电力系统继电保护配置原则及运行要求.ppt

1、1,浙江电网继电保护配置原则及运行要求,浙江电力调度通信中心 2005年5月15日,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,2,前言,电力系统：是指由发电、送电、变电、配电和用电等各个环节（一次设备）所构成的有机整体，也包括相应的通信、继电保护（含安全自动装置）、调度自动化等设施（二次设备）。 系统安全运行：是指运行中所有电力设备必须在不超过它们所允许的电流、电压、频率及时间限额内运行(强调充裕性)。不安全的后果可能导致电力设备的损坏,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,3,典型事故,1977年7月13日纽约大停电事故：由于雷击、保护装置不正确动作，加上调度中心掌握实时信息不足

2、，以及通信困难，造成事故连锁发展和扩大，致使系统瓦解。在事故发生59分钟后，纽约全市停电，事故前后延续25小时，影响九百万居民的供电。最保守估计，直接和间接经济损失三亿五千万美元，相当于纽约市电力系统发电和输电设备价值的20%。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,4,典型事故,1977年7月13日纽约大停电事故：由于雷击、保护装置不正确动作，加上调度中心掌握实时信息不足，以及通信困难，造成事故连锁发展和扩大，致使系统瓦解。在事故发生59分钟后，纽约全市停电，事故前后延续25小时，影响九百万居民的供电。最保守估计，直接和间接经济损失三亿五千万美元，相当于纽约市电力系统发电和输电设备价

3、值的20%。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,5,典型事故,1978年12月19日法国大停电事故：因输电线路过载装置动作跳闸，电网失步，频率下降，电网瓦解，造成法国本土四分之三的地区停电，损失负荷2900万千瓦，最长停电时间达8小时30分钟。其经济损失据估计至少与其50年经济调度工作所取得的经济效益相当。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,6,典型事故,1996年1月19日北京停电事故：由于吊车误碰石景山热电厂至八里庄变电所的220kV双回路，使石八双线先后跳闸，引起北京西部较大面积停电，造成1个220kV变、7个110kV变、10个35kV变和北京第二热电厂全停电，

4、损失负荷31万千瓦，直接经济损失335万元。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,7,典型事故,1996年7月2日美国西部电网大停电事故：因Jim Bridger电厂的一条345kV线路对树闪络引起跳闸，而该厂的另一条345kV线路因保护误动跳闸，触发一系列连锁反应，最后导致电压崩溃，西部电网解列为至少五个“孤岛”，造成150200万个用户停电，损失巨大,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,8,典型事故,美国东部时间2003年8月14日下午，美国纽约、底特律和克利夫兰以及加拿大多伦多、渥太华等城市均发生停电事故。 事故原因俄亥俄州阿克伦城的第一能源公司的两根高压电线其中一根

5、因树枝生长碰至线路后跳闸，另外一条线路因安全自动装置误动，导致第二条线路跳闸，最终导致各个子电网潮流不能平衡，最终系统解列。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,9,典型事故,2004年7月12日，雅典城区电力系统大面积瘫痪 。事故原因是气温升高后，使整个城区的供电系统处于超负荷运行状态。事故发生前，正在超负荷运行的供电系统内部电流出现异常波动，从而导致座发电站停机，继而引发一系列连锁反应，使雅典城区近四分之三的地区断电。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,10,典型事故,2005年5月25日，俄罗斯首都莫斯科南部、西南和东南城区大面积停电 25日上午发生大面积停电 ，停

6、电原因是由莫斯科电力公司恰吉诺变电站事故引起的，变电站一个配电设备发生短路，之后发生多次火灾和爆破事故。这座变电站建于1963年，已经使用了40年 。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,11,继电保护的基本要求,1.选择性 2.灵敏性 3.快速性 4.可靠性,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,12,电力系统保护保护配置,线路保护 变压器保护 母线保护 发电机保护 安全自动装置,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,13,一.220kV线路保护配置原则,按双重化配置两套完全独立的全线速断的纵联保护和完整阶段式距离以及防高阻接地故障的零序后备保护 。（宜由不同的保护

