保护装置的信号分析与处理 (2)课件

保护装置的信号分析与处理什么是电力系统？指由发电厂、变电站、输电线路直到电力用户在电气上互相连接的整体，它包括了从发电，输电，配电，用电各个环节。一个简化的电力系统~发变组用户变压器配电线路开关~发变组输电线路用户输电线路母线母线母线保护的主要类型发电机保护变压器保护线路保护母线保护断路器保护一、继电保护的作用电力系统在运行中电能的传递是通过导体实现的，电能产生的高电位则通过绝缘体与大地隔开，电能的传递绝缘被破坏的时候，就发生了短路，通常我们指的故障就是短路故障。短路分为单相接地、相间故障、三相短路接地等故障类型。短路造成系统电压降低，电流增大，产生强大的电动力，引起元件急剧发热，造成通讯干扰，对于电力系统危害很大，因此需要用一种自动装置快速切除故障，反映电气元件的故障和不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的装置就叫继电保护。1.微机保护的构成任何继电保护都由三个单元组成：测量单元：测量被保护元件运行参数的变化，并与保护的整定值进行比较，微机保护就是交流插件；与测量单元相连的一次设备，CT、PT，或非电量传感器。逻辑单元：对测量单元送来的信号进行综合判断，决定保护装置是否需要动作。例如微机保护的CPU插件。执行单元：根据逻辑单元的决定，发出信号或跳闸命令，例如微机保护的出口插件；与之相连的是断路器。微机保护的工作原理2.微机保护的几个概念采样：正常时，微机保护周而复始的对电流电压进行采样。启动：电流突变时中断进入程序计算，达到定值时保护动作二、变压器保护（1）防止变压器油箱内部各种短路故障或油面降低的气体保护。（2）防止变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的（纵联）差动保护或电流速断保护。（3）防止变压器外部相间短路并作为气体保护和差动保护（或电流速断保护）后背的过流保护（或复合电压启动的过流保护、或负序过流保护）。（4）防止大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。（5）防止变压器对称过负荷的过负荷保护。（6）防止变压器过励磁的过励磁保护。瓦斯继电器瓦斯继电器继电器上部由开口杯6、重锤5、1磁铁2和干簧接点8构成动作于信号，气体容积装置，下部由挡板13、调节杆11、磁铁2和干簧接点8构成动作于跳闸的流速装置。变压器正常运行时，瓦斯继电器中完全充满变压器油，开口杯（或浮子）位于上倾位置，挡板处于垂直向上位置，挡住主油道。轻瓦斯动作信号当变压器内发生轻微故障时，产生的气体向上途经瓦斯继电器，会聚积在其壳内的上部空腔，迫使壳内油位下降，导致开口杯（或浮子）也下降，引起与之相连的永久磁铁接近干簧触点，当接近到一定限度时，便吸动干簧触点使其闭合，发出报警信号。此时，挡板并不改变位置，因为油位降到一定程度后，产生的气体能够沿着管壁的上部排到油枕。轻瓦斯动作信号的处理轻瓦斯动作发信后，如一时不能对气体继电器内的气体进行色谱分析，则可按下面方法鉴别：（1）无色、不可燃的是空气。（2）黄色、可燃的是木质故障产生的气体。（3）淡灰色、可燃并有臭味的是纸质故障产生的气体。（4）灰黑色、易燃的是铁质故障使绝缘油分解产生的气体。轻瓦斯动作信号的处理若气体继电器内的气体为无色、无臭且不可燃，色谱分析判断为空气，则变压器可继续运行，并及时消除进气缺陷。值得注意的是变压器新投或大修后，如果滤油温度较低，也会残留空气，带负荷后逐渐析出，引起轻瓦斯动作，这是正常现象，但应注意下次动作时间若气体是可燃的或油中熔解气体分析结果异常，应综合判断确定变压器是否停运。