220kv線路保護

1、220kV線路保護配置方案,許繼WXH-802/3A微機線路保護簡介,引言——基本概念,1、電力系統(tǒng)：指由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電設(shè)備及相應(yīng)的輔助系統(tǒng)組成的電能生產(chǎn)、輸送、分配、使用的統(tǒng)一整體。2、輸電線路：各個電壓等級的輸電線路是電力系統(tǒng)中聯(lián)系發(fā)電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)的紐帶，線路故障則會直接導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)和停電。3、線路保護：當(dāng)線路故障時能靈敏的，有選擇的、可靠的并快速的切除故障的設(shè)備。線路保護配置要求隨電壓等級的升高而升高。,引言—

2、—基本概念,4、故障特點：輸電線路故障時，基本的電氣特點，電流增大，電壓降低。線路保護的配置方案都是以此為基礎(chǔ)的。5、故障方向：目前國內(nèi)線路保護的正方向，都是遵從從母線指向線路。正方向的確立線路保護能否保證其選擇性的基礎(chǔ)。6、故障類型：由于高壓輸電線路地理位置的原因，外力因素（雷擊、樹木、人力等等）導(dǎo)致的故障占多數(shù)。,220kV線路保護配置——原則,1、在任何時刻，電力系統(tǒng)中任一設(shè)備、元件和線路都不能沒有保護，而任一種保護裝置都有其

3、原理上的缺陷，都有損壞或失效的可能，從而不能保證一刻不停地提供絕對可靠和完善的保護，因此一個設(shè)備或一條線路必須有由幾個保護裝置組成的保護系統(tǒng)進行保護。組成保護系統(tǒng)的方案叫作保護配置方案。2、對于電網(wǎng)中擔(dān)負電能輸送的220kV及以上高壓、超高壓輸電線路，對其進行合理的保護配置就尤為重要。,220kV線路保護配置——原則,3、對于220kV及以上電壓等級的輸電線路保護配置系統(tǒng)，根據(jù)所起作用和性能要求的不同，分為三類：主保護（在線路全長內(nèi)

4、能以最快速度切除任何類型的故障 ）；后備保護（作為主保護的后備，在主保護退出檢查維修或拒動情況下能夠切除故障 ）；輔助保護（能彌補主保護或后備保護某些性能缺陷的保護裝置，起輔助作用的保護 ）。,220kV線路保護配置——原則,4、220kV及以上電網(wǎng)的繼電保護要求配置的速動保護(全線速動保護、相間及接地故障的速動段)，在正常整定情況下，應(yīng)快速切除本線路的金屬性短路故障;相間及接地故障的延時段后備保護主要保證選擇性及靈敏性的要求。5

5、、為了保證可靠性，220kV及以上電網(wǎng)的繼電保護都要求采用遵循相互獨立原則的雙重化（雙主雙后）配置方案。,220kV線路保護配置——方案,1、我國110kV及以上電網(wǎng)均采用中性點直接接地的模式，在這種系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時接地短路電流很大，故習(xí)慣稱之為大電流接地系統(tǒng)。2、大電流接地系統(tǒng)故障特點：輸電線一般比較長，線路分布電容較大，且可能距離電廠較近，占總短路故障的70%都是單相接地短路，短路電流很大，電壓降低很大。短路時電壓有很大

6、降低，使電能供應(yīng)和消耗失去平衡，容易引起系統(tǒng)振蕩，且多采用單重方式，重合過程中易出現(xiàn)非全相運行狀態(tài)，線路輸送功率減少可能引起非全相振蕩，產(chǎn)生很大的負序和零序分量。,220kV線路保護配置——方案,3、主保護配置方面：上世紀(jì)70年代以來，由于電力系統(tǒng)規(guī)模的發(fā)展，輸電線路的增長，系統(tǒng)穩(wěn)定問題逐漸嚴(yán)重，對繼電保護切除故障速度的要求提高，要求在任何情況都有一套主保護在工作。因此采用兩套主保護的配置方案，即兩套能在線路全長范圍內(nèi)瞬時切除任何短路故

7、障的縱聯(lián)保護。由于每種保護原理都有一定的性能弱點，最好能采用兩套原理不同的主保護。隨著保護功能的不斷完善，也可采用兩套相同原理的主保護。 許繼的配置模式：WXH-802A（高頻方向）+WXH-803A（光差電流）；WXH-803A（光差電流）+WXH-803A（光差電流）。,220kV線路保護配置——方案,,,,,,雙母線接線,220kV線路保護配置——方案,4、后備保護配置方面：由于大電流接地系統(tǒng)的線路較長，遠后備難以滿足下一

8、條線路末端短時的靈敏度，故一般采用近后備方式。后備保護一般采用相間距離保護和接地距離保護。如果靈敏度和動作速度滿足要求，也可采用方向性零序電流保護。 WXH-802/3A保護中后備保護的配置三段式接地距離和三段式相間距離；四段式零序方向電流保護；自動重合閘；選配三相不一致和零序反時限保護。,許繼220kV線路保護實現(xiàn)方案——綜述,1、WXH-802A系列保護為微機實現(xiàn)的用于220kV及以上輸電線路的數(shù)字式快速保護裝置，用做主

9、保護（以縱聯(lián)綜合距離保護和零序方向保護為主體，可用于收發(fā)信機專用通道或載波通道、光纖通道等復(fù)用通道）和后備保護（包含三段相間距離、三段接地距離和四段零序構(gòu)成），還可選配自動重合閘。零序反時限和三相不一致。 2、 WXH-803A系列保護為微機實現(xiàn)的用于220kV及以上輸電線路的數(shù)字式快速保護裝置，用做主保護（以光纖電流差動保護為主體）和后備保護（包含三段相間距離、三段接地距離和四段零序構(gòu)成），還可選配自動重合閘。零序反時限和三相不一致

