继电保护安全自动装置及调度自动化PPT课件

1、继电保护安全自动装置及调度自动化 注册电气工程师复习辅导注册电气工程师复习辅导 继电保护、安全自动装置及调度自动化继电保护、安全自动装置及调度自动化 华北电力设计华北电力设计院院 钟德明钟德明继电保护安全自动装置及调度自动化 1. 1.电力系统的组成：电力系统的组成：是由许多发、输、变、配电及用电的一次是由许多发、输、变、配电及用电的一次和二次设施所构成的电力生产运行系统。是一个庞大的多源、和二次设施所构成的电力生产运行系统。是一个庞大的多源、多节点、多输入、多输出，运行复杂的互连电网。多节点、多输入、多输出，运行复杂的互连电网。 2.2.电力系统的特点：电力系统的特点：电能量的生产供应与消费

2、在同一时间完成电能量的生产供应与消费在同一时间完成，不能存储，即用即发。电网运行环境非常复杂，而电气设备，不能存储，即用即发。电网运行环境非常复杂，而电气设备的故障是难免的，因此保证电网的安全稳定运行十分重要。的故障是难免的，因此保证电网的安全稳定运行十分重要。 3.3.保证电网安全稳定运行的技术手段：保证电网安全稳定运行的技术手段：电网中的任何扰动都会电网中的任何扰动都会影响电网的稳定运行。电网发生故障时必须尽快切除故障，保影响电网的稳定运行。电网发生故障时必须尽快切除故障，保证无故障系统的稳定运行。证无故障系统的稳定运行。继电保护装置继电保护装置是在任何电气设备发是在任何电气设备发生故障时

3、生故障时快速切除故障，快速切除故障，保证电网安全稳定运行；保证电网安全稳定运行；安全自动装安全自动装置置是在电网发生故障或异常运行时起控制作用的自动装置；是在电网发生故障或异常运行时起控制作用的自动装置；调调度自动化度自动化是指挥、协调电网运行操作、事故处理，保持电网的是指挥、协调电网运行操作、事故处理，保持电网的安全稳定运行。安全稳定运行。三者是当前控制电网的主要技术手段。三者是当前控制电网的主要技术手段。前言：电力系统与继电保护、安全自动装置及调度自动化前言：电力系统与继电保护、安全自动装置及调度自动化继电保护安全自动装置及调度自动化迁 热唐 山 西太 平至 张 家 口 沽 源蓟 县和 平

4、古 马曹 妃 甸西 铺复 兴 路王 滩 电 厂至 承 德驿 南 府至 营 子金 银 滩至 天 津 芦 台安 各 庄华 润 热 电胥 各 庄姜 家 营滨 钢河 东唐 山 热 电至 北 京 顺 义南 化车 轴 山赵 店 子河陡至 天 马至 天 津韩 城宋 家 营奔 城雷 庄吕 家 坨洼 里贾 安 子唐 钢虹 桥遵 化迁 安兴 城至 瀑 河至 袁 庄潘 家 口至 武 山曹 妃 甸 电 厂郝 庄渔 阳至 宝 坻郭 家 屯唐 家 庄 热 电三 农 场首 钢 轧 钢首 钢 铁 钢丰 润泉 河 头苗 庄阳 乐至 天 马继电保护安全自动装置及调度自动化电力系统有三大特点电力系统有三大特点 全网的电气设备是在同

5、一个频率下同步运行（全网的电气设备是在同一个频率下同步运行（5050周）周） 。 电压问题是局部问题电压问题是局部问题 电力设备事故是不可避免的电力设备事故是不可避免的电力系统需要三大支柱电力系统需要三大支柱 合理的电网结构是电网安全稳定的物质基础合理的电网结构是电网安全稳定的物质基础 需要安全自动装置协调配合需要安全自动装置协调配合 技术管理水平是安全稳定运行的保证技术管理水平是安全稳定运行的保证电网发生故障的三道防线电网发生故障的三道防线 单一故障不损失负荷单一故障不损失负荷 单一严重故障，保证系统稳定，单一严重故障，保证系统稳定，允许损失部分负荷。允许损失部分负荷。 多重严重故障多重严重

6、故障，不能保证系统稳定时，采取一切措施，不能保证系统稳定时，采取一切措施，电网不能崩溃瓦解和大面积停电（设置解列点）电网不能崩溃瓦解和大面积停电（设置解列点）继电保护安全自动装置及调度自动化 一电力系统继电保护一电力系统继电保护 1.11.1继电保护和安全自动装置：继电保护和安全自动装置： 1)1)继电保护继电保护是当电力系统发生故障时，能及时发出告警或使断是当电力系统发生故障时，能及时发出告警或使断路器跳闸，快速切除故障，终止故障发展，保证电网安全稳定路器跳闸，快速切除故障，终止故障发展，保证电网安全稳定运行；运行；安全自动装置安全自动装置是防止电力系统发生故障情况时失去稳定是防止电力系统发

7、生故障情况时失去稳定和避免发生大面积停电事故的自动装置。和避免发生大面积停电事故的自动装置。 2)2)用于保护电力元件的成套装置一般统称用于保护电力元件的成套装置一般统称继电保护装置继电保护装置；用于；用于保护电力系统安全稳定的一般统称保护电力系统安全稳定的一般统称安全自动装置安全自动装置。 3)3) 任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行任何电力元件不得在无继电保护的状态下运行。当电力元当电力元件发生故障时要求保护装置在最短时间、最小范围内，按预先件发生故障时要求保护装置在最短时间、最小范围内，按预先设定的方式，将故障设备从运行系统中断开。设定的方式，将故障设备从运行系统中断开。 继电保护

