220kV（500kV）电网继电保护课程课件-线路保护

220kV/500kV电网继电保护

线路保护部分11/16/20221电网继电保护主讲内容一.220kV/500kV电网继电保护装置的配置原则 二.220kV/500kV电网各级继电保护装置的配合三.220kV/500kV电网继电保护装置的动作原理11/16/20222电网继电保护目录1保护配置目的2保护配置要求3 保护配置原则4保护配置方式5保护装置的配合6保护动作时间级差配合7保护动作灵敏度配合11/16/20223电网继电保护目录8线路保护的基本原理9纵联保护原理10华东电网主要的纵联保护类型11光纤保护通道12载波保护通道13线路保护跳闸逻辑举例11/16/20224电网继电保护一.220kV/500kV电网继电保护装置的配置原则1保护配置目的2保护配置要求3 保护配置原则

11/16/20225电网继电保护1.保护配置目的1.1 检测电网中发生的故障

（相间短路、接地短路、断线）1.2 检测其它异常运行情况（过负荷、温度过高、压力过高）

11/16/20226电网继电保护1.保护配置目的1.3 隔离故障，使受区域影响最小1.4 使设备免受过应力、免受损害1.5维持整个电网的安全稳定运行

11/16/20227电网继电保护2保护配置要求●选择性●可靠性●灵敏性●速动性11/16/20228电网继电保护2保护配置要求●选择性

切除故障元件或隔离故障区域，使故障影响的范围最小；准确反映所选择的保护区域，保证保护范围外部故障时可靠不动作；强调保护之间的配合，包括灵敏度配合与整定值配合11/16/20229电网继电保护2保护配置要求●可靠性-依赖性：该动时应能可靠动作，不能拒动；强调保护装置的技术性能和质量，保护装置的配置合理；（原理简单明了,装置质量好,保护区有重叠)-安全性：不该动时绝不能动作，不应拒动;；强调保护装置的技术性能和质量；(有区分非故障扰动、防止误动的措施）11/16/202210电网继电保护2保护配置置要求●灵敏性保护对故故障或不不正常状状态的反反映能力力；更定量、、定性地地强调保保护的依依赖性；；（能适应系统统的各种种运行方方式—潮流、网网络结构构及接地地点等不不同方式式，反映映各种类类型不同同严重性性的故障障，保证证保护内内部起动动元件、、闭锁元元件、方方向判别别元件和和选相元元件之间间的灵敏敏度配合合）11/14/202211电网继电电保护2保护配置置要求●速动性切除故障障元件快快速，使使故障影影响的范范围最小小，维护护系统稳稳定；强调速动保保护正确确动作（独立跳闸闸I段、纵联联保护及及通道、、合于故故障保护护、极端端严重情情况下的的速动保保护正确确动作））11/14/202212电网继电电保护华东电网500kV保护配置置●概况说明明●线路保护护类型及及厂家●断路器保保护类型型及厂家家●母线保护护类型及及厂家11/14/202213电网继电电保护500kV厂站保护护配置举举例11/14/202214电网继电电保护3.1保护配置原原则—500kV部分——更强调保保护的依依赖性与与速动性性，但也也不能失失掉安全全性，同同时满足足其他配配置要求求；●两套全线线速动的的主保护护●完善的后后备保护护-三段式相相间距离离及接地地距离-反映高电电阻接地地故障的的定时限限/反时限零零序方向向过流保保护11/14/202215电网继电电保护3.2保护配置原原则—220kV部分——也强调保保护的依依赖性但但速动性性与安全全性要求求比500kV低，同时时也要满满足其他他配置要要求；●配置原则则同500kV，但要求特特别能适适应短线线路，要要求有零零序过流流保护-以前要求求配置4段式零序序过流保保护-现在强调调配置两两段，不不推荐后后备三段段，简化化保护整整定及各各段之间间的配合合11/14/202216电网继电电保护4.1保护配置方方式——500kV部分两套双重重化的保保护：。全线速速动的主主保护（（纵联保保护）。三段式式相间及及接地距距离保护护。定时限限/反时限零零序方向向过流。每一套套保护取取用独立立CT、PT及直流电源源，保护护所用的的通道也也独立。分别跳断断路器的的一组跳跳圈11/14/202217电网继电电保护4.2保护配置方方式——220kV部分同500kV，两套保护护完全双双重化：：。