年12月继电保护讲座ppt课件

,继电保护及自动装置专题技术交流,全球几个大电网停电事故 2003年8月14日下午4点13分 美加大停电 2005年5月俄罗斯发生大面积停电 2006年11月 4日欧洲大停电,美加大停电 “供电可靠性是电力系统的生命线，而智能电网的运用将大大提升供电可靠性。”为美国东部5100万人口提供电力服务的PJM电网副总裁卡尔费曼对早报记者说。 想普及智能电网，比起天花乱坠的说辞，这是最朴实、最具说服力的解释。 传统电网的不可靠性对美国人而言，有深刻的体会2003年发生了美加大面积停电事故，美国和加拿大受影响的总人口达到5000万，经济损失至少60亿美元。 因此，美国人拓展智能电网的脚步一刻不停，宾夕法尼亚州早在2008年11月14日就立法规定所有的新建筑必须安装智能电表，并在未来15年内达到全州普及的目标 PJM电网的媒体公关经理雷多特（RayDotter）对2003年美加大面积停电事故至今记忆犹新。 2003年8月14日下午4点13分，美国东部和加拿大联合电网发生了北美历史上最大范围的停电，事故波及美国的密西根州、纽约州、新泽西州、马萨诸塞州等8个州以及加拿大的安大略、魁北克省，受影响的总人口达到5000万。美国能源部估计这次大停电造成至少60亿美元的经济损失。,继电保护及自动装置专题技术交流,美加大停电 增强供电可靠性 根据美加电力系统停电事故分析专家小组2004年4月公布的调查结果，2003年美加大面积停电事故的直接原因是由于俄亥俄州的一家电力公司没有及时修剪树木，导致在用电高峰期，高压电缆下垂，触到树枝而短路。短路的电缆造成这家发电厂以其输电线跳闸，最终在整个电网系统中触发多米诺骨牌效应。 “供电可靠性是我们电力系统的生命线。这次事故实际暴露了电网中缺乏同步实时数据监控、事故预警和自动调节的装置。”费曼说：“智能电网科技在电网实时监控的数据分析领域的运用将能大大提升供电可靠性。”,继电保护及自动装置专题技术交流,继电保护及自动装置专题技术交流,俄罗斯大停电 莫斯科市南部110kV电网的电压降至8590kV，同时莫斯科电网的9座电厂及图拉电网的4座电厂全部或者部分停机，导致系统电压崩溃，321座变电站全停。 26日18时，全部停电地区才恢复正常供电。 事故调查报告表明，设备老化是引发莫斯科停电事故的直接原因。恰吉诺变电站的110kV500kV电流互感器中，运行时间超过40年的就达到122台。据莫斯科电力公司2001年6月的统计，其设备平均老化率已达到45-47。另外，过负荷的架空线路弧垂增大，对树木和其它障碍物放电闪络，引起线路保护动作。在此情况下运行人员未采取拉路限电措施，使运行线路的负荷增大、电压下降，导致事故联锁发展，引发电网大面积停电。系统备用容量不足，也是莫斯科大面积停电的重要原因之一。 据估计，此次莫斯科大停电造成损失至少10亿美元。停电引发的交通瘫痪是俄罗斯近年来最严重的一次。停电造成43条地铁线路中断运行，莫斯科街上236个交通信号灯熄灭，引发一系列交通事故，交通拥堵严重，数以千计的人涌入严重超载的巴士。停电使1500人困在电梯内。至少20家医院因停电被迫启动备用电源。莫斯科证券交易所的交易被迫中断。图拉地区一家化工厂因停电发生爆炸。停电地区空调停运，居民抢购饮用水，出租车提价，社会秩序一片混乱。,继电保护及自动装置专题技术交流,欧洲大停电,法国共有包括巴黎、里昂在内的16个地区停电，多达500万人受到影响。巴黎消防队员4日深夜接到了40多个求助电话，都是被困在电梯里的人打来的。多数地方在60分钟内恢复电力，而有的地方持续了约90分钟。法国总工会矿业及能源部的领导人马里恩说：“11月4日的停电是法国30年来最严重的一次，尤以东部的情况最糟糕。”法国电力公司RTE的发言人皮耶波纳表示，德国电网失灵破坏了欧洲电网的平衡，令法国电力捉襟见肘，为避免全面停电，电脑系统切断了对部分用户的供电。 此外，断电引发的“多米诺骨牌效应”还波及到比利时、意大利、西班牙、奥地利、荷兰、克罗地亚。