1、1,500kV（220kV）线路保护,2,1、线路保护基本概念 2、线路保护（RCS-931）的配置与功能 3、断路器保护的配置与功能 4、保护装置硬件结构及功能介绍 5、线路保护原理简介,3,继电保护基本概念,4,地理分散的发电厂通过输电线路、变压器和变电所等相互连接形成电力系统，它包括发电、输电、配电、用电等4个环节。电力系统输配电网络分几个电压等级，在传输距离和传输容量一定的条件下，选用的电压等级越高，则线路电流越小，相应线路的功率损耗和电压损耗也越小，传输距离越远，但相应的绝缘要求也越高，保护的配置越复杂，造价也越高。现阶段我国电力系统主要电压等级有750kV、500kV、330kV、
2、220kV、110kV、35kV等。,5,图中所示是较典型的220kV输电线路，其中G1,G2是隔离开关，DL1、DL2、DL3和DL4是断路器，PT是电压互感器，CT是电流互感器。 断路器：断开或接通电路中的正常工作电流及故障电流。它是电力系统最重要的操作控制电气设备，它具有完善的熄灭电弧装置。 隔离开关：接通与断开无电流或仅有很小电流的电路，在检修电气设备时用来隔离电源，形成可见间隙，以保证检修设备及工作人员的安全。 电压互感器：将很高的一次电压准确地变换至继电保护装置和二次仪表允许的电压，使继电保护装置和测量仪表能在低电压情况下工作，又能准确反应电力系统高压设备运行情况 电流互感器：将高
3、电压电路大电流变为低电压回路小电流供继电保护装置和二次仪表使用，使继电保护装置和测量仪表能在低电压情况下工作，又能准确反应电力系统高压设备运行情况。,6,对于安装在线路1上DL1处的线路保护装置，该装置接入来自PT的电压和来自CT的电流。如果F1点发生电气短路事故，DL1处线路保护装置根据接入的电流和电压的变化特征可以判断出故障点就在本线路内部（区内故障），于是向DL1发出跳闸命令将故障点切除。如果F2点发生电气短路事故，该保护装置根据接入的电流和电压的变化特征可以判断出故障点不在在本线路内部（区外故障），它不会向DL1发跳闸命令。在输电线路的保护中，有根据线路单侧电气量变化所构成的单侧电气量
4、保护，还有根据线路两侧电气量变化所构成的纵联保护。单侧电气量保护主要有距离保护、工频变化量保护和零序过流保护等等，考虑到区外故障不能越级跳闸，单侧电气量的速动段保护不能保护线路全长，只能保护其中的一部分（一般是80-85），单侧电气量的延时段保护一般当线路的后备保护使用，其中工频变化量保护只能当速动保护用。纵联保护主要有纵联方向保护、纵联距离保护、纵联差动保护等等，它们能够保护线路的全长，一般当线路的主保护使用。,7,220kV线路保护配置,线路保护 及重合闸,母线保护,母线差动保护： TA1、TV1 线路保护： TA1、TV1 1DL断路器失灵保护： TA1,断路器 失灵保护,8,3/2接线
5、保护配置及TATV的应用,每串四组TA,线路保护,远方故障 启动装置,I母差动,母线I差动保护：TA1 线路保护： TA1、TA3、TV3 1DL边断路器保护： TA1、UA、UB 、UC 接线路电压TV3。UM接母线电压TV1 2DL中断路器保护： TA2或TA3、 UA、UB 、 UC 接线路电压接TV3（或TV4）、UM接TV4（或TV3）任一相。,断路器保护 及重合闸,断路器保护 及重合闸,断路器保护 及重合闸,变压器保护,II母差动,9,失灵保护动作跳闸原则,失灵保护动作相邻断路器;若线线串中断路器失灵，应起动L1和L2的远方跳闸; 若线变串中断路器失灵，应起动L3的远方跳闸和变压器
