向过流保保护12/5/202215电网继电保护护3.2保护配置原则—220kV部分——也强调调保护护的依依赖性性但速速动性性与安安全性性要求求比500kV低，同同时也也要满满足其其他配配置要要求；；●配置原原则同同500kV，但要求求特别别能适适应短短线路路，要要求有有零序序过流流保护护-以前要要求配配置4段式零零序过过流保保护-现在强强调配配置两两段，，不推推荐后后备三三段，，简化化保护护整定定及各各段之之间的的配合合12/5/202216电网继继电保保护4.1保护配置置方式式——500kV部分两套双双重化化的保保护：：。全线线速动动的主主保护护（纵纵联保保护））。三段段式相相间及及接地地距离离保护护。定时时限/反时限限零序序方向向过流流。每一一套保保护取取用独独立CT、PT及直流电电源，，保护护所用用的通通道也也独立立。分别跳跳断路路器的的一组组跳圈圈12/5/202217电网继电保保护4.2保护配置方式式——220kV部分同500kV，两套保护完完全双重化化：。一般配置置两段零序序过流保护护，但不作作硬性要求求；强调主保护护（纵联保保护）的功功能特性。对双母线线接线，重重合闸、母母线电压选选择、断路路器防跳及及跳闸自保保持、断路路器失灵起起动装置放放在线路保保护柜内，，但不双重重化；。其他同500kV部分12/5/202218电网继电保保护二.220kV/500kV电网各级继继电保护装装置的配合合●强调速动保保护独立跳闸I段、纵联保保护、合于于故障保护护、极端严严重情况下下的速动保保护；●近后备保护护断路器失灵灵保护及死死区保护；；●阶段式后备备保护（远远后备）II、III、IV段及反时限限配合的远远后备；12/5/202219电网继电电保护6.保护动作作时间级级差配合合A处故障（N处线路保保护1段内）：：（1）N、P处线路保护护1段动作（（保护范范围<85%全线）;（2）线路两两端的纵纵联保护护动作（（利用通通道保护护范围为为线路全全长）;动作时间间=0.1s=保护检测测时间30ms+通道时间间15ms+断路器动动作时间间50ms;12/5/202220电网继电电保护6.保护动作作时间级级差配合合A处故障（N处线路保保护1段内）：：（3）如N站的断路器器（5011/5012）失灵或或是CT与断路器器之间的的死区故故障;如5011失灵，起起动N站母线保保护0.25s跳该母线线上的所所有断路路器；如如5012失灵，0.25s起动5013跳闸及远远方跳闸闸(5032、5033约0.30s跳闸);12/5/202221电网继电电保护6.保护动作作时间级级差配合合A处故障（N处线路保保护1段内）：：（3）如N站的断路器器（5011/5012）失灵或或是CT与断路器器之间的的死区故故障;如5012失灵，远远方跳闸闸通道末末投或不不好，由由M站的保护护2段(1s)或是3段(1.5s)跳5032及5033;12/5/202222电网继电保保护6.保护动作时时间级差配配合B处故障（N处线路保护护1段外）：（1）P处线路保护1段动作（保保护范围<85%全线）（2）线路两端端的纵联保保护动作（（利用通道道保护范围围为线路全全长）;其他失灵动动作及重合合闸动作同同前。12/5/202223电网继电保保护6.保护动作时时间级差配配合C处故障：（1）N站母线保护动动作动作时间=0.8s=保护检测时时间30ms+断路器动作作时间50ms；5011失灵动作同同前。12/5/202224电网继电保保护6.保护动作时时间级差配配合A处或B处瞬时性故故障：（1）或（2）动作后起起动两侧断断路器重合合；先合母线侧侧断路器，母线侧断路路器重合成成功后再合合中间断路路器；母线侧重合合闸动作时时间约为1.1s，中间断路器器约为1.8s。12/5/202225电网继电电保护6.