光伏电站继电保护基本原理和管理规范

继电保护基本原理和管理规范1继电保护概述课程内容目录23光伏电站的继电保护4继电保护的管理规范5保护动作后的处理继电保护的基本原理电力系统运行状态正常状态故障状态不正常状态过负荷：负荷电流>额定电流频率降低：发电机有功功率不足频率升高：发电机突然甩负荷过电压系统振荡雷击、鸟兽跨接电气设备设备绝缘老化误操作设备制造缺陷设计安装错误维修维护不当短路断线故障后果：故障元件损坏缩短使用寿命破坏产生废品引起系统振荡后果：电能质量、设备寿命、用户产品质量下降等三相短路两相短路两相短路接地单相接地短路85%以上继电保护概述电力系统的运行状态继电保护：泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置：指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护的基本任务：（a）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除。(如电流速断保护、差动保护、变压器的重瓦斯、高温保护)（b）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，动作于发出信号，减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。(如过负荷保护、接地保护)

继电保护品牌：国内主流为：南瑞继保、国电南自，许继电气、北京四方，另外还要南自科技、长园深瑞等厂家。继电保护概述继电保护的四性：灵敏性，可靠性，快速性，选择性1．选择性(Selectivity)：即保护装动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减少，让无故障部分仍能继续安全运行。继电保护概述2、速动性（Speed)：快速切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下工作的时间，以及缩小故障元件的损坏程度。①提高系统暂态稳定性；②减少用户在低电压下运行的时间；③降低设备的损坏程度；④避免故障进一步扩大。故障切除时间包括保护动作时间和断路器动作时间：tPR保护动作时间；一般为0.06～0.12s，最快0.01～0.04s。断路器动作时间；tQF一般为0为0.06～0.15s，最快0.02～0.06s。继电保护概述继电保护的四性：灵敏性，可靠性，快速性，选择性3、灵敏性(Sensitivity)：指对其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反映能力。在保护范围内，不论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能敏锐的正确反映。 灵敏系数：检验保护装置所保护的范围发生故障时，继电保护装置的反映能力。对于过量保护装置，灵敏系数的含义：

Ksen=保护范围内发生金属性短路时故障参数的最小计算值/保护装置的动作参数

=Ik.min/Iset对反应于数值下降而动作的欠量保护（如低电压保护）：Ksen=保护装置的动作参数/保护范围内发生金属性短路时故障参数的最大计算值

=Uset/Uk.min

故障参数的计算值根据实际情况合理地采用最不利于保护动作的系统运行方式和故障类型来选定。4、可靠性(Reliability)：该动作时，不拒动；不该动作时，不误动。继电保护概述继电保护的四性：灵敏性，可靠性，快速性，选择性继电保护概述按被保护对象分类：

输电线路保护、 发电机保护、 变压器保护、 母线保护、 电动机保护等。按保护原理分类：电流保护、 电压保护、 距离保护、 差动保护、 方向保护、 零序保护等。按保护所反应故障类型分类：

相间短路保护、 接地短路保护、 匝间短路保护、 断线保护、 失步保护、 失磁保护及过励磁保护等继电保护测量值与整定值的关系分类：

过量保护：（测量值﹥整定值） 欠量保护：（测量值﹤整定值）继电保护的分类1继电保护概述课程内容目录23光伏电站的继电保护4继电保护的管理规范5保护动作后的处理继电保护的基本原理继电保护基本原理保护中常见的名词保护压板硬压板软压板（保护定值）出口压板（红色）功能压板（黄色）备用压板（白色）1.保护压板：2.保护装置对时：继电保护装置的时间同步是进行事故分析的基准，厂站与主站监控系统、故障录波器和微机保护装置都需要由统一的时钟源向它们提供标准时间。GPS的对时方式有三种：硬对时（分对时或秒对时）、软对时（即由通讯报文来对时）和B码对时（应用广泛的IRIG-B对时）。

