500千伏线路保护介绍

1前言线路相电流差动保护具有原理简单、运行可靠、选择性好等突出优点，目前广泛应用于华东电网。在2008年1月的冰灾中，许多线路被冰覆盖，远远超出了线路的承载能力，导致大面积的断线或铁塔倒塌。安装在传输线上的OPGW和ADS光缆也遭到严重损坏。电网中多条线路的OPGW光缆(相电流差动保护通道)因严重结冰而断裂，500千伏线路的光电流差动保护因光纤通道中断而被迫停止运行。对于同时装有两套相电流差动保护的线路，在OPGW光缆断开后，该线路的两套主保护同时丢失。在这种情况下，如果主保护通道不能快速接通，线路很可能被迫停止。2500千伏线路保护介绍2.1保护配置要求2 . 1 . 1 500千伏线路保护配置的基本要求500千伏线路应安装两套完整独立的全线速动保护。主线保护按原理分为三种类型：定向高频、高频距离和相电流差动保护。双重主保护；后备保护的配置原则：1)近后备；2)相间短路，相间距离保护适当；3)对地短路时，应安装接地距离保护，并辅以相位或反时限零序电流保护。(1)主保护：满足系统稳定性和设备安全性要求，并能尽快选择性排除故障的保护。500千伏保护按照双重原则配置。正常运行时，有两套完全独立的保护装置同时运行。两套保护分别由不同的跳闸线圈跳闸；两套受保护的DC电源分别取自两套完全独立的DC电源；(2)后备保护：当主保护或开关拒动时，用于解除故障保护。有近储量和远储量。接近备份：故障部件自身的备份保护动作消除故障(故障保护)；远程备份：相邻部件的保护动作被切断。(3)辅助保护：补充主保护和后备保护的性能，或在主保护和后备保护退出时消除故障的保护。(短期保护、开关临时过流保护)2.1.2主保护的具体配置目前，华东电网主保护配置按不同原理分为相电流差动、高频距离和方向高频。(1)相电流差主要包括以下类型：ABB : REL561南京南瑞： RCS-931d(m)；国电南方：PSL603；四方：csc103a例如，REL561线路保护主要基于相电流差动动作，后备保护为三级接地距离和相间距离保护及反时限零序方向过流保护。该保护还具有故障、振荡闭锁、断线闭锁等功能。线路两侧每5毫秒交换一次三相电流信息，并分别计算。保护的一端持续向另一端发送时间戳信号。信号传输到远端后，与远端的本地时钟信息一起返回到发送端。相电流差动保护比其他全线速动保护有两个突出的优点：第一，它可以快速跳闸整条线路，不受系统中发生的各种故障的系统振荡的影响；二是当同一个塔和框架上的双回线发生跨线故障时，保护能准确选择相线，不会误动作。配有REL561保护的线路没有特殊的就地判别装置。电流差动保护原理简单，不受系统振荡、线路串联补偿电容、并联互感和系统非全相运行方式的影响。差动保护本身具有选相能力，保护动作速度快，最适合作为主保护。(2)高频距离主要如下系统的多用途REL521/531线路保护使用多路复用载波通道。线路保护的两台载波机PLC1和PLC2均有快通道和慢通道，采用相间耦合方式，正常通道发送频率监控信号。光纤通道用于远程跳闸，远程传输功能包含在本地判断装置的线路保护中。光纤通道用于向对侧传输远程跳闸信号，对侧通过本地判断装置的动作出口跳闸相应的开关。配置了远程跳闸本地判别装置(REL501)。REL501也是一种微机保护装置。其距离保护和方向零序电流保护能反映系统的各种故障。通常，超量程距离元件和方向零序电流保护被用作局部故障判别。输入输出接口输入载波机的慢通道信号(跳频和频率监控两个空触点)，经中央处理器逻辑判断后实现跳闸。(3)定向高频保护主要包括以下类型：NARI : RCS-901D、LFP-901D。方向元件是工频变化方向元件和零序电流方向元件。保护启动后，收发器将立即开始发送阻塞信号。当两个方向元件的任何一个方向被判断为相反方向时，阻塞和阻塞信号将立即停止。之后，如果任何方向元件被判断为正方向，收发器停止发信号，并且如果相对侧此时也停止发信号，则操作出口被保护。