李官Ⅰ、Ⅱ线线路保护讲义.ppt

李官 线线路保护讲义 RCS 901B超高压线路成套保护装置PSL 602A数字式线路保护装置RCS 925A过电压保护及故障起动装置 2 内容介绍 一 输电线路高频保护简介二 RCS 901B超高压线路成套保护装置介绍三 PSL 602A数字式线路保护装置介绍四 RCS 925A过电压保护及故障起动装置介绍 3 一 输电线路高频保护简介 4 1 高频保护基本概念 在输电线路输送工频电能的同时 为了将线路两端的工频测量信息如电流相位或功率方向传送到对端 需要将这些工频信息调制在40 500KHz的高频电波上 通过输电线路载送到对端 两端保护收到这一高频电波后再还原成工频测量信息 并由各自的继电部分进行比较来判断被保护线路是否发生故障 这样构成的保护称作高频保护 这是输电线路纵联保护的一种 5 2 高频通道的构成 6 1 1 阻波器用于将高频信号的传送仅仅限制在被保护线路内 而不能窜越到相邻线路上去 阻波器是一个由电感线圈和可调电容器组成的对高频 即载波频率 并联谐振回路 它对于高频电流呈现很高的阻抗 在1000欧姆以上 而对工频电流阻抗却很低 约0 04欧 不影响工频电能的传输 1 2 耦合电容器作用是隔离工频高压 使高频电流顺利通过 并与结合滤波器组成带通滤波器 因耦合电容器的电容量很小 对工频电流呈现很高的阻抗 可以防止工频高压侵入收发信机 对高频电流则阻抗很低 它与结合滤波器配合使高频电流通过更顺利 7 1 3 结合滤波器结合滤波器由可调节的空心变压器和电容器组成 它与耦合电容器共同组成带通滤器 其作用是 使通带频率内的高频电流顺利通过 将收发信机与高压输电线路进一步隔离 以保障设备和人身的安全 保证输电线路与高频电缆之间阻抗匹配 降低了高频能量的附加损耗 提高了传输效率 1 4 高频电缆高频电缆用于连接收发信机和结合滤波器 高频电缆采用同轴电缆 是为了降低损耗 提高抗干扰能力 1 5 保护间隙是高频通道的辅助设备 用它保护高频收发信机和高频电缆免受过电压的袭击 1 6 接地刀闸检修结合滤波器 调试收发信机时 用作接地以保证人身设备安全 8 3 高频信号及其作用 国产高频保护装置大多采用故障时发闭锁信号的工作方式 原因是 1 增强抗干扰能力 正常情况下 若通道中出现干扰信号 不会引起保护误动作 2 区外故障时 本通道完好 能可靠传送闭锁信号 区内故障时 存在故障点或本通道遭破坏 恰好此时无需闭锁信号 从而提高了保护动作的可靠性 缺点 这种方式须注意定期检查通道是否完好 否则 在区外故障时 可能因本端收不到对端送来的闭锁信号 引起保护误动 9 4 高频闭锁方向保护基本原理 高频方向保护是借助高频信号比较被保护线路两端的功率方向 来判断区内 外短路的保护 对于采用故障时发闭锁信号的高频方向保护 称作高频闭锁方向保护 保护基本原理图如图所示 10 功率的正方向是由母线到线路 短路时 若功率方向为正 高频发信机不发信 若功率方向为负 则起动发信机发信 当K点短路时 对于故障线路BC两端保护的方向元件测得的功率方向为正 均不发高频闭锁信号故动作于跳闸 对于非故障线路AB 远离故障点的A端保护测得功率方向为正 靠近故障点的B端保护测得功率方向为负 于是B端保护发出高频闭锁信号 两端收到信号后将保护闭锁 均不能动作于跳闸 从而保证了动作的选择性 启动方式 电流元件 方向元件启动 11 5 高频闭锁距离保护的基本原理 高频闭锁方向保护只能作为被保护线路的主保护 却不能作为相邻线路的后备保护 为此还得增设三段式距离保护作为后备保护 由于距离保护采用的主要元件 如起动元件 方向阻抗元件等也都是构成高频闭锁方向保护所必须的元件 因此 通过这些公用元件将两套保护组合起来构成高频闭锁距离保护 在被保护线路区内故障时 具有高频闭锁方向保护的特性 能快速切除全线故障 而在相邻线路故障时 又具有距离保护的特性起到后备保护的作用 12 6 零序电流保护 零序电流保护一般是三段式 有时也可以用四段式 用来实现接地保护 零序电流 段为瞬时电流速断 只保护线路的一部分 零序电流 段为限时零序电流速断 可保护线路全长 并与相邻线路零序断电流速断保护相配合 通常带0 5S延时 它与零序电流 段共同构成本线路接地故障的主保护 零序电流 段为后备段 