继电保护基础内容

继电保护的现状和应用2020/2/222第一部分电力系统继电保护的基本知识及现状一、电力系统故障和不正常工作状态：（一）、故障：电力系统在运行中，可能由于以下原因，发生故障1、外部原因：雷击，大风，地震造成的倒杆，绝缘子覆冰造成冰闪，绝缘子污秽造成污闪。2、内部原因：设备绝缘损坏，老化。3、系统中运行、检修人员误操作。电力系统故障的类型：1、单相接地故障D（1）2、两相接地故障D（1.1）3、两相短路故障D（2）4、三相短路故障D（3）5、线路断线故障以上故障单独发生为简单故障。不同地点，两个或以上简单故障同时发生称为复故障。2020/2/223（二）、不正常工作状态电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏，但未发展成故障。不正常工作状态有：1）电力设备过负荷，如：发电机，变压器线路过负荷。2）电力系统过电压。3）电力系统振荡。4）电力系统低频，低压。电力系统事故：电力系统中，故障和不正常工作状态均可能引起系统事故，即系统全部或部分设备正常运行遭到破坏，对用非计划停电，少送电，电能质量达不到标准（频率，电压，波形），设备损坏等。继电保护的作用：就检测电力系统中各电气设备的故障和不正常工作状态的信息，并作相应处理。2020/2/2241）将故障设备从系统中切除，保证非故障设备正常运行。2）发生告警信号通知运行值班人员，系统不正常工作状态已发生或自行调整使其系统恢复正常工作状态。二、继电保护的基本任务：2020/2/2251）选择性：电力系统故障时，使停电范围最小的切除故障的方式。2）快速性：电力系统故障时，以尽可能短的时间把故障设备从电网中切除，缩短故障的存在时间。电力系统故障对设备、人身，系统稳定的影响与故障的持续时间密切相关，故障持续时间越长，设备损坏越严重；对系统影响也越大。因此，要求继电保护快速的切除故障。三、电力系统对继电保护的基本要求：（四性）2020/2/226电力系统对继电保护快速性的要求与电网的电压等级有关。220KV系统要求：近区故障100ms、远区故障120ms切除除障，500KV系统要求：近区故障80ms、远区故障90ms切除故障,含开关动作时间，现用的开关全断开时间：220KV40ms220KV35ms快速切除故障，可提高重合闸成功率，提高线路的输送容量。三、电力系统对继电保护的基本要求：（四性）2020/2/2273）灵敏性：继电保护装置在它的保护范围内（一般指末端）发生故障和不正常工作状态的反应能力，用灵敏系数K表示K=末端故障进入保护装置的电气量/保护装置的整定值（过量动作的保护）K=保护装置的整定值/末端故障进入保护装置的电气量（欠量动作的保护）4）可靠性：①保护范围内发生故障时，保护装置可靠动作切除故障,不拒动。②保护范围外发生故障和正常运行时，保护可靠闭锁,不误动。三、电力系统对继电保护的基本要求：（四性）2020/2/228常用的名词解释：主保护：满足系统稳定和设备安全的要求，能以最快的速度有选择性的切除电力设备及输电线路故障的保护。对于220KV及以上线路,变压器，母线，要求主保护全线速动，则其主保护为纵联方向，纵联距离,纵联差动。四、常用的名词解释：2020/2/229四、常用的名词解释：后备保护：当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护.后备保护可分为远后备保护和近后备保护。近后备保护：当主保护或断路器拒动时，由本线路其它保护或本电力设备其它保护切除故障，当开关失灵时，由开关失灵保护切除故障。2020/2/2210远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻线路或元件保护切除故障.辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能，或当主保护，后备保护退出运行时而增设的保护。