220kV(500kV)电网继电保护课程课件-线路保护
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220kV/500kV电网继电保护 线路保护部分10/10/20221电网继电保护主主 讲讲 内内 容容一.220kV/500kV电网继电保护装置的配置原则二.220kV/500kV电网各级继电保护装置的配合三.220kV/500kV电网继电保护装置的动作原理10/10/20222电网继电保护目 录1 保护配置目的2 保护配置要求3保护配置原则4 保护配置方式5 保护装置的配合6 保护动作时间级差配合7 保护动作灵敏度配合10/10/20223电网继电保护目 录8 线路保护的基本原理9 纵联保护原理10 华东电网主要的纵联保护类型11 光纤保护通道12 载波保护通道13 线路保护跳闸逻辑举例10/10/20224电网继电保护一.220kV/500kV电网继电保护装置的配置原则1 保护配置目的2 保护配置要求3 保护配置原则 10/10/20225电网继电保护1.保护配置目的1.1检测电网中发生的故障(相间短路、接地短路、断线)1.2检测其它异常运行情况 (过负荷、温度过高、压力过高)10/10/20226电网继电保护1.保护配置目的1.3隔离故障,使受区域影响最小1.4使设备免受过应力、免受损害1.5 维持整个电网的安全稳定运行 10/10/20227电网继电保护2 保护配置要求 选择性选择性 可靠性可靠性 灵敏性灵敏性 速动性速动性10/10/20228电网继电保护2 保护配置要求 选择性切除故障元件或隔离故障区域,使故障影响的范围最小;准确反映所选择的保护区域,保证保护范围外部故障时可靠不动作;强强调调保保护护之之间间的的配配合合,包包括括灵灵敏敏度度配合与整定值配合配合与整定值配合10/10/20229电网继电保护2 保护配置要求可靠性-依赖性:该动时应能可靠动作,不能拒动;强强调调保保护护装装置置的的技技术术性性能能和和质质量量,保保护护装装置置的的配配置置合合理;理;(原理简单明了(原理简单明了,装置质量好装置质量好,保护区有重叠保护区有重叠)-安全性:不该动时绝不能动作,不应拒动;;强强调保护装置的技术性能和质量调保护装置的技术性能和质量;(有有区分非故障扰动、防止误动的措施)区分非故障扰动、防止误动的措施)10/10/202210电网继电保护2 保护配置要求 灵敏性保护对故障或不正常状态的反映能力;更定量、定性地强调保护的依赖性;更定量、定性地强调保护的依赖性;(能能适适应应系系统统的的各各种种运运行行方方式式潮潮流流、网网络络结结构构及及接接地地点点等等不不同同方方式式,反反映映各各种种类类型型不不同同严严重重性性的的故故障障,保保证证保保护护内内部部起起动动元元件件、闭闭锁锁元元件件、方方向向判判别别元元件件和选相元件之间的灵敏度配合和选相元件之间的灵敏度配合)10/10/202211电网继电保护2 保护配置要求 速动性切除故障元件快速,使故障影响的范围最小,维护系统稳定;强强调速动保护正确动作调速动保护正确动作(独独立立跳跳闸闸I I段段、纵纵联联保保护护及及通通道道、合合于于故故障障保保护护、极极端端严严重重情情况况下下的的速动保护正确动作)速动保护正确动作)10/10/202212电网继电保护华东华东电网电网500kV500kV保护配置保护配置 概况说明概况说明 线路保护类型及厂家线路保护类型及厂家 断路器保护类型及厂家断路器保护类型及厂家 母线保护类型及厂家母线保护类型及厂家10/10/202213电网继电保护500kV500kV厂站保护配置举例厂站保护配置举例10/10/202214电网继电保护3.1 保护配置原则500kV部分 更强调保护的依赖性与速动性,但也不能失掉安全性,同时满足其他配置要求;两套全线速动的主保护两套全线速动的主保护 完善的后备保护完善的后备保护-三段式相间距离及接地距离三段式相间距离及接地距离-反反映映高高电电阻阻接接地地故故障障的的定定时时限限/反反时时限限零零序序方向过流保护方向过流保护10/10/202215电网继电保护3.2 保护配置原则220kV部分 也强调保护的依赖性但速动性与安全性要求比500kV低,同时也要满足其他配置要求;配配置置原原则则同同500kV500kV,但但要要求求特特别别能能适适应应短短线线路路,要要求求有有零零序过流保护序过流保护-以前要求配置以前要求配置4 4段式零序过流保护段式零序过流保护-现现在在强强调调配配置置两两段段,不不推推荐荐后后备备三三段段,简简化保护整定及各段之间的配合化保护整定及各段之间的配合10/10/202216电网继电保护4.1 保护配置方式500kV部分两套双重化的保护:。