保护原理

保护动作原理按照保护动作原理，纵联保护可分为2类：1．3．1方向纵联保护与距离纵联保护。两侧保护继电器仅反应本侧的电气量，利用通道将继电器对故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保护根据两侧保护继电器的动作过程逻辑判断区分是区内还是区外故障。可见这类保护是间接比较线路两侧的电气量，在通道中传送的是逻辑信号。按照保护判别方向所用的继电器又可分为方向纵联保护与距离纵联保护。1．3．2差动纵联保护。这类保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。可见这类保护在每侧都直接比较两侧的电气量。类似于差动保护，因此称为差动纵联保护。如果将两侧保护的原理图绘在一张图上（实际每侧只是整个单元保护的半套），那么前一种保护的通道是在逻辑图中将两侧保护联系起来，而后一种保护的通道是将两侧的交流回路联系起来。2方向纵联保护的工作方式2．1闭锁式2．1．1闭锁式的基本原理方向纵联保护是由线路两侧的方向元件分别对故障的方向作出判断，然后通过高频信号作出综合判断，即对两侧的故障方向进行比较以决定是否跳闸。一般规定从母线指向线路的方向为正方向，从线路指向母线的方向为反方向。闭锁式方向纵联保护的工作方式是当任一侧方向元件判断为反方向时，不仅本侧保护不跳闸，而且由发信机发出高频电流，对侧收信机接收后就输出脉冲闭锁该侧保护。在外部故障时是近故障侧的方向元件判断为反方向故障，所以是近故障侧闭锁远故障侧；在内部故障时两侧方向元件都判断为正方向，都不发送高频电流，两侧收信机接收不到高频电流，也就没有输出脉冲去闭锁保护，于是两侧方向元件均作用于跳闸。这就是故障时发信闭锁式方向纵联保护，其基本逻辑图如图1所示。2．1．2先收讯后停讯的原则区外故障，为防止启动元件（发讯）与正方向元件动作时间的不配合而误动作，特别是远端保护，需要近端的发讯信号闭锁，在总结多年运行经验的基础上，规定必须先收到信号10ms才允许正方向停讯，逻辑示意见图2。启动元件动作首先发讯，此时门7未动作，可经门9发讯。停讯必须满足2个条件：a．反方向元件D－不动，正方向元件D＋动作，与门3有输出，表示正方向故障；b．收信10ms后，即或门2启动时间t2（10ms），与门4有输出。2个条件满足，与门7有输出，经反向器闭锁门9，停止发讯。区内故障：a．D－，D＋动作，正方向故障；b．先收讯10ms后，无闭锁信号，与门5有输出。满足这2个条件，判为区内故障，与门8有输出，可以跳闸。2．1．3远方启动图2中的T1及与门1为远方启动示意图。在区外故障中，由于某种原因，靠近故障侧的启动元件万一不能动作（如元器件损坏），为了防止正方向误动作，发信机除了由启动元件启动外，还可由收信机的输出来启动。这样在外部故障时即使只有一侧的启动元件启动，另一侧接收到远方传来的信号后也可将发信机启动起来，故称为远方启动。发信机由收信机启动形成闭环。为了解环，图2中设置了时间电路“T1”，经过延时t1后就将“与1”关闭，解除远方启动回路。时间t1应大于外部故障可能持续的最长时间，一般取t1≈10s。有了远方启动回路后，还有利于一侧的值班员单独进行通道检查。带来的问题是在单侧电源线路发生内部故障时若受电侧被远方启动可能不能停信，保护会拒动。2．1．4功率倒方向在环网中发生外部故障时，短路功率的方向可能发生转换（简称功率倒向），在倒向过程中不应失去闭锁信号。图3示出这种情况。图中假设故障发生在线路LO上靠近M侧的F点，断路器3Q先于断路器4Q跳闸。在断路器3Q跳闸前，线路L1中的短路功率由N侧流向M侧，线路L1的M侧方向元件不动作，向N侧发闭锁信号，在断路器3Q跳闸后，线路L1中的短路功率倒向，M侧的方向元件动作，停止发信并准备跳闸，此时N侧的方向元件将返回向M侧发闭锁信号。但是可能M侧的方向元件动作快，N侧的方向元件返回慢，于是有一段时间两侧方向元件均处于动作状态，造成线路L1的保护误动。