8、分主设备保护和系统保护。继电保护分主设备保护和系统保护。 发电机、变压器、等元件故障发电机、变压器、等元件故障, ,由由主设备主设备保护来切除；线保护来切除；线路故障（属系统保护）有线路保护切除。但相互间还有后备作路故障（属系统保护）有线路保护切除。但相互间还有后备作用，需要配合。用，需要配合。继电保护安全自动装置及调度自动化 1.1.11.1.1电力系统对继电保护基本要求电力系统对继电保护基本要求 继电保护应满足四性要求继电保护应满足四性要求： 可靠性可靠性：（信赖性和安全性）指保护该动时动，不该动时不动。（信赖性和安全性）指保护该动时动，不该动时不动。 选择性选择性：首先由故障元件本身保护

9、切除故障，当本身保护或首先由故障元件本身保护切除故障，当本身保护或 断路器拒断路器拒动时才允许相邻元件的保护动作切除故障。动时才允许相邻元件的保护动作切除故障。 灵敏性灵敏性：保护装置具有的正确动作能力的裕度，一般以灵敏系数表示，保护装置具有的正确动作能力的裕度，一般以灵敏系数表示，不同类型保护的灵敏系数要求不同。不同类型保护的灵敏系数要求不同。 速动性速动性：保护装置应尽快切除故障。提高系统稳定，减轻设备损坏程度保护装置应尽快切除故障。提高系统稳定，减轻设备损坏程度，缩小故障波及范围，提高重合闸和自投的效果。，缩小故障波及范围，提高重合闸和自投的效果。 因此在继电保护研制、装置选型、整定计算

10、、保护配置、回路接因此在继电保护研制、装置选型、整定计算、保护配置、回路接线及工程设计等方面，都要围绕四性的原则考虑。线及工程设计等方面，都要围绕四性的原则考虑。继电保护安全自动装置及调度自动化1.1.2.1.1.2.电网结构要求与安全稳定标准电网结构要求与安全稳定标准 电网建设应满足电力系统安全可靠、运行灵活、经济合理电网建设应满足电力系统安全可靠、运行灵活、经济合理的基本要求。合理的电网结构是电力系统安全稳定的基础。的基本要求。合理的电网结构是电力系统安全稳定的基础。1.1.电力系统扰动：电力系统扰动：分小扰动和大扰动两类：分小扰动和大扰动两类：小扰动小扰动指正常负荷指正常负荷波动、功率及

11、潮流变化、变压器调分头等引起的扰动。波动、功率及潮流变化、变压器调分头等引起的扰动。大扰大扰动动指系统元件短路、切换操作和其他较大的功率或阻抗变化指系统元件短路、切换操作和其他较大的功率或阻抗变化引起的扰动。引起的扰动。后者与继电保护和安全自动装置关系密切。后者与继电保护和安全自动装置关系密切。2.2.电力系统承受大扰动能力的三级稳定标准电力系统承受大扰动能力的三级稳定标准。 第一级标准：第一级标准：在发生第一类故障（单一故障）扰动后，能保在发生第一类故障（单一故障）扰动后，能保持系统稳定运行和电网正常供电。持系统稳定运行和电网正常供电。 第二级标准：第二级标准：在发生第二类故障（单一严重故障

12、，）扰动后在发生第二类故障（单一严重故障，）扰动后，能保持系统稳定运行但允许损失部分负荷。，能保持系统稳定运行但允许损失部分负荷。 第三级标准：第三级标准：在发生第三类故障（多重严重故障，）扰动后在发生第三类故障（多重严重故障，）扰动后，当不能保持系统稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量，当不能保持系统稳定运行时，必须防止系统崩溃并尽量减少负荷损失。减少负荷损失。继电保护安全自动装置及调度自动化 单一故障：单一故障：任何线路单相瞬时接地故障并重合成功。任何线路单相瞬时接地故障并重合成功。 双回以上线路，有一回线永久故障断开双回以上线路，有一回线永久故障断开 任一台发电机跳闸。任一台发电机跳闸。

13、任任一回交流联络线跳开。一回交流联络线跳开。 单一严重故障：单一严重故障： 单回线单相永久故障重合不成功及无故障三相断开。单回线单相永久故障重合不成功及无故障三相断开。 同塔双回线异名相故障重合不成功，双回线三相断开。同塔双回线异名相故障重合不成功，双回线三相断开。 一段母线故障。一段母线故障。 多重严重故障：多重严重故障：故障时断路器拒动。故障时断路器拒动。 故障时继电保护及自动装置误动或拒动。故障时继电保护及自动装置误动或拒动。 丧失大容量发电厂丧失大容量发电厂61继电保护安全自动装置及调度自动化： 1.1.3.1.1.3.继电保护用电流互感器及电压互感器继电保护用电流互感器及电压互感器

14、）保护用电流互感器：保护用电流互感器：P P类、类、 TPSTPS类、低漏磁适应于对复归时间要求严格的断路器失灵保护类、低漏磁适应于对复归时间要求严格的断路器失灵保护 TPX TPX类、类、TPYTPY类、类、TPZTPZ类。具有暂态特性的电流互感器。类。具有暂态特性的电流互感器。 ）330kV330kV及以上线路保护用电流互感器宜选用及以上线路保护用电流互感器宜选用TPYTPY。 220kV 220kV及以下系统保护用电流互感器宜选用类。及以下系统保护用电流互感器宜选用类。 新型新型电子式电流互感器；电子式电流互感器； ）互感器的安全接地。互感器的安全接地。 二次回路必须有且只能有一点接地。

15、一般在二次回路必须有且只能有一点接地。一般在CTCT端子箱。端子箱。 几组并联几组并联CTCT也只能一点接地，在保护屏接地。（双断路器、母线也只能一点接地，在保护屏接地。（双断路器、母线保护差动及其他差动保护）保护差动及其他差动保护） ，只允许一点接地，接地点在控制室，只允许一点接地，接地点在控制室，N600N600。继电保护安全自动装置及调度自动化 1.1.4. 1.1.4.电力系统的故障电力系统的故障 1) 1) 电力系统的中性点接地方式：电力系统的中性点接地方式： 有直接接地、不接地、经电阻接地、经电抗或消弧线圈接有直接接地、不接地、经电阻接地、经电抗或消弧线圈接地。（大电流接地系统、小

