哈尔滨配网继电保护讲座

配网继电保护简介配网继电保护现状负荷开关（“三工位”刀闸）——无保护负荷开关-熔断器组合电器——熔丝保护(ABB生产的最大电流125A，动作时间5ms~10ms）真空断路器——三段过流保护（有源保护、无源保护)断路器保护分类有源保护无源保护（自供电）有源过流保护装置有源过流保护装置有源过流保护装置有源过流保护装置无源自供电式过流保护WIC1自供电式过流保护配网断路器过流保护是一种具有反时限和定时限特性的CT自供电型保护继电器，是专为额定电流较小的断路器柜而设计的。WIC1自供电式过流保护参数的设定可通过断路器的拨码开关来实现。所有电子元件都得到了安全保护，不会受到气候和机械作用的影响。WIC1自供电式过流保护保护类型：1、动作时间可调的三相定时限过流和短路故障保护。2、可选择的三相反时限过流保护和定时限短路故障保护。3、通过内部计算而实现的定时限接地过流保护。WIC1自供电式过流保护自供电型保护系统和断路器组合可以替换负荷开关高压熔断器组合电器。WIC1自供电式过流保护WIC1的继电器带有3个模拟量（即三相电流）输入。根据被保护系统的电流大小，保护系统可提供不同变比型号的CT。保护继电器的参数是用拨码开关来设定的，每一种保护参数由4个拨码开关按二进制编码设定。WIC1自供电式过流保护最小工作电流：为保证可靠动作，包括WIC1型在内的所有自供电型保护继电器都需要一个任一相中稳定存在的最小电流。此最小值为CT最小一次电流值的0.9倍。WIC1自供电式过流保护WIC1自供电式过流保护故障存储器。WIC1继电器中集成的故障存储器能够存储最近1次发生的故障数据，并可通过个人计算机接口来读取。故障信息如下：1）保护跳闸或外部触发跳闸。2）各相的动作电流值或接地故障电流值。WIC1自供电式过流保护故障跳闸时对应于不同的故障电流值，继电器的最小动作时间见下图。也就是说，当系统处于空载线路时，当发生故障时，保护仍然可以动作，动作延迟时间如图所示。WIC1型保护的最小动作时间为40ms。WIC1自供电式过流保护WIC1自供电式过流保护如图所示，当系统单相接地时，故障电流需要达到额定电流的10倍以上时，保护才可以达到最小动作时间；当三相短路时，故障电流接近4倍额定电流时，保护即可达到最小动作时间。WIC1自供电式过流保护通讯：1、通过PC适配器进行通信：通过使用WIC1的通讯适配器WIC1-PC2，就可以连接到PC机上的串行接口。通讯使用专有的SEG通讯协议。2、通过专用的掌上电脑进行通信。WIC1自供电式过流保护输入和输出：输入：WIC1型保护系统的输入应与所配置的CT相匹配。注：不允许与二次电流为1A或5A的普通CT相连接。输出：跳闸线圈脉冲输出长度为50ms，脉冲间隔时间取决于跳闸线圈的阻抗和电流大小，跳闸所需的能量由继电器所集成的电容器来提供。脉冲一直持续到补偿临界值为止。WIC1自供电式过流保护总结：以ABB、施耐德、西门子三个开关柜厂家为例。设备厂家直流电源电源指示跳闸指示参数设定通电试验ABB无源无无拨码可以施耐德无源无无拨码可以西门子无源有无拨码可以WIC1自供电式过流保护由上表可以看出，这种无源自供电式断路器保护无法从继电器上观察保护的工作状态以及动作信息，因此在运行中我们无法从外观上观察到保护是否正常工作，也无法观察保护的动作情况。在维护中可以通过通信端口连接计算机来读取保护的动作信息。休息一会~哈尔滨配网快速保护系统根据哈尔滨电业局的总体规划，结合哈尔滨电业局的具体情况，本项目试点线路为20kV十四环线，主要实现配网快速保护，故障快速定位、快速隔离、快速恢复，故障时不影响线路的其它部分，实现哪里故障、哪里停电，停电范围最小，停电时间最短，故障恢复最快。哈尔滨配网快速保护系统对20kV十四环线的配网改造目的是为了实现智能配电快速保护，最大限度缩短配网故障时的停电时间、减少停电范围，快速恢复非故障区供电，提高供电可靠性。