解决的办法是启动元件动作或收信机收信后经过一段时间（大于本保护的动作时间，小于相邻线断路器的跳闸时间）后尚未判为内部故障，就认为是外部故障，于是将保护闭锁一段时间，以避开两侧方向元件可能处于动作状态的时间，见图4。此方法的缺点是如果紧接着发生内部故障则保护的动作稍有延迟，不过延时很短，不会造成大的影响。图中判内部故障接图2的与8输出，启动元件动作，启动T1，如果T1（35ms）内无判内部故障信号来，则T3动作，闭锁保护，在T1消失后延时20ms返回，取消闭锁。2．2允许式2．2．1允许式保护的基本原理如图5（a）所示，在功率方向为正的一端向对端发送允许信号，此时每端的收信机只能接收对端的信号而不能接收自身的信号。每端的保护必须在方向元件动作，同时又收到对端的允许信号之后，才能动作于跳闸，显然只有故障线路的保护符合这个条件。对非故障线路而言，一端是方向元件动作，收不到允许信号，而另一端是收到了允许信号但方向元件不动作，因此都不能跳闸。构成允许式方向纵联保护的基本框图见图5（b），启动元件（QD）动作后，正方向元件动作，反方向元件不动作，与2门启动发信机，向对端发允许信号，同时准备启动与3门。当收到对端发来的允许信号时，与3门即可经抗干扰延时动作于跳闸。用距离继电器作方向元件时，一般无反方向元件，距离元件的方向性必须可靠。通常采用复用载波机构成允许式保护，一般采用键控移频的方式。正常运行时，收信机经常收到对端发送的频率为fG的监频信号，其功率较小，用以监视高频通道的完好性。当正向区内发生故障时，对端方向元件动作，键控发信机停发fG的信号而改发频率为fT的跳频（或称移频）信号，其功率提升，收信机收到此信号后即允许本端保护跳闸。允许式保护在区内故障时，必须要求收到对端的信号才能动作，因此就会遇到高频信号通过故障点时衰耗增大的问题，这是它的一个主要缺点。最严重的情况是区内故障伴随有通道破坏，例如发生三相接地短路等，造成允许信号衰减过大甚至完全送不过去，并将引起保护的拒动。通常通道按相－相耦合方式，对于不对称短路，一般信号可能过，只有三相接地短路，难以通过。2．2．2超范围（POTT）和欠范围（PUTT）允许式当方向元件由距离元件承担时，其构成方式有2种：由距离保护Ⅰ段动作键控发讯的叫欠范围允许式（PUTT），由距离保护Ⅱ或Ⅲ段键控发讯的叫超范围允许式（POTT），其原理示意图见图6。图6中Z1为距离元件Ⅰ段，ZⅡ，ZⅢ为距离Ⅱ，Ⅲ段，当连接片1－3合上2－4打开，由ZⅡ（或ZⅢ）通过或门5键控发讯，称为POTT方式。当连接片2－4合上1－3打开，由Z1通过或3或5键控发讯，称为（PUTT）方式。PUTT方式：Z1动作，通过或2，或3，与门4无时限直接跳本端。通过或3，或5键控发讯。在跳闸的同时启动T1，在本端跳闸，Z1返回后，T1延时50ms返回，即继续键控50ms，保证对端能可靠跳闸。对端收到允许信号后，与ZⅡ，或ZⅢ启动与门1，经抗通道干扰时间T1的1－8ms跳闸。POTT方式：由ZⅡ（或ZⅢ）键控发讯，收到允许信号后，与ZⅡ（或ZⅢ）启动与门1，经或2、或3、与门4跳闸。POTT只在区内故障Z1动作时，才键控加速对端ZⅡ，具有很高的安全性。应当特别指出，以往的成套距离保护，附加适当的逻辑就构成纵联保护，在微机保护中，由单独的CPU构成独立完整的纵联保护。2．3闭锁式，允许式比较见表1继电保护概述1．继电保护的作用？继电保护是保证电力系统安全稳定运行的最主要的技术措施。当系统中任一一次元件（线路、变压器、发电机等）发生故障时，能在可能最小范围内，用可能最小的时延，将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证无故障部分迅速恢复运行。2．电力系统对继电保护的要求安全性和可靠性：动作可依赖性（不拒动）和动作安全性（不误动）。选择性：区外故障不误动，仅将故障元件从电力系统中切除。快速性：一方面减少一次设备故障设备损坏程度，一方面有效提高电力系统暂态稳定水平。灵敏性：保护对其保护范围内发生的各种故障有足够的反应能力。