意大利超过10万人受影响，主要集中在都灵及其附近地区。RTE公司发言人波纳说：“我们差点就看到欧洲全面停电。”,用应急手电阅读的欧洲少女,继电保护及自动装置专题技术交流,继电保护及自动装置专题技术交流,继电保护及自动装置的发展史 继电保护及自动装置的作用 继电保护及自动装置的配置 事故案例 目前我厂电网中涉及继电保护及协调控制的几方面问题,继电保护及自动装置专题技术交流,继电保护及自动装置的发展史,国外继电保护的发展 国内继电保护的发展 包钢继电保护的发展,继电保护及自动装置专题技术交流,国外继电保护的发展,18世纪90年代出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次式的电磁型过电流继电器。 1901年出现了感应型过电流继电器。这个时期可认为是继电保护技术发展的开端。 1908年提出了比较被保护元件两端的电流差动保护原理。 1910年方向性电流保护开始得到应用，在此时期也出现了将电流与电压比较的保护原理，并导致了本世纪29年代初距离保护的出现。 在1927年前后，随着电力系统载波通讯的发展，出现了利用高压输电线上高频载波电流传送和比较输电线两端功率或相位的高频保护装置。,早在50年代就出现了利用故障点产生的行波实现快速继电保护的设想。 经过20余年的研究，终于诞生了行波保护装置。由于行波保护具有超高速动作性能，同时能够克服传统工频量保护易受电流互感器饱和、系统振荡和长线分布电容等影响的缺点，目前，世界上广泛采用了行波保护作为高压直流线路保护的主保护。然而，目前国内外所投运的行波保护普遍存在着可靠性不高的问题。 与此同时，构成继电保护装置的元件、材料、保护装置的结构型式和制造工艺也发生了巨大的变革.50年代以前的继电保护装置都是由电磁型,感应型或电动型继电器组成的,这些继电器统称为机电式继电器.本世纪50年代初由于半导体晶体管的发展,开始出现了晶体管式继电保护装置,称之为电子式静态保护装置.70年代是晶体管继电保护装置在我国大量采用的时期,满足了当时电力系统向超高压,大容量方向发展的需要.80年代后期,标志着静态继电保护从第一代(晶体管式)向第二代(集成电路式)的过渡.目前,后者已成为静态继电保护装置的主要形式.,继电保护及自动装置专题技术交流,国外继电保护的发展,在60年代末,有人提出用小型计算机实现继电保护的设想,由此开始了对继电保护计算机算法的大量研究,对后来微型计算机式继电保护(简称微机保护)的发展奠定了理论基础. 70年代后半期,比较完善的微机保护样机开始投入到电力系统中试运行. 80年代微机保护在硬件结构和软件技术方面已趋于成熟,并已在一些国家推广应用,这就是第三代的静态继电保护装置.微机保护装置具有巨大的优越性和潜力,因而受到运行人员的欢迎. 进入90年代以来,它在我国得到了大量的应用,将成为继电保护装置的主要型式.可以说,微机保护代表着电力系统继电保护的未来,将成为未来电力系统保护,控制,运行调度及事故处理的统一计算机系统的组成部分.,继电保护及自动装置专题技术交流,国外继电保护的发展,经历了四个阶段，即电磁（式）继电器，静态型继电器，集成电路，微机型继电保护。 50年代，我国工程技术人员创造性地吸收、消化、掌握了国外先进的继电保护设备性能和运行技术 ，建成了一支具有深厚继电保护理论造诣和丰富运行经验的继电保护技术队伍，对全国继电保护技术队伍的建立和成长起了指导作用。阿城继电器厂引进消化了当时国外先进的继电器制造技术，建立了我国自己的继电器制造业。 在60年代中我国已建成了继电保护研究、设计、制造、运行和教学的完整体系。这是机电式继电保护繁荣的时代，为我国继电保护技术的发展奠定了坚实基础。,继电保护及自动装置专题技术交流,国内继电保护的发展,60年代中到80年代中是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护，运行于葛洲坝500 kV线路上，结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。 