保护动作作时间级级差配合合A处或B处永久性性故障：：（1）或（2）动作后后起动两两侧断路路器重合合；先合母线线侧断路路器，母线侧断断路器合合闸时投投入合于于故障保保护，合合于故障障后瞬时时跳该断断路器，，并使5012断路器三三跳不进进行重合合；12/5/202226电网继电电保护6.保护动作作时间级级差配合合A处或B处永久性性故障：：合于故障障保护动动作后，，同时起起动失灵灵；如果5011失灵动作作，则起起动该母母线段上上的母差差保护跳跳闸；如先合5012开关，合合于故障障后该断断路器发发生失灵灵，则要要跳N站的5013断路路器器及及M站的的5032、5033断路路器器。。12/5/202227电网网继继电电保保护护6.保护护动动作作时时间间级级差差配配合合220kV保护护动动作作时时间间配配合合基基本本上上同同500kV,但主主要要以以双双母母线线接接线线形形式式，，故故有有以以下下不不同同：：220kV失灵灵保保护护动动作作后后，，0.2s先跳跳母母联联，，缩缩小小故故障障区区域域；；0.4s再跳跳故障障母母线线上上所所有有断断路路器器，，并并向向对对侧侧发发远远方方跳跳闸闸信信号号；；经经过过保保护护停停信信由由对对侧侧主主保保护护动动作作跳跳闸闸，，经经停停信信跳跳闸闸的的对对侧侧保保护护不不闭闭锁锁重重合合闸闸；；经经分分相相差差动动或或直直接接传传送送远远跳跳信信号号时时可可闭闭锁锁重重合合闸闸。。12/5/202228电网网继继电电保保护护6.保护护动动作作时时间间级级差差配配合合速动动保护护动动作作出出口口时时间间约约为为0.1s,独立立跳跳闸闸1段的的最最大大动动作作时时间间不不大大于于0.5s;2段动动作作时时间间一一般般与与相相邻邻线线路路的的1段相相配配合合,取1.0s;如2段与与相相邻邻线线路路的的1段配配合合有有困困难难（（定定值值上上灵灵敏敏度度不不配配合合）），，则则与与相相邻邻线线路路的的2段配配合合，，取取相相邻邻线线2段时时间间+时间间级级差差（（一一般般为为0.5s)；3段动动作作时时间间一一般般与与相相邻邻线线路路的的2段相相配配合合，，取取相相邻邻线线2段时时间间+时间间级级差差，，如如与与相相邻邻线线路路的的2段配配合合有有困困难难则则与与相相邻邻线线路路的的3段配配合合，，取取相相邻邻线线3段时时间间+时间间级级差差；12/5/202229电网继电保护护220kV/500kV保护装置的动动作时序1各保护对象的的主保护动作作（如线路主主保护、主变变主保护、母母差保护）线路保护包括括独立跳闸1段及纵联保护护动作2反时限保护或或无选择性的的速断动作严重故障、特特殊情况下3近后备保护动动作4远后备按级差差选择性动作作5最末一段或最最灵敏一段按按最大时间无无选择性动作作，以确保故故障切除12/5/202230电网继电保护护7.保护动作灵敏度度配合一般1段保护线路的的85%；（以防止发生生暂态超越）一般2段保护至相邻邻线路的距离离1段；一般3段保护至相邻邻线路的距离离2段；；（如如果果灵灵敏敏度度不不够够，，可可与与相相邻邻线线路路的的同同一一段段配配合合，，2段、、3段至至少少应应保保护护本本线线路路的的全全长长））；；12/5/202231电网网继继电电保保护护7.保护动动作作灵灵敏敏度度配配合合在同同一一保保护护装装置置中中，，起起动动、、闭闭锁锁、、方方向向判判别别和和选选相相等等辅辅助助元元件件的的动动作作灵灵敏敏度度应应大大于于所所控控制制的的测测量量、、判判别别主主要要元元件件的的动动作作灵灵敏敏度度；；纵联联保护护在在本本线线末末端端有有足足够够的的灵灵敏敏度度；；相间间故障障最最末末一一段段，，应应按按躲躲最最大大负负荷荷电电流流选选取取；；接地故故障障最最末末一一段段，能能反映映300欧电电阻阻。