10、。,許繼220kV線路后備保護實現(xiàn)方案,1、后備保護的原理：后備距離或者零序保護只能反應(yīng)輸電線路單側(cè)電氣量（電流和電壓）的變化。2、后備保護的構(gòu)成：首先能識別故障，其次能區(qū)分故障點的遠近，從而實現(xiàn)選擇性動作。3、后備保護的缺點：不能區(qū)分本線路末端故障和相鄰線路始端故障，為了保證在相鄰線路始端故障時不越級跳閘，后備保護的瞬動段都只能保護本線路全長的一部分，不能構(gòu)成全線速動。4、后備保護的特點：為了保護線路全長，后備保護一般都是按照多

11、段式設(shè)置，相互配合，即可保護本線路全長，又可構(gòu)成相鄰線路的后備保護。,許繼220kV線路后備保護實現(xiàn)方案,4、后備保護的特點：為了保護線路全長，后備保護一般都是按照多段式設(shè)置，相互配合，短路點越近動作越快。既可保護本線路全長，又可構(gòu)成相鄰線路的后備保護。,許繼220kV線路保護實現(xiàn)方案——距離,1、距離保護的原理：距離保護是一種反應(yīng)故障點至保護安裝點之間的距離（阻抗）,并根據(jù)距離的遠近而確定動作時間的保護。2、距離保護的核心：歐姆定律

12、為本的阻抗繼電器。3、距離保護的特點：對于阻抗繼電器，在線路運行時，Zm=Zl=Un/Il；故障時Zm=Zk=Umk/Ik，而Un遠大于Umk，Il又遠小于Ik，所以Zk遠小于Zl，即測量阻抗可區(qū)分正常運行和短路故障；如果K點發(fā)生的是金屬性故障，則Zm=Zk，即測量阻抗反應(yīng)了短路點到保護安裝處的阻抗，也就是反應(yīng)了故障點的遠近。,許繼220kV線路保護實現(xiàn)方案——距離,4、距離保護的優(yōu)點：受運行方式變化的影響較小，特別是瞬動Ⅰ段，

13、只保護全長的一部分，基本不受運行方式變化的影響；對于距離Ⅱ、Ⅲ段由于保護范圍擴展到相鄰線路，在相鄰線路發(fā)生故障時，短路點至保護安裝處可能存在分支電流，所以在一定程度上受運行方式變化的影響。既能反應(yīng)電壓的降低又能反應(yīng)短路電流的增大，靈敏度高?？梢栽诙嚯娫吹膹?fù)雜網(wǎng)絡(luò)中保證動作的選擇性。5、距離保護的缺點：不能全線速動。,許繼220kV線路保護實現(xiàn)方案——距離,6、距離保護的構(gòu)成：測量部分：用于對短路點阻抗測量和方向的判別；啟動部分

14、：用于判別系統(tǒng)是否故障；振蕩閉鎖：用于防止系統(tǒng)振蕩時距離保護誤動；交流檢測：防止PT二次斷線時距離保護誤動；邏輯部分：實現(xiàn)距離保護功能。,許繼220kV線路——接地距離保護實現(xiàn),1、輸電線路距離保護安裝處單相電壓降計算公式：是該相上正序、負序和零序電壓降之和。,,K——零序電流補償系數(shù)。,,——短路點的該相電壓。,,——該相從短路點到保護安裝處的壓降,許繼220kV線路——接地距離保護實現(xiàn),1、接地距離保護Ⅰ、Ⅱ段的動作特性：多邊

15、形,許繼220kV線路——接地距離保護實現(xiàn),3、接地距離保護Ⅲ段的動作特性：多邊形,許繼220kV線路——接地距離保護實現(xiàn),4、接地距離保護動作特性說明：電抗線：上面的一條直線，沿R方向下傾10度左右，是為了防止經(jīng)過渡電阻短路時若過渡電阻的附加阻抗是阻容性時避免超越。電阻線：右面的一條直線，用來躲過負荷時的最小負荷阻抗。方向線：下面的一條直線，是為了在正方向出口短路時即使過渡電阻的附加阻抗是阻容性時也沒有死區(qū)。左傾線：保證測量阻

16、抗在靈敏角上時可靠動作，同時角度不能太大，使系統(tǒng)振蕩時落入測量阻抗繼電器的時間不至于太長。,許繼220kV線路——相間距離保護實現(xiàn),1、輸電線路距離保護安裝處相間電壓降計算公式：,,——短路點的相間電壓。,——兩相電流差,——從短路點到保護安裝處的兩相壓降之差。,許繼220kV線路——接地距離保護實現(xiàn),1、相間距離保護Ⅰ、Ⅱ段的動作特性：極化圓,許繼220kV線路——接地距離保護實現(xiàn),3、相間距離保護Ⅲ段的動作特性：極化圓,許繼220k

17、V線路——接地距離保護實現(xiàn),4、相間距離保護動作特性說明： 正序極化電壓較高時，由正序電壓極化的距離繼電器由很好的方向性，當(dāng)正序電壓下降至20%以下時，有正序電壓記憶量極化。為了保證正方向故障能可靠動作，反方向故障不動作，設(shè)置了偏移特性，在Ⅰ、Ⅱ段距離繼電器暫態(tài)動作后，改用反偏阻抗繼電器，保證繼電器動作后能保持到故障切除。在Ⅰ、Ⅱ段距離繼電器暫態(tài)不動作時，改用上拋阻抗繼電器，保證母線及背后故障時不誤動，對后加速則一直采用反偏阻抗繼電