一般配配置两段段零序过过流保护护，但不不作硬性性要求；；强调主保保护（纵纵联保护护）的功功能特性性。对双母母线接线线，重合合闸、母母线电压压选择、、断路器器防跳及及跳闸自自保持、、断路器器失灵起起动装置置放在线线路保护护柜内，，但不双双重化；；。其他同同500kV部分11/14/202218电网继电电保护二.220kV/500kV电网各级级继电保保护装置置的配合合●强调速动动保护独立跳闸闸I段、纵联联保护、、合于故故障保护护、极端端严重情情况下的的速动保保护；●近后备保保护断路器失失灵保护护及死区区保护；；●阶段式后后备保护护（远后后备）II、III、IV段及反时时限配合合的远后后备；11/14/202219电网继电电保护6.保护动作作时间级级差配合合A处故障（N处线路保保护1段内））：（1））N、、P处线路保保护1段动作作（保保护范范围<85%全线））;（2）线路路两端端的纵纵联保保护动动作（（利用用通道道保护护范围围为线线路全全长））;动作时时间=0.1s=保护检检测时时间30ms+通道时时间15ms+断路器器动作作时间间50ms;11/14/202220电网继继电保保护6.保护动动作时时间级级差配配合A处故障（（N处线路路保护护1段内））：（3））如N站的断路路器（（5011/5012）失灵灵或是是CT与断路路器之之间的的死区区故障障;如5011失灵，，起动动N站母线线保护护0.25s跳该母母线上上的所所有断断路器器；如如5012失灵，，0.25s起动5013跳闸及及远方方跳闸闸(5032、5033约0.30s跳闸);11/14/202221电网继继电保保护6.保护动动作时时间级级差配配合A处故障（（N处线路路保护护1段内））：（3））如N站的断路路器（（5011/5012）失灵灵或是是CT与断路路器之之间的的死区区故障障;如5012失灵，，远方方跳闸闸通道道末投投或不不好，，由M站的保保护2段(1s)或是3段(1.5s)跳5032及5033;11/14/202222电网网继继电电保保护护6.保护护动动作作时时间间级级差差配配合合B处故障障（（N处线线路路保保护护1段外外））：：（1））P处线路路保保护护1段动动作作（（保保护护范范围围<85%全线线））（2）线线路路两两端端的的纵纵联联保保护护动动作作（（利利用用通通道道保保护护范范围围为为线线路路全全长长））;其他他失失灵灵动动作作及及重重合合闸闸动动作作同同前前。。11/14/202223电网继继电保保护6.保护动动作时时间级级差配配合C处故障：：（1））N站母线保保护动动作动作时时间=0.8s=保护检检测时时间30ms+断路器器动作作时间间50ms；5011失灵动动作同同前。。11/14/202224电网继继电保保护6.保护动动作时时间级级差配配合A处或B处瞬时时性故故障：：（1））或（2）动作作后起起动两两侧断断路器器重合合；先合母母线侧侧断路路器，母线侧侧断路路器重重合成成功后后再合合中间间断路路器；；母线侧侧重合合闸动动作时时间约约为1.1s，中间断断路器器约为为1.8s。11/14/202225电网继继电保保护6.保护动动作时时间级级差配配合A处或B处永久久性故故障：：（1））或（2）动作作后起起动两两侧断断路器器重合合；先合母母线侧侧断路路器，母线侧侧断路路器合合闸时时投入入合于于故障障保护护，合合于故故障后后瞬时时跳该该断路路器，，并使使5012断路器器三跳跳不进进行重重合；；11/14/202226电网网继继电电保保护护6.保护护动动作作时时间间级级差差配配合合A处或或B处永永久久性性故故障障：：合于于故故障障保保护护动动作作后后，，同同时时起起动动失失灵灵；；如果果5011失灵灵动动作作，，则则起起动动该该母母线线段段上上的的母母差差保保护护跳跳闸闸；；如先先合合5012开关关，，合合于于故故障障后后该该断断路路器器发发生生失失灵灵，，则则要要跳跳N站的的5013断路路器器及及M站的的5032、5033断路路器器。。11/14/202227电网网继继电电保保护护6.