继电保护自动重合闸和差动保护的工作原理论文

为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源。 第 1 页Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future.浅谈继电保护中自动重合闸和差动保护的工作原理及其特性姓 名：韩树才专 业：水电站入职时间：2014-05-21部 门：运维管理部为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源。 第 2 页Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future.摘要近年来，随着电子及计算机通信技术的快速发展为继电保护技术的发展注入了新的活力，同时也给继电保护技术不断的提出了新的要求。作为继电保护技术如何才能有效的遏制故障，使电力系统的运行效率及运行质量得到有效的保障，是继电保护工作技术人员需要解决的技术问题。随着继电保护向计算机化、网络化方向发展，保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化对继电保护提出了艰巨的任务，也开辟了研究开发的新天地，电力系统继电保护技术将为我国经济的大发展做出贡献。电的特殊性，使它本身具有很大的危险性，稍一疏忽大意，就会发生危及人身安全的事故。作为实习生要上的第一课，就是安全规程的严格学习并通过安规考试。只有学好了安全规程，知道哪些设备带电，哪些地方有危险，保证好自身安全的前提下，才能参与班组的日常运行和维护作业，主要对香山第三风电场 110kV 变电站设备 1#变压器、中性点成套设备、主变低压 35KV 集成线路润风 I、II、III 线、SVG 组合无功补偿器控制装置、FC 组合电容器装置、开关柜控制装置、并联电容器装置、35KV 站用变成套装置、接地变等知识的培训，这一部分都是由厂家给我们进行解说以及教我们实际操作。本次实习的主要目的是通过对场内设备继电保护理论的正确性，加深对基本原理、基本概念的理解，掌握场内所有继电器保护装置、信号装置、自动装置及控制装置的工作原理、实际接线、操作和动作顺序。并通过分析故障，掌握各种保护自动装置和信号控制装置的动作情况。进一步熟悉继电保护的基本逻辑结构，运行方式及分析各种故障产生的原因、故障的范围及处理方法。提高二次回路接线的分析能力和读图能力，培养以后在工作中对实际处理问题的能力，在工作中减少事故的发生，提高工作效率，为公司经济的发展做出贡献。以下是我以香山第三风电场场内继电保护为例就自己对风电场继电保护的感受和认识作做了一些简短的分析和阐述。关键词： 继电保护 重合闸 差动保护 为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源。 第 3 页Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future.目录摘要 .2一、继电保护简述 .4（一） 、继电保护的基本概念.4（二） 、继电保护装置基本要求.4（三） 、继电保护装置主要组成.5二、自动重合闸概述 .6（一） 、重合闸的作用.6（二） 、重合闸的基本要求.6（三） 、重合闸的启动条件.6（四） 、三相一次自动重合闸分析.7三、差动保护概述 .9（一） 、差动保护的基本概念.10（二） 、比率差动的原理及动作特性.10（三） 、差动速断的作用.11（四） 、常见差动保护动作原因.11（五） 、励磁涌流闭锁和二次谐波引起差动闭锁.12（六） 、CT 二次回路断线引起变压器差动保护误动 .12（七） 、变压器差动保护整定电流引起误动.14（八） 、变压器区外故障引起的差动保护.14（九） 、变压器差动保护动作后处理.15四 结束语 .17参考文献 .17为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源。 第 4 页Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future.一、继电保护简述（一） 、继电保护的基本概念继电保护是反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定有一定的延时，必须具有正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是发生了故障，是保护区内故障还是区外故障的功能，以免暂短地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动，可以与电力系统中的其他自动化装置配合，根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。1、电力系统发生故障后，电气量变化的主要特征是：(1) 电流增大。 短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将远远超过负荷电流。(2) 电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或线电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。(3) 电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为 20，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定一般为 6085，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180+(6085)。(4) 测量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。