重瓦斯动作当变压器内部发生严重故障时，产生大量气泡，急速的油流涌向瓦斯继电器，当流速超过一定值，便迫使挡板倒向油流动的方向，挡板旋转，其上的磁铁使得干簧接点吸合，发出跳闸命令，保护变压器。重瓦斯动作的检查要点瓦斯有无气体（色谱、采气）外壳是否变形压力释放阀是否动作变压器油位是否有直流接地等信号，信号能否复归差动保护差动保护是变压器的主保护，其基本保护原理是基尔霍夫定律，当系统外部故障时电流和等于零

，当系统内部故障时电流和不等于零

。纵联差动保护反映于主变相对地短路和主变系统外部的接地或相间故障，对于绕组匝间短路反映不灵敏。保护范围在三侧CT之间。差动保护的要求纵联差动保护应满足下列要求：a.应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流；b.在变压器过励磁时不应误动作；c.在电流回路断线时应发出断线信号。差动保护动作后的检查处理检查差动保护范围内设备有无闪络；检查主变本体有无损坏检查瓦斯保护有无动作信号检查有无电流回路断线或直流接地信号故障录波检查色谱分析分相差动保护保护范围：高中压套管CT之间，保护范围和瓦斯重叠。差动保护的电流回路断线TA断线：①为了监视TA回路；②故障与TA断线同时发生允许差动保护跳闸；先TA断线后发生故障闭锁差动保护；先发生故障后TA断线保护应出口跳闸。差流越限：为了监视TA断线。不闭锁差动保护。500kV某站后备保护实例35kV后备保护低压侧过流0.9秒跳低压侧，1.5秒跳三侧，不经复合电压闭锁，保护范围在CT以下220kV后备保护中压侧阻抗：阻抗一段正方向指向220kV母线，反方向包含500kV母线，3秒掉母联，3.5秒掉500kV侧，4秒掉三侧。中压侧零序：零序一段方向指向母线，3.5秒跳母联，4秒跳500kV侧；零序二段不带方向5秒跳三侧。500kV后备保护高压侧阻抗：阻抗一段正方向指向500kV母线，反方向包含220kV母线，2秒跳500kV侧；阻抗二段2.5秒跳三侧高压侧零序：零序一段方向指向母线，2秒跳500kV侧；零序二段2.5秒跳三侧，零序过流4.5秒掉三侧后备阻抗保护的电压回路断线判据：(1)、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。影响：将保护自动退出运行或取上级电压。处理：投入电压压板。过负荷判据：电流的1.1倍，延时9秒影响：6度法则，等值老化法则处理：上报、测温、风冷过励磁发出过励磁信号时由于500kV变压器容量大，铁芯磁通密度高，工作在工作点附近，容易饱和，安装了过励磁保护。反映于励磁电流:I=U/Z=U/2πfL=KU/f所以通过测量电压和频率使其达到定值后动作就可以实现过励磁保护。过励磁保护先发信号，按照反时限掉闸。发出过励磁信号时的处理开启全部风冷进行红外测温报告调度限制负荷投入电抗器限制电压做好事故跳闸的准备三、母线保护母差保护遵循基尔霍夫原理，比率制动只是实现形式不同220kV母差带有电压闭锁保护范围在所有母线CT之间母差保护动作后的检查检查母线设备PT、避雷器、绝缘子等检查间隔内刀闸、开关、CT、绝缘子等故障点不查清不可试发PMH-150母差的特点差回路采用双位置继电器接入差回路采用比率制动PMH-150母差的异常信号处理切换电源失压:双位置继电器的正电源失去，由于双位置继电器是磁保持继电器；该信号不会影响保护的正常运行，但倒母线时，影响双位置继电器的切换因此不必退出保护；复合电压动作：复合电压闭锁继电器接点闭合，使母差失去电压闭锁，不必退出保护，需及时处理。