7、动作原理、不同硬件结构构成 ） 各自独立组屏，接于两组独立的TA次级绕组，直流电源、通道设备、跳闸线圈等完全独立 ，使用独立的控制电缆。（一套退出不影响另外一套）。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,14,按断路器配置重合闸。一般采用单相重合闸。对检修方式下的终端变，电源侧采用特殊重合闸检无压，非电源侧保护和重合闸停用；对单回线运行终端，若受电侧保护不具弱馈功能，则采用上述相同的方式，若受电侧保护具弱馈功能，则投弱馈，用单相重合闸，两侧保护正常投入。 按断路器配置失灵保护。断路器的失灵出口回路与母差保护出口回路合用。 开关三相不一致保护优先采用断路器机构内本体的三相不一致保护 ，时

8、限为2.5秒。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,15,二、纵联保护的分类,按通道方式可以划分高频保护和光纤保护 按原理可以划分方向保护（距离、零序、突变量）保护、相差保护、差动保护 高频保护按照通道信号可以分为闭锁式、允许式、直跳式 高频保护按照方向元件的范围分为欠范围和超范围,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,16,三、纵联保护的原理,闭锁式保护原理 区内故障（D2)：两侧保护的方向元件均反映为正方向，两侧保护都不发高频闭锁信号（为防止误动，采用先收后停的原则），两侧 保护立即跳闸。 区外故障（D3)：m侧保护的方向元件为反方向，发出高频闭锁信号至对侧，对侧虽然方向

9、元件为正方向，保护受到闭锁信号后也不能跳闸。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,17,区内故障时,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,18,区内正方向故障D2,区内反方向故障D3,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,19,应用存在一些问题： 单侧电源时：受电侧启动元件可能不能动作，收发信机需经送电侧远方启动，即使受电侧启动元件动作，因为正方向元件不能动作停信，导致区内故障时对侧保护拒动（终端变保护停用的原因之一）。采用弱溃功能的线路保护能解决此问题 一侧三相开关处于断开位置，另一侧空载合于故障时，充电侧保护不能动作。通过三跳位置停信可以解决此问题。,2020年8

10、月1日,浙江电力调度通信中心制作,20,当D1故障（CT和开关之间)，此时母差动作跳开开关，但故障没有消除，由于故障点不在线路保护范围内，m侧保护反方向元件动作，给对侧发闭锁信号，因此对侧保护不能动作，解决此问题的办法是通过启动保护停信，在母差动作同时收发信机停信 当一侧保护装置出现装置闭锁或直流电源消失时，此时若发生区外故障，对侧保护可能误动。通过远方启信或在装置异常同时向对侧发闭锁信号。 内部故障时，一侧断路器先跳，另一侧开关未跳开时，先跳侧停信元件返回，产生二次发信，闭锁对侧保护不能动作。通过三条位置停信和装置内部其它保护停信展宽逻辑可以解决此问题。,2020年8月1日,浙江电力调度通信

11、中心制作,21,允许式保护原理 区内故障（D2)：两侧保护的方向元件均反映为正方向，两侧保护向对侧发允许信号，两侧 保护立即跳闸。 区外故障（D3)：m侧保护的受到允许信号但保护正方向元件不动作，不能跳闸，对侧正方向元件动作，但收不到允许信号也不能跳闸。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,22,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,23,应用存在一些问题： 单侧电源时：受电侧保护不能发允许信号导致区内故障时送电侧侧保护拒动（终端变保护停用的原因之一）。采用弱溃功能的线路保护能解决此问题 一侧三相开关处于断开位置，另一侧空载合于故障时，充电侧保护不能动作。通过三跳位置可以解决

12、此问题 当D1故障（CT和开关之间)，此时母差动作跳开开关，但故障没有消除，由于故障点不在线路保护范围内，m侧保护不能给对侧发允许信号，因此对侧保护不能动作，通过母差启动发允许信号可以解决此问题。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,24,光纤差动保护原理 基尔霍夫定律:区外故障时两侧电流矢量和等于零。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,25,应用存在的问题 同步问题:根据算法要求两侧的电流值必须是同一时刻的，采用乒乓原理可以测算两侧数据传输的时间，进行补偿。 CT饱和问题，可以通过算法进行区分。 当D1故障（CT和开关之间)，此时母差动作跳开开关，但故障没有消除，由于故