18、器。,許繼220kV線路——距離保護的實現(xiàn),1、距離保護功能的投入：接地距離保護和相間距離保護的投入公用一個距離保護硬壓板和一個距離保護軟壓板，二者是與的關(guān)系，只有都投入，距離保護功能才投入。2、接地距離三段和相間距離三段的投入，要靠距離控制字中進行對應(yīng)位置是否置1來控制。3、距離保護的啟動公用突變量啟動值和零序輔助啟動值。4、接地距離保護所用定值：零序電抗、零序電阻補償系數(shù)；正序阻抗角；負荷電阻；接地電抗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段定值（并非是

19、阻抗定值Z，而是X）；接地Ⅱ、Ⅲ段延時。（以上定值確定接地特性）,許繼220kV線路——距離保護的實現(xiàn),5、相間距離保護所用定值：正序阻抗角；相間偏移角；負荷電阻；相間阻抗Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段定值（是阻抗定值Z；相間Ⅱ、Ⅲ段延時。（以上定值確定圓特性）6、全相及非全相時配置三段式相間及接地距離。7、手合時固定投入加速阻抗Ⅲ段功能，手合邏輯：跳位固定20S，有流。8、單重加速固定投入經(jīng)振蕩開放的加速接地Ⅱ距離保護。9、三重加速，固定投入瞬

20、時加速距離Ⅱ段保護，但是可經(jīng)控制字選擇是否經(jīng)振蕩閉鎖，并可經(jīng)控制字選擇是否投入瞬時加速距離Ⅲ段保護。,許繼220kV線路——距離保護的實現(xiàn),10、三重時，當(dāng)加速Ⅱ段不經(jīng)振蕩和加速Ⅲ段都不投入時，自動投入經(jīng)振蕩閉鎖的瞬時加速Ⅱ段以及帶延時的距離Ⅱ、 Ⅲ段保護。11、距離保護在系統(tǒng)未振蕩時一直投入突變量啟動元件，但識別出系統(tǒng)振蕩時則閉鎖突變量啟動元件，改由I0I2不對稱開放元件和Ucos￠對稱開放元件， I0I2非全相開放元件開放距離保護

21、，保證振蕩中發(fā)生區(qū)外故障不誤動，發(fā)生區(qū)內(nèi)故障不拒動。12、距離加速近受距離壓板控制。13、PT斷線時距離保護退出。,許繼220kV線路——距離保護的實現(xiàn),14、接地距離Ⅰ、Ⅱ段動作時選相跳閘，若選相無效且動作元件不返回，則延時100ms三跳。15、相間距離和距離 Ⅲ段直接三跳。16、若多相故障永跳控制字投入，或者距離Ⅱ、 Ⅲ段永跳控制字投入，則相間距離或者距離Ⅱ、 Ⅲ段動作時直接三跳同時閉鎖重合閘。17、TA斷線時，僅保留距離

22、Ⅱ、 Ⅲ段。,許繼220kV線路——距離保護的實現(xiàn),有關(guān)距離保護的幾點注意：過渡電阻：金屬性短路是一種比較理想的短路，常見的短路一般都含有過渡電阻，故障過渡電阻的存在使短路點的故障相或故障相間上的電壓不再是零。相間短路時，過渡電阻就是電弧電阻；接地短路時過渡電阻除電弧電阻外還有桿塔電阻和大地電阻。所以接地和相間距離動作特性中一定要考慮過渡電阻的影響，。現(xiàn)在各個電壓等級的輸電線路在接地短路時考慮的最大過渡電阻的數(shù)值為：220kV，100

23、歐姆；330kV，150歐姆；500kV，300歐姆。,許繼220kV線路——距離保護的實現(xiàn),有關(guān)距離保護的幾點注意：系統(tǒng)振蕩：并列運行的系統(tǒng)或發(fā)電廠由于靜穩(wěn)破壞（大機組失磁或者線路傳輸功率超過穩(wěn)定極限）或者動穩(wěn)破壞（短路故障時如果故障切除過慢）導(dǎo)致失去同步，破壞了穩(wěn)定運行，于是出現(xiàn)了振蕩。這是最為嚴(yán)重的一類系統(tǒng)事故。可能發(fā)展為電網(wǎng)大停電的起因，也可能發(fā)展為大停電事故過程中的一個環(huán)節(jié)。系統(tǒng)振蕩時電流、電壓做周期性的變化，測量阻抗很可能

24、落入動作區(qū)內(nèi)。因此距離保護對系統(tǒng)振蕩要做專門的處理。當(dāng)距離保護投入經(jīng)振蕩閉鎖時，還可自動投入靜穩(wěn)破壞檢測元件。3I1>IJW 突變量啟動元件不動作;延時30ms,許繼220kV線路保護實現(xiàn)方案——零序,1、零序保護的原理：是一種反應(yīng)輸電線路一端零序電流的保護,并根據(jù)零序電流的大小而確定動作時間。2、零序保護的核心：帶方向的過流保護。3、零序保護的特點：在線路正常運行時，沒有零序電流；當(dāng)發(fā)生接地故障時才有零序電流，所以零序保

25、護可區(qū)分正常運行和接地故障；當(dāng)接地點越靠近保護安裝處，則零序電流越大，也就是說零序電流的大小也反應(yīng)了故障點的遠近。,許繼220kV線路保護實現(xiàn)方案——零序,4、零序保護的特點：簡單，可靠；但是只能反應(yīng)接地故障，對于兩相短路或者三相短路不能保護。零序Ⅰ段瞬動，要躲線路末端故障時的最大零序電流，且受運行方式的影響較大，所以不能保護線路全長（保護范圍較?。?，起不到全線速動。零序Ⅱ段，帶短延時保證可靠切除線路范圍內(nèi)的故障。零序Ⅲ段，帶