继电保护基本原理保护中常见的名词3.正序、负序、零序：正序：A相领先B相、B相领先C相、C相领先A相负序：A相落后B相、B相落后C相、C相落后A相零序：ABC相位相同，哪一相也不领先，也不落后。三相短路故障和正常运行时，系统里面是正序。单相接地故障时候，系统有正序负序和零序分量。两相短路故障时候，系统有正序和负序分量。两相短路接地故障时，系统有正序负序和零序分量继电保护基本原理保护中常见的名词作图法求正序、负序、零序分量：（1）零序，三个向量不动。向量相加后乘1/3；（2）正序，B逆时针拨120度，C顺时针拨120度。拨后的3个向量相加乘1/3,即为正序分量的A相；（3）负序，B顺时针拨120度，C逆时针拨120度。拨后的3个向量相加乘1/3,即为负序分量的A相。继电保护基本原理保护中常见的名词4.CT极性同名端电流互感器在交流回路中使用，在交流回路中电流的方向随时间在改变。电流互感器的极性指的是某一时刻一次侧极性与二次侧某一端极性相同，即同时为正、或同时为负，称此极性为同极性端或同名端，用符号"*"、"-"或"."表示。（也可理解为一次电流与二次电流的方向关系）。右图中P1和S1为同名端P2和S2为同名端减极性如果一次电流A从P1流入，P2流出；二次电流（感应出来的电流）B从S1流出，S2流入；则该电流互感器为减极性。电流互感器一二次侧引出端一般采用减极性标注。ABPS：查看电站CT变比一般在电气总的部分-----电气主接线图里面继电保护基本原理保护中常见的名词5.控制字：控制字是由16位的二进制数转换而来的4位十六制数,16位的二进制数中每位代表着对某一种功能的取舍。控制字是靠保护的逻辑来实现的，和保护的硬压板一样，同时或分别控制保护一些功能、运行方式、保护参数的投入或退出。举个例子：某电站集电线保护的控制字1为4000（十六进制），转换为二进制数就是0100000000000000，对照保护说明书然后就能知道每个功能的投退情况。继电保护基本原理保护中常见的名词最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护主保护后备保护远后备主保护或断路器拒动近后备主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一套保护实现后备保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。6.主保护和后备保护：继电保护基本原理继电保护装置介绍

南自保护装置（修改定值密码：99）

南瑞保护装置（修改定值密码：+←↑-）继电保护基本原理继电保护装置介绍继电保护装置的组成1、交流回路：采集交流模拟量，电压和电流；2、开入量部分：采集各类状态量，如开关量、非电量信号、闭锁信号等；3、开出部分：提供跳闸信号、告警信号及其他输出信号；4、CPU：保护装置的核心部分，由中央处理器、数据储存器、时钟器、A/D转换器、数据传输、开入开出光隔回路、通讯回路等组成，负责逻辑运算、数据分析、发送指令等；5、电源部分：提供220V、5V、24V/16V等工作电源。继电保护基本原理继电保护装置介绍

继电保护一般由三个部分组成:测量部分（或定值整定）、逻辑部分和执行部分，其原理结构如下图所示：测量部分故障参数量逻辑部分执行部分整定值跳闸或发信测量被保护元件的电流、电压、阻抗等，并同整定值比较，确定系统的运行情况根据输入信号判断是跳闸还是发信执行装置的任务，进行跳闸或发信继电保护基本原理继电保护装置介绍1．利用短路时基本电量的突变

发生短路后，利用电流、电压、线路测量阻抗等的突然变化而构成的保护。如过电流保护、低电压保护、距离保护等2．利用内部故障和外部故障时被保护元件两侧电流相位（或功率方向）的差别如：纵联差动保护、相差高频保护、方向高频保护等3.对称分量是否出现

电气元件在正常运行（或发生对称短路）时，负序分量和零序分量为零；在发生不对称短路时，一般负序和零序都较大。因此，根据这些分量的是否存在可以构成零序保护和负序保护。此种保护装置都具有良好的选择性和灵敏性。如：零序保护4.反应非电气量的保护

如：反应变压器油箱内部故障时所产生的气体而构成瓦斯保护及压力释放保护等。基本原理：利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值（整定值）时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。继电保护基本原理1继电保护概述课程内容目录23光伏电站的继电保护4继电保护的管理规范5保护动作后的处理继电保护的基本原理1.输电线路：线路光差保护装置2.变压器：主变差动保护装置、主变高后备保护装置、主变低后备保护装置、主变非电量保护装置3.母线：母差保护装置4.集电线及SVG：线路保护测控装置5.站用变：变压器保护测控装置6.箱变：箱变保护测控装置（非电量保护）、低压侧框架断路器7.其他保护：防孤岛保护、频率电压紧急控制保护光伏电站的继电保护光伏电站继电保护配置

＊220kV线路保护

光纤电流差动保护，双套配置

＊110kV线路保护

光纤电流差动保护，单套配置

＊35kV线路保护

采用保护、测控一体化设备（综保装置），单套配置一般投入的保护有：光纤电流差动保护，距离保护，零序保护注意事项：1）线路两侧识别码要对应2）两侧保护装置及压板投退要一致光伏电站的继电保护线路保护配置光伏电站的继电保护线路保护配置＊光纤差动保护