保护护动动作作时时间间级级差差配配合合220kV保护护动动作作时时间间配配合合基基本本上上同同500kV,但主主要要以以双双母母线线接接线线形形式式，，故故有有以以下下不不同同：：220kV失灵灵保保护护动动作作后后，，0.2s先跳跳母母联联，，缩缩小小故故障障区区域域；；0.4s再跳跳故障障母母线线上上所所有有断断路路器器，，并并向向对对侧侧发发远远方方跳跳闸闸信信号号；；经经过过保保护护停停信信由由对对侧侧主主保保护护动动作作跳跳闸闸，，经经停停信信跳跳闸闸的的对对侧侧保保护护不不闭闭锁锁重重合合闸闸；；经经分分相相差差动动或或直直接接传传送送远远跳跳信信号号时时可可闭闭锁锁重重合合闸闸。。11/14/202228电网网继继电电保保护护6.保护护动动作作时时间间级级差差配配合合速动动保护护动动作作出出口口时时间间约约为为0.1s,独立立跳跳闸闸1段的的最最大大动动作作时时间间不不大大于于0.5s;2段动作时间一一般与相邻线线路的1段相配合,取1.0s;如2段与相邻线路路的1段配合有困难难（定值上灵灵敏度不配合合），则与相相邻线路的2段配合，取相相邻线2段时间+时间级差（一一般为0.5s)；3段动作时间一一般与相邻线线路的2段相配合，取取相邻线2段时间+时间级差，如如与相邻线路路的2段配合有困难难则与相邻线线路的3段配合，取相相邻线3段时间+时间级差；11/14/202229电网继电保护护220kV/500kV保护装置的动动作时序1各保护对象的的主保护动作作（如线路主主保护、主变变主保护、母母差保护）线路保护包括括独立跳闸1段及纵联保护护动作2反时限保护或或无选择性的的速断动作严重故障、特特殊情况下3近后备保护动动作4远后备按级差差选择性动作作5最末一段或最最灵敏一段按按最大时间无无选择性动作作，以确保故故障切除11/14/202230电网继电保护护7.保护动作灵敏度度配合一般1段保护线路的的85%；（以防止发生生暂态超越）一般2段保护至相邻邻线路的距离离1段；一般3段保护至相邻邻线路的距离离2段；（如果灵敏度度不够，可与与相邻线路的的同一段配合合，2段、3段至少应保护护本线路的全全长）；11/14/202231电网继电保护护7.保护动作灵敏度度配合在同一保护装装置中，起动动、闭锁、方方向判别和选选相等辅助元元件的动作灵灵敏度应大于于所控制的测测量、判别主主要元件的动动作灵敏度；；纵联保护在本线末末端有足够的的灵敏度；相间故障最末一段段，应按躲最最大负荷电流流选取；接地故障最末一一段，能反映300欧电阻。11/14/202232电网继电保护护三.220kV/500kV电网继电保护护装置的动作作原理1线路保护的基基本原理2纵联保护原理理3华东电网主要要的纵联保护护类型4光纤保护通道道5载波保护通道道6线路保护跳闸闸逻辑举例11/14/202233电网继电保保护8.线路保护的的基本原理理四种主要保保护类型：：区段保护方向保护纵联保护附加保护11/14/202234电网继电保保护区段保护一般1段为独立跳跳闸段；其他段主要要作为后备备保护功能能；要求保护各各段之间相相互配合；；主要有下列列保护类型型：距离1~6段，零序方方向过流1~4段，负序方方向过流1~4段，相过流流1~4段，相间过过流1~4段，反时限限零序（方方向）过流流，反时限限负序（方方向）过流流及反时限限相及相间间过流；11/14/202235电网继电保保护区段保护第4段常设为反反向段；闭锁式保护护中一定要要有反向段段；允许式式保护中不不作要求；；最末2段常用于振振荡闭锁检检测；11/14/202236电网继电保保护方向保护与区段保护护的主要区区别是没有有保护区段段的概念，，仅有明确确的正方向向或反方向向判别；正方向保护护一般能检检则正方向向上较大范范围的所有有故障，反反方向保护护一般检测测相邻全线线路上的所所有故障，，正、反方方向保护之之间应相互互配合；方向保护不不能独立作作用于跳闸闸；保护类型有有：零序方方向、负序序方向、功功率方向、、工频变化化量方向；；11/14/202237电网网继继电电保保护护附加加保保护护合于于故故障障保保护护振荡荡闭闭锁锁功率率倒倒向向PT或CT断线线负荷荷入入侵侵保护护选选相相11/14/202238电网继继电保保护合于故故障保保护手合或或重合合于故故障保保护保护没没有方方向性性（如如无方方向的的距离离保护护、电电流保保护））或无无选择择性（（如距距离2段、3段）；；