作为本线路和相邻线路的后备保护 13 7 距离保护 距离保护是反应保护安装处至故障点的距离 阻抗 并根据距离保护的远近而确定动作时间的一种保护装置 距离保护的测量阻抗的数值不随运行方式而变 分为三段式 段保护线路全长的80 85 动作时间是保护装置本身固有的动作时间 段能够保护线路全长 段作为相邻线路及断路器拒动时的后备保护 主要组成部件 启动元件 测量元件 电压断线闭锁装置 振荡闭锁装置 14 8 主保护及后备保护概念 8 1 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的切除被保护设备和线路故障的保护 8 2 后备保护 是当主保护或断路器拒动时 用以切除故障的保护 分远近后备 近后备 当主保护拒动时 由本元件或线路的另一套保护来实现后被的保护 当断路器拒动时 断路器失灵保护来实现后备保护 远后备 当主保护或断路器拒动时 由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护 15 二 RCS 901B超高压线路成套保护装置 16 保护配置 17 2 软件工作原理 2 1 保护程序结构 主程序 采样程序 起动 正常运行程序 故障计算程序 N Y 18 主程序按固定的采样周期接受采样中断进行采样程序 在采样程序中进行模拟量采集与滤波 开关量的采集 装置硬件自检 交流电流断线和启动判断的计算 根据是否满足起动条件而进行正常程序或故障计算程序 硬件包括RAM E2PROM 跳闸出口三极管等 正常运行程序中进行采样值自动零点漂移调整 及运行状态检查 运行状态检查包括交流电压断线 检查开关位置状态 变化量制动电压形成 重合闸充电 准备手合判断等 不正常时发告警信号 信号分两种 一种是运行异常告警 这时不闭锁装置 提醒运行人员进行相应处理 另一种为闭锁告警信号 告警同时将装置闭锁 保护退出 故障计算程序中进行各种保护算法计算 跳闸逻辑判断以及事件报告 故障报告及波形的整理 19 2 2 装置总启动元件电流变化量起动 开放出口继电器的正电源零序过流元件起动 开放出口继电器的正电源2 3 保护起动元件 增加了电流变化量低定值起动元件用以闭锁式方向保护的发信电流变化量低定值启动元件零序启动元件2 4 选相元件相电流差变化量选相元件I0与I2A比相的选相元件 20 2 5 振荡闭锁分为四个部分 任意一个动作开放保护起动开放元件不对称故障开放元件对称故障开放元件非全相运行快速开放2 6 非全相运行状态下 零序过流保护 段退出 段不经方向元件控制 2 7 TV TA断线 2 7 1交流电压断线 21 三相电压向量和大于8伏 保护不起动 延时1 25秒发TV断线异常信号 三相电压向量和小于8伏 但正序电压小于33 3伏时 采用线路TV 则当任一相有流元件动作或TWJ不动作时 延时1 25秒发TV断线异常信号 TV断线信号动作的同时 将纵联变化量补偿阻抗和纵联零序退出 退出距离保护 RCS 9OlB将零序过流保护I II段退出 段不经方向元件控制 若 零序 段经方向 则退出 段零序方向过流 否则保留不经方向元件控制的 段零序过流 三相电压正常后 经10秒延时TV断线信号复归 2 7 2交流电流断线 始终计算 自产零序电流小于0 75倍的外接零序电流 或外接零序电流小于0 75倍的自产零序电流 延时2OOms发TA断线异常信号 有自产零序电流而无零序电压 则延时10秒发TA断线异常信号 保护判出交流电流断线的同时 在装置总起动元件中不进行零序过流元件起动判别RCS 9OlB将零序过流保护 段退出 段不经方向元件控制 22 2 8 纵联保护逻辑中的发停信 位置停信 其他保护停信等都由保护装置实现 这些信号都接入保护装置而不接至收发信机 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 通道试验 对闭锁式通道 正常运行时需进行通道信号交换 由人工在保护屏上按下通道试验按钮 本侧发信 收信200mS后停止发信 收对侧信号达5S后本侧再次发信 10S后停止发信 在通道试验过程中 若保护装置起动则结束本次试验 23 3 保护装置电源走向 RCS 901B 李官 线 交流电流输入 TA9 TA24 