在此期间，从70年代中，基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。 80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护。,继电保护及自动装置专题技术交流,国内继电保护的发展,90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护时代。在这方面南京电力自动化研究院研制的集成电路工频变化量方向高频保护起了重要作用 ，天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的集成电路相电压补偿式方向高频保护也在多条220kV和500kV线路上运行。 从70年代末即已开始了计算机继电保护的研究，高等院校和科研院所起着先导的作用。华中理工大学、东南大学、华北电力学院、西安交通大学、天津大学、上海交通大学、重庆大学和南京电力自动化研究院都相继研制了不同原理、不同型式的微机保护装置。,继电保护及自动装置专题技术交流,国内继电保护的发展,1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定，并在系统中获得应用 ，揭开了我国继电保护发展史上新的一页，为微机保护的推广开辟了道路。 在主设备保护方面，东南大学和华中理工大学研制的发电机失磁保护、发电机保护和发电机-变压器组保护也相继于1989、1994年通过鉴定，投入运行。 南京电力自动化研究院研制的微机线路保护装置也于1991年通过鉴定。天津大学与南京电力自动化设备厂合作研制的微机相电压补偿式方向高频保护，西安交通大学与许昌继电器厂合作研制的正序故障分量方向高频保护也相继于1993、1996年通过鉴定。可以说从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。,继电保护及自动装置专题技术交流,国内继电保护的发展,包钢建厂时，大量采用苏式的直接作用于断路器的一次式的电磁型过电流继电器。 90年代初晶体管继电器在03#、26#、44#等所使用。 集成电路继电器使用非常短暂，94年采购，由于公司大型基建项目缓建，直到2001年才于80#变应用。 1999年72#变投运了公司最早的微机保护南瑞110kV线路保护LFP-941。我厂第一套电磁型低压低频解列装置同期投运。 2000年公司第一套110kV线路光线差动保护在51#变投运。这在华北也是第一套。 2001年装备有微机保护监控装置的第一个综合自动化站39#变投运。 2005年微机型分段备自投装置在70#变系统广泛使用。 2007年81#投运了第一套220kV线路重合闸装置，在运行的重合闸线路还有42-50 联络线。 2007年同期装置、涌流合闸抑制器等装置在77#、71#、80#等所开始应用。,继电保护及自动装置专题技术交流,包钢继电保护及自动装置的发展,电力系统故障和异常运行 1、电力系统的三种运行状态：正常、故障和异常运行状态。最常见的故障就是短路，最常见的异常运行状态是过负荷。 2、电力系统的事故和不正常运行状态 a.短路事故 短路是输电线路和电气设备最严重的故障，它可以分为对称短路(三相短路)和不对称短路，后者又分为单相短路、两相短路、两相短路接地。 短路最基本的特点：电流增大、电压降低。短路将影响用户的正常工作，影响产品质量，可能导致系统运行稳定性被破坏。 b.不正常运行状态 电气设备的不正常运行状态有多种，如小接地电流系统的单相接地，电气设备温度过高，过负荷，发电机转子一点接地等等。发生不正常运行状态时，不需立即将设备从电网中切除，只发出预告信号，通知值班人员以便及时处理，使系统恢复正常运行，这也要借助于继电保护装置。