6、的电量保护跳闸回路.,10,3/2接线死区保护说明,根据TA的数量和位置确定是否有死区范围和死区保护. 如图所示:在断路器和TA之间发生故障(如断路器1和TA1之间),开关跳开后,故障并不能切除.考虑这种站内故障,电流大,对系统影响大,而失灵保护动作一般要经较长的延时,所以专设了比失灵保护动作快的死区保护. 动作逻辑为:当装置收到跳闸信号和TWJ信号，且死区过流元件动作仍不返回, 受死区保护投入控制经整定延时起动死区保护.出口回路与失灵保护一致,11,RCS-901线路保护配置,12,RCS-902线路保护配置,13,RCS-931线路保护配置,14,RCS-941(AB)943A保护配置,1
7、5,RCS-921是数字式断路器保护与自动重合闸装置, 装置功能包括断路器失灵保护、三相不一致保护、死区保护、充电保护和自动重合闸。RCS-925作为辅助保护装置，可实现过电压起动远跳;具有就地判别功能的收信直跳和过压保护。,断路器保护应用及配置,16,微机保护的硬件,17,保护装置采用双CPU系统，下面的CPU称为起动CPU，判起动元件，当起动元件动作后，给出口继电器送正电源。上面CPU（采用DSP数字信号处理器）称为故障判断CPU，完成各种继电器的算法和逻辑判断，动作后给出口继电器发跳闸脉冲。这样出口继电器有了正电源和跳闸脉冲，才能完成保护跳闸。所以从逻辑上来说，双CPU组成了逻辑与的关系
8、，起动元件和故障判断元件同时动作，保护才能出口跳闸，这样提高了装置的可靠性。,18,装置在运行过程中，不停的对自身的硬件自检，自检的速率和采样率是一样的（例如RCS900每周波采样24点，采样率为24*50=1200，采样周期为0.833ms），装置在不到0.833ms的时间内，所有的硬件自检一遍。 装置的硬件自检是很全面的，主要包括以下方面： 1）电源自检； 2）存储器自检(RAM、ROM)； 3）CPU芯片自检； 4）AD采样回路自检； 5）跳闸出口回路自检(出口三极管)； 6）通信自检； 7）定值自检； 8）TV二次回路自检； 9）TA二次回路自检； 10）光纤通道自检； 11）其它自检
9、；,19,装置面板布置图,20,装置背视图,21,装置面板上灯的说明1,“运行”灯为绿色，装置正常运行时点亮 ，若“运行”灯灭有两种情况：1）装置电源坏；2）装置内部有重要的元件损坏。例如，液晶上显示存储器出错 、程序出错 、定值出错 、采样数据异常 、跳合出口异常 、DSP定值出错、该区定值无效 、光耦电源异常 ； “运行”灯灭的处理：1）通知检修人员；2）也可由直接通知厂家。,22,装置面板上灯的说明2,“TV断线”灯为黄色，当发生电压回路断线时点亮 ； 电压回路断线的判据：1）三相电压向量和大于8伏，保护不起动，延时 1.25秒发TV断线异常信号；2）三相电压向量和小于8伏，但正序电压小
10、于33V时，若采用母线TV则延时1.25秒发TV断线异常信号；若采用线路TV，则当任一相有流元件动作或TWJ不动作时, 延时1.25秒发TV断线异常信号。装置通过整定控制字来确定是采用母线TV还是线路TV。 电压回路断线保护的自动投退：将纵联变化量补偿阻抗和纵联零序退出，保留工频变化量阻抗元件，将其门坎抬高至 ，退出距离保护，自动投入TV断线相过流和TV断线零序过流保护。RCS-901A将零序过流保护段退出，段不经方向元件控制，RCS-901B将零序过流保护、段退出，段不经方向元件控制，若“零序段经方向”则退出段零序方向过流，否则保留不经方向元件控制的段零序过流，RCS-901D将零序过流保护