13、障点不在线路保护范围内，两侧保护不能动作，通过母差动作同时启动远方跳闸可以解决此问题。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,26,四、典型保护介绍,CSL-101A 四方由公司研制的CSL-101A型微机线路保护装置，是在总结目前国内运行的WXB-11（C）微机保护运行经验的基础上研制的新一代微机线路保护装置，其保护配置和原理与WXB-11（C）基本相似，但不含重合闸，重合闸与断路失灵启动保护构成独立的装置CSI-101A，与CSL-101A组在同一块屏上。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,27,CSL-101A的结构 CPU1：高频距离零序插件，与收发信机、通道设备组

14、合实现全线速切的纵联主保护，高频零序切除单相、高频距离切除相间故障 CPU2：距离后备保护插件，由三段式相间、接地距离构成。在出口故障时还可由增设的阻抗快速段跳闸。 CPU3：零序后备保护插件，由四段全相运行时的零序保护和两段非全相运行时的不灵敏段零序保护构成 此外，101保护还配有两个CPU（CPU6、MMI），分别作为故障信息录波插件（CPU6）和人机对话部件（MMI）。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,28,CSL-101A的特点 硬件平台采用总线不出芯片的原则，提高了硬件抗干扰能力。 采用三个CPU分别驱动各自的出口继电器，最终采用三取二的原则，提高了可靠性。 内部设立独

15、立的录波插件，可以记录大量的模拟量开关量，便要事故分析。 保护投退和定值切换后需要运行人员手工确认.,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,29,LFP-901A简介 LFP-901A是南瑞继保公司在继承CKF-1A的基础上，基于新型硬件平台下的开发的微机线路保护，LFP-901A向下兼容，因此可以和CKF-1A配合构成全线速动保护。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,30,LFP-901A的结构 CPU1：包含有工频变化量方向元件和零序方向元件经通道配合构成的全线速切的纵联方向保护，段工频变化量距离元件构成的快速独立跳闸段，二个延时零序方向过流段构成的接地后备保护。 CP

16、U2：三段式相间和接地距离保护，以及重合闸。 CPU3：起动和管理机，包含装置总起动元件，事件记录、测距、人机对话、打印等功能 。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,31,LFP-901A的特点 采用专门的管理CPU，设总启动元件，提高了出口的可靠性。 突变量方向元件动作速度快。 突变量方向元件灵敏度高，可以适应高阻接地故障。 启动元件采用浮动门槛，既灵敏又不会频繁启动。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,32,LFP-931A简介 南瑞继保公司开发的微机型光纤差动保护，基于LFP-901A相同硬件平台，因此结构基本相同，只不过CPU1插件采用了光纤差动原理，包括三相电

17、流差动保护和零序电流差动保护，零序电流差动保护作为分相电流差动保护的后备保护，延时100ms三跳。此外，还与专用通讯控制器一起，实现数据通讯和通道监测功能；,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,33,LFP-931A特点 分相电流差动和传统的高频保护相比，主要是解决在保证全线速断的条件下短线路整定配合困难或同杆并架双回线跨线故障较难正确选相的问题。 两侧实时交换数据，省去运行人员每天通道测试的工作量。 测距可以采用双端测距的原理，避免接地电阻的影响，精度更高。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,34,柜一WXB11CJCSS电压切换箱操作箱 ，柜二LFP901收发信机；

18、柜一CSL101ACSI101收发信机，柜二LFP901或RCS901操作箱收发信机； 柜一CSL101ACSI101FOX40/CSY-102，柜二LFP931或RCS931操作箱； 柜一PSL603PSL631C断控单元，柜二RCS931操作箱； 柜一LFP902断控单元收发信机，柜二LFP901操作箱收发信机 柜一PSL602PSL631C断控单元, LFP901或RCS901操作箱收发信机；,四、220kV线路保护组屏,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,35,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,36,CSL-101A和LFP-901A微机保护组屏： 交流电压切换回

19、路和操作箱设置在901保护屏上，开关失灵保护和重合闸设置在101保护屏上。正常运行时，101保护、901保护均投入运行，重合闸使用断控单元内重合闸。101保护动作后，由101装置内的一组分相跳闸接点经101屏上的跳闸压板，至901屏上操作箱中的跳闸回路出口跳闸。同时101装置内的另一组分相跳闸接点和101屏上的断控单元内启动失灵电流接点串接去启动母差失灵。901保护动作后，由901保护装置内的一组跳闸继电器及901屏上的跳闸压板经901屏上操作箱中的跳闸回路出口跳闸。同时901装置内的另一组分相跳闸节点和101屏上的断控单元内启动失灵电流接点串接去启动母差失灵。若901保护单相跳闸，则901保