16、电流接地系统）地。（大电流接地系统、小电流接地系统） 电网中性点接地方式，决定主变压器中性点接地方式。为降电网中性点接地方式，决定主变压器中性点接地方式。为降低设备的绝缘水平，目前我国低设备的绝缘水平，目前我国110kV110kV及以上电网均为直接接地方及以上电网均为直接接地方式（大电流接地系统）式（大电流接地系统） ，66kV66kV以下采用小电流接地方式。以下采用小电流接地方式。 中性点接地与不接地在发生故障时的电气量是不同的，继电中性点接地与不接地在发生故障时的电气量是不同的，继电保护必须根据故障量来设计动作原理，分析保护动作行为。保护必须根据故障量来设计动作原理，分析保护动作行为。 2

17、)2)常见故障类型及特性常见故障类型及特性 故障种类分：故障种类分：三相短路（对称故障）、不对称故障（单相接三相短路（对称故障）、不对称故障（单相接地短路、两相短路、两相接地短路、线路不对称断相）、系统地短路、两相短路、两相接地短路、线路不对称断相）、系统振荡等等。振荡等等。继电保护安全自动装置及调度自动化 在高压和超高压电网在高压和超高压电网中，绝大多数故障是单相接地短路中，绝大多数故障是单相接地短路，据统计占全部短路故障的，据统计占全部短路故障的70%-90%70%-90%左右。随着电网电压左右。随着电网电压的提高，这个比例还在升高。的提高，这个比例还在升高。 其次是两相短路接地、两相短路

18、和三相短路故障。其次是两相短路接地、两相短路和三相短路故障。 在中性点非直接接地的电网中，短路故障主要是两相短在中性点非直接接地的电网中，短路故障主要是两相短路，包括两相接地短路。在中性点非直接接地的电网中，路，包括两相接地短路。在中性点非直接接地的电网中，一相接地不会造成短路，只产生不大的电容电流。一相接地不会造成短路，只产生不大的电容电流。 3)3)故障时的电气量序分量。故障时的电气量序分量。 a a）在直接接地系统中，三相短路、两相不接地短路：）在直接接地系统中，三相短路、两相不接地短路：有正序分量、负序分量，无零序分量。有正序分量、负序分量，无零序分量。 b b）只有接地故障（单相或两

19、相接地短路故障）时才产只有接地故障（单相或两相接地短路故障）时才产生零序电流生零序电流。继电保护安全自动装置及调度自动化 4)4)电力系统振荡与失步电力系统振荡与失步 当电力系统发生扰动时，当电力系统发生扰动时， 如保护装置切除故障线路后如保护装置切除故障线路后，使发电机功角发生变化，并列运行的机组之间相对角度，使发电机功角发生变化，并列运行的机组之间相对角度发生摇摆。失去同步运行稳定，引起系统振荡。使线路电发生摇摆。失去同步运行稳定，引起系统振荡。使线路电流、电压大幅度地周期性波动。如果处理不当可能导致系流、电压大幅度地周期性波动。如果处理不当可能导致系统瓦解，大面积停电。统瓦解，大面积停电

20、。继电保护安全自动装置及调度自动化 P 1 2 31212ixu E当=90时，功率极限达到最大值，Pmaxixu Eixu Eixu E继电保护安全自动装置及调度自动化12 4)4)电力系统振荡与短路时电气量的区别电力系统振荡与短路时电气量的区别a) a) 系统振荡时，各点电压和电流均做往复性摆动，（短系统振荡时，各点电压和电流均做往复性摆动，（短路时电气量是突变的）路时电气量是突变的）. . b) b) 系统振荡时系统振荡时 ，不同地点的电流和电压的相角可以有不，不同地点的电流和电压的相角可以有不同的，而短路时是相同的同的，而短路时是相同的. . c) c) 系统振荡时，不破坏三相的对称性

21、，所有电气量是对系统振荡时，不破坏三相的对称性，所有电气量是对称的。而短路伴随出现三不相对称称的。而短路伴随出现三不相对称. . 从保护原理上说反应负序、零序分量的保护及电流差从保护原理上说反应负序、零序分量的保护及电流差动保护在振荡时是不会误动的。相间电流保护和某些距离动保护在振荡时是不会误动的。相间电流保护和某些距离保护会误动保护会误动. .继电保护安全自动装置及调度自动化1.1.5.1.1.5.高压输电线路常用继电保护装置的应用。高压输电线路常用继电保护装置的应用。1.电流保护：电流保护： 电流保护的工作原理：以通过保护安装处的电流为作用量的继电保电流保护的工作原理：以通过保护安装处的电

22、流为作用量的继电保护，当通过电流大于定值时保护动作，称过电流保护。护，当通过电流大于定值时保护动作，称过电流保护。 t0.5s 有相间过电流保护和零序过电流保护有相间过电流保护和零序过电流保护 电流保护简单，应用范围广，可与电压、方向、时限等配合，效电流保护简单，应用范围广，可与电压、方向、时限等配合，效果将更好。可作成无时限和带时限的多端式电流保护。果将更好。可作成无时限和带时限的多端式电流保护。 零序电流保护：零序电流保护：由于电力系统接地故障几率高，占总故障的由于电力系统接地故障几率高，占总故障的70709090，因此接地保护十分重要，而零序电流保护对高电阻接地故障有较，因此接地保护十分

