继电保护原理及装置.ppt

继电保护原理及装置 内容提要 继电保护定义及任务对继电保护的要求继电保护分类继电保护配置原则继电保护原理及装置继电保护投退原则继电保护操作注意事项继电保护运行及检修注意事项 一 继电保护定义及任务 1 继电保护装置定义当电力系统中的电力元件或电力系统本身发生了故障或危机其安全运行的事件时 需要有向运行值班人员及时发出告警信号 或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令 以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备 实现这种自动化措施 用于保护电力元件的成套硬件设备 一般通称为继电保护装置 一 继电保护定义及任务 2 继电保护的任务当被保护的电力系统元件故障时 准确迅速切除故障 当被保护的电力系统元件出现不正常工作情况时 发信号 以便处理 或由装置自动调整 或将哪些继续运行而会引起事故的电气设备予以切除 二 电力系统对继电保护的基本要求 1 可靠性2 选择性3 快速性4 灵敏性 四性 之间 有的相辅相成 有的相互制约 需要针对不同的使用条件 分别进行协调 三 继电保护分类 按照继电保护功能在系统异常 故障时所发挥的作用重要程度 保护可分为如下四种类型保护 主保护 是满足系统稳定和设备安全要求 能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护 后备保护 后备保护是当主保护或断路器拒动时 用来切除故障的保护 分为远后备和近后备 辅助保护 是为了补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护 异常运行保护 是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护 四 继电保护配置 继电保护配置基本原则 强化主保护 简化后备保护220kV及以上 双重化 配置110kV及以下单套配置 四 继电保护配置 升压站主要一次设备保护功能配置 线路保护 高压输电线路 场内集电线路 母线保护 高压母线 低压母线 升压变保护无功补偿设备保护站用变保护箱式变压器保护 五 继电保护原理及装置 超高压线路保护变压器保护 线路保护 保护程序结构 采用高速数字信号处理芯片DSP 每个周波24点高速采样 并行实时计算 在故障全过程对所有保护继电器 主保护与后备保护 进行计算 硬件模块图 光纤电流纵差保护原理 以母线流向被保护线路方向为正方向 动作电流 差动电流 为 制动电流为 动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲线上方 继电器动作 线路内部短路动作电流 制动电流 因为继电器动作 凡是在线路内部有流出的电流 内部短路短路电流 本线路的电容电流 都成为动作电流 光纤电流纵差保护原理 光纤电流纵差保护原理 线路外部短路动作电流 制动电流 因为继电器不动 凡是穿越性的电流 外部短路短路电流 负荷电流 不产生动作电流 只产生制动电流 距离保护原理 正常运行时的测量阻抗为负荷阻抗 短路时的测量阻抗为短路阻抗 距离保护原理 距离保护是反应故障点至保护安装点之间的距离 阻抗 并根据距离保护的远近而确定动作时间的一种保护 主要元件为距离 阻抗 继电器 根据电压 电流测知保护至短路点之间的阻抗值 如上图所示 距离保护的三段时限特性 距离保护原理 距离保护的优点 1 既反应电压的降低又反应动作电流的增大 灵敏度高 2 保护范围不受运行方式的影响 3 可以在多电源的复杂网络中保证动作的选择性 距离保护的缺点 1 不能实现全线速动 一般保护线路的60 80 并且在超短线路 3公里以下 必须退出运行 否则将会产生超越 零序电流保护原理 零序保护是根据大接地电流系统发生接地故障时出现较大的零序电流且故障线路的零序功率方向由线路流向母线的原理构成的一种保护 零序电流保护原理 常用保护元件零序方向过流零序反时限过流 零序保护的优点对高阻接地故障有较高的灵敏度 零序保护的缺点保护范围受系统运行方式影响较大 不能实现全线速动 变压器保护 主变主保护配置稳态比率差动差动速断零序比率差动 分侧比率差动后备保护配置 复合电压闭锁方向过流零序方向过流过激磁相间阻抗与接地阻抗后备保护可以根据需要灵活配置于各侧 另外还包括以下异常告警功能 过负荷报警起动冷却器过载闭锁有载调压零序电压报警差流异常报警零序 分侧差流异常报警差动回路TA断线TA异常报警和TV异常报警过激磁报警 变压器差动保护 首先规定TA的正极性端在母线侧 电流参考方向由母线流向变压器为正方向 变压器差动保护 首先规定TA的正极性端在母线侧 电流参考方向由母线流向变压器为正方向 