（电气工程专业论文）四川电网220kv线路旁路代路时的保护配对方案研究.pdf

四川电网2 2 0 k v 线路旁路代路时的保护配对方案研究 陷，并以此作为生产厂家完善其逻辑程序的依据。 对旁路代路时高频保护配对方案的研究不仅具有其理论价值对保护装 置的高频信号以及收发信逻辑进行研究，深入了解保护装置的闭锁式高频保护逻 辑，而且具有较大的现实意义为实际系统运行方案提供理论和试验依据。确 保正确可靠地投入一套全线速动的高频保护，这对电网的安全稳定运行将是极为 有利的。 关键词：旁路保护高频保护闭锁式动模试验 婴丛鱼堕! ! ! 鲨垡堕墨堕垡堕堕塑堡芏堡翌查塞竺塑 t h es t u d yo fs i c h u a ne l e c t r i c a lp o w e rs y s t e m c a r r i e rw a v ep r o t e c t i o na c t l 0 n a n a l y s i sa sb y p a s s b r e a k e ro p e r a ti n g i nh i g hv o l t a g ep o w e rt r a n s m i s s i o nl i n e ，i no r d e rt oe n s u r ep o w e rs y s t e m j u x t a p o s i t i o no p e r a t i o n s t a b i l i t ya n db u m pf e e d i n gp o w e ru pa g a i n s t ，a tag r e a t m a n yi n s t a n c e ，w i t h o u td e l a yf r o m1 i n e st e r m i n a le x c i s i o nb yt h ep r o t e c t e dl i n e i n t e r i o rf a u l t h e r e ，b o t he l e c t r i cc u r r e n tp r o t e c t i o na n dd i s t a n c ep r o t e c t i o n n e i t h e rb ea b l et os a t i s f a c t i o nr e q u i r e ，w h e r e a sn o n eb u tp i l o tp r o t e c t i o nc o u l d r e a l i z ec o m p l e t el i n er a p i dt r i po f f ，t h es t a b i l i t ya n db u m pf e e d i n gp o w e r 、 r e d u c ef a u l tb r i n ga b o u t s p o i ld e g r e e 、i m p r o v e m e n tc o o p e r a t e i n gp e r f o r m a n c ew i t h b a c k u pp r o t e c t i o n b y p a s sb r e a k e ru s u a l l yo p e r a t ei n s t e a do fl i n eb r e a k e ri n p o w e rs y s t e m ，c o n s i d e r i n gt h et y p eo fb y p a s sb r e a k e r sc a r r i e rw a v ep r o t e c t i o n i sd i f f e r e n tf r o mt h eo n eo f1 i n ev e r s u ss i d ec a r r i e rw a v ep r o t e c t i o n ，b o t h p r o t e c t i o n st h e o r ya n ds t o ps i g n a l 、s e n ds i g n a ll o g i ch a v eg o td i f f e r e n t i a t e i n o r d e rt oe n s u r ep o w e rn e t w o r ks t a b i l i z eo p e r a t i o n ，l i n er a p i dp r o t e c t i o nm u s t b er u n ，s oi ti sn e c e s s a r yt ov a l i d a t ef r o mp r o t e c t i o nt h e o r ya n dp r o c e e d i n gt e s t t h ei n t e r n a lf a u l tc