动作条件：1)Iϕ＞Idn；Idn为n段电流定值，Iϕ为相电流；2)T＞Tdn；Tdn为n段延时定值。

其中过流I段保护为瞬时保护，不设延时，II、III段过流保护有延时＊距离保护

动作条件：1）3I0>I0n，I0n为接地n段定值；2）T>T0n，T0n为接地n段延时定值；3）相应的方向条件满足（若需要）。＊零序保护

动作条件为：1)MAX(IΦ)＞Ifh；2)时间延时到。光伏电站的继电保护主变保护配置变压器不正常运行状态＊过电流＊过负荷＊冷却系统故障变压器故障

＊内部故障1.绕组的相间短路

2.绕组的接地短路

3.绕组的匝间短路

4.铁芯烧损等

＊外部故障

主要是套管和引出线上发生的相间短路以及接地短路。光伏电站的继电保护主变保护配置变压器保护的分类＊电量保护＊非电量保护光伏电站的继电保护主变保护配置保护名称动作断路器动作时限差动保护跳主变压器两侧断路器瞬时速动气体保护轻瓦斯发信号1-2s重瓦斯跳主变压器两侧断路器瞬时速动10kV复压闭锁过流（低后备）跳主变压器低压侧断路器第Ⅱ时限：比第Ⅰ时限大△t110kV复压闭锁过流（高后备）跳主变压器低压侧断路器第Ⅰ时限：比低后备第Ⅱ时限大△t跳主变压器高压侧断路器第Ⅱ时限：比第Ⅰ时限大△t110kV侧间隙零序过流跳主变压器两侧断路器0.5s110kV侧间隙零序过电压跳主变压器两侧断路器0.5s主变压器压力释放跳主变压器两侧断路器瞬时速动主变压器过负荷/启动风冷/油温高发信号一般为3-6s主变压器过负荷闭锁有载调压发信号一般为3-6s冷控失电发信号一般为3-6s电量保护具体配置如下：

（1）差动保护（跳两侧开关）（2）高压侧后备保护（跳两侧开关）（a）复合电压启动过流保护（b）零序电流保护（c）间隙零序电流、零序电压保护（d）过负荷保护（e）变压器高压侧过流闭锁调压。（3）低压侧后备保护（跳低压侧开关）（a）复合电压启动过流保护（b）过负荷保护配置原则：110kV及以下电压等级：主保护、后备保护、非电量保护均独立配置，组一面屏。220kV及以上电压等级：采用主备一体化设备，双套配置，非电量保护单套配置，组3面屏。光伏电站的继电保护主变保护配置能反映变压器内部相间短路故障，高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障。正常情况和外部故障时流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反，相位相同，两者刚好抵消，差动电流基本等于零；故障时两端电流向故障点流，在保护内电流叠加，差动电流大于零。非电量保护具体配置如下：（1）瓦斯保护：作为主变压器主保护之一，包括主变本体和有载调压开关，轻瓦斯动作发信号，重瓦斯动作瞬时跳主变两侧断路器。瓦斯保护只反应变压器油箱内的故障，不能反应油箱外套管与断路器间引出线上的故障，因此它不能作为变压器唯一的主保护。通常瓦斯保护需和纵联差动保护配合共同作为变压器的主保护。（2）压力释放阀保护：变压器内部发生严重故障，产生大量气体，油箱内压力急剧升高，当压力达到整定值时，保护动作。（3）温度保护：在温度过高时动作跳主变两侧断路器，温度升高时动作于发信号（根据国网最新反措要求不投入温度保护跳闸）。主变告警信号：CT、PT断线告警，变压器过负荷时告警，油位异常报警，超温报警，保护装置故障报警。光伏电站的继电保护主变保护配置当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作跳开变压器两侧开关。差动速断保护不经任何闭锁条件直接出口。差动速断保护逻辑图