26、較長延時應(yīng)能可靠保護全線路。零序Ⅳ段，長延時，保護本線高阻接地短路，作為前三段的后備，很靈敏。,許繼220kV線路保護實現(xiàn)方案——零序,5、零序保護的構(gòu)成：3I0部分：使用保護裝置自產(chǎn)的3I0；3U0部分：使用保護裝置自產(chǎn)的3U0；原理：根據(jù)大接地電流系統(tǒng)發(fā)生接地故障時出現(xiàn)較大的零序電流且故障線路的零序功率方向由線路流向母線的原理構(gòu)成的一種保護。實現(xiàn)：過流+零序功率方向。,許繼220kV線路——零序保護的實現(xiàn),1、零序保護的實

27、現(xiàn)：零序保護功能的投入要零序保護硬壓板和零序保護軟壓板共同投入才起作用。2、零序四段的投入要靠控制字中對應(yīng)為是否置1來控制。3、零序保護Ⅰ段固定經(jīng)方向，靈敏角-110度，只有一個電流定值；4、零序保護Ⅱ段固定經(jīng)方向，靈敏角-110度，有一個電流定值和一個延時定值；5、零序保護Ⅲ段可選擇是否經(jīng)方向，靈敏角-110度，有一個電流定值和一個延時定值； 6、零序Ⅳ段可選擇是否經(jīng)方向，靈敏角-110度，有一個電流定值和一個延時定值；,許

28、繼220kV線路——零序保護的實現(xiàn),7、全相時投入四段零序以及零序加速保護。8、非全相時只保留零序Ⅳ段，當(dāng)投入零序Ⅳ段跳閘后加速時，零序Ⅳ段延時為Ⅳ段延時-500ms與500ms的最大值。9、手合加速無方向的零序加速段，延時100ms。10、單重加速無方向的零序加速段，延時60ms。11、三重加速無方向的零序加速，延時100ms。12、當(dāng)TV斷線時零序保護Ⅰ、Ⅱ自動退出，零序Ⅲ、 Ⅳ段若不經(jīng)方向控制，則變?yōu)檫^流保護，否則也自動

29、退出。13、當(dāng)距離或零序任一壓板投入時，則TV斷線時自動投入零序過流和相過流，經(jīng)同一延時出口。,許繼220kV線路——零序保護的實現(xiàn),14、零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段經(jīng)選相跳閘，若選相無效且動作元件不返回，則延時100ms三跳。15、零序Ⅳ段和TV斷線后過流（零流）保護動作后直接三跳閉鎖重合閘。16、若零序Ⅱ段永跳控制字投入、或零序Ⅲ段永跳控制字投入，則零序Ⅱ、Ⅲ段保護動作后直接三跳閉鎖重合閘。17、TA斷線時零序保護自動退出。,220k

30、V線路重合閘配置原則,1、據(jù)統(tǒng)計，架空線路所發(fā)生的故障90%以上都是瞬時性的故障（雷擊或鳥害等等），故障后線路保護動作跳開兩側(cè)的斷路器，由于沒有電源向短路點提供短路電流，電弧會自動熄滅，如果此時重合閘動作，對恢復(fù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行十分有利。即使重合到永久性故障上，線路保護還能再次動作跳開斷路器，據(jù)統(tǒng)計重合閘成功率在80%以上。2、自動重合閘作用：對瞬時故障，可快速恢復(fù)正常運行，提高供電的可靠性。對由于保護誤動，或者人工誤操作等原因?qū)?/p>

31、致的斷路器誤跳閘可通過重合閘來糾正。,220kV線路重合閘配置原則,提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，重合成功后系統(tǒng)恢復(fù)成原先的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。3、自動重合閘的缺點：如果重合到永久性故障的線路上，則系統(tǒng)則會再一次受到?jīng)_擊，對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行不利。4、自動重合閘的配置：對于輸電線路，瞬時性故障占比重很大，所以大多數(shù)220kV及以上線路都配置重合閘。對于變壓器，發(fā)電機等站內(nèi)設(shè)備，有金屬外殼，不易受到外界因素侵害，所發(fā)生的故障大多為永久性故障，不易采

32、用重合閘。對于母線，介于以上兩者之間，也不配重合閘。,220kV線路重合閘配置方案,1、220kV及以上電壓等級的斷路器都是分相操作機構(gòu)，所以對應(yīng)配置的重合閘也具有單重、三重、綜重、停用等四種模式供選擇。單重方式：保護動作單跳單重，三跳不重；三重方式：保護動作三跳三重；綜重方式：保護動作單跳單重，三跳三重；停用方式：保護動作單跳或三跳不重。2、對于220kV常規(guī)接線方式，則采用線路保護中配置重合閘的模式，對于330kV及以上

33、如果是采用3/2接線，則采用斷路器保護中配置重合閘的模式。,220kV線路重合閘配置方案,3、對于只有單側(cè)電源的情況，電源側(cè)線路保護重合閘可以采用無檢定的方式，等重合閘延時時間到就重合，不存在同期問題。4、對于雙側(cè)電源的線路來說，如果發(fā)生單相故障，由于有兩相一直相連，則故障相的重合也沒有必要取檢同期。但是如果是三相跳閘，在重合時則必須要考慮兩側(cè)同期的問題，如果兩側(cè)不同期合閘，合閘時會產(chǎn)生較大的沖擊電流，影響電力設(shè)備的安全，甚至?xí)鹣?/p>

34、統(tǒng)的振蕩。目前的常規(guī)方法是一側(cè)投檢無壓，一側(cè)投檢同期，檢無壓側(cè)先合開關(guān)，檢同期側(cè)在滿足條件后才合，發(fā)電廠側(cè)一般都是設(shè)置檢同期方式。,220kV線路重合閘配置方案,5、對于雙側(cè)電源的線路來說，檢無壓端為了在斷路器偷跳時能夠重合，則必須投入檢同期功能才行，但是檢同期端絕不能同時投入檢無壓功能。,許繼220kV線路——重合閘的實現(xiàn),1、自動重合閘的啟動：位置不對應(yīng)啟動，即偷跳啟動（在HHJ動作時）。保護啟動，包含本保護啟動以及其它保護啟動