o n d i t i o nt h a tt h ep r o t e c t i o ni nb o t hs i d eo ft h e1 i n ei s d i f f e r e n t t h e s ec h a r a c t e rb a s e do ns i c h u a np o w e rn e t w o r k sp r a c t i c eo p e r a t i o n e x p e r i e n c e ，i na l l u s i o nt ot h ec o n f i go ft h ec a r r i e rw a v ep r o t e c t i o ni nb y p a s s b r e a k e ro p e r a t i n g ，t h r o u g ht h es t u d yo fp r o t e c t i o n st y p i c a lc o n f i g ：o n es i d e l f p 一9 0 2 a ，o n es i d ec s l i o i a ，p r o c e e d e dc o m p r e h e n s i v ea c tm o d u l et e s t ，n o t e d p l e n t yo ff i r s th a n dt e s td a t aa n d w a v ep i c t u r e ，p r o c e e d e dd e t a i l e dt h e o r y a n a l y s e s p l e n i r u d ed e m o n s t r a t i o na t r e s i ct y p ec a r r i e rw a v e d i s t a n c e p r o t e c t i o nw h e nt w a i ns i d ea t r e s i ct y p el o g i ci sn o tc o m p l e t e l ys a m e ，b a s i c a l l y 3 四川电网2 2 0 k v 线路旁路代路黠的保护配对方案研究 _ “_ _ - _ _ _ w _ _ _ _ ，_ _ _ _ - _ _ - _ _ _ - _ - _ _ - - 一一 e a nf i l lp o w e rn e t w o r k s r e q u i r e m e n t t or e l a yo fr e l i a b i l i t y 、s e l e c t i v i t y 、 s p e e d l ya n ds e n s i t i v e l y a tt h es a m et i m e ，w eh a v ed i s c o v e r e d s o m eb u gi n c o o p e r a t eb e t w e e nt h et w ot y p ep r o t e c t i o n ，a n a l y z e dd i f f e r e n tr e s u l t i n d i f f e r e n tc o n d i t i o na sc o n f i gw i t hd i f f e r e n tl o g i cp r o t e c t i o n ，s h o wt h a tt h e i n c o r r e c tr e l a ya c tr e s u l tf r o mt h e s eb u go n l ya p p e a rw h e nl i n ei si ni n c o m p l e t e l y p h a s eo p e r a t i o na n do c c u rf a u l t ，f u r t h e r m o r et h em a s sc o m p u t e rp r o t e c t i o nh a v e c o m p r e h e n s i v ei n c o m p l e t e l yp h a s el o g i c ，s ot h i sc o n d i t i o nc a r ln o ts e r i o u s l y t h r e a t e nt h ep o w e rs y s t e m t h er e s e a r c ho nb y p a s sc a r r i e rw a v ep r o t e c t i o nn o to n l yp o s s e s sh i st h e o r y v a l u e s t u d i e dp r o t e c t o r h i 曲f r e q u e n c ys i g n