,继电保护及自动装置专题技术交流,继电保护及自动装置的作用,继电保护的任务 电力系统发生故障时，快速地有选择地通过断路器将故障回路断开；电力系统发生异常运行情况时，发出信号提示值班人员处理，从而保护电气设备的安全。 安全自动装置的作用 当系统事故后和不正常运行时，自动进行紧急处理，以防止大面积停电和保证对重要负荷连续供电及恢复系统的正常运行。如自动重合闸、备用电源自动投入、低频率减负荷及远方切机、切负荷装置等。,继电保护及自动装置专题技术交流,继电保护及自动装置的作用,继电保护及自动装置专题技术交流,包钢继电保护及自动装置的配置,电容 电磁 CT PT,其他 非电 气量,光 CT PT,保护 自动 监控 装置,断路 器,继电保护及自动装置系统,预警 系统,监控 系统,采样元件,分析决策元件,执行元件,包钢建厂过去包钢供电系统是一个简单的配电网络，最高电压等级为110kV。包钢51#、52#、71#变电站的保护配置则完全按照传统配电网模式配置保护。 110kV电源进线为过流、时限速断保护（51#变电站进线还有一套与包头一电厂出线配合的线路纵差保护），通常由于时限配合困难，将电源进线的过流、时限速断保护退出。 主变压器配置差动保护及复合电压闭锁过电流保护。 35kV和10kV馈出线是下一级车间变电站的电源，一般配置过流保护和时限速断保护。由于时限配合困难，车间变电站电源进线一般不设保护，配出线直接带终端用电设备（电动机或变压器），保护通常配置过流和速断保护。,继电保护及自动装置专题技术交流,包钢继电保护及自动装置的配置,包钢近几年随着包钢生产规模的扩展，包钢陆续又新上了2座220kV 80#、81#变电站和8座110kV 70#、72#、73#、74#、75#、76#、77#、78#变电站，新旧35kV和10kV中低压变电站达到50多座，包钢供电系统得到了空前的发展，同时继电保护及自动装置配置也得到了极大提升。 首先在110kV及以上电压等级的母线及线路上均配置了能够快速动作的微机型母线差动保护及线路纵差保护。 其次由于包钢电网供电半径小、负荷重、事故联络线密集、电压级差多且为多级串联供电的特点，传统继电保护很难整定，且时限配合困难，因此在35kV和10kV馈出线路上也应用了微机型的简易短线路纵差保护，极大的提高了各级保护的选择性、快速性、灵敏性和可靠性。 微机型分段备自投装置、同期装置、涌流合闸抑制器等装置得到推广。,继电保护及自动装置专题技术交流,包钢继电保护及自动装置的配置,一、事故经过： 2005年4月17日12点38分，一电厂10KV供电系统发生B相单相接地故障，12：50接地解除，同时该系统中有5条线路跳闸： 30变电所送31变1线过流保护动作跳闸； 一电厂送1942（03变电所二受电）过流保护动作跳闸； 新01变电所四受电跳闸，III-IV母联BZT重合成功； 热电开关站送事故电源2线过流保护动作跳闸； 中空1线过流保护动作跳闸。 经查31变1线电缆被凯捷公司在新竖炉施工中破坏，造成单相弧光接地12分钟，引起一电厂10KV系统过电压，造成以下各所受影响： 一电厂送1942一电厂侧计量CT爆炸。 新01变电所IV段母线避雷器爆炸。 事故电源2线电缆受损。 焦化厂、炼铁厂一烧、二烧、氧气厂等现场部分设备跳闸。 03变电所直流系统充电机击穿，造成保护及操作电源消失。,继电保护及自动装置专题技术交流,03#变电所受电撤回的事故案例,事故原因 一电厂10KV系统为发电机机端直供系统，三段母线并列运行，出线全部为电力电缆，系统电容电流太大。目前该系统补偿能力不足，已形成欠补状态，当系统发生单相接地时，由于弧光已不能自行熄灭且多次重燃从而引发系统弧光过电压事故。 03#变电所直流系统异常 。,继电保护及自动装置专题技术交流,03#变电所受电撤回的事故案例,防范措施 更换03变电所直流屏，同时对全厂直流屏进行全面检查，发现问题立即处理，并建档。 同一电厂联系让一电厂尽快更换消弧线圈，使其处于过补状态。 