为实现本期试点目标，需要对20kV十四环线的一次设备进行改造，同时在开闭所、环网柜、柱上开关、箱变等场所安装配电保护装置。哈尔滨配网快速保护系统改造配网一次网架，更换和改造运行状况不好或不能满足保护要求的一次设备，使得网架及设备满足安全性、可靠性、经济性要求，具有较强的灵活性和适应性，安全可靠，以满足城市发展中出现的新变化。使试点线路为20kV十四环线成为保护功能完善，故障定位隔离快速，恢复供电快速，供电可靠性最高的配网线路。哈尔滨配网快速保护系统根据《配电自动化试点建设与改造技术原则》的建议以及哈尔滨市配网的实际情况，配网快速保护系统结构采用“分析系统+配电终端”的两层构架。哈尔滨配网快速保护系统以网络拓扑保护原理、配电网络方向保护原理及对应的横向通信机制为基础，配电网络拓扑保护、配电网络方向保护作主保护；通过重合闸消除瞬时性故障，过流加速保护切除永久性故障；配网近后备保护作为第二层防护；变电站原有馈线保护作为“远后备”，成为第三层防护；通过以上三层配电网防护体系，实现配网馈线自动化故障点判断定位与隔离在快速性、选择性、就地化及可靠性等多方面的统一。哈尔滨配网快速保护系统提供两种供电恢复方案。第一种，在联络开关处的配电自动化终端配置电源备自投功能，一侧电源失电情况下，由备自投功能完成非故障区域的供电恢复；第二种，在配网出现故障时，配网分析系统对配电网络的状态分析，在故障区域隔离成功后，配网分析系统提供配网供电恢复方案，由配网分析系统自动或人工参与实现非故障区域的供电恢复。配电网络拓扑保护保护原理保护信息交互DTU之间通过GOOSE实时交换保护启动、保护动作、开关分/合位置、开关拒动、重合闸出口、重合闸后加速动作等用于网络拓扑的相关信息。配电网络拓扑保护“N者有其一”的基本保护原理配电网络拓扑保护的主要原理是“N者有其一”，说明如下：非变电站出口节点的线路故障判据：非变电站出口开关相邻的N个节点中有且只有一个检出线路过流故障，则该非变电站出口开关为故障临近节点。配电网络拓扑保护配电网络拓扑保护如上图所示，如果盛和天下12#开关的出线发生故障，对其进行分析：以盛和天下12#开关为中心，画一个圈，该圈包络盛和天下12#开关相邻的N个节点（盛和天下10#、11#、13#、14#、15#、16#、17#、18#开关），以此N个节点作子集，依据“非变电站出口处线路故障判据”对故障点判断定位及处理。盛和天下12#开关相邻的N个节点中，有且仅有盛和天下10#开关处检出过流故障，满足“非变电站出口节点的线路故障判据”，判定盛和天下12#开关为故障临近节点。配电网络拓扑保护变电站出口处节点的线路故障判据：包含自身在内的N个节点中有且只有一个检出线路过流故障，则该变电站出口开关为故障临近节点。配电网络拓扑保护配电网络拓扑保护如上图所示，如果盛和天下开闭所的母线发生故障，对其进行分析：以变电站出口后的首个开关为中心（如果变电站的馈线开关未配置配电网络拓扑保护，则盛和天下开闭所1#开关定义为变电站出口后首个开关），画一个圈，该圈包络盛和天下开闭所1#开关及其相邻开关总共N个节点（金鼎文化开闭所1#～9#开关），以此N个节点作子集，依据“变电站出口处线路故障判据”对故障点判断定位及处理。包括盛和天下开闭所1#开关及其相邻开关在内的N个节点中，有且仅有金盛和天下开闭所1#开关处检出过流故障，满足“变电站出口节点的线路故障判据”，判定盛和天下开闭所1#开关为故障临近节点。配电网络拓扑保护重合闸排除瞬时故障配电网络拓扑保护为方便说明，在此假设DTU（或FTU）都投入重合闸功能。如上图所示，如上图所示，如果盛和天下12#开关的出线发生故障。盛和天下12#开关的DTU（或FTU）通过配电网络拓扑保护完成故障定位，跳闸盛和天下12#开关。在盛和天下12#开关合闸储能完成的条件下经固定延时（可整定），该开关重合闸。