全线速动的主保护(纵联保护)。三段式相间及接地距离保护。定时限/反时限零序方向过流。每一套保护取用独立CT、PT及直流电源,保护所用的通道也独立。分别跳断路器的一组跳圈10/10/202217电网继电保护4.2 保护配置方式220kV部分同500kV,两套保护完全双重化:。一般配置两段零序过流保护,但不作硬性要求;强调主保护(纵联保护)的功能特性。对双母线接线,重合闸、母线电压选择、断路器防跳及跳闸自保持、断路器失灵起动装置放在线路保护柜内,但不双重化;。其他同500kV部分10/10/202218电网继电保护二.220kV/500kV电网各级继电保护装置的配合 强调速动保护强调速动保护 独独立立跳跳闸闸I段段、纵纵联联保保护护、合合于于故故障障保保护护、极端严重情况下的速动保护;极端严重情况下的速动保护;近后备保护近后备保护断路器失灵保护及死区保护;断路器失灵保护及死区保护;阶段式后备保护(远后备)阶段式后备保护(远后备)II、III、IV段及反时限配合的远后备;10/10/202219电网继电保护6.保护动作时间级差配合保护动作时间级差配合A A处处故障(故障(NN处线路保护处线路保护1 1段内):段内):(1 1)NN、P P处处线路保护线路保护1 1段动作(保护范围段动作(保护范围 85%85%全线)全线);(2 2)线路两端的纵联保护动作(利用通道保护范围为)线路两端的纵联保护动作(利用通道保护范围为线路全长)线路全长);动作时间动作时间=0.1s=0.1s=保护检测时间保护检测时间30ms+30ms+通道时间通道时间15ms+15ms+断断路器动作时间路器动作时间50ms ;50ms ;10/10/202220电网继电保护6.保护动作时间级差配合保护动作时间级差配合A A处处故障(故障(NN处线路保护处线路保护1 1段内):段内):(3 3)如如NN站站的断路器(的断路器(5011/50125011/5012)失灵或是)失灵或是CTCT与断路与断路器之间的死区故障器之间的死区故障;如如50115011失灵,起动失灵,起动NN站母线保护站母线保护0.25s0.25s跳该母线上的所有跳该母线上的所有断路器;如断路器;如50125012失灵,失灵,0.25s0.25s起动起动50135013跳闸及远方跳闸跳闸及远方跳闸(5032(5032、50335033约约0.30s0.30s跳闸跳闸););10/10/202221电网继电保护6.保护动作时间级差配合保护动作时间级差配合A A处处故障(故障(NN处线路保护处线路保护1 1段内):段内):(3 3)如如NN站站的断路器(的断路器(5011/50125011/5012)失灵或是)失灵或是CTCT与断路与断路器之间的死区故障器之间的死区故障;如如50125012失灵,远方跳闸通道末投或不好,由失灵,远方跳闸通道末投或不好,由MM站的保护站的保护2 2段段(1s)(1s)或是或是3 3段段(1.5s)(1.5s)跳跳50325032及及5033;5033;10/10/202222电网继电保护6.保护动作时间级差配合保护动作时间级差配合B B处处故障(故障(NN处线路保护处线路保护1 1段外):段外):(1 1)P P处处线路保护线路保护1 1段动作(保护范围段动作(保护范围 85%0.5s的振荡 对更快的振荡,由于保护无法同故障(对称故障)区分,可能会误动;但系统的振荡周期一般总是大于0.5s;一般1段保护能躲过振荡中心,故不经振荡闭锁;距离III段动作时间一般大于振荡周期,故不需要闭锁;当系统最大振荡周期为1.5s及以下时,动作时间大于0.5s的1段、动作时间大于1s的2段和动作时间大于1.5s的3段,均可不经振荡闭锁;10/10/202240电网继电保护功率功率倒向倒向 主要针对于双回线发生的功率倒向:由于两侧的正反方向保护灵敏度不同,与通道的配合也可能存在差异,会引起保护误动,跳双回线;在闭锁式与允许式中均使用,加时延保证保护正确判别;牺牲从反方向故障发展为正方向故障的保护出口时间;电流差动保护不需要该回路;10/10/202241电网继电保护PTPT或或CTCT断线断线 PT断线时闭锁:距离保护;利用电压的方向保护(如零序方向、功率方向);CT断线时:不闭锁电流差动保护,但发告警信号;(对母差保护一般要进行闭锁)10/10/202242电网继电保护9.