PMH-150母差的异常信号处理互联动作：该信号发出时，任意母线故障无选择掉闸。如果互联压板未投入，需保护班处理，可能是刀闸的辅助触点未切换好。封母联CT：母联CT回路短接时，任意母线故障无选择掉闸。通常母联断开时发此信号，如果母联合位，那么母联的辅助触点可能发生问题。RCS915母差的信号装置面板上设有九键键盘和10个信号灯。信号灯说明如下：“运行”灯为绿色，装置正常运行时点亮；“断线报警”灯为黄色，当发生交流回路异常时点亮；“位置报警”灯为黄色，当发生刀闸位置变位、双跨或自检异常时点亮；“报警”灯为黄色，当发生装置其它异常情况时点亮。“跳I母”、“跳II母”灯为红色，母差保护动作跳母线时点亮；“母联保护”灯为红色，母差跳母联、母联充电、母联非全相、母联过流保护动作或失灵保护跳母联时点亮；“I母失灵”、“II母失灵”灯为红色，断路器失灵保护动作时点亮；“线路跟跳”灯为红色，断路器失灵保护动作时点亮；RCS915母差的异常信号及处理RCS915为微机母差，具备自检功能，其自检信息如下：可分为两类装置本身微机保护特有的告警信息装置检测的电气量故障事件告警自检信息含义解释自检信息含义处理建议保护板内存出错保护板的RAM芯片损坏，发“装置闭锁”和“其它报警”信号，闭锁装置立即退出保护，通知厂家处理管理板内存出错管理板的RAM芯片损坏，发“装置闭锁”和“其它报警”信号，闭锁装置保护板程序出错保护板的FLASH内容被破坏，发“装置闭锁”和“其它报警”信号，闭锁装置管理板程序出错管理板的FLASH内容被破坏，发“装置闭锁”和“其它报警”信号，闭锁装置保护板定值出错保护板定值区的内容被破坏，发“装置闭锁”和“其它报警”信号，闭锁装置管理板定值出错管理板定值区的内容被破坏，发“装置闭锁”和“其它报警”信号，闭锁装置该区定值无效该定值区的定值无效，发“装置闭锁”和“其它报警”信号，闭锁装置定值区号或系统参数定值整定后，母差保护和失灵保护定值必须重新整定该区定值无效该定值区的定值无效，发“装置闭锁”和“其它报警”信号，闭锁装置定值区号或系统参数定值整定后，母差保护和失灵保护定值必须重新整定光耦失电24V光耦正电源失去，发“装置闭锁”和“其它报警”信号，闭锁装置请检查电源板的光耦电源以及开入/开出板的隔离电源是否接好跳闸出口报警出口三极管损坏，发“装置闭锁”和“其它报警”信号，闭锁装置退出保护，通知厂家处理内部通讯出错保护板与管理板之间的通讯出错，发“其它报警”信号，不闭锁装置检查保护板与管理板之间的通讯电缆是否接好保护板DSP出错保护板DSP自检出错，FPGA被复位，发“装置闭锁”和“其它报警”信号，闭锁装置立即退出保护，通知厂家管理板DSP出错管理板DSP自检出错，FPGA被复位，发“装置闭锁”和“其它报警”信号，闭锁装置处理保护板长期起动1保护板DSP1起动元件长期起动（包括母差、母联充电、母联非全相、母联过流长期起动），发“其它报警”信号，不闭锁保护检查二次回路接线（包括TA极性）管理板长期起动1管理板DSP1起动元件长期起动（包括母差、母联充电、母联非全相、母联过流长期起动），发“其它报警”信号，不闭锁保护保护板长期起动2保护板DSP2起动元件长期起动（包括失灵保护长期起动），发“其它报警”信号，不闭锁失灵保护检查二次回路接线（包括TA极性）以及失灵接点管理板长期起动2管理板DSP2起动元件长期起动（包括失灵保护长期起动），发“其它报警”信号，不闭锁失灵保护TA断线电流互感器二次断线，发“断线报警”信号，闭锁母差保护立即退出保护，检查TA二次回路面板通讯出错面板CPU与保护板CPU通讯发生故障，发“其它报警”信号，不闭锁保护检查面板与保护之间的通讯电缆是否接好四、线路保护220kV及以上线路采用加强主保护简化后备保护的基本原则配置和整定。