12/5/202232电网网继继电电保保护护三.220kV/500kV电网网继继电电保保护护装装置置的的动动作作原原理理1线路路保保护护的的基基本本原原理理2纵联联保保护护原原理理3华东东电电网网主主要要的的纵纵联联保保护护类类型型4光纤纤保保护护通通道道5载波波保保护护通通道道6线路路保保护护跳跳闸闸逻逻辑辑举举例例12/5/202233电网网继继电电保保护护8.线路路保保护护的的基基本本原原理理四种种主主要要保保护护类类型型：：区段段保保护护方向向保保护护纵联联保保护护附加加保保护护12/5/202234电网网继继电电保保护护区段保保护护一般般1段为为独独立立跳跳闸闸段段；；其他他段段主主要要作作为为后后备备保保护护功功能能；；要求求保保护护各各段段之之间间相相互互配配合合；；主要有有下列列保护护类型型：距距离1~6段，零零序方方向过过流1~4段，负负序方方向过过流1~4段，相相过流流1~4段，相相间过过流1~4段，反反时限限零序序（方方向））过流流，反反时限限负序序（方方向））过流流及反反时限限相及及相间间过流流；12/5/202235电网继继电保保护区段保护护第4段常设设为反反向段段；闭锁式式保护护中一一定要要有反反向段段；允允许式式保护护中不不作要要求；；最末2段常用用于振振荡闭闭锁检检测；；12/5/202236电网继电保保护方向保护与区段保护护的主要区区别是没有有保护区段段的概念，，仅有明确确的正方向向或反方向向判别；正方向保护护一般能检检则正方向向上较大范范围的所有有故障，反反方向保护护一般检测测相邻全线线路上的所所有故障，，正、反方方向保护之之间应相互互配合；方向保护不不能独立作作用于跳闸闸；保护类型有有：零序方方向、负序序方向、功功率方向、、工频变化化量方向；；12/5/202237电网继电保保护附加保护合于故障保保护振荡闭锁功率倒向PT或CT断线负荷入侵保护选相12/5/202238电网继电保保护合于故障保保护手合或重合合于故障保保护保护没有方方向性（如如无方向的的距离保护护、电流保保护）或无无选择性（（如距离2段、3段）；保护不带有有延时；仅在手合或或重合时投投入，正常常后退出；；断路器的合合分时间由由断路器考考虑；12/5/202239电网继电保保护振荡闭锁通常只用于于距离保护护，不投失失步跳闸保保护，考虑虑振荡周期期>0.5s的振荡对更快的振振荡，由于于保护无法法同故障（（对称故障障）区分，，可能会误误动；但系系统的振荡荡周期一般般总是大于于0.5s;一般1段保护能躲躲过振荡中中心，故不不经振荡闭闭锁；距离III段动作时间间一般大于于振荡周期期，故不需需要闭锁；；当系统最大大振荡周期期为1.5s及以下时，，动作时间间大于0.5s的1段、动作时时间大于1s的2段和动作时时间大于1.5s的3段，均可不不经振荡闭闭锁；12/5/202240电网继电电保护功率倒向主要针对对于双回回线发生生的功率率倒向：：由于两侧侧的正反反方向保保护灵敏敏度不同同，与通通道的配配合也可可能存在在差异，，会引起起保护误误动，跳跳双回线线；在闭锁式式与允许许式中均均使用，，加时延延保证保保护正确确判别；；牺牲从反反方向故故障发展展为正方方向故障障的保护护出口时时间；电流差动动保护不不需要该该回路；；12/5/202241电网继电电保护PT或CT断线PT断线时闭闭锁：距离保护护；利用电压压的方向向保护（（如零序序方向、、功率方方向）；；CT断线时：：不闭锁电电流差动动保护，，但发告告警信号号；（对母差差保护一一般要进进行闭锁锁）12/5/202242电网继电电保护9.