光伏电站的继电保护主变差动保护逻辑图（南自PST671U为例）复合电压闭锁过流保护作为外部相间短路和变压器内部相间短路的后备保护。采用复合电压闭锁防止误动。延时跳开变压器各侧断路器。过流元件电流取自本侧CT。动作判据为：(Ia>IL.set)或(Ib>IL.set)或(Ic>IL.set)。其中Ia、Ib、Ic为三相电流，IL.set为过流定值。复合电压元件复合电压指相间低电压或负序电压。其动作判据为(Uab<ULL.set)或(Ubc<ULL.set)或(Uca<ULL.set)或(3U2>U2.set)。其中：Uab、Ubc、Uca为线电压，ULL.set为低电压定值；3U2为负序电压，U2.set为负序电压定值。变压器各侧的复压过流保护均经复合电压闭锁。使用几侧复压的“或”逻辑作为开放条件。PT断线对复合电压元件影响：当判断出本侧PT异常时，本侧复压元件不会满足条件，本侧复合电压过流保护经其它侧复合电压开放。光伏电站的继电保护主变过流保护经复压闭锁（后备保护）一侧复压逻辑框图复合电压过流保护（以A相过流为例）逻辑框图高中低三侧复压方向元件所采用的零序电流、零序电压采用各侧自产零序电流、零序电压。1、零序过流元件选自产零序3I0=Ia＋Ib＋Ic，其动作判据为：3I0>I0L.set。其中为Ia、Ib、Ic三相电流，I0L.set为零序过流定值。注1：以江陵为例，零序过流保护不带方向，不经零序电压闭锁。零序过流保护逻辑图

光伏电站的继电保护零序方向过流保护（后备保护）光伏电站的继电保护变压器保护运行注意的一些问题1）差动保护发出CT断线告警信号时，应立即停用该保护，并查找原因。2）保护发出PT断线告警信号时，应立即停用阻抗保护、过励磁保护，并查找原因。3)新投入变压器或大修后投入变压器，应检查瓦斯管道上的阀门在打开状态，呼吸器工作正常，其全套保护应加用，待运行正常后再按有关规定将重瓦斯保护改投信号4)变压器重瓦斯保护不能启动开关失灵保护。5)变压器瓦斯保护接线盒应有防雨措施。6)对运行变压器进行补油、滤油等工作时，应停用瓦斯保护。光伏电站的继电保护母线保护配置＊母线差动保护

有CT断线闭锁，母差保护动作跳母线上连接的所有开关光伏电站的继电保护集电线（SVG）保护配置＊过流I、II、III段保护（跳集电线开关）

动作条件：1)Iϕ＞Idn；Idn为n段电流定值，Iϕ为相电流；2)T＞Tdn；Tdn为n段延时定值。

其中过流I段保护为瞬时保护，不设延时，II、III段过流保护有延时

根据定值不同部分电站过流保护带方向，即只有故障电流流向集电线的时候才开放出口。＊零序I段保护（跳集电线开关）

动作条件：1）3I0>I0n，I0n为接地n段定值；2）T>T0n，T0n为接地n段延时定值；3）相应的方向条件满足（若需要）。零序电流来源可分为自产零序电流和外接零序电流，自产零序电流为装置根据采集的电量信息自行计算，外接零序电流为外接零序电流互感器，一般光伏电站高压开关柜均采用外接零序电流互感器。＊过负荷保护（报警）

动作条件为：1)MAX(IΦ)＞Ifh；2)时间延时到。光伏电站的继电保护站用变保护配置＊过流I、II、III段保护、高低压侧零序保护（跳站用变进线开关）＊超温及过负荷报警一般接地变保护要求联跳主变低压侧箱变保护配置＊综合保护测控装置（跳本箱变低压侧断路器）

一般综合保护测控装置只投入非电量跳闸功能，如超温跳闸、重瓦斯跳闸等。＊低压框架断路器（跳本开关）

箱变低压侧电气故障时直接跳低压侧框架断路器。光伏电站的继电保护防孤岛保护＊孤岛保护跳闸出口一般接在并网断路器上，当出现孤岛现象时切断并网断路器。因此防孤岛保护装置须具备精确检并网点的电压、频率。然后当电压、频率出现波动且大于定制时跳闸出口动作，断开并网开关。＊一般有低频、低压、过频、过压保护光伏电站的继电保护频率电压紧急控制装置（南自SSE520U为例）＊低频、低压、过频、过压（跳出线开关）动作条件：1）达到保护定值并经延时跳闸

2)对应保护软、硬压板投入

3）无滑差（df/dt或dU/dt）闭锁

4）无系统短路闭锁

注意事项：装置需接入两段母线的电压，如果只有一段母线，需将电压并接，否则会报PT断线，且应退出并列运行压板。故障录波装置是常年投入运行的监视电力系统运行状况的一种自动记录装置。电网故障装置的主要功能是采集继电保护、录波器、安全自动装置等变电站内智能装置的实时/非实时的运行、配置和故障信息，对这些装置进行运行状态监视、配置信息管理和动作行为分析，在电网故障时则进行快速的故障分析，为运行人员提供处理提示，提高继保系统管理和故障信息处理的自动化水平。作用：当电力系统发生故障和振荡时，自动记录下故障类型、故障发生时间、电流电压变化过程及继电保护和自动装置的动作情况，计算出短路点到装置安装处的距离等，并且可以通过打印机打印事故报告，通过传真或电力通信系统将报告传送到调度所。光伏电站的继电保护故障录波录入量：＊模拟量