保护不不带有有延时时；仅在手手合或或重合合时投投入，，正常常后退退出；；断路器器的合合分时时间由由断路路器考考虑；；11/14/202239电网继继电保保护振荡闭闭锁通常只只用于于距离离保护护，不不投失失步跳跳闸保保护，，考虑虑振荡荡周期期>0.5s的振荡荡对更快快的振振荡，，由于于保护护无法法同故故障（（对称称故障障）区区分，，可能能会误误动；；但系系统的的振荡荡周期期一般般总是是大于于0.5s;一般1段保护护能躲躲过振振荡中中心，，故不不经振振荡闭闭锁；；距离III段动作作时间间一般般大于于振荡荡周期期，故故不需需要闭闭锁；；当系统统最大大振荡荡周期期为1.5s及以下下时，，动作作时间间大于于0.5s的1段、动动作时时间大大于1s的2段和动动作时时间大大于1.5s的3段，均均可不不经振振荡闭闭锁；；11/14/202240电网继继电保保护功率倒向主要针针对于于双回回线发发生的的功率率倒向向：由于两两侧的的正反反方向向保护护灵敏敏度不不同，，与通通道的的配合合也可可能存存在差差异，，会引引起保保护误误动，，跳双双回线线；在闭锁锁式与与允许许式中中均使使用，，加时时延保保证保保护正正确判判别；；牺牲从从反方方向故故障发发展为为正方方向故故障的的保护护出口口时间间；电流差差动保保护不不需要要该回回路；；11/14/202241电网继继电保保护PT或CT断线PT断线时时闭锁锁：距离保保护；；利用电电压的的方向向保护护（如如零序序方向向、功功率方方向））；CT断线时时：不闭锁锁电流流差动动保护护，但但发告告警信信号；；（对母母差保保护一一般要要进行行闭锁锁）11/14/202242电网继继电保保护9.纵联保保护原原理线路保保护中中作为为主保保护，，借助助通道道构成成故障障方向向的确确定判判别，，构成成全线线范围围内快快速动动作；；根据保保护的的原理理，主主要有有下列列类型型：高高频距距离、、高频频方向向、分分相电电流差差动、、零序序差动动、综综合差差动（（正序序+负序/零序））、电电流相相差（（现已已不用用）、、能量量比较较；根据使使用通通道的的方式式，对对高频频距离离、高高频方方向又又分为为：允允许式式、闭闭锁式式、混混合式式、直直跳式式；根据保保护发发信段段的范范围不不同允允许式式又分分为：：欠范范围、、超范范围；；根据使使用通通道的的方式式又分分为：：专用用、复复用11/14/202243电网继继电保保护差动保护1.原理|IA+IA’|>1/2(|IA|+|IA’|)2.优点：：不需需要引引入电电压，，不受受PT断线、、振荡荡闭锁锁的影影响，，受接接地电电阻的的影响响也较较小，，不需需对正正反方方向出出口故故障作作特殊殊处理理，能能适应应串补补线路路，能能识别别跨线线故障障；3.缺点：：对通通道的的要求求较高高，要要求传传送信信息量量多，，需采采用数数字通通道；；受CT饱和影影响；；要对对长线线路充充电电电流作作特殊殊处理理；要要求两两侧装装置时时钟保保持同同步，，需对对时钟钟、传传输时时延作作特殊殊处理理；11/14/202244电网继继电保保护高频保保护原原理允许式式：就就地保保护动动作●收到对对侧信信号对欠范范围允允许式式，由由于可可能会会发生生两侧侧相继继跳闸闸，为为保证证可靠靠跳闸闸，一一侧动动作后后，需需延长长发信信；因因对故故障的的范围围有明明确的的选择择性区区分，，延长长发信信不会会引起起误动动对超范围允允许式式，在一侧侧动作作后，，因对对故障障的范范围无无明确确的选选择性性区分分，故故不能能延长长发信信，否否则在在发生生区外外故障障转换换时会会引起起误动动。11/14/202245电网继继电保保护高频保保护原原理允许式式：就就地保保护动动作●收到对对侧信信号在发生生相间间故障障时，，由于于信号号会通通过电电力线线短路路掉，，以致致传送送不到到对侧侧，两两侧不不能进进行跳跳闸，，为此此需有有Unblock解除闭闭锁回回路。。正常时时载波波机发发监频频信号号，就就地保保护正正方向向动作作后停停发监监频信信号，，转为为发跳跳频信信号，，如在在约35ms的时间间内仍仍收不不到跳跳闸信信号，，载波波机就就给本本侧的的保护护发出出一个个Unblock解除闭闭锁信信号，，相当当于接接收到到了对对侧的的跳频频信号号，于于是去去进行行跳闸闸。