a la sw e l la sa n dd i s p a t c hs i g n a i l o g i c ，p e n e t r a t ei n t ol e a r np r o t e c t o r o c c l u s i o nt y p ec a r r i e rw a v ep r o t e c t i o n l o g i ca b o u t ，b u ta l s oh a si m p o r t a n ts i g n a l i t yi nf a c t 一一p r o v i d ep r a c t i c es y s t e m o p e r a t i o ns c h e m ew i t ht h e o r ya n dt e s te v i d e n c e f o rp o w e rs y s t e ms a f ea n ds t e a d y o p m a t i o n ，i ti sv e r yu s e f u lt oi n s o r ep r o p e r l ym a k eas e to fr a p i dp r o t e c t i o n s e r v i c e k e yw o r db y p a s s p r o t e c t i o n ， c a r r i e rw a v e p r o t e c t i o n ，a t r e s i a t y p e ，a c tm o d u l et e s t 4 婴业皇旦! ! ! 些垡堕室堕垡堕堕堕堡丝望型查壅塑窒 第一章概论 1 1 研究的目的和意义 在高压输电线路上，为了保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率， 在很多情况下都要求无延时地从线路两端切除被保护线路内部的故障。此时，电 流保护和距离保护都不能满足要求，而只有纵联保护可以实现全线速动，因此它 可保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率、缩小故障造成的损坏程度、 改善与后备保护的配合性能。 纵联保护按信道可分为高频保护、微波保护、光纤保护、以及导引线保护。 目前在整个四川2 2 0 k v 及以上电压等级主网系统中，都普遍的配置了高频保护， 并且所有重要2 2 0 k v 线路的高频保护都遵循相互独立的原则实现了双重化配置。 其目的就是为了保证运行线路至少有一套高频保护投入运行，能够在线路内部故 障时实现全线速动。并且为了确保高频保护的正确动作，同一个高频信道的线路 两侧高频保护原理和型号均要求相同。1 。在正常运行情况下，线路两侧的高频保 护都能满足要求，但当线路开关因为检修或其它原因需要旁路开关代路运行时， 由于旁路保护的型号和线路对侧的保护装置型号不一定相同，就出现了线路两侧 高频保护型号不一致的情况。在这种情况下，两侧高频保护是否能够相互配合， 或者是相互配合的程度有多少，在哪种情况下会出现不配合导致不正确动作。这 些问题就成为了我们的研究对象，只有对这些问题都研究清楚了，才能确定此时 是否允许这种两侧型号甚至原理不对应的高频保护投入系统运行，若不能运行， 则代路时线路无高频保护，将对系统的稳定水平产生较大影响；若经过研究认为 高频保护可以投入运行，则将大大提高系统的稳定水平，并将为这种我们所希望 的运行方案提供理论和试验基础。 综上所述，对旁路代路时高频保护配对方案的研究不仅具有其理论价值 对保护装置的高频信号以及收发信逻辑进行研究，深入了解保护装置的闭锁式高 频保护逻辑，而且具有较大的现实意义为实际系统运行方案提供理论和试验 依据。确保正确可靠地投入一套全线速动的高频保护，这对电网的安全稳定运行 将是极为有利的。1 。 四川电网2 2 0 k v 线路旁路代路时的保护配对方案研究 1 2 国内外研究动态 对旁路代路情况下的高频保护动作行为进行分析和研究，这对电网继电保护 运行整定方案的编制以及电力系统稳定性计算都具有重要的实际意义。美国、法 国等都相继对此进行了一些前期的研究“。3 。其中，有很多研究表明，线路纵联 保护在两侧方向元件原理不一致的情况下，在某些转换型故障中有可能发生保护 误动”“。同时，通过对高频信号的研究，也得出了高频保护在采用允许式通道 时比采用闭锁式通道时更加可靠，减小了误动的可能性“”1 。 在国内，电力系统工作者已经认识到研究旁路高频和线路高频相互配合情况 下的动作行为的重要性，很多单位和学者已经着手这方面的工作，并取得了一些 成果。 1 - 2 1 国内对l f p - 9 0 2 a 和w x b 1 1 型微机保护的研究 安徽省电力调度中心、南京自动化研究所和南京自动化设备厂曾经在1 9 9 4 年对l f p 一9 0 2 a 微机保护与w x b 一1 1 型微机保护组成的高频主保护进行了一次试 验。