配电网络拓扑保护如果为永久性故障，盛和天下12#开关处DTU（或FTU）再次检测到故障电流，重合闸后加速动作，盛和天下12#开关再次跳闸,永久故障点被其相邻点开关完全隔离。如果为瞬时性故障，盛和天下12#开关重合闸后，DTU（或FTU）没有再检测到故障电流，重合闸成功，瞬时性故障排除。配电快速保护功能配置配电网络拓扑保护实现终端之间的横向通信，利用网络拓扑保护原理在40ms之内实现故障定位与隔离（不含断路器机构动作时间）。过流保护检测线路故障，配置多段相过流、1段零序过流。重合闸当允许重合闸投入时，通过重合闸消除线路的瞬时性故障，迅速恢复供电。过流加速保护当重合闸于永久性故障点，过流加速保护动作切除故障。近后备保护故障点临近开关拒动导致故障不能切除，近后备保护动作切除故障。过负荷告警线路的发生过负荷，发出告警信号。测控功能遥测的采集和处理可采集至少6个间隔的交流量，计算电压、电流、功率、谐波等数据。其中：电压输入标称值：100V/220V/380V，50Hz；电流输入标称值：5A/1A；或电压、电流传感器模式输入；电压电流采样精度：0.5级；有功、无功采样精度：1.0级；在标称输入值时，每一回路的功率消耗小于0.5VA；短期过量交流输入电流施加标称值的2000%（标称值为5A/1A），持续时间小于1秒，配电终端工作正常;采集至少8路直流量。测控功能遥信的采集和处理采集开关的位置、弹簧未储能信号、远方/就地信号；双位置遥信处理功能；其他用户可自定义的开入遥信状态；软件防抖动时间10~60000毫秒可设，遥信分辨率小于10毫秒；保护动作、异常告警等虚信号。测控功能遥控操作对具备遥控条件的开关进行远方遥控;具备软硬件防误动措施，保证控制操作的可靠性，控制输出回路提供明显断开点，继电器触点额定功率：AC250V/10A，AC380V/4A，DC30V/10A的纯电阻负载；触点寿命：通、断上述额定电流不少于10万次。故障判断处理功能终端检测配网一次故障（相间故障、接地故障、过负荷等），提供实时故障信息给主站分析软件，主站根据网络拓扑情况，结合故障区域判断逻辑，对故障发生区域做出准确判断，同时提出合理的负荷转移、非故障区域停电恢复策略，供主站调度人员参考。最终完成故障区域判断、故障隔离、非故障区恢复供电一系列动作。运行告警功能所有报警信号都可作为虚遥信上传至主站/子站。告警信号主要有如下几类：线路以及开关状态异常信号。装置自检异常信号。具备自诊断、自恢复功能，对各功能板件及重要芯片可以进行自诊断，故障时能传送报警信息，异常时能自动复位。通信功能智能装置接入终端具备管理机功能，可接入多个不同规约类型的智能装置，完成主站、子站与智能装置之间的信息转发。可同时支持多种规约，规约类型扩展快捷、灵活，采用组态配置方式；标准配置中支持IEC-101、IEC-104、IEC-103、DNP、网络103、Modbus等常用对上、对下规约。可接入附近的自动化终端、电度表等智能装置，减少光缆布线。以太环网（100M）。终端自带以太环网功能，可以直接接入光纤构成以太环网。通信功能信息交互“三遥”（遥测、遥信、遥控）。合理化的上送策略，避免网络数据拥堵。定值的远方召唤和远方修改。故障检测信息、运行告警信息、遥信变位信息主动上传至主站/子站。总查询。通信功能通信端口2个10/100BASE-T以太网络接口，电口/光口可选；4个RS-485/RS-232串口,电口/光口可选。选配无线GPRS/CDMA通信接口。选配无线调试通信接口。数据存储大容量的存储器，掉电不丢失；至少128M，可选配1G存储。记录遥信变位、故障信息、装置自检、运行报警事件发生时间和顺序。具有历史数据存储能力，能够存储事件SOE，存储容量大于60天；装置失电，数据永久保存。供电方式装置的主电源可同时接纳110V/220V交流、直流供电方式，支持双路电源输入，互为备用