例如，LFP-901D保护装置包括以工频变化方向元件和零序方向元件为主体的快速主保护，由工频变化距离元件、三段相间距离和接地距离组成的快速一段保护，以及以两个延时段零序方向过流为后备的全套后备保护。LFP-925是与LFP-901D高频距离保护配合设置的远程跳闸本地判别装置。LFP-925装置的主要功能是远程跳闸和过压保护。它有两个保护和管理中央处理器。管理中央处理器内部设有一个总启动元件。运行后，出口继电器的正电源打开。远程跳闸可实现“2对2，2对1，接受直接跳闸”等逻辑功能。通常，只采用“1对1”的逻辑。故障识别元件包括电流变化、零序电流等。通常，采用低功率作为设置标准。(4)差动保护的优点：解决了系统振荡、高阻接地、选相、复杂故障等问题。高频相位差、高频距离和高频方向难以解决。高频距离的优点：对通道要求低，不需要同步调整，实时检测通道。可以采用不同原理的原子命令传输来解决跨线故障和平等选择问题。差分保护的缺点是：对光纤通道的依赖性很强，需要不间断的通道、低误码率、同步采样和高通道延迟。不同的光纤差动保护需要不同的通道；它只能与同类型的光纤差动形成一套完整的主保护，在使用带断路器的旁路断路器时不容易配合。2.1.3备份保护的具体配置：(1)双级备用距离(包括三级相间距离和三级接地距离)；反时限方向零电流双(高电阻接地，高灵敏度，长延时)具有高灵敏度。(2)过压保护。满足条件：原则上只有线路长度150公里时才考虑保护；测量电压1.3UN，延时保护动作0.3s过压保护充当对侧开关的远程跳闸。该保护仅在该侧的相应开关关闭时才投入运行，并且仅反映工频过电压。(3)短期保护。满足条件：用于一个半开关与出口刀连接的情况；尽可能避免正常的不平衡电流和负载电流。这种保护只能在高频线路保护的具体原理和特点：高频线路保护是一种保护装置，当线路发生故障时，能使线路两侧的开关同时快速跳闸。这是线路的主要保护。它以线两边的鉴别者之间的特定关系为标准。也就是说，双方通过通道将判别量传递给对方，然后双方根据对方与本方的判别量之间的关系分别判断区域内故障或区域外故障。因此，识别量和通道是纵向保护装置的主要组成部分。(1)方向高频保护是比较线路两端的故障方向，以确定是线路内部故障还是外部故障。如果被保护线路内部故障时的故障方向是正方向，当被保护线路外部故障时，一侧总是看到相反的方向。(2)相位差高频保护是一种比较被保护线路两侧工频电流相位的高频保护。当两侧故障电流相位相同时，保护闭锁。(3)高频闭锁距离保护采用安装在线路上的定向距离保护装置作为基本保护，增加相应的发送和接收设备，通过通道形成纵向距离保护。2.2.2高频保护的工作原理：目前，高频方向被广泛使用。它的基本工作原理是比较两边的功率方向。它的正向是从总线到线路，如下图1所示。M K1 N K2图1示出了方向K1故障时，保护区内故障的两侧都在正方向，保护动作跳闸。K2故障，故障在保护区外，M侧为正方向，N侧为反方向，此时如果允许保护N侧不发送允许信号，不跳闸；此时，如果是闭锁保护，N侧将发送闭锁信号，不会跳闸。高频闭锁距离和其他顺序电流方向保护，动作的正方向是故障电流从母线流向线路。在系统故障的情况下，立即开始发信号(开始发信号元件没有方向性)。如果故障是在这条线路上，经过一个小的延迟后，距离和其他顺序电流方向保护动作停止信号并迅速跳闸。如果故障在该区域之外，线路的一侧在正方向，在开始发信号后停止发信号，而保护的另一侧在相反的方向。信号启动后，停止信号，高频信号立即阻断两侧的高频保护，不会跳闸。采用相地耦合方式的通道设备。高频允许保护，接收允许信号是保护跳闸的必要条件之一；允许的高频信号采用频移键控(FSK)。在正常操作期间，发送连续频率监控信号以监控信道的完整性。发生故障时，保护动作将立即停止发送频率监控信号，全功率提升和频繁切换将允许跳频信号。如果出现故障，高频信号不得中断。