35、。2、自動重合閘的充電：開關(guān)合位，即分相TWJ不動作；無閉鎖重合閘開入；重合閘投入。15秒充電。3、重合閘的閉鎖：內(nèi)部軟件的閉鎖（動作，軟壓板或控制字）；外部開入的閉鎖（開入）。,許繼220kV線路——重合閘的實現(xiàn),4、重合閘功能的投入：重合閘動作方式靠外部把手的開入或者內(nèi)部把手的設(shè)置來控制（根據(jù)內(nèi)把手有效控制字受否投入來選擇）。5、重合閘的相關(guān)定值：單重延時；三重延時；合閘同期角。以及控制字中相關(guān)偷跳啟動重合閘，檢無

36、壓，檢同期，無檢定和有壓轉(zhuǎn)檢同期的整定。6、重合閘采用一次重合閘模式。7、停用方式下，不溝三；投入閉重三跳軟壓板時閉重且溝三。8、重合閘檢定方式下，對于抽取的線路電壓采用自適應(yīng)的方式。即合閘狀態(tài)下，加入抽取電壓任意大小和相位，則保護默認(rèn)并置之為標(biāo)準(zhǔn)，在檢定,許繼220kV線路——重合閘的實現(xiàn),時，拿彼時的抽取電壓和此標(biāo)準(zhǔn)比較，滿足檢無壓（母線電壓小于30V或線路電壓小于0.3Ux）或檢同期（母線電壓大于40V或線路電壓大于0.7U

37、x時滿足同期角差）條件，則合閘。9、放電條件：永跳；單重方式下三跳；跳位動作持續(xù)24s；未充滿電時啟動重合閘；外部閉鎖重合閘開入（同閉重溝三軟壓板功能相同，是或門的關(guān)系）；停用；重合閘出口；合閘壓力不足時，若重合閘未啟動，延時200ms放電；當(dāng)合閘壓力不足時，在200ms內(nèi)重合閘啟動，則閉鎖重合閘放電回路。,第一部分結(jié)束,許繼220kV線路主保護實現(xiàn)方案,1、主保護的產(chǎn)生：多段式的后備距離或者零序保護只能反應(yīng)輸電線路單側(cè)電氣量（電流和

38、電壓）的變化，其速動段從根本上說無法滿足線路全長范圍內(nèi)對于任何故障速動的要求。要想滿足，必須配置反應(yīng)輸電線路兩側(cè)電氣量變化的縱聯(lián)保護。2、縱聯(lián)保護：是用某種通信通道將輸電線路兩端的保護裝置縱向聯(lián)結(jié)起來，將本端的電氣量信息狀態(tài)傳送到對端進行比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍之外，從而實現(xiàn)全線速動切除區(qū)內(nèi)故障。,許繼220kV線路主保護實現(xiàn)方案,3、縱聯(lián)保護要想獲得兩側(cè)的電氣量變化信息，就必須把本側(cè)的信息告訴對側(cè)，然后從對側(cè)讀取

39、信息，這就必須涉及到通信問題，通信離不開通道，目前常見的通道類型。電力線載波通道（分為專用收發(fā)信機或復(fù)用載波機），經(jīng)濟但是不可靠；微波通道（很少應(yīng)用）；光纖通道（專用或者復(fù)用），可靠，目前正大量應(yīng)用于110kV及以上線路保護中；導(dǎo)引線，適用于10kM內(nèi)的線路，很少使用。,許繼220kV線路主保護實現(xiàn)方案,3、主保護的分類：靠傳遞允許或閉鎖等邏輯命令的縱聯(lián)距離或縱聯(lián)方向保護，結(jié)合通道構(gòu)成專用（收發(fā)信機）閉鎖式，或者復(fù)用（載波機或

40、光纖）允許式保護?？恐苯觽鬟f電流電壓等交流量，比較兩側(cè)電流大小和相位的，光纖電流差動保護。,許繼220kV線路主保護實現(xiàn)方案,4、主保護的分類：,利用雙端的信息確定故障位置，實現(xiàn)全線范圍快速保護,線路保護的正方向規(guī)定如下：以母線流向電網(wǎng)，即流出的電流方向為規(guī)定的電流正方向。,許繼220kV線路主保護——光差部分,,,,,,,差動保護理論基礎(chǔ)：基爾霍夫電流定律,許繼220kV線路主保護——光差部分,,動作電流(差動電流)為：制動

41、電流為：差流元件基本動作方程：　{,許繼220kV線路主保護——光差部分,區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)實際短路電流都是由母線流向線路，和參考方向一致，都是正值，差動電流就很大Id >>Ir ，滿足差動方程，差流元件動作。凡是在線路內(nèi)部有流出的電流，都成為動作電流。,區(qū)內(nèi)故障示意圖,許繼220kV線路主保護——光差部分,區(qū)外故障示意圖,區(qū)外故障時，一側(cè)電流由母線流向線路，為正值，另一側(cè)電流由線路流向母線，為負值，兩電流大小相同，

42、方向相反，所以差動電流為零，差流元件不動作。凡是穿越性的電流不產(chǎn)生動作電流，只產(chǎn)生制動電流。正常運行時的電流分析同上。,,,許繼220kV線路主保護——光差部分,差動繼電器構(gòu)成：針對不同故障類型，配置不同特性的差動元件，實現(xiàn)快速性、靈敏度、可靠性的有效統(tǒng)一。采樣點差動---嚴(yán)重性金屬故障，動作速度快；增量差動---高阻故障及振蕩中故障,靈敏度高；相量差動---金屬性故障、弱饋故障；振蕩中故障及重負荷下故障靈敏度較低；零序差