23、重要，而零序电流保护对高电阻接地故障有较好的保护能力。所以在高压电网也做为接地故障的后备保护。好的保护能力。所以在高压电网也做为接地故障的后备保护。 当故障接地电阻不大于当故障接地电阻不大于220kV220kV100100欧姆、欧姆、330kV330kV150150欧姆、欧姆、500kV500kV300300欧姆，保护应能正确动作欧姆，保护应能正确动作继电保护安全自动装置及调度自动化 2. 2. 距离保护（阻抗保护）距离保护（阻抗保护） 1)1)距离保护原理：距离保护原理：以测量线路阻抗为判据的保护装置。主要用以测量线路阻抗为判据的保护装置。主要用于输电线保护。于输电线保护。 k1 Z Z R

24、 R 距离保护的动作特性：有园特性、四边形、全阻抗距离保护的动作特性：有园特性、四边形、全阻抗形等。前两种是具方向性，实际应用目前以四边形和园形等。前两种是具方向性，实际应用目前以四边形和园形较多。带方向性可作纵联保护的方向元件。形较多。带方向性可作纵联保护的方向元件。JXRJXJX继电保护安全自动装置及调度自动化 2)2)距离保护的阶梯特性距离保护的阶梯特性 80-90% 距离保护最大的特点是：定值不受运行方式和负荷大小的影响。距离保护最大的特点是：定值不受运行方式和负荷大小的影响。 距离保护一般有三段或四段，一般都带方向性。保护一段只能整距离保护一般有三段或四段，一般都带方向性。保护一段只

25、能整定线路的定线路的80-90%，不能保护全线。二段作后备，三段可作相邻线后，不能保护全线。二段作后备，三段可作相邻线后备。备。 为了增加装置的可靠性，一般采用启动元件和阻抗元件来组合。为了增加装置的可靠性，一般采用启动元件和阻抗元件来组合。启动元件也可采用负序、零序、相电流突变量等。启动元件也可采用负序、零序、相电流突变量等。继电保护安全自动装置及调度自动化 3. 3. 线路纵联保护线路纵联保护： 以线路两侧某种电量间的特定关系作为判据，即借助通以线路两侧某种电量间的特定关系作为判据，即借助通道将判别量传送到对侧，按照两侧判别量之间的关系来判道将判别量传送到对侧，按照两侧判别量之间的关系来判

26、别区内或区外故障的保护称为线路纵联保护，线路故障时别区内或区外故障的保护称为线路纵联保护，线路故障时使两侧开关同时跳闸。使两侧开关同时跳闸。判别量和通道是装置的主要组成部分判别量和通道是装置的主要组成部分 纵联保护能实现全线速动纵联保护能实现全线速动。 A k1 B k2继电保护安全自动装置及调度自动化 线路纵联保护的种类：线路纵联保护的种类： 不同的判别量和传送方式，形成不同的纵联保护装置不同的判别量和传送方式，形成不同的纵联保护装置 a) a) 电流差动式纵联保护电流差动式纵联保护、比较同一时间线路各端的电流、比较同一时间线路各端的电流相位或电流瞬时值：分相位或电流瞬时值：分电流相位比较电

27、流相位比较和和电流差动保护电流差动保护两类两类。 （电流相位比较，用专用收发讯机传送载波信号的，如过（电流相位比较，用专用收发讯机传送载波信号的，如过去常见的高频差动保护。现在光纤通道，可传送数字信号去常见的高频差动保护。现在光纤通道，可传送数字信号，使电流差动保护得到了广泛应用）。，使电流差动保护得到了广泛应用）。 b)b)方向比较保护：方向比较保护：比较线路两侧电气量的方向为判据的纵比较线路两侧电气量的方向为判据的纵联保护。（用功率方向元件或阻抗方向元件）联保护。（用功率方向元件或阻抗方向元件）。 方向比较保护有欠范围和超范围两种。方向比较保护有欠范围和超范围两种。 纵联方向比较保护有闭锁

28、式、允许式。纵联方向比较保护有闭锁式、允许式。 如纵联方向、纵联距离保护等如纵联方向、纵联距离保护等继电保护安全自动装置及调度自动化 4. 4. 纵联电流差动保护：纵联电流差动保护： 以线路两端电流瞬时值的和为动作判据。（母线流向以线路两端电流瞬时值的和为动作判据。（母线流向线路为正方向，线路流向母线为反方向）。线路为正方向，线路流向母线为反方向）。 由于比较两侧电流的瞬时值，由于比较两侧电流的瞬时值，所以对通道要求很高所以对通道要求很高，采用导引线和光纤通道实现电流差动保护。采用导引线和光纤通道实现电流差动保护。 保护定值只需躲外部故障时的不平衡电流，所以保护定值只需躲外部故障时的不平衡电流

29、，所以有较高的有较高的灵敏度灵敏度。 纵联电流差动保护，有综合式和分相式两种。分相式纵联电流差动保护，有综合式和分相式两种。分相式纵联电流差动保护是分别比较每相电流的瞬时值，特点是纵联电流差动保护是分别比较每相电流的瞬时值，特点是：有选相功能、在分相操作的高压电网中可实现单相重合：有选相功能、在分相操作的高压电网中可实现单相重合闸、同塔双回线还可实现闸、同塔双回线还可实现按相重合闸按相重合闸。继电保护安全自动装置及调度自动化5. 5. 高频闭锁方向保护：高频闭锁方向保护： 保护以比较线路两侧功率方向为判据，区内故障，两侧保护以比较线路两侧功率方向为判据，区内故障，两侧正方向功率元件均动作，跳闸

30、。正方向功率元件均动作，跳闸。 k1AB正方向正方向继电保护安全自动装置及调度自动化 区外故障，一侧正向元件动作，另一侧反向元件动作区外故障，一侧正向元件动作，另一侧反向元件动作，后者向对侧发闭锁信号，使两侧保护均不动作。，后者向对侧发闭锁信号，使两侧保护均不动作。发闭锁信号发闭锁信号k1AB 传送的闭锁信号是在非故障线路上，故对通道要求不高。且传送的闭锁信号是在非故障线路上，故对通道要求不高。且闭锁信号是在非故障线路发送，所以可靠性高闭锁信号是在非故障线路发送，所以可靠性高。 正方向反方向继电保护安全自动装置及调度自动化1.21.2电力系统继电保护的配置电力系统继电保护的配置1.2.1.1.