见附图 交流电压输入 线路TV直流电源输入DC220V PB50 保护装置及LFX 912收发信机电源交流电源输入AC220V PB52 打印机电源 24 附图 330KV李官 TA TV配置图 25 4 正常时保护盘面的信号指示及含义 面板指示灯说明 a 运行 灯为绿色 装置正常运行时点亮 b TV断线 灯为黄色 正常运行时灯灭 当发生电压回路断线时点亮 c 充电 灯为黄色 当重合充电完成时点亮 未用 d 通道异常 灯为黄色 正常运行时灯灭 当通道故障时点亮 e 跳A 跳B 跳C 重合闸 灯为红色 当保护动作出口点亮 在 信号复归 后熄灭 液晶显示说明 液晶显示画面为汉化界面 有三种显示状态 正常运行时显示线路电压电流二次数值 保护动作时显示事件动作记录 装置自检报告 按下装置或屏上 复归 按钮可在这三种状态下切换 当有收发讯机开入量信息时 则显示收发讯开入量变化记录 26 LFX 912型继电保护专用收发讯机面板说明 装置正常运行中 电源插件 运行 绿灯亮 接口插件 正常 绿灯亮 通道试验时 起信 收信 黄灯亮 收信裕度6dB 9dB 12dB 15dB 18dB黄色灯点亮 3dB红灯点亮时 表示低电平告警 本侧发讯后自动复归 对侧发讯后需手动复归 5 操作注意事项RCS 901B型线路保护设置了1LP20 投检修状态 连片 在保护装置进行试验时 为避免有关报告或信息经通讯接口传至监控系统干扰正常工作需退出此连片 目前 由于此装置未与监控进行通讯 故此连片不投 27 保护设置了1LP21 沟通三跳 连片 配合本装置的重合闸停用时 投入此连片的作用是闭锁重合闸 沟三跳 此装置的重合闸功能未用 该连片不投 边开关检修 正常 中开关检修 切换把手的操作 保护为3 2接线方式设置了专门的切换把手 主要目的是投入相应开关的位置停信功能 标准运行方式时投 正常 位置 当3332或3341开关检修 在开关控制电源切除前 将此切换把手的位置投 边开关检修 当3330或3340开关检修 在开关控制电源切除前 将此切换把手的位置投 中开关检修 在两个开关均检修时 在开关控制电源切除前应联系检修保护班短接两断路器位置停信功能 28 三 PSL 602A数字式线路保护装置 29 1 保护配置 30 2 软件工作原理 2 1 保护程序结构 主程序 故障处理程序 启动 采样中断程序 是 否 31 正常运行时 每隔1ms采样间隔定时执行一次采样中断程序 采样中断程序中执行启动元件 如果启动元件没有动作 返回到主程序 如果启动元件动作 则进入故障处理程序 定时采样中断仍然执行 完成相应保护功能 整阻复归 启动元件返回 程序又返回进入正常的主程序 主程序中进行硬件自检 交流电压断线检查 定植校验 开关位置判断 人机对话模件和CPU模件运行检查等 采样中断程序进行模拟量采集和相量计算 开关量的采集 交流电流断线判别 重合闸充电 通道逻辑 合闸加速判断和启动元件的计算等 故障处理程序中进行各种保护的算法计算 跳合闸判断和执行 事件记录 故障录波 保护所有元件的动作过程记录 故障报告的整理和记录所用定值 32 2 2 启动元件 启动故障处理程序及开放保护出口跳闸继电器负电源相电流突变量启动元件 主起动元件 零序电流启动元件 辅助启动元件 静态破坏检测元件 辅助启动元件 启动继电器的闭锁措施 CPU出口回路完全独立 互不影响 采用2取2和2取1方式 2 3 选相元件电压电流复合突变量选相元件电压电流序分量选相元件 33 2 4 振荡闭锁开放元件在相电流突变量启动150MS内 距离保护和纵联距离保护短时开放 在突变量启动后或者零序电流辅助启动 静稳破坏启动后 保护程序进入振荡闭锁 在振荡闭锁期间 纵联距离和距离 段要在振荡闭锁开放元件动作后才投入 振荡闭锁的开放元件要满足以下几点要求 1 系统不振荡时开放 2 系统纯振荡时不开放 3 系统振荡又发生区内故障时能够可靠 快速开放 4 系统振荡又发生区外故障时 在距离保护会误动期间不开放 本装置的振荡闭锁开放元件采用了阻抗不对称法 序分量法和振荡轨迹半径检测法三种方法 任何一种动作时就开放纵联距离和距离 段保护 前两种方法只能开放不对称故障 在线路非全相运行时退出 最后一种方法则在全相和非全相运行时都投入 34 2 5 通道方式 