相位耦合用于实现通道倍增。允许信号可以选择任意一段距离保护信号，从距离段的允许信号表示在允许距离保护范围内；距离第二节或第三节发出的允许信号称为超范围允许距离保护。使用相间耦合的通道设备。2.2.3高频通道的三种工作方式(1)故障信号：通常不发信号，故障时发信号，工作时间短，使用寿命长。(2)长期邮件发送：始终发送邮件，出现故障、工作量大、使用寿命短时停止发送邮件。(3)移频类型：正常时，发送f1频率监控信号，监控通道的完好状态。同时，它也表明载体机工作正常，起到了阻挡和保护的作用。故障发生时，发送频移和f2跳频信号。杜妍变电站500千伏输电线路保护采用这种传输方式。2.2.4防误操作和防误操作逻辑电路高频相关分析(2)弱反馈型(混合型)。弱反馈逻辑：当一端处于弱电源或单侧电源时，当该区域发生故障时，弱电源侧的阻抗元件可能不动作，此时不发出通道跳闸许可信号，以防止对方快速切断故障。弱电源侧满足以下条件：接收对方许可信号；这一侧的正方向元素不移动；这一边的反方向元素也不移动。没有锁定信号(如无级变速器断开和系统振荡)。采取措施：弱电源侧将接收到的许可信号转发回去，通常只有200毫秒，然后停止发送。(3)权力倒退问题。下图2和图3显示了电源反向逻辑的分析。李晓明等2认为，在并联线路中，在装置中安装功率反向逻辑，以防止在一个回路故障消除后，由于功率反向而导致另一个回路的误操作。电源反向逻辑的主要功能是在这种情况下防止保护误操作。当检测到电流反向时，电源反向逻辑给出一个输出，在远端阻止高频保护信号，在近端阻止允许的保护跳闸。锁定条件保持足够长的时间，以确保电流反向时保护不会发生故障。在B1跳闸后，a2和B2检测到的故障电流反向。此时，应输出锁定远端的高频保护信号，并锁定近端的允许保护跳闸。请注意，在判断电流反向后，这不是阻塞保护动作。如下图3所示，例如，a: 1保护拒绝动作或开关拒绝动作，有必要延迟b: 2开关保护的第二节或第三节的故障排除。采取措施：从固定侧到移动侧，保护延时出口信号，跳本地侧开关。(20 60毫秒)图2电源反向逻辑(初始条件)腰神经2L2A:1B:1B:2A:2强大的电源弱电源AB腰神经2L2A:1B:1A:2强大的电源弱电源AB图3第一回路线故障排除后的电流分布(4)同名异相同极问题。采取措施：采用四通道方法。2 . 2 . 5 500kV线路：快速保护通道的类型及相关特性主要类型有：多路载波通道(高频保护)；光纤通道(相电流差，高频保护)，微波通道(相电流差)。光纤通道：的特点是不怕超高压和雷电的电磁干扰。它广泛用于具有电场绝缘、频率带宽和低衰减的信道。大多数使用复合地线型光缆(OPGW)。架设光纤有两种方式：OPGW-地面复合光缆；支持ADS的光缆。适用范围：特种光纤芯(线长50公里)；专用光纤核心放大器(线路长度50公里 100公里)；多路传输PCM:PCM是一种脉冲编码技术，可将64k电信号转换为2M电信号。复用2M:高频保护复用PCM。2.2.6远程跳闸定义：远程跳闸是指线路故障或异常(过电压、高阻故障、开关故障)时，通过某种介质传输切断对侧开关的保护功能。远程跳闸保护必须单独安装在线路两侧。传输线的一侧和接收线的另一侧成对形成单次单接收通信网络。远程跳闸信号由对应于两个载波机的两个接口设备在电话频率上多路复用，或者直接通过光纤传输。正常情况下，两个接口设备发送的频率监控信号监控通道的完好状态。正常运行时，远程跳闸模式采用二取二模式，即两个接口同时将监控频率切换到跳频，保护在短延时后跳闸；当两个接口传输跳闸信号时，其中一个接口工作不正常(即监控频率消失，没有跳频信号)，另一个监控频率消失，出现跳频，因此长时间延时后保护将跳闸。当一台载波机检修时，只有一台正在运行，监控频率消失远程跳闸是一种直接跳闸命令，容易被打开和误操作所干扰。因此，增加了局部判别元素(REL501)，以提高运行的可靠性。如果远程跳