31、2.1.对继电保护配置的基本要求对继电保护配置的基本要求 1) 1) 继电保护是电力系统的重要组成部分，电力系统中所有线路、母继电保护是电力系统的重要组成部分，电力系统中所有线路、母线等电力设备，都不允许在无继电保护状态下运行，配置继电保护线等电力设备，都不允许在无继电保护状态下运行，配置继电保护必须符合继电保护技术规程要求、符合四性的要求。必须符合继电保护技术规程要求、符合四性的要求。2 2）继电保护和安自的配置，要满足电网结构、厂站主接线的要求，）继电保护和安自的配置，要满足电网结构、厂站主接线的要求，并考虑电网和厂站运行方式的灵活性。并考虑电网和厂站运行方式的灵活性。3)3)保护装置对各

32、种故障要能可靠地快速动作，切除故障时间要能满保护装置对各种故障要能可靠地快速动作，切除故障时间要能满足系统稳定要求。足系统稳定要求。 4)4)保护装置能适应重合闸的要求。分相操作的高压线路，可实现单保护装置能适应重合闸的要求。分相操作的高压线路，可实现单相重合闸，相重合闸， 单相故障跳单相，健全相再故障应能快速跳开三相。单相故障跳单相，健全相再故障应能快速跳开三相。5) 5) 系统正常操作、或发生振荡时保护装置不应误动。系统正常操作、或发生振荡时保护装置不应误动。6)6)保护装置的零序电流方向元件的电压应采用自产零序电压。保护装置的零序电流方向元件的电压应采用自产零序电压。 等等2727条条

33、。继电保护安全自动装置及调度自动化 1.2.2 1.2.2 影响电网继电保护配置的主要因素。影响电网继电保护配置的主要因素。1)1)电网电压等级：电网电压等级：电压等级是电网重要性的标志之一，高压电压等级是电网重要性的标志之一，高压电网的稳定问题突出，暂态过程严重，要求保护装置可电网的稳定问题突出，暂态过程严重，要求保护装置可靠高、动作快。靠高、动作快。2)2)中心点接地方式：中心点接地方式：影响电网接地保护的选型与配置。影响电网接地保护的选型与配置。3)3)电网结构形式：电网结构形式：要避免成串或成环短线、要避免成串或成环短线、T T接分支等。接分支等。4)4)选择性切除故障时间的要求：选择

34、性切除故障时间的要求：按实际情况允许切除故障的按实际情况允许切除故障的最长时间，如最长时间，如220kV-500kV220kV-500kV线路要求主保护近端故障线路要求主保护近端故障 20ms20ms，远端故障远端故障30ms30ms（不包括通道传送时间）不包括通道传送时间）。5)5)故障类型及概率：故障类型及概率：但任一元件不能无保护运行。但任一元件不能无保护运行。6)6)事故教训及经验：事故教训及经验：采用有成熟运行经验的保护装置。采用有成熟运行经验的保护装置。等。等。继电保护安全自动装置及调度自动化1.2.3 1.2.3 主保护、后备保护、辅助保护。主保护、后备保护、辅助保护。 1) 主

35、保护主保护：在电力系统中，能满足系统稳定和设备安全要求，能以在电力系统中，能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故障的保护装置。（有全线速动及按阶梯时间最快速度有选择地切除故障的保护装置。（有全线速动及按阶梯时间动作两类）当必须全线瞬时切除故障时，应采用对各类故障有选择性动作两类）当必须全线瞬时切除故障时，应采用对各类故障有选择性的装置，如性能完善的纵联保护，是具有绝对选择性的主保护。的装置，如性能完善的纵联保护，是具有绝对选择性的主保护。 2)2)后备保护：后备保护：主保护动作失败或断路器拒动时起作用的保护，具有相主保护动作失败或断路器拒动时起作用的保护，具有相对选择性。对选

36、择性。分远后备和近后备。分远后备和近后备。 远后备：远后备：依靠相邻线路对侧保护动作切除故障，称远后备保护。动依靠相邻线路对侧保护动作切除故障，称远后备保护。动作时间长，一般用于作时间长，一般用于110kV110kV及以下电网。及以下电网。 近后备：近后备：依靠本站保护实现后备。如本侧另一套保护，或断路器失依靠本站保护实现后备。如本侧另一套保护，或断路器失灵保护。灵保护。220kV220kV及以上电压的复杂电网，远后备不能满足要求。故采及以上电压的复杂电网，远后备不能满足要求。故采用近后备。（两套独立的保护装置）。用近后备。（两套独立的保护装置）。 220kV220kV及以上采用近后备、及以上

37、采用近后备、110kV110kV及以下采用远后备。及以下采用远后备。 3) 3) 辅助保护辅助保护（补充主、后备保护性能或主、后备保护退出时的简单补充主、后备保护性能或主、后备保护退出时的简单保护）保护）继电保护安全自动装置及调度自动化1.2.41.2.4电力网线路保护配置原则电力网线路保护配置原则 66kV 66kV及以下电网为中性点非有效接地系统，一般采用阶段式电流及以下电网为中性点非有效接地系统，一般采用阶段式电流保护，双侧电源可配带方向的电流保护，有特殊要求的需配快速保护保护，双侧电源可配带方向的电流保护，有特殊要求的需配快速保护，或全线速动保护。如短路故障造成电厂厂用母线电压低于，或