发停信采用一副接点 不发信即为停信 通道逻辑完全由保护实现 收发信机的收信和停信完全由保护来控制 为了防止通道上的干扰 保护中设置了信号确认时间 分为两级延时 一是保护必须在收到闭锁信号5MS后才允许停信 二是保护停信要连续8MS收不到闭锁信号才动作出口 本装置通道为自动检测 35 3 保护装置电源走向 PSL 602A 李官 线 交流电流输入 TA10 TA23交流电压输入 线路TV直流电源输入DC220V PB50 保护装置及PSF631收发信机电源交流电源输入AC220V PB52 打印机电源 36 4 正常时保护盘面的信号指示及含义 面板指示灯说明 a 运行 灯为绿色 装置正常运行时点亮 b 跳A 跳B 跳C 灯为红色 当保护动作出口点亮 在按 复归 后熄灭 C PT断线 灯为红色 当发生电压回路断线时点亮 d 告警 灯为红色 当装置异常时点亮 液晶显示说明 液晶显示画面为汉化版的 正常运行中 液晶显示6种保护投入 纵联保护压板 相间距离压板 接地距离压板 零序I段压板 零序II段压板 零序总压板 并在线路电压电流二次向量值和保护投入状态之间切换显示 当有收发讯机开入量变化时 则显示收发讯开入量变化记录 当有保护动作时 则液晶显示当前事件记录 按 Q 键退出至正常运行状态 37 保护专用高频信号传输装置 PSF 631型微机高频信号传输装置面板说明 正常运行中 液晶显示器显示频率值 当前时间 通道试验时 液晶显示收信电平值和发讯电平值 发讯 收讯 红灯亮 按 复归 后回至正常显示 装置异常时 装置告警 红灯亮 收讯电平比正常值低 如3dB时 通道告警 红灯亮 PSL 602A型保护装置具有定时发讯功能 本套收发讯装置不需要人工发讯 但每天必须定时检查收发讯机通道测试情况 并手动复归信号 38 5 操作注意事项 PSL 602A型数字式线路保护的 33XXDL停用 连片作用主要是投退相应开关的位置停信功能 标准运行方式时该连片均退出 当李官双线的其中一个开关检修且开关控制电源切除前 将对应的 33XXDL停用 连片投入 李官 线线路重合闸时间切换联片与其他3条线路相反 即中间开关3340DL时间切换联片投入 延长0 6S 边开关3341DL时间联片退出 减短0 6S 开关辅助屏CSL 121A型断路器控制装置联片或重合闸方式改变后需手动确认 运行中的保护装置因工作需要断开直流电源时 应先断开其出口压板后再断开直流电源 39 四 RCS 925A过电压保护及故障起动装置 40 1 保护配置 本装置为由微机实现的数字式过压保护及故障起动装置可用作输电线路过压保护及远方跳闸的就地判别装置RCS 925A根据运行要求可投入补偿过电压 补偿欠电压 电流变化量 零负序电流 低电流 低功率因素 低功率等就地判据能提高远方跳闸保护的安全性而不降低保护的可靠性 另外本装置还具有过电压保护和过电压起动发讯的功能 41 远跳保护作用 不在线路主保护范围内发生故障 如主变高压侧发生单相接地故障 主变差动保护动作出口同时启动中间开关失灵保护 中间开关拒动 此时故障依然存在 若无远跳装置 这时的故障由远后备即由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护切除这个故障 线路对端保护的后备保护距离 段或零序 段来切除此故障 这个延时对系统的稳定产生严重影响 而装设远方跳闸就地判别装置后 会在很短的时间 0 5S 内令对端开关跳开 切除这种类型的故障 从而保证系统的稳定运行 42 1 1 李官 线RCS 925A过电压保护及故障启动装置保护配置 43 1 2 李官 线RCS 925A过电压保护及故障启动装置保护配置 44 2 软件工作原理 2 1 保护程序结构 45 主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序 在采样程序中进行模拟量采集与滤波 开关量的采集 装置硬件自检 交流电压断线和起动判据的计算 根据是否满足起动条件而进入正常运行程序或故障计算程序 硬件自检内容包括RAM E2PROM 跳闸出口三极管等 正常运行程序中进行采样值自动零漂调整及运行状态检查 运行状态检查包括交流电压断线检查 开关位置状态判别等 不正常时发告警信号 信号分两