11/14/202246电网继电电保护高频保护护原理允许式：：就地保保护动作作●收到对侧侧信号Unblock解除闭锁锁信号在在监频信信号消失失后，如如在约35ms的时间内内仍收不不到跳频频信号即即发出该该Unblock信号，但但在约150ms后即撤掉掉该信号号，以免免区外故故障发生生误动；；如在在在约150ms后，仍在在发该信信号，且且保护没没有发生生跳闸，，认为载载波机故故障，转转为发通通道故障障信号。11/14/202247电网继电电保护高频保护护原理闭锁式：：就地保保护动作作●收不到任任一侧信信号对闭锁式式，为防防止两侧侧保护起起动判别别有差异异，在收收到对侧侧信号后后，将该该信号延延长约10ms（称为配合合时间）），以等等待本侧侧的保护护反映，，并且防防止在闭闭锁信号号中断的的情况下下发生误误动。11/14/202248电网继电电保护保护发发信信及出口口回路路允许式中中保护发发信有：：欠范围围（1段）及超超范围（（2段或3段）两种种；闭锁式中中保护起起讯由故故障检测测元件起起起动及及收到对对侧发信信后起讯讯；反方方向元件件动作继继续发信信；就地正方方向元件件（出口口元件））：允许许中采用用2段或3段，正方方向保护护，不能能用1段；闭锁锁式也采采用2段或3段，正方方向保护护，不能能用1段；11/14/202249电网继电电保护高频保护护原理不管是允允许式还还是闭锁锁式当保保护线路路上的电电流发生生倒向时时，为防防止该线线路上保保护由于于两侧保保护反映映时间不不同而引引起误动动，需要要有功率率倒向回回路，防防止在发发生区外外故障转转换时保保护误动动。当保护先先判为区区外故障障然后判判为区内内故障时时，如两两侧保护护满足通通道检测测的条件件，则需需要等待待一个时时间，才才能出口口。但在在发生区区外转区区内故障障时会延延长动作作时间。。11/14/202250电网继电电保护允许式与与闭锁式式的区别别允许式闭闭锁锁式原理就就地地正方向向保护动动作（出口跳闸闸条件））收到对侧侧信号收收不到任任一侧信信号动作顺序序：正常发发监频频不不发信信号故障开始本侧判为正向停监频，本侧停信功率提升可继续接收发跳频对侧发信对侧判为正向本侧收信对侧停信动作出口YESYES11/14/202251电网继电电保护允许式与与闭锁式式的区别别允许式闭闭锁式优缺点快快速相相对对较慢两侧使用用两个频频段使使用用一个频频段PLC接口只只能能使用相相间耦合合可可使用相相地耦合合要求有UNBLOCK无要求要求有弱弱馈回音音回路无无要求载波机故故障不易易误动易易误误动(正常无监监视）光纤接口口较较好好通通常常不使用用,误码易误误动11/14/202252电网继电电保护线路两侧保护之之间的配配合如采用电电流差动动保护，，由于要要求两侧侧的保护护采样或或故障检检测判断断时刻严严格同步步，计算算判别处处理、CT饱和处理理、测量量传输时时延及处处理、误误码检测测处理等等也求一一致，故故两侧保保护只能能采用同同一种类类型；但但当今保保护对CT变比要求求可以在在一定范范围内不不相同；；闭锁式中中保护如如有反方方向保护护灵敏度度配合的的问题，，一般也也要求两两侧的保保护类型型一致；；允许式保保护如采采用距离离原理，，可以不不要求两两侧保护护类型不不相同；；但对方方向保护护，如也也有正、、反方向向保护的的配合问问题，也也最好能能一致，，以便于于配合；；11/14/202253电网继电电保护10.华东电网网主要的的纵联保保护类型型1差动保护护（ABB的REL561/REL551，ALSTOM的P540、LFCB，GE的L90，南瑞的的LFP931A）。2高频距离离保护（ABB的REL521/REL531，SEL的SEL-321，GE的TLS、DLP、ALPS，南瑞的的LFP-902A，国电南自自的WXB-11C、四方的CSL-101A）。11/14/202254电网继电电保护10.3高频方向向保护（（GE的SLP/SLCN、PLS，现已不用用，南瑞的LFP901A、国电南自的的WXB-15C、四方的CSL-101A按方式2运行）。4其他类型的的保护原理理现在不用用。11/14/202255电网继电保保护保护所使用用的通道差动保护除除江都-扬州线使用用微波外，，其余均