31变1线电缆被凯捷新竖炉施工破坏，造成单相接地12分钟后跳闸，引起一电厂10KV系统过电压，建议公司加强基建施工管理。 加强北部电网改造速度。 大型及重要电机加装具有缺相保护功能的微机保护装置。,继电保护及自动装置专题技术交流,03#变电所受电撤回的事故案例,事故经过 2007年7月14日1：20分，80#变电所2#主变压力释放保护动作，造成80变110KV II母失电，76变10KV II母失电，热力2#发电机解网，73、74#变110KV II母失电，39#变10KV II母失电，71变110KV I、IV母失电，46、47、48#变10KV I母停电。,继电保护及自动装置专题技术交流,80#变电所2#主变跳闸的事故案例,事故原因 80#变电所2#主变保护回路二次线发生两点接地，造成2#主变压力释放保护误动作。由于80#变多年户外电缆沟、端子箱封闭不严，二次线混乱、环境较差，从值班人员、车间管理人员及设备管理部门没有足够重视，也没有狠下决心进行彻底排查。随着时间推移，所有人员习以为常，直至故障发生。,继电保护及自动装置专题技术交流,80#变电所2#主变跳闸的事故案例,事故经过 2005年11月16#变电所一受电电缆被凯捷施工破坏造成单相接地10分， 16#变电所两台PT柜全部爆炸。 事故原因 两台PT柜的二次开口三角与微机消谐仪间连接线错误，造成短路，以至于单相接地发生时PT烧损爆炸。,继电保护及自动装置专题技术交流,16#变电所PT爆炸的事故案例,继电保护及协调控制中存在的几方面问题 从系统的角度宏观分析 电网结构不合理 保护级差不够，定值难以匹配 电网稳定性控制问题 电网污染的问题 快速性与电压陡降 电流互感器饱和问题,继电保护及自动装置专题技术交流,电网结构不合理,71#变送出的冶稀1#、2#线，带有56#、57#、58#变，10kV母线故障无选择性。 74# 送出的南水线，带52#、35变， 10kV母线及主变故障无选择性。 目前在改造中的通廊1#、2#线，既带有热电发电机，又带有选矿各所，为了满足选择性，故障切除时间太长，故障对一次设备及系统危害极大。,继电保护及自动装置专题技术交流,电网稳定性控制问题,随着公司自发电机组装机容量的不断增加，特便是CCPP等大型机组的并网运行，公司为在内部平衡电能，对电网进行了大规模调整，使得负荷高度集中于72#、80#和81#等部分站所，包钢电网与系统连接薄弱。与系统联络线发生故障时，包钢电网系统频率下降，电网自备发电厂的发电机组失步运行，进而导致电网的完全瓦解。从而使包钢造成巨大的人身、设备以及经济损失。,继电保护及自动装置专题技术交流,电网污染的问题,带钢厂、无缝厂、轨梁厂和棒材厂电能质量不达标. 当系统电流中含有谐波，并且三相谐波并不相等也不对称时，负序滤波器就有很大的谐波输出，加之裂相回路对谐波的进一步放大作用，使整流出的直流脉动很大，因而使保护误启动。 电磁型电压继电器的动作还与流过其线圈的电流有效值平方成比例。线圈匝数很多，阻抗分量很大，其阻抗看作为R+jL。因对不同频率而言，L也不同，高次谐波使动作值增大的原因是线圈阻抗增大。当含有谐波的电压接入继电器时，动作值误差一般为正误差，低压继电器这时很容易动作。 电磁型继电器的动作速度较慢，对定值误差也要求不高，在谐波含量小于10%时，谐波对其影响不太大。但是，在谐波含量很大并且各次谐波衰减又较慢的场合，电磁型继电器误动也会造成大的系统事故。 谐波对距离保护的影响 距离保护装置中的测距元件，通常按线路的基波阻抗整定。在故障情况下，当有谐波电流时（特别是三次谐波），所测的阻抗相对于基波阻抗值可能会有相当大的误差。因而当故障电流流经高阻性的阻抗接地时，接地阻抗将是主要的。如果电流中谐波分量较大，应采取滤波措施，否则造成继电器误动的可能性很大。通过试验，谐波含量在5%以下，则谐波对继电器的影响不大。 谐波会引起故障录波器误启动、频率仪测试不准，准同期装置合闸误差角超过允许值等自动装置的误动。,继电保护及自动装置专题技术交流,快速性与电压陡降,目前国内配电网中的母