20、护一付单跳接点启动101屏上开关断控单元内重合闸。当重合闸停用或三跳方式时，由断控单元CSI101输出的两付沟通三跳接点分别接至CSL101的沟通三跳开入和901保护的闭锁重合闸开入，使两套保护均能三相跳闸。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,37,CSL-101A压板,五、保护压板布置及运行操作,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,38,CSL-101A的运行操作 （1）整个装置改信号状态时，应取下该装置的跳，合闸出口压板，起动失灵压板及起动重合闸压板。 （2）整个装置停用时，除关闭该装置的电源外，还应将该装置的跳合闸出口压板，起动失灵压板，起动重合闸压板取下。 （3）

21、装置投运时，给上直流电源，保护装置信号正常（运行指示灯亮），两侧收发信机交换信号（注：101高频闭锁保护交换高频信号时，用收发信机上远方启动回路；901方向高频保护交换高频信号时，用901保护装置的远方启动逻辑，收发信机上远方启动功能停用），检查通道正常，后把各保护投运压板投上，最后把跳、合闸出口压板，装置起动失灵压板，启动外部重合闸压板投上。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,39,（4）装置的各部分保护可通过屏上的投运压板单独投停。总共5块投停压板，一块为高频保护投停压板，二块为距离保护投停压板，距离I段投停压板和距离、段投停压板，另外二块为零序保护投停压板，另序段投停压板和零

22、序其它段投停压板。 （5）旁路开关代出线开关运行时，将该线路CLS-101A保护收发信机经切换开关切至与旁路线路保护配合构成高频闭锁保护。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,40,CSL-101A运行操作 （1）整个装置停用时，应取下该装置充电保护，三相不一致保护，合闸出口压板，失灵保护公共端压板，并且必须把重合闸方式切换开关置于“停用”位置，以保证线路保护动作后三跳。 （2）各保护功能可单独投停，重合闸功能的投停通过合闸出口压板和重合闸方式切换开关实现；充电保护，三相不一致保护的投停通过跳闸出口压板实现；失灵保护投停通过启动失灵公共端压板实现。 （3）重合闸方式可通过切换开关实现

23、“单重”、“综重”、“三重”、“停用”四种方式。并可通过控制字实现“同期”、“无压”、“不检”的重合条件。当切换开关置于“三重”位置时，通过控制字的整定，可实现“特殊重合闸方式”，即单相故障三跳三重，相间故障三跳不重。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,41,LFP-901A压板,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,42,LFP-901A运行操作 (1) 整个装置改信号状态时，应取下该装置的跳、合闸出口压板，起动失灵压板及起动重合闸压板。 (2)整个装置停用时，除关闭该装置的电源外，还应将该装置的跳合闸出口压板，起动失灵压板，起动重合闸压板取下。 (3)装置投运时，给上直

24、流电源，两侧收发讯机交换信号，检查通道正常，后把各保护投运压板投上，最后把跳、合闸出口压板，该装置起动失灵压板，启动外部重合闸压板投上。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,43,(4)装置的各部分保护可通过屏上的投运压板单独投停。须注意一点工频变化量距离快速段无单独投退压板，当方向高频和零序都停用时才停用，方向高频和零序都投或投入之一投入。(5)保护装置的重合闸投停可通过合闸出口压板实现，重合闸方式可通过保护屏上切换开关实现“单重”、“综重”、“三重”、“停用” 四种方式，并可通过控制字实现“同期”、“无压”、“不检”的重合条件。在运行中须注意浙江电网的线路保护重合闸仅使用柜一装置

25、内的重合闸，LFP-901A型的重合闸不用，其合闸出口压板解开，但重合闸方式置“单重”位置。要实现LFP-901A直接三跳，沟通三跳压板必须投上。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,44,(6)本装置方向高频保护的信号状态与常规高频保护不同，当该压板退出时，保护插件和收发讯机正常运行，保护有发讯功能（QDJ），但停信和跳闸逻辑均停止工作，因此方向高频保护无完全的信号状态。所以本方向高频保护投运应首先两侧收发讯机交换信号，正常后才能将方向高频保护投运压板启用。(7)本装置方向高频保护不考虑切换至“旁路”运行方式。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,45,LFP-931A的