加强主保护是指全线速动保护的双重化配置，同时，要求每一套全线速动保护的功能完整，对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障。对于要求实现单相重合闸的线路，每套全线速动保护应具有选相功能。当线路在正常运行中发生不大于100Ω电阻的单相接地故障时，全线速动保护应有尽可能强的选相能力，并能正确动作跳闸。简化后备保护是指主保护双重化配置，同时，在每一套全线速动保护的功能完整的条件下，带延时的相间和接地Ⅱ，Ⅲ段保护(包括相间和接地距离保护、零序电流保护)，允许与相邻线路和变压器的主保护配合，从而简化动作时间的配合整定。如双重化配置的主保护均有完善的距离后备保护，则可以不使用零序电流Ⅰ，Ⅱ段保护，仅保留用于切除经不大于100Ω电阻接地故障的一段定时限和/或反时限零序电流保护。全线速动保护全线速动保护对全线路内发生的各种类型故障均有完整的保护功能，两套全线速动保护可以互为近后备保护。线路Ⅱ段保护是全线速动保护的近后备保护。通常情况下，在线路保护Ⅰ段范围外发生故障时，如其中一套全线速动保护拒动，应由另一套全线速动保护切除故障，特殊情况下，当两套全线速动保护均拒动时，如果可能，则由线路Ⅱ段保护切除故障，此时，允许相邻线路保护Ⅱ段失去选择性。线路Ⅲ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。全线速动保护的实现在当前电网全线速动保护由纵联保护来实现，能够保护线路全长，实现近0秒掉闸，两端同时投退。一般有纵联方向、纵联距离、纵联差动等保护原理，通过通道来实现。纵联保护的通道载波通道微波通道光纤通道导引线通道重合闸电力系统运行经验表明，架空线路绝大多数的故障都是瞬时性的，永久性故障一般不到10%，自动重合闸装置是将因故跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。华北电网的220kV及以上联络线投单相重合闸方式单相重合闸方式：单相接地故障，跳单相重合单相，重合于永久故障跳三相；相间故障三相跳开后不重合。线路故障的基本概念单相接地故障：指中性点接地系统发生某相对地的短路故障相间故障：不同相之间的短路故障瞬时故障：故障发生后，瞬间消失的故障永久故障：故障发生后，瞬间没有消失的故障。并非永远存在的故障。保护的动作信号显示保护动作通常保护在信号灯亮的同时，还能显示出故障报告线路保护有可能显示故障相CSC纵联保护1）运行：常亮，代表保护在运行中。2）告警亮：常灭，当告警灯闪亮时，自动退出全部保护（告警Ⅰ），当告警灯常亮时，仅退出部分保护功能（如TV断线时）。3）充电灯：代表重合闸的重合闸充电情况，CSC差动屏重合闸投入，正常信号灯应点亮。4）通道告警：代表通道传输信号出现了异常，一般情况下差动保护闭锁，但信号不稳定时也可能导致差动保护误动，应尽快退出。5）跳A、跳B、跳C灯，代表保护掉闸时相应的相别出口，当单相故障，重合成功时，单相灯亮，当相间故障时或者单相故障重合不成功时，三个灯亮。保护动作故障相别、测距等详细信息需查找保护报告才能得到。充电：因为CSC装置投重合闸，重合闸投入运行15秒后点亮。在压力闭锁等闭锁重合闸开入时重合闸放电后黄灯灭。P546纵联保护的信号说明1.1.1信号灯：1）HEALTHY：常亮，代表保护在运行中。2）OUTOFSERVICE：保护异常退出运行。