如：一个半开关接线的短线保护，运方跳闸保护，过电压保护四、常用的名词解释：2020/2/2211异常运行保护：反应被保护线路和设备异常运行状态的保护。如：过负荷、过励磁振荡鲜列，低周减负荷等。振荡解列装置：当系统正常运行时，两个系统发生振荡，将两系统分开的装置四、常用的名词解释：2020/2/2212五、继电保护与安全自动装置技术发展现状1、国内继电保护方面电磁型晶体管电子保护（20世纪70年代中期到80年代末期）集成电路保护装置（20世纪80年代中期）单片机保护（20世纪90年代）新一代微机保护2020/2/2213单片机保护：国内最具代表的保护（1）南瑞继保有LFP-900系列高压线路保护、LFP-97系列变压器保护等;（2）国电南自有WXB系列线路保护、WBZ系列变压器保护、WFBZ-01型发变组保护等;（3）四方公司有CSL系列线路保护和CST系列变压器保护等。优点：①维护调试方便、可靠性高、灵活性好、附加功能多等。②微机高压线路保护在功能与构成上实现了①相间距离保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段各自独立;②接地距离保护得到广泛应用;③纵联距离保护的阻抗元件独立于后备距离保护之外;④综合重合闸中的选相元件分配到纵联、距离、零序等各种保护中;⑤反映工频变化量原理的保护快速发展，其中有工频变化量方向高频保护、正序故障分量方向高频保护、工频变化量阻抗元件等。不足：运算速度低。2020/2/2214进人21世纪后，数字信号处理器DSP技术融人到微机保护的硬件设计中，极大地提高了保护器对原始采样数据的预处理和计算能力，更容易地做到了实时测量和计算。例如，在保护中可以由DSP在每个采样间隔内完成全部的相间阻抗和接地阻抗计算，完成电流、电压测量值的计算，并进行相应的滤波处理。新一代微机保护的典型代表：①、南瑞继保的RCS系列线路、主变、母线和发变组保护，②、国电南自的PSL系列线路保护DGT-801系列发变组保护等。由于光纤通道的铺设，在220-500kV超高压输电线路装设光纤电流差动保护装置。目前有:南瑞继保的RCS-931系列和国电南自的PSL-603系列等。现在我国主保护动作时间仅为10-30ms，处于国际领先水平。2020/2/22152、国内安全自动装置方面对应区域电网的暂态稳定预测和紧急控制，我国从20世纪80年代就已经开始研究和应用。现在，随着GPS同步和高速光纤通道的联网以及相量测量单元(PMU)的全网布局，使电网中远隔千里的各关键点的各相量，如同近在眼前。因此，基于PMU的广域测量系统(WAMS)在全世界范围内得到了高度重视。四川的“川电东送安全控制系统”：保证川渝与华中互联电网安全稳定运行。四川部分为二滩电厂、洪沟变电站、龙王、石板箐站和所连接的切负荷站。2020/2/22163、国际先进水平比较电网构架：美国、加拿大、日本和欧洲各国都强于我国。继电保护和安全自动装置：继电保护技术(包括可靠性、快速性、实现技术、运行水平等)继电保护原理(反映故障分量、躲过振荡、非全相运行中又发生短路、自适应重合闸等)安全自动装置美国、加拿大、日本和欧洲各国以及前苏联同我国相比，某些方面水平相当，而某些方面远不如我国，因而总体上我国处于国际领先水平。2020/2/2217六、继电保护标准化设计规范的推出近年来，数字式继电保护装置基本已经取代了电磁型、集成电路型等保护装置。继电保护装置正确动作率大幅提高，运行水平也得以迅速提升。同时，继电保护工作的管理水平和技术水平也得到了极大提高。但随着电网的迅猛发展，使电网对继电保护的依赖程度进一步加大，继电保护承担保证电网稳定的责任更加突出。近年来，继电保护的不正确动作行为造成电网事故的情况依然存在，其中有人为原因、设备原因、反措落实不到位等原因，也有设计的原因。但大多数均与二次回路有关。由于二次回路的多样化，导致了一些本可以避免的事故。2020/2/2218目前继电保护设备主要存在如下两个问题:1、用户需求多样化，导致制造、设计原则不一致。2、环节的多样化给继电保护运行带来问题。