38、全线速动保护。如短路故障造成电厂厂用母线电压低于60%Un60%Un，及短线路等。及短线路等。 1 1110kV110kV线路保护配置：线路保护配置： 双侧电源如符合下列之一，应装设一套全线速动保护双侧电源如符合下列之一，应装设一套全线速动保护 1)1)系统稳定要求有必要时；（延时段动作有稳定问题）系统稳定要求有必要时；（延时段动作有稳定问题） 2) 2)线路三相短路，使发电厂厂用母线电压低于允许值（一般线路三相短路，使发电厂厂用母线电压低于允许值（一般6060 UnUn以下）；以下）； 3) 3)如采用全线速动保护，不仅能改善本线路保护性能，且能改如采用全线速动保护，不仅能改善本线路保护性能

39、，且能改善整个电网保护性能。善整个电网保护性能。 110kV 110kV双侧电源线路：可装设阶段式相间距离和接地距离，并配双侧电源线路：可装设阶段式相间距离和接地距离，并配有零序电流保护，切除经电阻接地的短路故障；或配置纵联保护。有零序电流保护，切除经电阻接地的短路故障；或配置纵联保护。 110kV110kV的后备保护宜采用远后备。的后备保护宜采用远后备。 110kV110kV线路单侧电源可配置阶段式相电流和零序电流保护，如不能线路单侧电源可配置阶段式相电流和零序电流保护，如不能满足要求可装设阶段式相间距离和接地距离，并配有一段零序电流保满足要求可装设阶段式相间距离和接地距离，并配有一段零序电

40、流保护，切除经电阻接地短路故障，护，切除经电阻接地短路故障， 继电保护安全自动装置及调度自动化 2 2220kV220kV线路保护配置线路保护配置 加强主保护，简化后备保护的基本配置原则。加强主保护，简化后备保护的基本配置原则。 加强主保护加强主保护: :全线速动保护双重化，功能完整（对各种故障全线速动保护双重化，功能完整（对各种故障均能快速切除），由于均能快速切除），由于220kV220kV及以上线路采用分相操作，可实现及以上线路采用分相操作，可实现单相重合闸，因此保护装置必须具备选相功能。对发生不大于单相重合闸，因此保护装置必须具备选相功能。对发生不大于100100的单相接地故障应有尽可能

41、强的选相能力准确动作。的单相接地故障应有尽可能强的选相能力准确动作。 简化后备保护：简化后备保护：是指主保护双重化配置，同时每套主保护还是指主保护双重化配置，同时每套主保护还应带有延时的相间和接地距离保护、零序电流保护（主要为切应带有延时的相间和接地距离保护、零序电流保护（主要为切除不大于除不大于100100欧姆电阻内的接地故障）作为后备保护。（不需再欧姆电阻内的接地故障）作为后备保护。（不需再另配后备保护）另配后备保护） 220kV220kV以上线路采用近后备方式以上线路采用近后备方式 全线速动保护及瞬时全线速动保护及瞬时段保护都是主保护段保护都是主保护 两套主保护互为近后备，线路第两套主保

42、护互为近后备，线路第IIII段保护是全线速动保护段保护是全线速动保护的近后备保护。的近后备保护。 第第IIIIII段保护是本线路的延时近后备保护，同时也是相邻段保护是本线路的延时近后备保护，同时也是相邻线路的远后备保护。线路的远后备保护。继电保护安全自动装置及调度自动化 （2 2） 220kV220kV线路保护配置线路保护配置 1) 220kV 1) 220kV应配置两套全线速动保护应配置两套全线速动保护 ，在旁路带路时，至少保留一，在旁路带路时，至少保留一套全线速动保护。套全线速动保护。 对两套主保护的要求：对两套主保护的要求： 2) 2) 两套主保护的交流电流、电压回路、直流电源彼此独立。

43、两套主保护的交流电流、电压回路、直流电源彼此独立。 3)3)两套主保护均能快速切除全线各种故障、两套主保护均能快速切除全线各种故障、 4) 4) 为实现单相重合闸，两套保护均有选相功能；为实现单相重合闸，两套保护均有选相功能； 5) 5) 每套保护分别动作于断路器的一组跳闸线圈每套保护分别动作于断路器的一组跳闸线圈 6)6)两套主保护应有相互独立的远方信号传输设备两套主保护应有相互独立的远方信号传输设备 7) 7) 全线速动保护，整组动作时间：近端全线速动保护，整组动作时间：近端20ms20ms，远端，远端30ms30ms。（3 3）接地故障的后备：）接地故障的后备：对对220kV220kV线

44、路接地短路故障：宜装设阶段式接地线路接地短路故障：宜装设阶段式接地距离和零序电流保护。对接地电阻不大于距离和零序电流保护。对接地电阻不大于100100欧姆的接地故障应能可欧姆的接地故障应能可靠切除。靠切除。（4 4） 相间短路的后备：相间短路的后备：宜装设阶段式相间距离保护。宜装设阶段式相间距离保护。 * * 全线速动保护对具有光纤通道的线路应优先采用光纤电流差动保护全线速动保护对具有光纤通道的线路应优先采用光纤电流差动保护，再配以接地和相间的后备保护。，再配以接地和相间的后备保护。继电保护安全自动装置及调度自动化 3 3330-500kV330-500kV线路保护配置：线路保护配置： 3.1

45、 330-500kV3.1 330-500kV超高压电网的特殊问题：超高压电网的特殊问题： 输电功率大，电网稳定问题严重；采用大截面分裂导线；大容输电功率大，电网稳定问题严重；采用大截面分裂导线；大容量发变设备，时间常数大；同杆双回线的跨线故障；线路分布电容电量发变设备，时间常数大；同杆双回线的跨线故障；线路分布电容电流大；长线路重负荷，变比大；短路电流的直流分量严重；要采流大；长线路重负荷，变比大；短路电流的直流分量严重；要采用带气隙用带气隙CTCT；长线通道问题；及串补、直流，交流混网及不同的主接；长线通道问题；及串补、直流，交流混网及不同的主接线形式等因素。线形式等因素。因此保护装置的技