11、段退出，零序反时限过流不经方向元件控制。 三相电压正常后, 经10秒延时TV断线信号自动复归，不需运行人员作任何操作；,23,装置面板上灯的说明3,“充电”灯为黄色，当重合充电完成时点亮 ； 如果正常情况下“充电”灯不亮，有以下几种可能：1）任一相跳位继电器动作；2）重合闸把手误打在停用位置；3）开关机构的合闸压力异常；4）有外部闭锁信号（例如，勾通三跳压板误投、另一套保护闭锁RCS-901的重合闸的接点误动等）,24,装置面板上灯的说明4,“通道异常”灯为黄色，当通道故障时点亮 ，用于纵联闭锁式时，当进行通道交换信号试验时，如果收不到对侧信号或通道衰耗大于3db时，此灯亮； “跳A”、“跳B
12、”、“跳C”、“重合闸”灯为红色，当保护动作出口点亮，在按“信号复归”按钮后熄灭。,25,装置液晶显示说明,保护运行时液晶显示说明 ：,保护动作时液晶显示说明,保护自检时液晶显示说明,26,电源插件,27,交流输入变换插件（AC）,28,通讯插件,29,30,输出接点OUT1 OUT2,31,RCS-931保护压板（典型）,投主保护（纵联保护） 投距离保护 投零序保护 投闭重 （勾三压板） 投检修态 出口压板有：跳A、B、C、重合闸、一般还有失灵起动、至重合闸等,32,压板投退的说明1,1）投主保护（纵联保护）此压板的投运步骤：（1）两侧“投主保护”压板（通常为1LP18）处断开位置（停信和跳
13、闸逻辑不工作）；（2）两侧高频交换信号，正常后；（3）按调令将“投主保护” 压板合上。 2）“投主保护”压板在那种情况下退出： 收发信机（闭锁式）或光纤接口装置（允许式）、高频通道或光纤通道出现告警异常时，两侧901高频闭锁保护应同时停用 ，断开“投主保护”压板。,33,纵联闭锁式保护的工作原理,为了更好地说明“投主保护”压板断开的必要性，我们来了解一下纵联保护的工作原理：闭锁式区内：第一步：短路时，两侧保护起动并发讯M侧，FX=1 至少8ms， SX=1 至少8ms。 N侧，FX=1至少8ms ， SX=1 至少8ms。第二步：两侧保护装置正方向元件动作M侧，FX=0， SX=0 。 N侧，
14、FX=0， SX=0 。第三步：第二步条件满足后，两侧SX=0 再延时8MS跳闸,34,纵联闭锁式保护工作原理,区外： 第一步：短路时，两侧保护起动并发讯M侧，FX=1至少8ms ， SX=1 至少8MS。 N侧，FX=1至少8ms ， SX=1 至少8MS。 第二步：M侧为反方向，N侧为正方向M侧，FX=1，无停讯开入时发整组时间7S SX=1至少7S。 N侧，FX=0， SX=1 被对侧闭锁。 第三步：动作条件不满足，两侧保护都不跳。,35,纵联允许式保护工作原理,第一步：区外短路时，M侧为反方向，N侧为正方向M侧，FX=0， SX=1 。 N侧，FX=1， SX=0 。 第二步：动作条件
15、不满足，两侧都不跳。,36,纵联允许式保护工作原理,第一步：区内短路时，两侧保护都判为正方向并发讯M侧，FX=1， SX=1 至少8MS。 N侧，FX=1， SX=1 至少8MS。 第二步：第一步条件满足后跳闸,37,结论,通过以上分析，闭锁式保护我们知道当通道出现异常时，如果发生正方向区外故障，收不到对侧闭锁信号，那么保护就会自发自收跳本开关,所以这是一定要断开“投主保护”压板.允许式保护我们知道当通道出现异常时，纵联保护失去动作条件,即使不断开“投主保护”压板,区外故障也不会误动,但为了与当前运行状况统一,还是应该把“投主保护”压板断开.,38,压板投退的说明2,“投距离保护”压板一般在新