43、動---緩慢爬升的高阻接地故障.,,許繼220kV線路主保護——光差部分,穩(wěn)態(tài)量差動,,變區(qū)域、變算法、變延時的保護特性 速動性及可靠性的統(tǒng)一！,速動區(qū): Icd=1.8Iop K=1 瞬時動作 靈敏段：Icd=Iop k=0.75 延時30ms出口,相差定值：1)整定時考慮最小方式下區(qū)內(nèi)故障差流值有足夠的靈敏度。2) 整定值應(yīng)大于1.5倍線路全長電容電流，線路兩端應(yīng)按一次電流相同折算到二次整定,許繼220

44、kV線路主保護——光差部分,穩(wěn)態(tài)量差動,,Im=△Im+IfhIn=△In-IfhIdm=|Im＋In|= |△Im＋△In|=IFIrm= |Im-In|= |△Im-△In+2Ifh| 當(dāng)發(fā)生重負荷大過渡電阻接地故障時，故障電流受負荷電流抵消而產(chǎn)生兩端故障相電流反相的現(xiàn)象;Ifh >> IF Idm < kIrm 保護拒動.,穩(wěn)態(tài)量相量差動： 1) 制動電流受穿越性負荷電流影響較

45、大 2) 高阻故障、重負荷下故障、振蕩中故障靈敏度低，可能拒動,許繼220kV線路主保護——光差部分,增量差動,,增量差動： 增量差動作方程中都為故障量，不受負荷影響，靈敏度高，可實現(xiàn)高阻故障、振蕩中故障快速出口要解決的問題：區(qū)外故障切除增量繼電器動作解決辦法：啟動一段時間后增加相差門檻把關(guān)條件,許繼220kV線路主保護——光差部分,瞬時值差動實際應(yīng)用：當(dāng)前有效n個采樣點中如有m個點滿足動作方程(采用1

46、1取6判據(jù),每周波采樣24點) 快速段: 按有效值兩倍In進行折算,同時應(yīng)滿足大于差流定值； K=0.8 靈敏段： 按有效值1倍In進行折算,同時應(yīng)滿足大于差流定值； K=1.2瞬時值差動：基于采樣點的差動，可實現(xiàn)差動在嚴(yán)重金屬性故障快速出口 WXH-803A在金屬性故障16ms內(nèi)出口,,許繼220kV線路主保護——光差部分,零序差動,,

47、Icd0為零序差動電流定值,由用戶整定； 該元件滿足條件后延時100ms動作。零序差動元件配合相差選相元件選擇差流最大相出口。 注意：零序電流差動保護只針對單相高阻故障；當(dāng)任一相電流大于2In時零序差動被閉鎖； 1、防止短線路背后大電源門口三相短路出現(xiàn)一側(cè)不正常零序電流時保護誤動； 2、延時100ms主要躲三相開關(guān)合閘不同期引起的不正常零序電流。,許繼220kV線路主保護——光差部分,線路差動保護關(guān)

48、鍵技術(shù)問題,,,1、輸電線路電容電流影響 ——模型方面；,4、高阻、振蕩中故障靈敏度問題 ——靈敏度方面；,2、TA斷線差動保護誤動 ——差動原理方面；,3、TA暫態(tài)飽和特性不一致 ——二次回路方面；,5、兩側(cè)電流的采樣同步及數(shù)據(jù)容錯 ——處理方面；,許繼220kV線路主保護——光差部分,電容電流是從線路內(nèi)部流出的電流，因此它構(gòu)成動作電

49、流。由于負荷電流是穿越性的電流，它只產(chǎn)生制動電流。所以在空載或輕載下電容電流最容易造成保護誤動。,許繼220kV光差保護之電容電流,不同電壓等級下的分布電容及電容電流（每百公里）,許繼220kV光差保護之電容電流,穩(wěn)態(tài)電容電流補償,穩(wěn)態(tài)補償方法和線路等效模型有關(guān)，WXH-803A采用T型等效，單端補償,許繼220kV光差保護之電容電流,暫態(tài)電容電流,設(shè)計數(shù)字濾波器，濾除電容引起的高頻分量,,原始數(shù)據(jù),濾波后數(shù)據(jù),許繼220kV光差保護之

50、電容電流,解決方案,正常運行時進行穩(wěn)態(tài)電容電流補償對差動電流進行數(shù)字濾波提取有用工頻量采樣自適應(yīng)的差動方程以躲電容電流影響（合閘期間抬高差動定值）,設(shè)有并聯(lián)電抗器投入硬開入，當(dāng)保護線路有并聯(lián)電抗器投入運行時將此開入投入。該端子直接影響差動保護的電容電流補償量大小。,許繼220kV光差保護之電容電流,TA回路原理圖,許繼220kV光差保護之TA飽和,由磁通公式可以得出：,故障電流越大，越容易飽和；二次負載越大，越容易飽和；有剩磁，

51、更容易飽和；一次系統(tǒng)時間常數(shù)越大，越容易飽和；,許繼220kV光差保護之TA飽和,抗飽和方案：1、區(qū)內(nèi)外判別（時差法）2、飽和開放（虛擬制動電流抗TA飽和判據(jù)）1用于故障初期識別飽和2用于區(qū)外飽和轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障時差動保護的開放,許繼220kV光差保護之TA飽和,當(dāng)線路一側(cè)發(fā)生TA斷線時，此時差動電流與制動電流相同,重負荷發(fā)生一側(cè)TA斷線，差動繼電器會動作,許繼220kV光差保護之TA斷線,TA斷線時滿足以下特征：,在不考