为了更加全面的总结和分析，我们收集了此次l f p 一9 0 2 a 与w b x 1 1 保护配 合的试验资料n 4 ，“1 。 1 2 1 1试验的模拟系统图 为验证l f p 一9 0 2 a 微机保护与w b x 1 1 型微机保护组成的高频主保护在系统 出现各种故障时的动作行为，在南京自动化研究院动模试验室的5 0 0 k v 模拟线 路上，对装置进行全面考核。模拟系统图如下： 四川电网2 2 0 k v 线路旁路代路时的保护配对方案研究 图1 2 1 2 1 2装置配置 l f p 一9 0 2 a + y b x 一1 k 一w x b 一1 1 c + y b x 一1 k l f p 9 0 2 a 装于m 侧，w x b l l c 装于n 侧。两侧保护均投入主保护，后备 保护退出，整定按模拟系统整定。 a 静模试验 1 ) 短路试验 负荷电流3 5 a ，故障时间3 0 0 m s ，两侧保护动作如下： 婴纠皇堕! ! ! ! ! 垡堕量堕垡堕堕堕堡芝墼翌查墨竺壅 a b xx b c xx c a xx a b c xx a o g o c o a b o b c o k 2c a o a b c o a b b c c a a b c a o b o c o a 3 0 b c o k 3c a o a b c o a b b c c a a b c a o k 4b o c o 4 些型皇堕丝! 坐垡堕壹堕垡堕堕塑堡芏墼翌互鲞堕窒 a b 0 b c 0 c a 0 a b c o a b b c c a a b c a 0xx b 0xx c oxx a b oxx b c 0xx k 5c a 0xx a b c ox x a bx x b cx x c axx a 1 3 cx x 注：“”表示保护正确动作，x 表示不动作。 2 ) 转换性故障试验 故障转换时间分别设为5 0 m s 、1 0 0 m s 、2 0 0 r e s ，在区外、区内各点做转换性 故障，两侧保护动作正确。区外转区内故障，保护也正确动作。 3 ) 带过渡电阻试验 b 动模试验 接地故障加4 5 欧过渡电阻，各点做接地故障，结果同金属性短路。 c l f p 9 0 2 a 和w b x 一11 c 配合的结论 线路一侧为l f p 一9 0 2 a ，另一侧为w b x 1 l c ，构成高频主保护不影响装置的 动作行为，可以互相配合使用。 四川电网2 2 0 k v 线路旁路代路时的保护配对方案研究 1 2 1 3评价 上述对l f p 9 0 2 a 和w x b 一1 1 型微机保护配合的研究，可以看出仅限于根据 试验的结果得出定性的结论，尚未通过对保护装置的具体原理的分析，并结合试 验数据，得出较为准确的分析结果。而且由于主要采用的是静模试验来模拟各种 故障，并不能很好的模拟真实的情况，所以其进行分析的依据也存在一定的欠缺。 1 | 2 2 本文的研究特点 本文从实际的保护装置出发，不仅记录了大量的动模试验数据和波形，而且 通过这些实验数据深入到保护装置的内部逻辑进行分析，证实了在现阶段大面积 应用的l f p 9 0 2 a 和c s l - 1 0 1 a 两种不同原理的高频闭锁式保护基本可以相互配 合运行的结论，同时也发现了在配合中出现的问题，并在保护原理的基础上进行 了解释分析。 本次研究主要是针对四川电网目前在旁路保护中选用较多的南瑞继保公司 的l f p 一9 0 2 a 型微机保护，以及四方公司生产的c s l 一1 0 1 a 型微机保护。而且主 要从原理上对保护动作情况进行了较为详细的分析，并且整理了大量的动模试验 资料和录波，为进一步的理论研究提供了基础。 1 3 本项目的研究方案 针对目前四川2 2 0 k v 系统中旁路保护用的比较多的是南瑞继保公司的 l f p 一9 0 2 a 型微机保护，以及四方公司生产的c s l 一1 0 1 a 型微机保护，所以将研 究重点放在这两种型号的微机保护上。 我们在研究单位的协助下专门对此做了一次全面的动模试验。模拟线路一侧 保护是l f p 一9 0 2 a ，另一侧是c s l - 1 0 1 a ，在各种工况下考验了两套装置的高频 保护动作情况。 我们还向国内研究单位进行了咨询，收集了各种有关的资料，从而对 l f p 一9 0 2 a 与w 一1 1 型微机保护配合的情况也作了分析。 婴型皇型! ! ! 型垡堕壹堕垡堕堕竺堡塑墼翌查墨旦窒一 第二章旁路代路保护通道切换方案 2 1 概述 在电网发展之初，线路继电保护的配置也比较简单，通常只配置了距离、零 序、过流等保护，这些保护从原理上就不能实现全线路无延时的快速切除故障。 同样旁路保护也是如此，只配置了传统的距离、零序、过流等保护，当旁路开关 代线路开关运行时，旁路保护代替了该线路开关所配置的线路保护，从功能上也 不能实现全线速动。 