46、术性能应解决上述问题带来的影响因此保护装置的技术性能应解决上述问题带来的影响。 3.2 330-500kV3.2 330-500kV线路，线路，应按以下原则实现主保护双重化应按以下原则实现主保护双重化 1)1) 配置两套完整、独立的全线速动主保护配置两套完整、独立的全线速动主保护。 2)2)两套主保护的交流电流两套主保护的交流电流 、交流电压、交流电压、 直流电源均应相互独立直流电源均应相互独立; ; 3) 3)每套保护均能快速切除各类故障每套保护均能快速切除各类故障 4) 4)为实行单相重合闸，两套主保护均应有选相功能。为实行单相重合闸，两套主保护均应有选相功能。 5)5)每套保护分别动作于

47、断路器的一组跳闸线圈每套保护分别动作于断路器的一组跳闸线圈 6)6)两套主保护应有相互独立的远方信号传输设备两套主保护应有相互独立的远方信号传输设备 7) 7)全线速动主保护整组动作时间：近端全线速动主保护整组动作时间：近端20ms20ms，远端，远端30ms30ms。 ）。）。 继电保护安全自动装置及调度自动化 330-500kV330-500kV线路保护：线路保护： 3.3 330-500kV3.3 330-500kV线路应按以下要求配置后备保护线路应按以下要求配置后备保护 1)1)采用近后备方式：采用近后备方式：每套主保护都应具有完整的后备保护时，可每套主保护都应具有完整的后备保护时，可

48、不再另设后备保护，如其中一套主保护不具有完整的后备保护，必须不再另设后备保护，如其中一套主保护不具有完整的后备保护，必须再设一套完整、独立的后备保护。再设一套完整、独立的后备保护。 2)2)后备保护能反应各种故障类型后备保护能反应各种故障类型 3)3)接地后备保护应保证接地电阻不大于：接地后备保护应保证接地电阻不大于：330kV330kV线路为线路为150150欧姆，欧姆， 500kV500kV为为300300欧姆。保护有尽可能强的选相能力，并能正确动作。欧姆。保护有尽可能强的选相能力，并能正确动作。 4)4)为快速切除中长线出口故障，宜设专门反应近端故障的辅助保护为快速切除中长线出口故障，宜

49、设专门反应近端故障的辅助保护。 5) 5)根据一次系统要求装设过电压保护。根据一次系统要求装设过电压保护。 3.4 3.4 通道条件许可时，主保护宜选用分相电流差动保护通道条件许可时，主保护宜选用分相电流差动保护 ：原理原理简单、可靠性高、能全线速动、本身具有选相功能简单、可靠性高、能全线速动、本身具有选相功能 ，同塔双回，同塔双回线路发生跨线故障保护能有选择性切除故障，并能实现按相重线路发生跨线故障保护能有选择性切除故障，并能实现按相重合闸等。合闸等。继电保护安全自动装置及调度自动化 3.53.5一个半接线保护的特点（一个半接线保护的特点（330-500kV330-500kV变电所主要方式）

50、变电所主要方式） 一个半断路器接线，运行灵活、可靠性高。一个半断路器接线，运行灵活、可靠性高。330kV330kV及以上电网采用及以上电网采用。 1. 1.线路保护按线路装设，重合闸和失灵保护按断路器为单元装设。线路保护按线路装设，重合闸和失灵保护按断路器为单元装设。 2.2.母线保护的重要性降低，母线保护不设电压闭锁，母线保护的重要性降低，母线保护不设电压闭锁， 3.3.母线保护动作不能跳对侧断路器。母线保护动作不能跳对侧断路器。 4.4.要配置短引线保护（有线路刀闸）要配置短引线保护（有线路刀闸） 。 5.5.失灵保护动作需跳对侧断路器，方能切除故障。失灵保护动作需跳对侧断路器，方能切除故

51、障。继电保护安全自动装置及调度自动化1.31.3母线保护和断路器失灵保护母线保护和断路器失灵保护 1.3.1 对母线保护的要求：对母线保护的要求： 母线是电力系统的节点，是非常重要的电气元件。母线是电力系统的节点，是非常重要的电气元件。 1)220-500kV1)220-500kV母线，应装设快速有选择地切除故障的母线保护。母线，应装设快速有选择地切除故障的母线保护。 2) 2)区内各种故障应正确动作，区外故障不应区内各种故障应正确动作，区外故障不应CTCT饱和而误动。饱和而误动。 3) 3) 能自动适应双母线接线，倒闸切换过程不应误动，双母线接能自动适应双母线接线，倒闸切换过程不应误动，双母

52、线接线应能有选择性切除故障。线应能有选择性切除故障。 4) 4) 双母线接线的母线保护应设电压闭锁。双母线接线的母线保护应设电压闭锁。（一个半接线母线不（一个半接线母线不设电压闭锁）设电压闭锁） 5) 5) 应允许使用不同变比的应允许使用不同变比的CTCT。 6)6)双母线接线的母线保护动作对有纵联保护的线路应采取措施使双母线接线的母线保护动作对有纵联保护的线路应采取措施使对端断路器快速跳闸。（对端断路器快速跳闸。（一个半接线的母线保护动作不能跳远一个半接线的母线保护动作不能跳远端断路器端断路器）。）。 7) 7)母线保护仅跳三相，且应闭锁各元件的重合闸。母线保护仅跳三相，且应闭锁各元件的重合

53、闸。 等等等等继电保护安全自动装置及调度自动化 1.3.2 1.3.2 母线保护配置母线保护配置 1) 110kV110kV及以下母线，配置一套母线保护，如对端保护能快速及以下母线，配置一套母线保护，如对端保护能快速切除或后备保护切除稳定允许也可不设母线保护。切除或后备保护切除稳定允许也可不设母线保护。 2)2)重要的重要的220kV220kV母线应配置双套母线保护母线应配置双套母线保护 3) 330-500kV3) 330-500kV母线双套配置母线双套配置 4)4)一个半断路器接线，每组母线配置一个半断路器接线，每组母线配置2 2套母线保护。套母线保护。继电保护安全自动装置及调度自动化 1