26、运行操作（压板和LFP-901A完全一致） （1）整个装置改信号状态时，应取下该装置的跳、合闸出口压板，起动失灵压板及起动重合闸压板。 （2）整个装置停用时，除关闭该装置的电源外，还应将该装置的跳合闸出口压板，起动失灵、重合闸压板取下。 （3）装置投运时，给上直流电源，此时两侧装置先对时，以使两侧采样同步，一般需一分钟左右，四个正常运行指示灯亮，说明通道和装置无异常，后把各保护投运行压板投上，最后把跳、合闸出口压板，该装置起动失灵压板，启动外部重合闸压板投上。 （4）装置的各部分保护可通过屏上的投运压板单独投停。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,46,（5）保护装置的重合闸投停可

27、通过合闸出口压板实现，重合闸方式可通过保护屏上切换开关实现“单重”、“综重”、“三重”、“停用”四种方式。并可通过控制字实现“同期”、“无压”、“不检”的重合条件。在运行中须注意浙江电网的线路保护重合闸仅使用柜一装置内的重合闸，LFP-931A型的重合闸不用，其合闸出口压板解开，但重合闸方式置“单重”位置。 （6）LFP-931A光纤分相电流差动保护，正常运行时两侧在不断交换电流采样信息，光纤通道一直处于监测之中，因此无需象常规高频保护那样每天需人工交换通道以监测高频通道是否异常。 （7）LFP-931A光纤分相电流差动保护，当分相电流差动保护投退压板退出时，两侧依旧在不断交换电流采样信息，差

28、动逻辑也处于工作状态，但跳闸逻辑已退出工作，因此本分相电流差动保护无完全的信号状态。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,47,六、母线保护配置原则,目前500kV变电所的220kV母线及重要220kV厂站的220kV母线按双重化配置，一般220kV厂站按单套配置。 220kV母联、母分断路器应配置独立的母联、母分断路器充电解列保护，宜各自独立组屏 母差保护和断路器启动母线出口须经过复合电压闭锁,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,48,母线保护配置要求,母线差动保护 母线差动保护由分相式比率差动元件构成，母线大差比率差动（高、低比率系数定值）用于判别母线区内和区外故障，小

29、差比率差动用于故障母线的选择。动作于故障母线跳闸时必须经相应的母线电压闭锁元件闭锁。 断路器失灵保护 由该连接元件的保护装置提供的保护跳闸接点起动（单跳和三跳接点），当失灵保护保护检测到此接点动作时，若该元件的对应相电流大于失灵相电流定值（可整定是否再经零序或负序电流或经电压闭锁），则起动失灵保护；失灵保护起动后经短延时动作于母联（跳母联不经电压闭锁），经长延时切除该元件所在母线的各个连接元件。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,49,配置要求,母联失灵与母联死区保护 当保护向母联发跳令后，母联失灵保护经整定延时并经母线电压闭锁后切除两 母线上所有连接元件。只有母差保护和母联充电保

30、护才起动母联失灵保护。 若母联开关和母联TA之间发生故障，断路器侧母线跳开后故障仍然存在，正好处于TA侧母线小差的死区，为提高保护动作速度，设置母联死区保护，经延时（时间应可整定）跳开另一条母线。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,50,配置要求,母线运行方式识别 引入隔离刀闸辅助触点判别母线运行方式，同时对刀闸辅助触点进行自检。当发现与实际不符（如某条支路有电流而无刀闸位置），则发出刀闸位置报警。为减小刀闸辅助触点的不可靠性对保护的影响，可以通过模拟盘或菜单强制指定相应的刀闸位置状态，保证母差保护在此期间的正常运行。,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,51,典型母线保

31、护,固定式母差 中阻抗母差PMH系列 中阻抗母差RADSS 微机型母差REB103 微机型母差BP-2A/B 微机型母差RCS-915,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,52,BP-2B介绍,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,53,RCA-915介绍,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,54,运行注意事项,运行要求 （1）内联压板 （2）断联回路 （3）母差差流测试 （4）观察隔离开关辅助接点状态 （5）投母联 （6）母差停用,2020年8月1日,浙江电力调度通信中心制作,55,主变配置原则,双重化配置，宜三面屏布置，即二套独立的保护（含差动、后备保护）布置在二块独立的保护屏上。第三块屏布置失灵电流判别元件、