随着电网的发展，电网稳定的要求越来越高，就对继电保护也提出了更高的 要求，即需要继电保护装置在系统发生故障时，能够快速地、瞬时地切除故障， 以保证整个电网的安全。这就导致了线路纵联保护，特别是高频保护的发展和运 用。 所谓高频保护，就是需要利用载波通道，交换线路两侧保护装置的信号以判 别故障是否发生在保护区内，并快速切除故障的一种保护。当线路两侧的线路开 关运行时，线路高频信号通过载波通道( 包括输电线路、阻波器、耦合电容器、 结合滤波器、高频电缆以及其它辅助设备) 进入安装于线路保护屏上的保护专用 的高频收发信机，线路保护通过接收和控制高频收发信机的信号完成和对侧线路 高频保护的通信。当旁路开关代路运行时，旁路保护代替线路保护运行，为保证 蔚叛保护仍能投运，必须同时将该线路高频保护所用的通道也切换至旁路保护运 行，即此时旁路高频保护需要通过原来的线路高频保护通道( 包括频率) 和对侧 的线路高频保护交换信号，以共同构成完整的高频保护“”3 。 根据四川电网的实际运行经验，旁路开关代路时切换高频通道的方案主要有 两种。一种是切换收发信机，一种是切换高频电缆。 2 2 切换收发信机 所谓切换收发信机，就是指旁路保护屏本身并不装设收发信机，而是将线路 保护屏上的收发信机切换至旁路保护用。即旁路保护装置通过线路保护屏上的收 发信机进行发信和收信。 高频通道 线路保护屏 旁路保护屏 线路保护i 一j 旁路保护 一收发信机卜 1i 图2 2 切换收发信机示意图 2 3 切换高频电缆 所谓切换通道，就是指旁路保护屏装设有专门的可以进行频率切换的旁路收 发信机，平时高频通道信号经过线路收发信机进入线路高频保护，代路时，通过 切换装置将高频电缆切换至旁路收发信机的高频信号接口，并将旁路收发信机的 工作频率切换之所代线路高频保护的通道频率。 高频通道 线路保护屏旁路保护屏 线路保护i 旁路保护卜 11 l 收发信机卜 旁路h 收发信机 图2 3 切换高频电缆示意图 2 4 两种方案比较 切换收发信机的方案由于不用切换高频电缆，所以其高频信号不会因为切换 而带来干扰。但其缺点也是明显的，即代路时线路保护停用，而线路保护屏上的 四川电网2 2 0 k v 线路旁路代路时的保护配对方案研究 收发信机却仍然运行，这对需要配合线路开关检修进行线路保护检验的工作带来 了安全隐患，或者说在线路开关检修代路时仍然不宜进行线路保护的检验工作， 这显然是不合理的。同时这种方案也增加了旁路保护屏和线路保护屏之间的二次 接线。所以目前电网中采用这种方案的只是少数。 相比之下，切换高频电缆的方案具有一定的优越性。其一，它将运行设备和 停运设备完全分开，为变电站安排保护检验工作带来了方便；其二，旁路保护屏 和各线路保护屏之间用高频电缆进行通道连接，减少了屏间二次回路接线。随着 高频收发信机设计原理和制造技术的提高，可切换工作频率的旁路高频收发信机 也日益成熟，为此方案的实施提供了基础，所以目前电网中大部分旁路代路时的 通道切换都采用此方案“”1 。 四门i 电网2 2 0 k v 线路旁路代路时的保护配对方案研究 第三章保护原理简述 由于本文的分析是建立在相关保护装置的高频闭锁式保护原理的基础上的 所以有必要在此对保护装置中高频闭锁式保护原理进行说明。 3 1l f p 9 0 2 a 高频保护原理简述。”矧 本装置包括以复合式距离方向元件和零序方向元件为主体的快速主保护，由 工频变化量距离元件构成的快速i 段保护，有三段式相间和接地距离及二个延时 段零序方向过流作为后备的全套后备保护。 用作方向比较元件的复合式距离元件由四边形距离继电器和工频变化量距 离继电器二部分合成，其中四边形特性固定向反方向偏移0 0 5 ，圆特性为工频变 化量距离继电器在正方向故障时的特性，二个特性的公共区为方向元件的动作 区。 该工频变化量距离元件按对端系统阻抗整定，因而，正方向故障时，有很大 的反应故障过渡电阻的能力。系统振荡及反方向故障时，其工作电压的变化量近 于零，因而有极好的方向性和振荡闭锁性能。 3 1 1 工频变化量距离继电器 电力系统发生短路故障时，其短路电流、电压可分解为故障前负荷状态的电 流电压分量和故障分量，如图3 1 1 1 的短路状态( a ) 可分解为图( b ) 、( c ) 二种状态下电流电压的迭加，反应工频变化量的继电器不受负荷状态的影响，因 此，只要考虑图( c ) 的故障分量。 工频变化量距离继电器测量工作电压的工频变化量的幅值，其动作方程为： l p | u ： 对相间故障： 对接地故障 u o = 。一，z z d 巾= a b ，b c ，c a 。= 一+ k 3 1 。) z z o 巾= a ，b ，c 1 0 粤型皇鲤! ! ! 型垡堕壹堕垡堕堕塑堡塑墼翌查茎鲤蜜一 z 为整定阻抗，一般取0 8 0 8 5 倍线路阻抗； u ：为动佟门坎，取敬障前工作电歪豹记忆豢。 ( a ) fb ) ( c ) 翻3 1 1 1 短路系统圈 图3 1 1 2 为保护区内外各点金属性短路时的电压分布，设故障前系统各 点电压一致，露务馥障点数障兹魄压燕，则净繇，净 艏，：| 渔睇，l = u 。；对 反应工频变化量的继电器，系统电势为零，因而仪需考虑故障点附加电势a b 。 区内故障时，如图3 1 1 2 ( b ) ，c ，在本侧系统至睇，的连线的娥长线 上，可觅，矗 a ，继电器渤作。 反方囱故障辩，翔墅3 。1 。l 。2 ( e ) ，a 在a 易：与瓣艇系绞懿连线主，显 l l 凹j i 电网2 2 0 k v 线路旁路代路时的保护配对方案研究 然， l z s + z 。 测量阻抗一z z 在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量z t 。为圆心，以 4 四川电网2 2 0 k v 线路旁路代路时的保护配对方案研究 i z s - z z d i 为半径的圆，如图3 1 1 5 ，动作圆在第一象限，而因为z 。总是在第 三象限，因此，阻抗元件有明确的方向性。 3 1 2 闭锁式纵联保护逻辑 一般与专用收发信机配合构成闭锁式纵联保护，位置停信、其它保护动作停 信、通道交换逻辑等都由保护装置实现，这些信号都应接入保护装置而不接至收 发信机，即发信或停信只由保护发信接点控制，发信接点动作即发信，不动作则 为停信。 图3 12 1 闭锁式纵联保护起动后方框图 纵联保 护出口 婴型鱼堕! ! ! 型些堕墨堕垡堕堕堕堡塑墼翌查墨塑窒一 1 起动元件动作即进入故障程序，收发信机即被起动发闭锁信号； 2 反方向元件动作时，立即闭锁正方向元件的停信回路，即方向元件中反方向 元件动作优先，这样有利于防止故障功率倒方向时误动作。反方向元件采用零序 i i i 段定值，在定值整定上可保证反方向元件比正方向元件灵敏，即比正方向元 件先动作。如图3 1 2 2 所示，本装置设于l 、2 二端，若图示短路点发生故障， 1 为j 下方向，2 为反方向，m 侧停信，n 侧发信，开关4 跳开时，故障功率倒向 可能使1 为反方向，2 为正方向，由于反方向元件动作更灵敏，从而保证m 侧 发信先于n 侧停信，使两侧始终能收到闭锁信号而不会误动。； 3 起动元件动作后，收信8 m s 后才允许正方向元件投入工作，反方向元件不动 作，纵联距离元件或纵联零序元件任一动作时，停止发信。这样做的目的，一是 为了在区外故障的时候，对侧( 近故障侧) 保护由于某种原因没有发出闭锁信号， 需要依靠本侧保护启动发信去远方启动对侧收发信机，再由对侧发出的闭锁信号 闭锁本侧高频保护，考虑到高频信号在通道中往返一次所需要的时间，所以在连 续收信8 m s 后再投入正方向元件，以保证可靠收到对侧的闭锁信号。二是这样 也同时检验了本侧收发信机工作是否正常，避免了由于本侧收信机的问题而导致 的保护误动； 4 当本装置其它保护( 如工频变化量阻抗、零序延时段、距离保护) 动作，或 外部保护( 如母线差动保护) 动作跳闸时，立即停止发信，并在跳闸信号返回后， 停信展宽1 5 0 m s ，但在展宽期间若反方向元件动作，立即返回，继续发信。跳闸 位置停信和其它保护动作停信，是考虑当故障发生在本侧出口时，由接地或距离 保护快速动作跳闸，而高频保护还未来得及动作，故障已被切除，并发出连续高 频信号，闭锁了对侧高频保护，只能由二段带延时跳闸。为了克服此缺点，采用 跳闸位置和其它保护动作停信，使对侧自发自收，实现无延时跳闸。而母差保护 动作停信是为了，当母线故障发生在电流互感器与断路器之间时，母线保护虽然 正确动作，但故障点依然存在，依靠母线保护出口继电器动作停止该线路高频保 护发信，让对侧断路器跳闸切除故障： 5 用于弱电侧时，投入纵联反方向距离元件，当故障电压低于3 0 v ，且反方向 元件不动作，则判为正方向； 6 三相跳闸固定回路动作或三相跳闸位置继电器均动作且无流时，始终停止发 婴型皇婴! ! ! 坠垡堕量堕垡堕盟堕堡塑些翌查壅婴塑 信； 7 区内故障时，正方向元件动作而反方向元件不动作，两侧均停信，经8 m s 延 时纵联保护出口；装置内设有功率倒方向延时回路，该回路是为了防止区外故障 后，在断合开关的过程中，故障功率方向出现倒方向，短时出现- n 正方向元件 未返回，另一侧正方向元件已动作而出现瞬时误动而设置的，如图3 1 2 2 ，本 装置设于1 、2 二端，若图示短路点发生故障，1 为正方向，2 为反方向，m 侧 停信，n 侧发信，开关4 跳开时，故障功率倒向可能使1 为反方向，2 为正方向， 如果n 侧停信的速度快于m 侧发信，则n 侧可能瞬间出现正方向元件动作同时无 收信信号，这种情况可以通过当连续收信4 0 m s 以后，方向比较保护延时2 0 m s 动作的方式来躲过。 m n 1 2 34 图3 1 22 功率倒方向 3 2 c s l 一1 0 1 a 高频保护原理简述4 7 1 c s l l 0 1 高频保护配置有高频距离保护( 包括高频相间方向距离、高频接地 方向距离保护) 和高频零序方向保护，用于切除相间故障和单相接地故障。