52、慮兩側(cè)同時斷線時僅有一側(cè)電流存在變化；兩側(cè)電壓均沒有變化，為正常運行電壓；僅有一側(cè)有零序電流，但無零序電壓；當(dāng)有負荷電流存在時，兩側(cè)均在合閘位置；,當(dāng)差動元件動作且以上條件均滿足延時10s判別為TA斷線，TA斷線時無流側(cè)為斷線側(cè)。,許繼220kV光差保護之TA斷線,當(dāng)差動方程動作但不滿足TA斷線特征則允許差動保護動作,兩側(cè)均有電流突變量啟動或零序電流啟動；任一側(cè)電壓有變化；任一側(cè)有零序電壓；當(dāng)對側(cè)在三相跳閘位置時；,當(dāng)已經(jīng)識

53、別出TA斷線后再滿足以上條件則保護根據(jù)‘TA斷線閉鎖差動’控制字的投入情況決定是否閉鎖保護。,許繼220kV光差保護之TA斷線,當(dāng)裝置應(yīng)用于一個半開關(guān)接線形式時，當(dāng)一個CT發(fā)生斷線時，但裝置對應(yīng)相的電流不為零，或者由于線路兩側(cè)TA傳遞特性存在誤差導(dǎo)致差流元件長期動作，為避免故障時保護誤動作，當(dāng)識別出差流元件動作10s后（裝置發(fā)差流長期存在告警）立即閉鎖差動保護。,TA斷線及差流長期存在均為分相識別，按相閉鎖保護。,許繼220kV光差保護

54、之TA斷線,TA斷線的解決方案: 1) 差流輔助啟動增加電壓條件；任一側(cè)斷線不會引起 雙端保護啟動； 2) TA斷線識別判據(jù);識別出TA斷線后根據(jù)控制字實現(xiàn) 是否按相閉鎖；,許繼220kV光差保護之TA斷線,啟動靈敏度問題：在一側(cè)為弱電源時發(fā)生故障，如果系統(tǒng)輕負荷在弱電源側(cè)無法啟動,弱電源側(cè)電流變化量不能啟動，但是存在電壓變化量或者零序電壓，因此滿足差動方程和電壓條

55、件可以解決弱電源側(cè)的靈敏度問題。,許繼220kV光差保護之靈敏度,引起兩側(cè)采樣不同步的原因：1. 兩側(cè)裝置上電時刻的不一致；2. 一側(cè)數(shù)據(jù)傳送到另一側(cè)有通道時延和數(shù)據(jù)接收時延；3. 兩側(cè)裝置晶振存在固有偏差；,電流差動保護在算法上要求參加比較的各端電流必須同步采樣或采樣同步化處理得到，這是實現(xiàn)差動保護的關(guān)鍵所在。,差動保護采樣同步方案,許繼220kV光差保護之實現(xiàn),電流差動保護在算法上要求參加比較的各端電流必須同步采樣或采樣同步化

56、處理得到，這是實現(xiàn)差動保護的關(guān)鍵所在,同步計算示意圖,,許繼220kV光差保護之實現(xiàn),1、同步調(diào)整的理論基礎(chǔ)：等腰梯形原則 兩個條件： a.光纖通道的收、發(fā)延時應(yīng)該一致 b.通道延時穩(wěn)定 2、同步方法：采樣序號調(diào)整法、采樣時刻調(diào)整法、相量調(diào)整法 WXH-803A采用采樣時刻調(diào)整法3、同步調(diào)整需要根據(jù)裝置編碼定值確定主從端；4、當(dāng)兩側(cè)的采樣偏差時刻超過一定程度時才進行采樣時刻調(diào)整，因此正常運行時兩側(cè)的采樣

57、時刻最大有1.8度（100us）的同步誤差,許繼220kV光差保護之實現(xiàn),收發(fā)延時不一致對差動影響,假如收發(fā)延時不一致 ，系統(tǒng)運行或區(qū)外故障時如上圖,許繼220kV光差保護之實現(xiàn),,由于兩則同步調(diào)整誤差（路由不一致導(dǎo)致）引起的線路差流為：,制動電流為：,當(dāng)收發(fā)不一致延時引起,時，差動保護會誤動作,WXH-803A中k值取0.75，當(dāng) 大于4.1ms，收發(fā)延時大于8.2ms時發(fā)生區(qū)外故障差動會誤動作,許繼220kV光差保

58、護之實現(xiàn),差動保護硬件配置：雙通道冗余設(shè)計,兩個通道完全獨立,許繼220kV光差保護之實現(xiàn),許繼220kV光差保護之實現(xiàn),通道的連接方式,許繼220kV光差保護之光纖通道,一、通信速率：2Mb/s 二、通道類型： 專用通道----(50km以下) 單模,光波長： 1310 nm (50km以下) 1550 nm (50～80km) 光纖接收靈敏度： －34

59、dBm 發(fā)送電平：－5 dBm 光纖連接器類型：FC,許繼220kV光差保護之光纖通道,光纖傳輸系統(tǒng)衰耗的計算公式,,,,,,為一個中繼段的傳輸總衰耗,,為每公里光纖衰耗，單位dB/km,,為中繼段光纖長度，單位km,,為光纖熔接接頭衰耗,,,為光纖接頭個數(shù),,為光纖連接器衰耗，,,,為光纖連接器個數(shù),收信裕度 = 發(fā)送電平 –總衰耗 –接收靈敏度,許繼220kV光差保護之光纖通道,光纖通訊的通道監(jiān)視數(shù)據(jù),,

