电力系统继电保护.ppt

电力系统 继电保护,2014.4.9,短路故障的危害,短路电流的巨大能量会造成: 故障设备及附近设备起火燃烧, 故障电流流过时巨大的电动力造成设备机械损害，特别是变压器和发电机等设备的绕组. 任何微小的故障如不能及时切除，都可能造成相联系的其他设备故障，造成故障扩大化。,继电保护系统设计要点,需提供保护的故障及异常运行状态 需要的测量量 保护原理类型 快速性speed 选择性Fault position discrimination 可靠性Dependability / reliability 安全性Security / stability 保护区的重叠Overlap of protections 故障选相Phase discrimination / selectivity CT、PT变比CTs and VTs ratio required 辅助电源Auxiliary supplies 后备保护Back-up protection 成本Cost 双重化保护Duplication of protection,保护类型,A 熔断器 B 过电流和零序过流OC&EF C 差动 D 距离 E 其他,A 熔断器,低压系统配电线路及变压器, 电压互感器一二次回路，辅助电源回路,B 过流和零序过流,应用最广泛,中低压系统作为主保护 高压系统作为后备及辅助保护,C 差动,线路, 母线, 变压器, 发电机，电动机,主保护，全保护区速动,D 距离（阻抗）,输电线路，配电线路，大型的变压器及发电机组，可以通过两端的信号交换（通讯），实现全线速动。,D 距离（阻抗）,阶梯时间距离保护（三段，或者四段） 允许式欠范围(PUP) 允许式超范围(POP) 解除闭锁式超范围(UOP) 闭锁式超范围(BOP) 振荡闭锁 相位比较式 方向比较式,E 其他,欠压、失压、过压 低频、高频 元件特殊保护（如变压器瓦斯） 自动重合闸 回路监视,阶梯时间保护（开式保护区）,开式保护区域，原理上无确定的保护区域边界，定值和运行方式决定保护区域的大小。 必须通过延时配合才能实现选择性 定时限多段式保护 反时限,2. 单元保护（闭式保护区）,原理上有明确边界的保护区域，可以实现全区域无延时动作。Unit Protection或者Restricted Protection 通过比较设定保护区域边界上的电气量来实现. 间接比较，纵联信号交换：高频距离、高频方向。 直接比较：差动，光纤差动，零序差动（REF）.,技术性能要素,快速性Speed 选择性Fault position discrimination 可靠性Dependability/Reliability 安全性Security/Stability 保护区重叠Overlap of protections 选相Phase discrimination/Selectivity,快速性Speed,快速动作Fast operation : 按照损害和危险的最低承受能力确定 全区速动Very fast operation: 延时跳闸造成的损害巨大，系统稳定要求。 差动保护 带数据交换的差动保护（光纤差动） 带信号交换的距离保护 带信号交换的方向保护,选择性Fault position discrimination,只切除故障设备，确保其他设备的安全可靠运行，影响最小化。,可靠性Dependability / reliability,保护区域内有故障必须动作，防拒动能力。 提升措施: 后备保护 双重化保护,安全性Security / Stability,保护区内无故障必须不动作，特别是在系统受到扰动的情况下: 负荷切换 过负荷 区外故障 系统震荡,保护区域重合,尽可能减少甚至杜绝保护死区或盲区 CT绕组的使用,保护区域,理想情况下保护区域的重叠应保证无死区或者盲区存在，如下图：.,保护区域,实际应用：,保护区域重叠,选相Phase discrimination / selectivity,高压 HV 或超高压 EHV输电线路, 正确区分故障的相别 单相或者综合重合闸,灵敏性,灵敏性是量化指标，最小故障值和定值之间的比值。 手段而不是目标，选择性、快速性、可靠性、安全性都相关 灵敏度与时间同时配合才能保证选择性 高灵敏性意味着速度提高 高灵敏性也意味着安全性降低和可靠性上升,主保护和后备保护,在可允许的短时间内切除全区域内故障的保护. 主保护拒动时仍能可靠动作的保护，原理上更简单，动作时间更长。 远后备 近后备,断路器失灵保护,主保护动作&故障电流仍存在超过一定延时100ms. 动作后切除相关母线（段）上所有断路器. 动作速度最快的后备保护.,配电系统Distribution systems,数量巨大的开关柜、配电变及配电线路. 对保护的技术性能要求相对较低，特别是速度要求，简单的开式保护区保护，三段过流、距离、零序等。 后备保护一般和主保护集中到一起，只能实现远后备. 误动或者拒动造成的影响及损害较小.,输电系统,要求保护达到较高甚至最高的技术性能，全线速动，正确选相，较高的可靠性及安全性。 误动或者拒动都会产生巨大的损失。 全线速动保护，单元保护 双重化设计平衡达到较高的可靠性及安全性 单相跳闸及综合重合闸 近后备+断路器失灵,电流、电压互感器,保护系统的重要组成部分，需严格确定变比、准确等级、饱和特性。,电流互感器,二次额定电流有1A 和 5A两种规格. 故障电流情况下不能饱和.,电流互感器,等级: 英标British Standards: 10P, 5P, X 国际标准IEC: 5P, 10P, PX, SP, TPX, TPY, TPZ 美标American: C, T.,电压互感器,电磁式和电容分压式. 母线电压互感器为各元件共用. 电压切换及并列,辅助电源,断路器跳合闸 保护测控装置和辅助继电器 信号系统,辅助电源,中低压系统可采用交流电源. 直流系统比交流系统可靠，应用更广泛. 各保护系统间独立熔断器或者空开（MCB）供电. 重要变电站双组蓄电池. 现代保护要求辅助电源不能有中断. 跳合闸时需输出很大的冲击电流.,辅助电源,IEC 推荐的直流电源要求(IEC 255-6): 保护装置正常工作电压:80 110%额定电压 交流纹波:10% 额定电压 额定电压:12, 24, 48, 60, 110, 125, 220, 250, 440,LIST OF DEVICE NUMBERS,2 Time delay starting or closing relay. 3 Checking or interlocking relay 21 Distance relay 25 Synchronizing or synchronism check relay 27 Under voltage relay 30 Annunciator relay 32 Directional power relay,LIST OF DEVICE NUMBERS,37 Undercurrent or under power relay 40 Field failure relay 46 Reverse phase or phase balance current relay 49 Machine or transformer thermal relay 50 Instantaneous over current or rate-of-rise relay 51 A.c. time over current relay,LIST OF DEVICE NUMBERS,52 A.c. circuit breaker 52a Circuit breaker auxiliary switchnormally open 52b Circuit breaker auxiliary switchnormally closed 55 Power factor relay 56 Field_application relay,LIST OF DEVICE NUMBERS,59 Over voltage relay 60 Voltage or current balance relay 64 Earth fault protective relay 67 A.c. directional over current relay 68 Blocking relay 74 Alarm relay,LIST OF DEVICE NUMBERS,76 D.c. over current relay 78 Phase angle measuring or out-of-step protective relay 79 A.c. reclosing relay 81 Frequency relay 83