纵联保护护原理线路保护护中作为为主保护护，借助助通道构构成故障障方向的的确定判判别，构构成全线线范围内内快速动动作；根据保护护的原理理，主要要有下列列类型：：高频距距离、高高频方向向、分相相电流差差动、零零序差动动、综合合差动（（正序+负序/零序）、、电流相相差（现现已不用用）、能能量比较较；根据使用用通道的的方式，，对高频频距离、、高频方方向又分分为：允允许式、、闭锁式式、混合合式、直直跳式；；根据保护护发信段段的范围围不同允允许式又又分为：：欠范围围、超范范围；根据使用用通道的的方式又又分为：：专用、、复用12/5/202243电网继电电保护差动保护1.原理|IA+IA’|>1/2(|IA|+|IA’|)2.优点：不不需要引引入电压压，不受受PT断线、振振荡闭锁锁的影响响，受接接地电阻阻的影响响也较小小，不需需对正反反方向出出口故障障作特殊殊处理，，能适应应串补线线路，能能识别跨跨线故障障；3.缺点：对对通道的的要求较较高，要要求传送送信息量量多，需需采用数数字通道道；受CT饱和和影影响响；；要要对对长长线线路路充充电电电电流流作作特特殊殊处处理理；；要要求求两两侧侧装装置置时时钟钟保保持持同同步步，，需需对对时时钟钟、、传传输输时时延延作作特特殊殊处处理理；；12/5/202244电网继电电保护高频保护护原理允许式：：就地保保护动作作●收到对侧侧信号对欠范围围允许式式，由于于可能会会发生两两侧相继继跳闸，，为保证证可靠跳跳闸，一一侧动作作后，需需延长发发信；因因对故障障的范围围有明确确的选择择性区分分，延长长发信不不会引起起误动对超范围允许许式，在一侧动动作后，，因对故故障的范范围无明明确的选选择性区区分，故故不能延延长发信信，否则则在发生生区外故故障转换换时会引引起误动动。12/5/202245电网继电电保护高频保护护原理允许式：：就地保保护动作作●收到对侧侧信号在发生相相间故障障时，由由于信号号会通过过电力线线短路掉掉，以致致传送不不到对侧侧，两侧侧不能进进行跳闸闸，为此此需有Unblock解除闭锁锁回路。。正常时载载波机发发监频信信号，就就地保护护正方向向动作后后停发监监频信号号，转为为发跳频频信号，，如在约约35ms的时间内内仍收不不到跳闸闸信号，，载波机机就给本本侧的保保护发出出一个Unblock解除闭锁锁信号，，相当于于接收到到了对侧侧的跳频频信号，，于是去去进行跳跳闸。12/5/202246电网继电电保护高频保护护原理允许式：：就地保保护动作作●收到对侧侧信号Unblock解除闭锁锁信号在在监频信信号消失失后，如如在约35ms的时间内内仍收不不到跳频频信号即即发出该该Unblock信号，但但在约150ms后即撤掉掉该信号号，以免免区外故故障发生生误动；；如在在在约150ms后，仍在发发该信号，，且保护没没有发生跳跳闸，认为为载波机故故障，转为为发通道故故障信号。12/5/202247电网继电保保护高频保护原原理闭锁式：就就地保护动动作●收不到任一一侧信号对闭锁式，，为防止两两侧保护起起动判别有有差异，在在收到对侧侧信号后，，将该信号号延长约10ms（称为配合时时间），以以等待本侧侧的保护反反映，并且且防止在闭闭锁信号中中断的情况况下发生误误动。12/5/202248电网网继继电电保保护护保护护发发信信及及出出口口回回路路允许许式式中中保保护护发发信信有有：：欠欠范范围围（（1段））及及超超范范围围（（2段或或3段））两两种种；；闭锁锁式式中中保保护护起起就地正方向元件（出口元件）：允许中采用2段或3段，正方向保护，不能用1段；闭锁式也采用2段或3段，正方向保护，不能用1段；12/5/202249电网网继继电电保保护护高频频保保护护原原理理不管管是是允允许许式式还还是是闭闭锁锁式式当当保保护护线线路路上上的的电电流流发发生生倒倒向向时时，，为为防防止止该该线线路路上上保保护护由由于于两两侧侧保保护护反反映映时时间间不不同同而而引引起起误误动动，，需需要要有有功功率率倒倒向向回回路路，，防防止止在在发发生生区区外外故故障障转转换换时时保保护护误误动动。。