2020/2/2219继电保护标准化设计所涉及的内容：标准化设计1、一般要求（1）、保护装置的通用要求（2）、保护配置及二次回路的通用要求（3）、保护及辅助装置编号原则2、保护配置原则3、技术原则4、保护功能要求5、保护组屏（柜）设计（1）、组屏（柜）原则及方案（2）、保护屏（柜）端子排设计（3）、3/2断路器保护屏（柜）端子排设计（4）、双母线接线保护屏（柜）端子排设计6、保护屏（柜）压板、转换开关及按纽设置7、二次回路设计8、保护与通信设备接口要求9、相关设备及回路的要求2020/2/2220第二部分继电保护的配置一、500KV变电站的特点1）容量大、一般装750MVA主变1-2台，容量为220KV变电站5-8倍。2）出线回路数多一般500KV出线4-10回220KV出线6-14回3）低压侧装大容量的无功补偿装置（2×120MAR）4）在电力系统中一般都是电力输送的枢纽变电站。其地位重要，变电站的事故或故障将直接影响主网的安全稳定运行。5）500KV系统容量大，一次系统时间常数大（50-200ms）。保护必须工作在暂态过程中，需用暂态CT（TP级），PT一般选用CVT。2020/2/2221二、500KV、220KV变电站主设备对继电保护的要求1）500KV主变、500KV线路、220KV主变220KV线路，500KV、220KV母线均采用双重化配置。2）近后备原则，3)通道（复用载波通道，微波通道，光纤通道）2020/2/2222三、500KV、220KV线路保护的配置1、500KV、220KV线路的特点a)500KV线路长距离，重负荷可达150万千瓦。b)500KV、220KV线路有许多同杆并架双回线，因其输送容量大，发生区内异名相跨线故障时，不允许将两回线同时切除，否则将影响系统的安全运行。应配置分相电流差动保护或其它具有跨线故障选相功能的全线速动保护。2020/2/2223c)500KV一般采用1个半开关接线，线路停电时，开关要合环，需加短线保护。d)线路输送功率大，稳定储备系数小，要保证系统稳定，要求保护动作速度快，整个故障切除时间小于100ms。保护动作时间一般要≤40ms。（全线任一点故障）e)线路分布电容大线路空载、接地故障、甩负荷等，未端电压升高。要加并联电抗器限制,并联电抗器保护、过电压保护、开关失灵保护等需跳对侧开关,应加远方跳闸保护。f)500KV线路一般采用单相重合闸。2020/2/2224500KV、220KV线路保护配置原则：保护双重化：1）每套完整、独立的保护装置应能处理可能发生的所有类型的故障。两套保护之间不应有任何电气联系，当一套保护退出时不应影响另一套保护的运行。2）两套主保护的电压回路宜分别接入电压互感器的不同二次绕组。2、继电保护配置原则2020/2/22253）电流回路应分别取自电流互感器互相独立的二次绕组，并合理分配电流互感器二次绕组，避免可能出现的保护死区。分配接入保护的互感器二次绕组时，还应特别注意避免运行中一套保护退出时可能出现的电流互感器内部故障死区问题。4）双重化配置保护装置的直流电源应取自不同蓄电池组供电的直流母线段。2、继电保护配置原则2020/2/22264）两套保护的跳闸回路应与断路器的两个跳圈分别一一对应。5）双重化的线路保护应配置两套独立的通信设备（含复用光纤通道、独立光芯、微波、载波等通道及加工设备等），两套通信设备应分别使用独立的电源。6）双重化配置保护与其他保护、设备配合的回路应遵循相互独立的原则。2、继电保护配置原则2020/2/2227500KV、220KV线路后备保护的配置原则采用近后备方式：每条线路均应配置反映系统D1、D1-1、D2、D3等各种类型故障的后备保护，当双重化的主保护均有完善后备保护时可不另配。对相间短路，配三段式距离、对接地故障，配三段接地距离和反时限零序保护（过渡电阻300欧）配三相过电压（500KV线路）和远方跳闸保护。2、继电保护配置原则2020/2/2228500KV主变、220KV主变保护配置1、500KV、220KV主变按双重化配置主保护和后备保护主保护：差动保护(不同原理）、差动速断后备保