正常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大。（二） 、继电保护装置基本要求继电保护装置为了完成它的任务，必须在技术上满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四个基本要求。对于作用于继电器跳闸的继电保护，应同时满足四个基本要求，而对于作用于信号以及只反映不正常的运行情况的继电保护装置，这四个基本要求中有些要求可以降低。 为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源。 第 5 页Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future.（1）选择性 继电保护动作的选择性是指保护装置动作时，仅将故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仍能继续安全运行（2）速动性 所谓速动性，就是发生故障时，保护装置能迅速动作切除故障。对不同的电压等级要求不一样，对 110KV 及以上的系统，保护装置和断路器总的切故障时间为 0.1 秒，因此保护动作时间只有几十个毫秒（一般 30 毫秒左右） ，而对于 35KV及以下的系统，保护动作时间可以为 0.5 秒。 （3）灵敏性 继电保护的灵敏性，是对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。其灵敏性有的保护是用保护范围来衡量，有的保护是用灵敏系数来衡量。（4）可靠性 保护装置的可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。（三） 、继电保护装置主要组成1、 一般情况而言，整套继电保护装置由测量元件、逻辑环节和执行输出三部分组成 。（1）测量比较部分 测量比较部分是测量通过被保护的电气元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”“非”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。（2）逻辑部分 逻辑部分使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是应该使断路器跳闸、发出信号或是否动作及是否延时等，并将对应的指令传给执行输出部分。（3）执行输出部分 执行输出部分根据逻辑传过来的指令，最后完成保护装置所承担的任务。如在故障时动作于跳闸，不正常运行时发出信号，而在正常运行时不动作等。电力系统继电保护设置是否合理，直接影响电力系统输电线运行的可靠性。继电保护选用的不合理，被保护线路有故障时保护该动不动，不该动时误动，影响了送电的可靠性。故选用合适的继电保护是十分重要的。选择是根据电力系统电网结构、电压等级、接线方式、线路长度、用户性质以及继电保护的性能和特点进行的。 电力系统按继电保护的作用可分为主保护、后备保护、辅助保护、异常运行保护。当故障发为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源。 第 6 页Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future.生时，应尽快切除故障，确保无故障部分继续运行，缩小事故范围，保证系统稳定运行。为了完成这个任务，只有借助自动装置继电保护装置。二、自动重合闸概述（一） 、重合闸的作用重合闸是为保证系统的安全稳定运行而设置的一种自动控制装置。电力系统特别是高压输电线路的故障，大多数是瞬时性故障，采用自动重合闸装置，可以使系统故障跳闸后很快恢复正常运行，即重合成功。这不仅提高了供电的可靠性。重合闸愈快对稳定愈有利，但是重合闸的动作时间受到短路处去游离时间和超高压线路潜供电流的影响，一般短路点往往会出现电弧，如果重合过快，则产生电弧的短路点可能因去游离不够而造成电弧重燃，使重合闸不成功甚至故障扩大。（二） 、重合闸的基本要求正常运行时，当断路器由继电保护动作或其它原因而跳闸后，自动重合闸装置均应动作。由运行人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时，自动重合闸不应起动。继电保护动作切除故障后，自动重合闸装置应尽快发出重合闸脉冲。自动重合闸装置动作次数应符合预先的规定。自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电保护的动作，以便加速故障的切除。在双侧电源的线路上实现重合闸时，重合闸应满足同期合闸条件。当断路器处于不正常状态而不允许实现重合闸时，应将自动重合闸装置闭锁。（三） 、重合闸的启动条件 重合闸的启动方式:保护启动和不对应启动两种。保护启动方式在保护动作跳开开关后启动重合闸，开关偷跳不启动(我场重合闸保护启动开放时间为 1.0s)；主保护和后备保护本身都可以启动重合闸，后备保护的各段是否启动重合闸，是通过控制字来选择的。重合闸的时间必须和保护动作时间的配合，一般三段的动作时间都远远长于重合闸的动作时间，所以三段一般也不会选择重合闸。不对应启动是开关由合变跳进行重合(逻辑不对应启动优先)。所谓不对应关系就是，控制开关的位置与断路器的位置不对应(是启动重合闸的重要条件),当不对应时使重合闸回路接通。运行中开关误碰或偷跳(即对开关机构不良引起自动掉闸)时也能产生“不对应”状态而启动。此时不应加速保护，如果重合后，特别是当偷跳相又发生故障时，有可为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源。 第 7 页Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future.