当保保护护先先判判为为区区外外故故障障然然后后判判为为区区内内故故障障时时，，如如两两侧侧保保护护满满足足通通道道检检测测的的条条件件，，则则需需要要等等待待一一个个时时间间，，才才能能出出口口12/5/202250电网网继继电电保保护护允许许式式与与闭闭锁锁式式的的区区别别允许许式式闭闭锁锁式式原理理就就地地正正方方向向保保护护动动作作（出口口跳跳闸闸条条件件））收到到对对侧侧信信号号收收不不到到任任一一侧侧信信号号动作作顺顺序序：：正常常发发监监频频不不发发信信号号故障障开开始始起起讯讯本侧侧判判为为正正向向停停监监频频，，本本侧侧停停信信功率率提提升升可可继继续续接接收收发跳跳频频对对侧侧发发信信对侧侧判判为为正正向向本本侧侧收收信信对对侧侧停停信信动作作出出口口YESYES12/5/202251电网网继继电电保保护护允许许式式与与闭闭锁锁式式的的区区别别允许许式式闭闭锁锁式式优缺缺点点快快速速相相对对较较慢慢两侧侧使使用用两两个个频频段段使使用用一一个个频频段段PLC接口口只只能能使使用用相相间间耦耦合合可可使使用用相相地地耦耦合合要求有UNBLOCK无要求要求有弱弱馈回音音回路无载波机故障不易误动易误动(正常无监视）光纤接口较好通常不使用,误码易误动12/5/202252电网继电电保护线路两侧保护之之间的配配合如采用电电流差动动保护，，由于要要求两侧侧的保护护采样或或故障检检测判断断时刻严严格同步步，计算算判别处处理、CT饱和处理理、测量量传输时时延及处处理、误误码检测测处理等等也求一一致，故故两侧保保护只能能采用同同一种类类型；但但当今保保护对CT变比要求求可以在在一定范范围内不不相同；；闭锁式中中保护如如有反方方向保护护灵敏度度配合的的问题，，一般也也要求两两侧的保保护类型型一致；；允许式保保护如采采用距离离原理，，可以不不要求两两侧保护护类型不不相同；；但对方方向保护护，如也也有正、、反方向向保护的的配合问问题，也也最好能能一致，，以便于于配合；；12/5/202253电网继电电保护10.华东电网网主要的的纵联保保护类型型1差动保护护（ABB的REL561/REL551，ALSTOM的P540、LFCB，GE的L90，南瑞的的LFP931A）。2高频距离离保护（ABB的REL521/REL531，SEL的SEL-321，GE的TLS、DLP、ALPS，南瑞的的LFP-902A，国电南自自的WXB-11C、四方的CSL-101A）。12/5/202254电网继电保护护10.华东电网主要要的纵联保护护类型3高频方向保护护（GE的SLP/SLCN、PLS，现已不用，南瑞的LFP901A、国电南自的WXB-15C、四方的CSL-101A按方式2运行）。4其他类型的保保护原理现在在不用。12/5/202255电网继电保护护保护所使用的的通道差动保护除江江都-扬州线使用微微波外，其余余均使用光纤纤通道；高频距离、高高频方向通常常使用载波通通道，但有光光纤通道时均均推荐使用光光纤通道，一一般使用允许许式方案；使使用光纤通道道时，要外加加接口装置，，进行光/电转换，数据据编码/解码；12/5/202256电网继电保护护11.光纤保护通道道11.1专用方式保护输出光信信号经尾纤直直接上光缆(<30km)保护经过光放放后再经尾纤纤上光缆或经经尾纤直接上上光缆，采用用中继站放大大（<120km)保护输出光纤纤经光电转换换装置（<5km)变成电信号至至PCM(<10m)，再经过小光端端机上专用光光纤（专用纤纤，方式为PCM复用）11.2复用方式保护输出光纤纤经光电转换换装置（<5km)变成电信号至至PCM(<10m)，再经过光端机机上光缆保护输出电信信号至PCM(<10m)，再经过光端机机上光缆12/5/202