3．保护的基本概念：主保护后备保护辅助保护双重化主保护能快速切除全线故障，承担着保证系统稳定重任的保护为主保护，如纵联保护。主保护不负责对相邻线故障起后备作用。仅反应线路一侧的电气量不可能区分本线末端和对侧母线的（或相邻线始端）故障，只有反应线路两侧的电气量才可能区分上述情况，快速切除全线故障。将线路两端电气量通过通道进行传输使两侧之间发生纵向联系的保护称为纵联保护。后备保护不能快速切除全线故障和保证系统稳定性，能对相邻线故障起后备作用的保护为后备保护，如阶段式距离保护。零序电流保护：零序电流是故障量，零序电流保护以单一电流量为判据，为接地故障保护元件，其保护范围稳定，有较高耐过渡电阻能力。距离保护：距离保护是以反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗）的保护元件。距离保护不受系统运行方式影响，接地距离保护为接地故障保护元件，相间距离保护为基本的相间故障保护元件。由于反应单端故障量的后备保护不能实现全线速动，以反时限和定时限分段方式实现保护的配合。重合闸电力系统中大多数故障是瞬时性的，在线路被跳开后再进行一次重合闸，会大大提高供电的可靠性和系统并列运行的稳定性。实现以上功能的自动装置称为重合闸。双重化在高压系统中，由于线路距离较长、负荷电流大、中间变电所对故障电流分流作用大等原因，不可能由相邻元件的保护装置实现完全的远后备保护作用。为了保证区内故障时保护装置不拒动作，采用功能重复的两套或多套保护装置，以防止单个继电保护元件或回路不正常而不能给断路器发跳闸命令。这种办法，叫做保护的“双重化”（也叫近后备）。辅助保护保护装置的双重化不能解决断路器拒动问题，为了实现完整的“近后备”保护，需要装设断路器失灵保护，当控制故障设备的断路器拒绝动作时，失灵保护用最短的时延跳开同一母线上的其它断路器。在某些情况下（如无断路器的并联电抗器故障，线路－变压器串接线方式中的变压器内部故障等），保护安装处的故障特征不明显，需由其它保护发远方跳闸命令使其跳闸，对远方跳闸命令，为防止误动，跳闸侧需根据就地故障判据（必要条件）结果才能出口跳闸，以上功能需通过远跳保护来实现。失灵保护和远跳保护等都属于辅助保护。4.主要保护介绍wxh-801(2)wxh-803wdlk-860wgq-871wyx-881/882500KV线路保护配置配置依据：《电力系统微机继电保护导则》《继电保护和安全自动装置技术规程》《“防止电力生产重大事故的二十五项重点要求”继电保护实施细则》《微机线路保护通用技术条件》《继电器、保护及自动装置通用技术条件》《电力系统继电保护安全自动装置反事故措施要点》保护配置：一．主保护配置方案及通道要求：500kV系统线路保护装置应双重化，即配置两套完全独立的、全线速断的主保护，这两套独立的快速主保护装置应安装在独立的柜上，分别接用两套独立的直流蓄电池组，两组独立的CT次级绕组，两组独立的CVT次级绕组，其跳闸出口回路也应分别接到两台断路器的两组跳闸线圈。保护配置方案一：主保护1:高频方向保护（如WXH-801）主要采用带补偿的正序故障分量元件及零序方向元件，经载波通道配合构成全线速动保护的纵联方向保护；主保护2:高频距离保护（如WXH-802）WXH-802由综合距离(相间及接地)保护元件和零序方向保护元件，经光纤通道配合构成全线速动主保护保护配置方案二：主保护1:分相电流差动保护（如WXH-803）作为全线速动的主保护，瞬时切除全线路各种类型的故障，以保证系统安全稳定的运行。数据传输采用复用光纤通道。主保护2:高频方向保护（如WXH-801）或高频距离保护（如WXH-802）作为全线速动的主保护，瞬时切除全线路各种类型的故障，以保证系统安全稳定的运行。数据传输采用复用光纤通道。保护配置方案三：主保护1：分相电流差动保护（如WXH-803）与PCM终端复用OPGW光纤通道，采用2M口接入复用光纤通道。。主保护2：分相电流差动保护（如WXH-803、GRL100）通过保护屏上