振荡 闭锁模块中还设置了高频零序方向和高频负序方向，保护所有不对称故障，另设 有一个专用于保护三相短路的模糊识别的方向阻抗元件。 设有高频保护投入压板用以控制高频保护的投退，当高频保护投入压板不投 时，退出高频保护只保留启动元件。 3 _ 2 1 c s l l 0 1 高频保护功能配置 突变量启动元件动作后，转入故障处理程序。首先采用突变量元件进行选相， 若判为相间故障则投入相间距离元件，若判为单相故障则先投入接地距离元件， 四川i 电网2 2 0 k v 线路旁路代路时的保护酉已对方案研究 接地距离元件不动作时再投入零序方向元件。判断为正方向故障本侧停信后，经 过5 0 m s ( 从发生故障起计时) 还未收到对侧高频保护判断为正方向的讯号，则 程序转入振荡闭锁模块中，如果方向元件判断为反向，则立即转入振荡闭锁模块。 进入振荡闭锁模块后，依次利用零序方向元件和负序方向元件判别此时是否 发生区内的不对称故障，如果故障时间( 从故障发生起计时) 不大于1 5 0 m s ，则 采用b c 相间距离保护判别此时是否发生区内的三相故障。若均未动作则判断是 否满足整组复归条件，不满足时再次转到振荡闭锁模块程序入口重复上述过程， 故障时间超过1 5 0 m s 后，改为采用模糊识别的b c 相阻抗元件判别三相故障。 在振荡闭锁模块中设有个判断振荡停息的程序模块，在持续一个可整定的 时间t r s ( 整定值) ，零序辅助启动元件、静稳破坏检测元件、以及六种阻抗停 信元件都不动作时整组复归。 零序辅助启动元件及静稳破坏检测元件动作，程序直接转入振荡闭锁模块， 此时必须闭锁高频距离保护元件。 当任何元件动作后则驱动停信，根据高频信号判断对侧保护也停信时，保护 选相跳闸。 进入振荡闭锁模块前，跳闸选相采用突变量选相元件。 进入振荡闭锁模块后，跳闸选相采用序分量选相元件，即零序和负序电流比 相加上阻抗识别的方法。 3 2 2 发展性故障策略 高频保护的发展性故障靠反映二个健全相相电流差突变量的d 6 元件启动， 其对应突变量方向元件正向，再加阻抗确认，即计算二个健全相分别对地及两个 健全相相间阻抗，任一个在阻抗元件动作区内，保护停信或发允许令。包括在发 出单跳脉冲前发生转换性故障及非全相运行过程中再发生的转换性故障，都采用 这种方式。 发生单相故障时保护将故障相跳开，d 1 2 元件启动就投入相应的非全相元件。 本保护未跳闸，而其他保护动作端子或跳闸位置端子有开入，在检测到有一相电 流消失后，d 6 元件启动也投入相应的非全相元件。 在非全相过程中检测到故障发展时保护停信( 闭锁式) ，并在检测到对侧也 堕型皇型! ! 唑! 墼堕壹些垡堕堕墼堡熊瞍翌查塞娥壅一 一 停信时三跳。由于增设了方向元件，在d 1 2 启动，方向元件检测为反方向时，立 即向对侧发闭锁傣号，因此本保护在非全檩过程中不会因楣邻线路教障藤误跳三 榴。 3 。2 。3 攮荡蠲锁繁貉 由于考虑发生最严重的区外故障且保护切除故障所用时间较长而引起系统 援荡露，藏荡鞔逐摆入高频距离保护停讯范围内掰蔫静时润不会小予1 5 0 m s 。因 此，即使在振荡闭锁模块中，只要故障时闸( 从故障发生超计时) 不超过1 5 0 m s ， 寒频疆蔫探护裁不考虑系统振荡豹阕题。 3 。2 4 芷穷超元俸秘反穷翔嚣伴的配合 零序、负序及阻抗元件都设有正、反两个方向的方向元件，正向元件的整定 值可以整定，反向元传不鼹整定，灵敏凄基动毖歪自裹。 设景反方向元件的用处： i 。 在环网中区外菜些平簿点发生不对拣鼓障黪，穿越零线路黪零彦毅受序方 向可能相反。为防止一侧零序停信另一侧负序停信而造成高频保护误动作，本保 护每侧的零序和负序方向元件都设有相互闭锁逻辍，即零序反自元件阙锬受序正 向元件，负序反向元件闭锁零序正向元件。 i i 。 为防止区外短路切除避程中因零序或负序功露倒向弼造成误渤，本保护方 商元件飘菠向瓢芷商动作带6 0 m s 延时( 4 0 m s 延时停信，再加2 0 m s 延时确认二 侧都停信才跳闸) 。 3 2 ，5 构成闭锁式高频保护时与保护收发讯机的配合 采蔫专舔牧发傣辊霹，一簸灸荦频裁遥霜予阉谈式，= 铡静牧信枫都阚耩寸接 收本侧及对侧的信号。高频保护启动时发信，在正方向元件动作时停信。为确保 医终散簿懿反方囊筏发密鹣阕锬镕号来褥及溺锁正囊穗保护，蓄先保护豹蔽方两 元件比正方向元件灵敏，另外还设援了二级延时，一是每侧必须在收到高频信号 s 热s 之嚣方龛诲傍信，二楚本爨镣绉矗要求持续8 m s 救不翻高额绩号才韵炸密 口。 c s l - 1 0 t a 裹频保护必了实瑗褐继羲终豹凌巍，在程 孽穗凝下，高频绦轳静 争 四川电网2 2 0 k v 线路旁路代路时的保护配对方案研究 停信元件检测到本装置发出跳闸令，并检测原故障相确无电流后，将停信脉冲展 宽1 2 0 m s 。