变压器差动保护 动作方程 变压器差动保护 经过励磁涌流判据和过激磁判据闭锁 经过TA饱和判据闭锁以防止在TA饱和时误动 变压器差动保护 区内故障时 如图示 各侧短路电流都是由母线流向变压器 和参考方向一致 为正值 所以差动电流很大 容易满足差动方程 差动保护动作 变压器差动保护 区外故障时 如图示在低压母线上发生故障 高 中压侧短路电流由母线流向变压器 为正值 低压侧电流由变压器流向母线 为负值 把变压器看成电路上的一个节点 由节点电流定理 流入的电流等于流出的电流 即相量和为0 所以差动电流差动保护不动作 变压器差动保护 变压器差动保护不同于线路差动保护 是因为变压器差动保护的不平衡电流远大于线路差动保护不平衡电流 因此变压器差动保护的灵敏度及可靠程度都存在问题 变压器差动保护不平衡电流产生的原因主要有以下几方面 1 稳态情况下的不平衡电流 1 由于变压器各侧电流互感器型号不同 即各侧电流互感器的饱和特性和励磁电流不同而引起的不平衡电流 它必须满足电流互感器的10 误差曲线的要求 2 由于实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不平衡电流 3 由于改变变压器调压分接头引起的不平衡电流 4 由于变压器运行过励磁而引起的不平衡电流 2 暂态情况下的不平衡电流 1 由于短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁电流 使其铁芯饱和 误差增大而引起不平衡电流 2 变压器空载合闸的励磁涌流 仅在变压器一侧有电流 励磁涌流 在正常运行时励磁电流比较小 一般不超过额定电流的3 可是在 1 变压器空载合闸 空投 2 区外故障切除后电压恢复时可能出现很大的励磁电流 励磁涌流波形特征 励磁涌流的最大幅值很大 可能达到变压器额定电流的5 10倍 变压器容量越小 该倍数越大 有很大的非周期分量 波形偏于时间轴的一侧 因此波形严重不对称 有大量的谐波分量 尤其是二次谐波分量含量较大 二次谐波与基波分量的比值一般均大于0 15 波形出现间断 间断角一般大于60o 励磁涌流 由于励磁涌流最大可以达到额定电流的10倍 将励磁涌流代入差动方程 可以看出此时差动电流远远大于制动电流 满足差动方程 造成差动保护误动 励磁涌流 六 继电保护投退原则 继电保护装置的状态分为投入 退出和信号三种 投入状态指装置功能压板和出口压板均按要求正常投入 把手置于对应位置 退出状态指装置功能压板 出口压板全部断开 把手置于对应位置 信号状态指装置功能压板投入 出口压板全部断开 把手置于对应位置 运行中的继电保护投退操作 应依照当值调度员的指令进行 未经许可不得改变继电保护装置的状态 退出继电保护装置部分保护功能时 除断开该功能压板外 有专用出口压板的还应断开出口压板 六 继电保护投退原则 继电保护整屏退出时 应断开保护屏上所有保护压板 包括功能压板 把手 和跳闸压板 正常情况下 一次设备在运行状态或热备用状态时 其保护装置为投入状态 一次设备在冷备用或检修状态时 其保护装置为退出状态 继电保护装置无需投入 但需对其运行工况进行观察监视 应投信号状态 七 继电保护操作注意事项 线路光纤差动保护线路远方跳闸保护主变压器差动保护主变压器瓦斯保护断路器充电保护双母线母差保护 七 继电保护操作注意事项 1 线路光纤差动 线路光纤差动保护投入跳闸前 必须确认光纤通道正常后 方可投入 线路光纤差动保护执行两端同时投退原则 线路充电时 要求线路两侧光纤差动保护投入 开关控制电源投入 要特别注意做好线路停运 线路一侧有工作 另一侧无工作并且开关合环运行情况下线路光纤差动保护误动措施 七 继电保护操作注意事项 2 线路远跳保护 远跳保护的执行两侧同时投 退原则 不允许在运行的远跳保护通道上进行远跳信号试验 若需进行 必须在线路两端远跳保护退出的情况下方可进行 七 继电保护操作注意事项 3 主变差动保护 变压器空充电时必须投入 新投变压器带负荷时 差动保护根据调度要求投退 七 继电保护操作注意事项 4 主变瓦斯保护 变压器瓦斯保护正常运行时必须投入 变压器运行中滤油 补油 换潜油泵或更换净油器的吸附剂时 应将其重瓦斯改接信号 用一台开关控制多台变压器时 如其中一台变压器转备用 则应将备用变压器重瓦斯改接信号 七 继电保护操作注意事项 5 断路器保护 充电保护投退严格按照调度命令 现场操作规程执行 断路器充电保护仅在充电时临时投入 正常运行中 断路器充电保护应退出 七 继电保护操作注意事项 6 短引线保护 仅在线路等设备停运而开关合环运行时投入 敦煌变可控高抗例外 正常运行中 短引线保护应退出 七 继电保护操作注意事项 6 双母线母差保护 双母线母差保护运行方式必须与一次系统运