＊开关量线路三相电流、母线三相电压、开口三角电压、主变中性点电流、主变间隙电流断路器位置、保护装置动作、自动装置动作启动量：＊模拟量启动

＊开关量启动＊手动启动正序电流、电压负序电流、电压、零序电流、电压、断路器位置、保护装置动作、自动装置动作光伏电站的继电保护故障录波光伏电站的继电保护保护信息子站1.保护信息子站主要功能向保信主站传输保护动作事件、模拟量、保护定值和故障录波数据。2.保信子站属于电力系统安全II区（非控制区）设备，通过实时调度数据网和调度通讯。3.一般电压等级在220kV及以上的变电站要求配置保信子站。光伏电站的继电保护保护信息子站1继电保护概述课程内容目录23光伏电站的继电保护4继电保护的管理规范5保护动作后的处理继电保护的基本原理继电保护通则继电保护管理规范1继电保护及自动装置的投入、停用、改变定值及校验等，均应向管辖该设备调度申请，经过批准后，可由现场值班人员操作。校验工作由继电保护专业人员负责。2.所有二次设备的工作,必须办理工作票手续，现场值班人员在取得值班调度同意后，才允许其工作。3.危及设备安全运行的继电保护及自动装置的故障，运行人员必须立即向调度汇报并通知继电保护专业人员及时进行处理，不得随意拖延时间。4.在继电保护及自动装置及其二次回路上工作前，运行人员必须审查继电保护工作人员的工作票，安全措施是否全面，并认真按工作与实际工作情况作好安全措施。在保护工作完毕时，运行人员应进行验收，并将工作项目、接线和定值更改情况作好记录。继电保护通则继电保护管理规范5.值班人员负责对继电保护及自动化装置进行巡视检查。发现有可能使保护装置误动作的异常现象时，及时向调度汇报并与专业人员联系。6.在设备发生故障或不正常情况，有开关或继电保护动作时，值班人员应根据开关动作情况和继电保护动作信号，做好详细记录后方可复归，并及时汇报调度及有关人员。7.当录波器来“装置异常”信号后，报告值班长，并及时通知专业人员处理。并记录故障录波装置的动作时间、故障、操作情况。8.监视直流电源系统运行状态。继电保护的投运和检修继电保护管理规范1.各部接地完好；2.交直流电源恢复正常，继电器及微机保护定值恢复正确；3.检查接线和定值更改情况，并作好记录；4.有巡检（试验）装置的，应进行一次巡检（试验）的正确性检查；5.动作出口方式选择是否正确；6.按变动定值单复核压板（软、硬压板）投退是否正确。继电保护装置的投入操作继电保护管理规范1.退出保护出口压板；2.断开保护投入压板，投直流电源，这时装置面板上运行灯亮；3.电压互感器和电流互感器有且仅有一处接地点，接地点宜设在主控室，并应牢固焊接在接地小母线上；4.检查交流回路三相电压、电流相序及相位正确；5.依据GPS时钟同步装置，校对液晶显示屏的时钟；6.保护定值按调度定值整定通知单整定，站有保护的定值整定完后，打印一份各保护的定值清单，核实无误后存档；7.投运前退出装置传动试验的全部试验项目，避免正常运行中因误操作导致装置误动作；8.检查各CPU保护软压板是否正确投退，(“1”为投入，“0”为退出)。带绝缘手套用万用表直流电压档测量保护出口压板两侧分别对地等电位；最后投入需投入的保护硬压板。继电保护装置的退出操作继电保护管理规范1.核对压板双重名；2.快速退出保护出口压板；继电保护装置运行中的规定1.系统运行方式有变动时，投退保护压板应按调度指令做相应的变更，记录在运行日志中；2.投入运行的压板，每月应由值班人员核对一次，并将检查结果记录存档；3.值班人员在交接班时，对继电保护及自动化装置做如下检查：3.1继电器外壳应清洁完整，内部无异常声音及异味。3.2信号继电器、保护装置指示灯及仪表指示正常，保护压板投入正确。3.3长期不投的压板应取掉，短期不投的应拧紧。3.4微机保护各指示灯，打印机指示灯应指示正常。3.5各盘柜内压板标志准确、清楚。继电保护装置运行中的规定继