能导致开关损坏，并危及系统安全。这对 500kV 系统更为重要。因此，不对应启动重合闸前也应先检查是否有低压开入，若无，再重合。不对应启动重合闸时，重合闸装置发重合闸令后不应加速保护。随着开关制造工艺的改进以及技术的发展，现在现场不采用“不对应”方式启动重合闸，而采取保护跳闸出口重动接点启动重合闸。ZG 电力自动化不仅为电力在现在的大多微机保护中保护跳闸出口重动接点启动重合闸的同时作为启动开关失灵保护的逻辑输入，在运行过程中这些跳闸出口接点压板一般不需要操作，以免误操作。（四） 、三相一次自动重合闸分析通过分析三相一次自动重合闸原理接线图及安装接线图，重点掌握重合闸装置的结构及工作原理，了解其他各元件的功能。熟悉自动重合闸前后加速的应用场合及具体实现方法，了解变电所各种不同信号装置的构成原理。分析我场 110kV 输电线路设备相关的继电保护种类及原理。本场输电线路在出口侧及母线均有装设保护,110kV 输电线路装配由南自 RCS-943TMV 数字式线路保护装置，包括以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护，由三段相间和接地距离保护、四段零序方向过流保护构成的全套后备保护、过负荷告警功能；装置配有三相一次重合闸功能，重合闸时间为 1.0s,同期合闸角为 90；并且配置有重合加速 II、III段和 PT 断线留零 I 段、PT 断线闭锁重合闸保护，只是软压板未投入，在后期运行中可根据实际情况投退；线路高频保护停用对重合闸时，线路无保护运行，需由后备保护(延时段)切除线路故障，即不能快速切除故障，造成系统稳定极限下降，如果使用重合闸重合于永久性故障，对系统稳定运行则更为不利。线路重合闸重合时间的整定是与线路高频保护配合的，如果线路保护停用，则造成线路后备延时段保护与重合闸重合时间不配，对瞬时故障亦可能重合不成功，对系统增加一次冲击。用三相重合闸时，在最不利的情况下，有可能重合于三相短路故障，有的线路经稳定计算认为必须避免这种情况时，可以考虑在三相重合闸中增设简单的相间故障判别元件，使它在单相故避免实现重合，在相间故降时不重合。重合闸逻辑原理图：为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源。 第 8 页Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future.图 2-1 重合闸逻辑方框图论点：重合闸实现重合后加速保护当被保护线路发生故障时，保护装置立即将靠近电源侧的保护首先不带时限、无选择性的瞬时动作于跳闸然后再借助自动重合闸来纠正这种非选择性的动作，在监测到另一侧在两端的频率不超过一定允许值的情况下才进行重合，检定若属于瞬时性故障，即线路已重合成功，不存在故障，故同期重合闸是以重合前加速，优点是切除故障快，以免合闸冲击电流引起误动。若重合于永久性故障时，保护装置有选择地将故障线路切除，与此同时重合闸动作，重合一次。我厂配有重合方式可选用检线路无压母线有压重合闸、检母线无压线路有压重合闸、检线路无压母线无压重合闸、检同期重合闸，也可选用不检而直接重合闸方式。（1）检线路无压母线有压时，检查线路电压小于30V且无线路电压断线，同时三相母线电压均大于40V时，检线路无压母线有压条件满足，而不管线路电压用的是相电压为人类奉献白云蓝天，给未来创造更多资源。 第 9 页Preserving white clouds and blue sky for human beings and reserving more resources for future.还是相间电压；（2）检母线无压线路有压时，检查三相母线电压均小于30V 且无母线TV 断线，同时线路电压大于40V时，检母线无压线路有压条件满足；（3）检线路无压母线无压时，检查三相母线电压均小于30V 且无母线TV 断线，同时线路电压小于30V 且无线路电压断线时，检线路无压母线无压条件满足；（4）检同期时，检查线路电压和三相母线电压均大于40V且线路电压和母线电压间的相位在整定范围内时，检同期条件满足。上述控制字可单独使用，也可组合使用，如“检线无压母有压”、“检线无压母无压”同时投入即为“检线路无压方式”；“检母无压线有压”、“检线无压母无压”同时投入即为“检母线无压方式”；三者同时投入即为“检任一无压方式”；上述三者使用时可同时投入“投检同期方式”。当采用手合允许继电器时，手合方式不受重合闸投入与否以及重合闸方式控制字的控制，固定投入检同期方式和检无压方式，即同期、线路无压、母线无压三者满足任一条件即输出手合接点。属于后加速选择故障重合，故障的严重或是永久故障引入闭锁重合闸的方式，无压侧重合后再次断开，不能再连续合闸，此时检定同期重合闸不重合，因此采用检定同期重合闸再装后加速也就没有意义了，当满足重合闸条件则展宽10 分钟，在此时间内，若有重合闸动作则开放出口继电器正电源500ms，在此时间内来选择检线路无压母线有压重合闸、检母线无压线路有压重合闸、检线路无压母线无压重合闸，有选择性的实现重合闸。但在我场这四个重合闸检查均未投入；我场配置有重合加速II、III段和PT断线留零I段、PT断线闭锁重合闸保护是退出的；结合南自RCS-943TMV数字式线路保护装置只能选择由PT断线和控制回路断线的一个或门的逻辑关系经整定的重合闸延时，发重合闸脉冲150ms来实现重合闸，只能判断是否断线，并未能实现检线路无压母线有压重合闸、检母线无压线路有压重合闸、检线路无压母线无压重合闸的选择性。我场在投入重合闸并投入检同期方式、检线无压母有压装、检母线无压线路有压、检线无压母无压软压板才能实现重合闸后加速保护功能的重合闸选择性。一般的重合闸装置在实现重合闸加速时多加一块中间继电器即可实现，而我场所配装置既没有外加中间继电器，在装置内部本身也没有重合加速的逻辑关系，因此我场是在没有外配中间继电器装置下南自RCS-943TMV数字式线路保护装置实现重合闸加速保护的