3）ALARM：告警。4）TRIP：故障。5）A（B、C）相故障：亮时代表故障相是A（B、C）相；6）远跳收信：亮时代表保护受到对端远跳信号；7）PT断线：保护失去输入交流电压8）CT断线：保护输入交流电流回路断线或开路，闭锁差动保护。1.1.2报告查询方法：1）当前故障信息在ALARM/FAULTPRESENT模式下，按&查阅告警信息；C键复归信号MCD纵联保护的信号说明故障录波报告的查看方法查找保护动作报告的故障相和故障距离方法如下：1.1.1打开录波文件：1）找到掉闸时间的录波报告双击；2）登录帐号选“是”，密码为空，重新上传选“否”；1.1.2查看故障相别，距离及开关量：1）单击“分析”菜单，选故障分析，查看故障分析报告，记录故障相别，故障距离等数据，后关闭；1.1.3打印报告：1）点击“文件”菜单选打印，单击相应通道用“→”选择，然后按确定健打印。保护报告的查看方法1）当前报告的调用方法：自动打印故障相别、测距，动作时间等2）历史报告的调用方法：在人机对话窗口按↑↓上下翻动选择“报告查询”，按↑↓上下翻动选择“动作报告”，查询选择“最近一次报告”，或“最近六次报告”时间相符的一次，或按照时间段报告按SET查看内容。3）历史报告打印方法：在人机对话窗口按↑↓上下翻动选择“打印”选“报告”选“动作报告”，其他同上。通道信号“收发信机动作”、“音频接口动作”收到或发出闭锁或允许信号，判断正常区外故障时，可复归不处理3dB告警：指高频信号衰减到3dB，保护无法工作。复用通道故障：通道中收不到监频，无法工作。处理：均要报调度退保护，通知专业人员处理保护的告警信号距离和方向保护的TV（PT）断线差动保护的TA（CT）开路、复合电压动作保护的装置故障（电源故障）保护装置异常（合并信号）两侧采样不同步，造成不平衡电流的加大。线路纵差保护与元件保护中用的纵差保护不同，线路纵差保护两侧电流是由不同装置采样的。两侧电流采样时间不一致，使动作电流不是同一时刻的两侧电流的相量和，最大的误差是相隔一个采样周期（931保护是0.833ms,折合工频电角度为）。这将加大区外故障时的不平衡电流。解决方法：使两侧采样同步，或进行相位补偿。两侧采样不同步TA断线，差动保护会误动。为了在单侧电源线路内部短路时电流纵差保护能够动作，因此差动继电器在动作电流等于制动电流时应能保证动作。这样在一侧TA断线时差动保护会误动。解决方法：采取措施防止TA断线时差动继电器误动。TA断线线路保护动作后的检查方法当保护动作后，警报响，所有值班人员应集中于主控室，听候值长指挥，共同进行事故处理；1.1.1保护检查人准备好220kV保护室钥匙，保护屏钥匙，数码相机，继电保护检查表；1.1.2进入220kV保护室1.1.3到线路纵差保护1屏、线路纵差保护2屏、线路辅助屏进行检查：1.1.4记录保护屏点亮的信号灯1.1.5查找保护动作报告的故障相和故障距离1.1.6到故障录波屏检查，

故障相和故障距离；1.1.7将保护动作情况用对讲机报告值长主要报告，哪个保护动作，哪台开关掉闸，掉了那一相，是否重合，重合是否成功，故障录波是否动作，两套主保护和故障录波反映的故障距离。1.1.8将保护动作信号用数码相机拍照，复归信号。1.1.9填写继电保护检查表。远方跳闸保护和过电压保护1、远方跳闸保护是500KV侧所必备的特有保护主要作用：与线路过电压保护配套使用，以迅速清除线路上的过电压故障与线路的断路器失灵保护配套使用，以清除线路对侧送来的故障电流与线路并联电抗器的保护配套使用，当对侧故障时，用来切除线路对侧送来的故障电流3、远方跳闸保护原理在一段时间内连续收到对侧信号后，保护出口跳闸。 