54、.3.3 1.3.3 断路器失灵保护断路器失灵保护 1. 1. 作用；作用；属于近后备保护、故障时保护动作但断路器拒动，由失灵属于近后备保护、故障时保护动作但断路器拒动，由失灵保护动作切除故障。还有断路器与互感器之间故障，属保护死区，也保护动作切除故障。还有断路器与互感器之间故障，属保护死区，也可由失灵保护切除。可由失灵保护切除。 2. 2. 失灵保护的判据：失灵保护的判据： 保护动作不返回（故障线路或设备能瞬时复归保护动作不返回（故障线路或设备能瞬时复归的出口继电器动作后不返回的出口继电器动作后不返回) )有电流有电流( (断路器未断开的判别元件动作断路器未断开的判别元件动作后不返回不返回)

55、 )可用相电流元件。可用相电流元件。 出口继电器返回时间应不大于出口继电器返回时间应不大于30ms30ms 失灵保护的判别元件的动作时间和返回时间均不应大于失灵保护的判别元件的动作时间和返回时间均不应大于20ms20ms 3. 3. 220kV220kV以上为分相操作的断路器，失灵保护仅考虑单相拒动。以上为分相操作的断路器，失灵保护仅考虑单相拒动。 4. 4.失灵保护动作时间的整定原则失灵保护动作时间的整定原则： 1) 1)一个半断路器失灵保护应瞬时先跳本断路器一次，再经一时限一个半断路器失灵保护应瞬时先跳本断路器一次，再经一时限动作于断开相邻断路器。动作于断开相邻断路器。 2) 2)单、双母

56、线的失灵保护，应短单、双母线的失灵保护，应短 时跳开相关的母联及分段，再经时跳开相关的母联及分段，再经延时动作于与拒动断路器同一母线的所有有源支路的断路器。变压器延时动作于与拒动断路器同一母线的所有有源支路的断路器。变压器包括断开接有电源侧的所有断路器。包括断开接有电源侧的所有断路器。 （延时一般按（延时一般按0.35-0.4s0.35-0.4s整定）整定） 继电保护安全自动装置及调度自动化 5. 5.失灵保护的闭锁：失灵保护的闭锁： 1) 1)单、双母线设电压闭锁；单、双母线设电压闭锁； 2) 2)一个半接线，母线不设电压闭锁。一个半接线，母线不设电压闭锁。 3) 3)发电机、变压器、高压电

57、抗器断路器的失灵保护，防止闭锁元件发电机、变压器、高压电抗器断路器的失灵保护，防止闭锁元件灵敏度不足，应采取措施或不设闭锁（解除闭锁）；灵敏度不足，应采取措施或不设闭锁（解除闭锁）； 4) 4) 与母差保护共用跳闸出口的失灵保护与母差保护共用跳闸出口的失灵保护 ，应共用母差保护的闭锁，应共用母差保护的闭锁元件，闭锁元件的灵敏度应按失灵保护整定。数字式保护，闭锁元件元件，闭锁元件的灵敏度应按失灵保护整定。数字式保护，闭锁元件的灵敏度宜按母线及线路的不同要求分别整定。的灵敏度宜按母线及线路的不同要求分别整定。 6. 6.失灵保护动作应闭锁重合闸。失灵保护动作应闭锁重合闸。 7. 7.一个半接线，失

58、灵保护动作还应跳开对端断路器一个半接线，失灵保护动作还应跳开对端断路器 8.8.变压器非电气量保护动作不启动失灵保护。变压器非电气量保护动作不启动失灵保护。继电保护安全自动装置及调度自动化 1.41.4远方跳闸保护远方跳闸保护 1.4.1需要传送跳闸命令，跳开对侧断路器切除故障的：需要传送跳闸命令，跳开对侧断路器切除故障的： 1) 1) 一个半接线失灵保护动作。一个半接线失灵保护动作。2)高压侧无断路器的线路并联电抗器保护动作（见上图）。高压侧无断路器的线路并联电抗器保护动作（见上图）。继电保护安全自动装置及调度自动化 远方跳闸保护远方跳闸保护 3)3)线路过电压保护动作。线路过电压保护动作。

59、 4)4)线路变压器组的变压器保护动作。线路变压器组的变压器保护动作。 5) 5)串补线路电容器保护动作，且电容器旁路断路器拒动等串补线路电容器保护动作，且电容器旁路断路器拒动等继电保护安全自动装置及调度自动化 1.4.2 1.4.2 远方跳闸保护的要求远方跳闸保护的要求 1)1)通道，一般采用线路保护通道，通道，一般采用线路保护通道， 2)2)为了可靠，对非数字通道执行端应设故障判别元件为了可靠，对非数字通道执行端应设故障判别元件 3)3)对采用近后备方式的远方跳闸保护应双重化对采用近后备方式的远方跳闸保护应双重化 4)4)出口跳闸回路要独立于线路保护的出口回路出口跳闸回路要独立于线路保护的

60、出口回路 5)5)闭锁重合闸。闭锁重合闸。继电保护安全自动装置及调度自动化1.5 1.5 继电保护的整定计算继电保护的整定计算 1. 整定计算的一般规定整定计算的一般规定 1)1)逐级配合逐级配合 A.A.上下级配合，在灵敏度与动作时间上均相互配合以保证故障时能有上下级配合，在灵敏度与动作时间上均相互配合以保证故障时能有选择的动作选择的动作; ; B .B .相邻线保护之间一般主保护和主保护配合后备与后备配合相邻线保护之间一般主保护和主保护配合后备与后备配合; ; C.C.按阶段配合，相间保护与相间保护配合，接地保护与接地保护配合按阶段配合，相间保护与相间保护配合，接地保护与接地保护配合。 2