60、秒誤碼數(shù)與丟幀數(shù)是衡量通道當(dāng)前狀況的重要指標(biāo)。如果顯示秒誤碼數(shù)與丟幀數(shù)較大時，可以將通道直接使用尾纖自環(huán)然后觀察這兩個指標(biāo)以判斷引起誤碼的原因。如果自環(huán)后誤碼與丟幀依然較大，則查看通道時鐘模式定值是否整定錯誤（應(yīng)為內(nèi)時鐘方式）或者光纖插件的法蘭盤是否有損壞處；如果自環(huán)后誤碼與丟幀數(shù)均降低至0，則可以確定引起通道誤碼或丟幀原因在外部通道，再逐級查找。,許繼220kV光差保護之光纖通道,光纖通訊的異常報告,,以上報文第一二條需要查找通道的通

61、斷情況，其它均為通道連接錯位置。,開入設(shè)有A、B通道試驗壓板，當(dāng)需要保護裝置在光纖通道自環(huán)狀態(tài)下進行保護功能測試時，應(yīng)將此壓板投入。在保護裝置正常投入運行時，應(yīng)將此壓板解除。如果光纖通道在自環(huán)狀態(tài)下而沒有投入對應(yīng)的通道試驗壓板，裝置將發(fā)出自環(huán)狀態(tài)與壓板不一致告警報文并閉鎖保護。同時如果投入通道試驗壓板而沒有將光纖通道自環(huán)，裝置也將發(fā)出自環(huán)狀態(tài)與壓板不一致告警報文并閉鎖保護。,許繼220kV光差保護之光纖通道,第二部分結(jié)束,,方向比較

62、式縱聯(lián)保護,音頻、高頻、或微波通道,方向比較式載波保護原理示意圖,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,方向縱聯(lián)保護基本原理為比較線路兩端的功率方向；可采用載波通道、高頻通道、光纖通道。 與光纖差動不同的是方向比較式保護通道傳輸?shù)氖沁壿嬓盘柟ぷ鞣绞剑簩Ｓ瞄]鎖式動作條件：正方向元件動作、反方向元件動作，先收到閉鎖信號后收不到閉鎖信號,專用閉鎖式“相-地”式高頻通道的構(gòu)成原理,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,,工作方式：允許式

63、正方向元件動作、反方向元件動作，且收到允許信號,高頻通道中接合濾波器與耦合電容器共同組成帶通濾波器，其作用為使輸電線路和高頻電纜的連接成為匹配連接，同時使高頻收發(fā)訊機和高壓線路隔離,復(fù)用“相－相”式通道的構(gòu)成原理,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,,高頻通道試驗,,高頻通道通過定時或手動通道試驗檢查通道狀況,本側(cè)發(fā)信200ms后停信，對側(cè)遠方啟信發(fā)10s，本側(cè)收信確認(rèn)5s后再遠方啟信發(fā)信給對側(cè)10s。,許繼220kV線路主保護——

64、縱聯(lián)距離,,,專用閉鎖式為什么要先收到8ms高頻信號后才能停信?,規(guī)定：高頻通道傳輸延時不大于5msM側(cè)停信等待的延時：考慮高頻信號的通道傳輸延時，加上對側(cè)發(fā)信機起動發(fā)信的延時再加上足夠的裕度時間，取8ms,遠方啟信,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,,,方向元件的要求,能反應(yīng)所有故障類型不受負荷的影響不對稱故障時非故障相不誤判方向不受振蕩影響兩相運行時能起保護作用快速動作,方向元件的類型,突變量方向零序方向負序

65、方向阻抗方向,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,,,突變量方向原理,突變量方向的計算網(wǎng)絡(luò)圖 （正方向故障）,正方向時的測量阻抗,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,,突變量方向原理,突變量方向的計算網(wǎng)絡(luò)圖 （反方向故障）,,反方向時的測量阻抗,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,,突變量方向元件特點,不反應(yīng)負荷卻能反應(yīng)三相短路；單純振蕩不會誤動，振蕩中故障能正確測量；靈敏度高，能反應(yīng)高阻接地故障；,許繼

66、220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,,突變量方向元件需要解決的問題,長線末端故障，電壓的突變量小，該元件無法動作；受電側(cè)為弱電源時，背后的正、負序阻抗很大時，該元件無法動作；對于復(fù)雜故障可能不正確反應(yīng); （區(qū)內(nèi)、外同時故障，跨線等）4.開關(guān)切除過程中，方向元件動作；5.緩慢爬升的故障，可能無法反應(yīng)。實現(xiàn)上問題1、弱饋回授；2、功率倒向；,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,長線末端故障，電壓的突變量小，該元件無法動作；

67、,原因,小,小,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,,解決方案,補償,按照線路全相阻抗的一定比例進行補償,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,2.受電側(cè)為弱電源時，背后的正、負序阻抗很大時，該元件無法動作；,原因,小,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,,解決方案,1.中性點接地系統(tǒng)，對于區(qū)內(nèi)發(fā)生的不對稱接地故障可由零序方向元件動作；2.中性點接地系統(tǒng)時不接地故障及中性點不接的各種故障需增加“弱饋回授”邏輯，以實現(xiàn)縱聯(lián)保護快速動

68、作；,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,,弱饋回授注意事項,對于閉鎖縱聯(lián)保護不能兩端都投弱饋強電側(cè)背后發(fā)生故障，兩側(cè)的正、反方向元件可能都不動作，兩端都投弱饋的話就會引起縱聯(lián)弱饋誤動作,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,,3.開關(guān)切除過程中，方向元件動作；,線路解環(huán)N側(cè)手跳開關(guān)，伴隨位置停信；M側(cè)保護正方向元件動作，導(dǎo)致保護跳閘。,許繼220kV線路主保護——縱聯(lián)距離,,原因,正常運行時的電壓向量圖,開關(guān)切除過程的故障分量