为防止通道干扰，500kV的线路保护在收到远跳信号后要经就地判别才出口跳闸。RCS925远跳过电压信号1）运行：常亮，代表保护在运行中。2）TV断线：亮代表电压回路断线。3）跳闸灯：亮代表保护跳闸。保护报告的调用方法：1）当前报告的调用方法：自动循环显示保护动作类型，动作时间等2）历史报告的调用方法：在人机对话窗口按↑↓上下翻动选择“显示报告”，按↑↓上下翻动选择，自动循环显示保护动作类型，动作时间等。3）历史报告打印方法，在人机对话窗口按+-上下翻动选择报告，按确认键打印。远方跳闸信号的处理当我站收到远方跳闸信号而跳闸时，说明故障来自对端，应上报调度听候处理当我站发出远跳命令，说明对端可能跳闸，也应应上报调度听候处理当我站没有失灵、电抗器故障、过电压发生时，发出远跳命令可能是误发，应报告专业人员查找。断路器保护与重合闸主要有：失灵保护、三相不一致和线路自动重合闸三种。断路器失灵保护动作后，不仅要就地跳开各断路器送来的故障电流，还要通过线路的远方跳闸保护跳开线路对侧断路器送来的故障电流断路器失灵保护接线图三相不一致保护作用：专为断路器运行中掉相而设置。动作原理：任一相跳闸位置继电器动作，而且没有电流时，确认为该相开关在跳闸位置状态；否则确认为三相不一致自动重合闸：在500KV接线中，两个线路断路器重合，应分先后重合，只有优先重合的断路器重合成功后，才允许滞后重合的断路器重合，否则闭锁滞后重合的断路器重合ＲＣＳ９２１信号灯1.1.1信号灯：1）运行：常亮，代表保护在运行中；打印带有*号的信息，且熄灭运行灯时，保护发生了严重故障，所有保护功能均闭锁，否则为部分闭锁。2）A（B、C）相过流：代表A（B、C）相达到失灵保护定值电流，在其它线路故障或本路负荷大时点亮，不代表过流保护动作，需复归。3）跳闸：常灭，红灯亮时代表保护动作，除母联开关外不用。1.1.2保护报告的调用方法：1）当前报告的调用方法：自动循环显示、动作时间等2）历史报告的调用方法：在人机对话窗口按↑↓上下翻动选择“显示报告”，按↑↓上下翻动选择，自动循环显示保护类型，动作时间等。3）历史报告打印方法，在人机对话窗口按+-上下翻动选择报告，按确认键打印。启动失灵启动后动作过程

1）跟跳：1单相跟跳：当收到保护单相跳闸信号后，该相高定值电流判别元件动作瞬时跟跳本相；2两相跳闸联跳三相：当收到保护两相跳闸信号后，线路任意相高定值电流判别元件动作，经15mS延时联跳三相。3三相跟跳：当收到保护三相跳闸信号后，瞬时跟跳三相。2）失灵跳本开关：1当收到保护单相跳闸信号后，该相高定值电流判别元件动作，经0.15秒延时跳本开关3）失灵动作1当收到保护单相跳闸信号后，该相高定值电流判别元件动作，经0.15秒延时跳相邻支路（开关、母线、线路、变压器）失灵保护动作后的检查当220kV失灵保护动作后，警报响，所有值班人员应集中于主控室，听候值长指挥，共同进行事故处理；1、保护检查人准备好220kV保护室钥匙，保护屏钥匙，数码相机，继电保护检查表；2、进入保护室3、记录保护屏点亮的信号灯4、查找保护动作报告的故障相和故障距离5、到220kVRCS母差屏、220kVBP-2P母差屏记录保护屏点亮的信号灯6、到故障录波屏检查，查找保护动作报告的故障相和故障距离方法如下：7、，哪台开关掉闸，拿台开关失灵，故障录波是否动作，两套主保护和故障录波反映的故障距离。8、将保护动作信号用数码相机拍照，复归信号9、到其他辅助屏记录其他的操作箱信号并复归10、填写继电保护检查表低压并联电抗器保护并联电抗器的作用：降低工频电压升高降低操作过电压有利用单相重合