纵联保护原理l 线路保护中作为主保护,借助通道构成故障方向的确定判别,构成全线范围内快速动作;l 根据保护的原理,主要有下列类型:高频距离、高频方向、分相电流差动、零序差动、综合差动(正序+负序/零序)、电流相差(现已不用)、能量比较;l 根据使用通道的方式,对高频距离、高频方向又分为:允许式、闭锁式、混合式、直跳式;l 根据保护发信段的范围不同允许式又分为:欠范围、超范围;l 根据使用通道的方式又分为:专用、复用10/10/202243电网继电保护差动保护1.原理|IA+IA|1/2(|IA|+|IA|)2.优点:不需要引入电压,不受PT断线、振荡闭锁的影响,受接地电阻的影响也较小,不需对正反方向出口故障作特殊处理,能适应串补线路,能识别跨线故障;3.缺点:对通道的要求较高,要求传送信息量多,需采用数字通道;受CT饱和影响;要对长线路充电电流作特殊处理;要求两侧装置时钟保持同步,需对时钟、传输时延作特殊处理;10/10/202244电网继电保护高频保护原理允许式:就地保护动作收到对侧信号 对欠范围允许式,由于可能会发生两侧相继跳闸,为保证可靠跳闸,一侧动作后,需延长发信;因对故障的范围有明确的选择性区分,延长发信不会引起误动对超范围允许式,在一侧动作后,因对故障的范围无明确的选择性区分,故不能延长发信,否则在发生区外故障转换时会引起误动。10/10/202245电网继电保护高频保护原理允许式:就地保护动作收到对侧信号 在发生相间故障时,由于信号会通过电力线短路掉,以致传送不到对侧,两侧不能进行跳闸,为此需有Unblock解除闭锁回路。正常时载波机发监频信号,就地保护正方向动作后停发监频信号,转为发跳频信号,如在约35ms的时间内仍收不到跳闸信号,载波机就给本侧的保护发出一个Unblock解除闭锁信号,相当于接收到了对侧的跳频信号,于是去进行跳闸。10/10/202246电网继电保护高频保护原理允许式:就地保护动作收到对侧信号 Unblock解除闭锁信号在监频信号消失后,如在约35ms的时间内仍收不到跳频信号即发出该Unblock信号,但在约150ms后即撤掉该信号,以免区外故障发生误动;如在在约150ms后,仍在发该信号,且保护没有发生跳闸,认为载波机故障,转为发通道故障信号。10/10/202247电网继电保护高频保护原理闭锁式:就地保护动作收不到任一侧信号 对闭锁式,为防止两侧保护起动判别有差异,在收到对侧信号后,将该信号延长约10ms(称为配合时间),以等待本侧的保护反映,并且防止在闭锁信号中断的情况下发生误动。10/10/202248电网继电保护 保保 护护 发发 信及出口信及出口 回回 路路允许式中保护发信有:欠范围(允许式中保护发信有:欠范围(1段)段)及超范围(及超范围(2段或段或3段)两种;段)两种;闭锁式中保护起讯由故障检测元件起闭锁式中保护起讯由故障检测元件起起动及收到对侧发信后起讯;反方向起动及收到对侧发信后起讯;反方向元件动作继续发信;元件动作继续发信;就就地地正正方方向向元元件件(出出口口元元件件):允允许许中中采采用用2段段或或3段段,正正方方向向保保护护,不不能能用用1段段;闭闭锁锁式式也也采采用用2段段或或3段段,正正方方向保护,不能用向保护,不能用1段;段;10/10/202249电网继电保护高频保护原理不管是允许式还是闭锁式当保护线路上的电流发生倒向时,为防止该线路上保护由于两侧保护反映时间不同而引起误动,需要有功率倒向回路,防止在发生区外故障转换时保护误动。当保护先判为区外故障然后判为区内故障时,如两侧保护满足通道检测的条件,则需要等待一个时间,才能出口。但在发生区外转区内故障时会延长动作时间。10/10/202250电网继电保护允许式与闭锁式的区别 允许式 闭锁式 原理 就地正方向保护动作(出口跳闸条件)收到对侧信号 收不到任一侧信号 动作顺序:正常 发监频 不发信号 故障开始 起讯 本侧判为正向 停监频,本侧停信 功率提升 可继续接收 发跳频 对侧发信 对侧判为正向 本侧收信 对侧停信 动作出口 YES YES 10/10/202251电网继电保护允许式与闭锁式的区别 允许式 闭锁式优缺点 快速 相对较慢 两侧使用两个频段 使用一个频段 PLC接口 只能使用相间耦合 可使用相地耦合 要求有UNBLOCK 无要求 要求有弱馈回音回路 无要求 载波机故障不易误动 易误动(正常无监视)光纤接口 