由于有此逻辑，所以取消了单跳位置停信( 即三个分相t w j 接点并 联) 而改为三跳位置停信( 即三个分相t w j 接点串连) 。 四川电网2 2 0 k v 线路旁路代路时的保护配对方案研究 第四章动模试验及发现的问题 为检验国电南瑞继电保护公司生产的l f p 一9 0 2 a 与国电南京自动化股份有限 公司生产的c s l l 0 1 线路保护装置在分置于线路两端时的配对运行性能，四川电 力调度中心于2 0 0 1 年1 0 月9 日至1 0 月1 2 日在四川电力试验研究院对其配对保 护装置做了性能测试。测试内容主要是对主保护进行各种工况下的动模试验。根 据厂家技术说明书所述装置技术特点及我院动模设备试验条件，在2 2 0k v 长线 模型上对该保护装置做了性能考核试验。试验项目的拟定和结果的判别以继电 保护和安全自动装置技术规程( g b l 4 2 8 5 9 3 ) 、静态继电保护及安全自动装置 通用技术条件( d i a 7 8 - 9 2 ) 、线路继电保护产品动模试验技术条件 ( s d 4 7 9 9 2 ) 、微机线路保护装置通用技术条件( g b t1 5 1 4 5 9 4 ) 及继电保 护及电网安全自动装置检验条例为依据。 4 1 动模试验模型 根据部颁标准 ( s d 2 8 6 8 8 ) 的要求，本 次动模试验建立试验模型：长线无互感双回线路( 2 0 0 k m ) 模型。 6 0 0 0 h v a 图41 1 2 2 0 k v 2 0 0 公里双回线路动模试验模型 v 4 0 0 h v a 四川电网2 2 0 k v 线路旁路代路时的保护配对方案研究 系统接线图见图4 1 1 ，m 侧为一等效无穷大电源，短路容量6 0 0 0 m v a ，n 侧为一电厂，容量4 0 0 m w ，其参数见下表： l 装机容量( f l w )功率因数 x dx d x d ” i 4 0 0o 8 52 2 8 3 5 o 。2 9 10 1 7 7 2 2 0 k v 线路参数见下表： lu n ( k v )x 1 ( q k m ) ( p l ( o )x o ( o k m ) 中0 ( o ) 2 2 0 o 4 1 78 1 1 2 5 17 6 保护装置p 1 、p 2 分别由2 2 0 k v 0 1 k v 的p t 和1 2 0 0 a 5 a 的c t 提供电压和 电流信号。 本次试验共设置9 个短路点，分别为( 以m 侧为准) k l 一出口短路、k 2 1 2 9 k m 、k 3 1 1 5 5 k m 、k 4 1 5 3 5 k m 、k 5 1 8 3 8 k m 、k 6 2 0 0 0 k m 、k 7 一m 侧母线、k 8 - n 侧母线、k 9 一相邻双回线中点，每一故障点都可以模拟各种金 属性或经过渡电阻短路故障。 保护定值：高频保护定值按常规整定，距离i 段整定按k 4 点阻抗整定。 4 2 保护配置 m 侧配置为南瑞继电保护公司的l f p 9 0 2 a 超高压线路成套快速保护装置带 l f p - 9 1 3 收发讯机；n 侧配置为国电南自四方公司生产的c s l l 0 1 超高压线路成 套快速保护装置带w g b 0 1 b 收发讯机。 4 3 动模模型上保护装置动作行为 4 3 1 区内故障时保护动作行为 4 3 1 1 线路轻载状态下区内故障时高频保护动作行为 线路轻载工况下，保护区内k 2 、k 3 、k 5 点发生金属性单相接地、两相短 路接地、两相短路、三相短路等瞬时性故障时高频保护动作行为正确。两侧保护 四川电网2 2 0 k v 线路旁路代路时的保护配对方案研究 装置出口动作时间见表4 3 1 1 。 表43 1 1 线路轻载下区内故障时保护动作行为 故障点故障类型m 侧动作时间( m s )n 侧动作时间( m s ) k 2k a 0 、k a b 0 、k a b 、k a b c6 ，8 “2 083 4 4 。3 6 8 k 3k a o 、k a b o 、k a b 、k a b c1 9 4 、3 9 83 2 。6 。3 4 5 k 5k a 0 、k a b 0 、k a b 、k a b c3 7 4 、3 9 0 3 2 6 3 4 2 动作记录见图4 3 1 1 ( 图中u m a 、u m b 、u m c 为m 侧母线电压，i m a 、 i m b 、i m c 为m 侧线路电流，9 0 2 t m a 、9 0 2 t m b 、9 0 2 t m c 为m 侧保护跳闸命 令，9 0 2 m c h 为m 侧保护重合闸命令，9 0 2 f x 、9 0 2 s x 为m 侧发停信及通道收信 输出；n 侧与此相对应。以下不再重述) 。 ? n i ，、j 、a i j ，、：弋。，、j ，、 厂、小，八厂- ，_ 弋厂、j ? 弋7 q f0 陟 、。公一? f a ，-、：八：，、l a 、：