较好 通常不使用,误码易误动10/10/202252电网继电保护线线路路两两侧保护之间的配合侧保护之间的配合如采用电流差动保护,由于要求两侧的保护采如采用电流差动保护,由于要求两侧的保护采样或故障检测判断时刻严格同步,计算判别处样或故障检测判断时刻严格同步,计算判别处理、理、CT饱和处理、测量传输时延及处理、误码饱和处理、测量传输时延及处理、误码检测处理等也求一致,故两侧保护只能采用同检测处理等也求一致,故两侧保护只能采用同一种类型;但当今保护对一种类型;但当今保护对CT变比要求可以在一变比要求可以在一定范围内不相同;定范围内不相同;闭锁式中保护如有反方向保护灵敏度配合的问闭锁式中保护如有反方向保护灵敏度配合的问题,一般也要求两侧的保护类型一致;题,一般也要求两侧的保护类型一致;允允许许式式保保护护如如采采用用距距离离原原理理,可可以以不不要要求求两两侧侧保保护护类类型型不不相相同同;但但对对方方向向保保护护,如如也也有有正正、反反方方向向保保护护的的配配合合问问题题,也也最最好好能能一一致致,以以便便于配合;于配合;10/10/202253电网继电保护10.华东电网主要的纵联保护类型1 差动保护(ABB的REL561/REL551,ALSTOM的P540、LFCB,GE的L90,南瑞的LFP931A)。2 高频距离保护(ABB的REL521/REL531,SEL的SEL-321,GE的TLS、DLP、ALPS,南瑞的LFP-902A,国电南自的WXB-11C、四方的CSL-101A)。10/10/202254电网继电保护10.华东电网主要的纵联保护类型3 高频方向保护(GE的SLP/SLCN、PLS,现已不用,南瑞的LFP901A、国电南自的WXB-15C、四方的CSL-101A按方式2运行)。4 其他类型的保护原理现在不用。10/10/202255电网继电保护保护所使用的通道l差动保护除江都-扬州线使用微波外,其余均使用光纤通道;l高频距离、高频方向通常使用载波通道,但有光纤通道时均推荐使用光纤通道,一般使用允许式方案;使用光纤通道时,要外加接口装置,进行光/电转换,数据编码/解码;10/10/202256电网继电保护11.光纤保护通道光纤保护通道11.1 专用方式 保护输出光信号经尾纤直接上光缆(30km)保护经过光放后再经尾纤上光缆或经尾纤直接上光缆,采用中继站放大(120km)保护输出光纤经光电转换装置(5km)变成电信号至PCM(10m),再经过小光端机上专用光纤(专用纤,方式为PCM复用)11.2 复用方式 保护输出光纤经光电转换装置(5km)变成电信号至PCM(10m),再经过光端机上光缆 保护输出电信号至PCM(10m),再经过光端机上光缆10/10/202257电网继电保护11.光纤保护通道光纤保护通道11.3 电流差动保护 光纤通道特别适用于电流差动保护;电流差动保护原理简单、能识别跨线故障,运行、调试、维护方便;11.4 距离或方向保护 适于采用允许式的保护11.5 可传送远方跳闸信号 远方跳闸信号传送可靠,可不用就地判别装置10/10/202258电网继电保护差动差动保护通道保护通道以ABB的REL561保护举例10/10/202259电网继电保护12 载波保护通道载波保护通道也有专用和复用,现在基本上都是专用,仅走保护信号,其他远动、通信信号走光纤;保护可采用允许式和闭锁式;如采用允许式,需要有UNBLOCK输出;传送远方跳闸信号,会产生误动,需经就地判别装置再出口;10/10/202260电网继电保护13 线路保护跳闸逻辑举例线路保护跳闸逻辑举例LFP-901A高频方向保护;ALPS高频距离保护;LFP-902高频距离保护及后备距离保护;LFP-931A分相电流差动保护;10/10/202261电网继电保护结 束 语诚请各位提出宝贵意见和建议!谢 谢 大 家!10/10/202262电网继电保护暂态超越暂态超越由于故障的过渡过程,使得保护在稳态及暂态情况下对故障点的检测判别不同,有可能会发生在整定范围之外的故障保护因为暂态的影响而将其判为整定范围之内的故障,即谓之为超越;而当过渡过程结束后,又会判为故障发生在另一个故障点(范围比前者缩小);为防止暂态超越,需将1段设定的短于线路全长;一般要求超越5%,另再加10%的安全裕度,故1段整定为85%;10/10/202263电网继电保护
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