16、线路，CT极性还未经带负荷验证正确性时要断开,正常运行时没有任何理由需要退出. 注意!TV断线时不要断开“投距离保护”压板,原因有两个:1) TV断线时,为了防止区外故障误动,装置自动把距离保护退出;2) 作为TV断线后距离保护退出的补救措施,自动投入相过流继电器,在此之前距离保护压板未投,那也就不投相过流继电器了,也就是说TV断线后自动投入的相过流继电器受距离保护压板控制。,39,压板投退的说明3,“投零序保护”压板一般也是在新线路，CT极性还未经带负荷验证正确性时要断开.正常运行时没有任何理由需要退出. 注意!TV断线时不要断开“投零序保护”压板,原因有两个:1)保护装置会自动投退相关保护
17、;2) TV断线后自动投入的零序过流继电器受零序保护压板控制。 注意!手合开关时不要退零序保护压板,有的地方(事实上也发生过)怕手合开关时三相不同期造成零序保护动作,这个顾虑是大可不必的,因为这种情况下有可能动作的是零序加速继电器,而此继电器是按故障灵敏度整定的,即使整定错了,此继电器也要延时100ms才动作.其它零序继电器在手合时都是要延时投入的.,40,压板投退的说明4,“投勾通三跳”压板通常情况下是断开的,那么在什么情况下需要投入呢?当线路上没有重合闸的情况下,而RCS-901重后闸功能又处于停用状态,这时为了避免线路发生单相接地故障而只有RCS-901选相跳开开关时的开关非全相,需把“
18、投勾通三跳”压板投入;需要说明两点:1)当一套用RCS-900系列保护,另一套是其它厂家的保护时,往往是用其它厂家保护的重合闸功能,这仅仅是因为其它厂家保护的重合闸不能退出,一旦退出就勾通三跳(逻辑上做死的),所以必须用其它的重合闸;2) RCS-900系列保护的重合闸功能停用时,当线路发生故障时仍然是选相跳闸的(逻辑上做死的).因为RCS-900系列保护的重合闸功能停用时并不说明线路就没有重合闸了,有可能是用了其它保护的重合闸或一个独立的重合闸装置。,41,出口压板投退的说明,跳闸出口压板：两组分相跳闸出口压板; 合闸出口压板: 两组不分相合闸出口压板; 至重合闸压板:控制本保护装置TJAB
19、C、TJ、BCJ三个接点,给其它保护用,一般二次设计中很少用;,42,出口压板投退的说明,起动失灵压板:,本保护起动失灵压板,43,压板定值,压板定值主要是为了配合无人职守变电站而设计 注意!压板定值中的1、2、3与外部压板是与门的关系, 只有4与外部的勾通三跳压板是或的关系,44,闭锁式纵联保护原理图,45,保护发出跳闸命令条件 ：, 高定值起动元件动作 正方向元件动作， 反方向元件不动作收发信机收不到闭锁信号。,保护发闭锁信号条件：,低定值起动元件动作,保护停信条件：,收信超过8ms 正方向元件动作， 反方向元件不动作。,46,纵联保护相关问题（1）,为什么要先收到8ms高频信号后才能停信
20、？假如没有8ms延时的话会出现什么问题？在下图中发生短路后，M侧高定值起动元件起动。M侧判断反方向元件不动，正方向元件动作以后就立即停信，此时对侧N侧发的闭锁信号还可能未到达M侧，尤其是在N侧是远方起信的情况下。所以M侧保护匆忙停信后由于收信机收不到信号将造成保护误动。,47,功率倒向时出现的问题及对策,纵联保护相关问题（2）,如果纵联方向保护在40ms内一直收到闭锁信号，那么纵联方向保护再要动作的话要加25ms的延时。前一个40ms的延时用来判断发生了区外故障。用后一个25ms延时来躲过两侧方向元件的竞赛带来的影响,48,纵联保护相关问题（3）,收到断路器跳闸位置继电器（TWJ1）动作时保护
21、动作情况：,如果高定值起动元件未起动，又收到了三相跳闸位置继电器都动作的信号时，把起动发信（含远方起信）往后推迟100ms。,49,位置停信：如果高定值起动元件起动后，又收到了任一相跳闸位置继电器动作的信号并确认该相无电流时立即停信。这种停信称作位置停信。在起动元件起动后本断路器又单相或三相跳闸了，这说明本线路上发生了短路本侧保护动作跳闸了，所以采取马上停信措施后有利于对侧纵联方向保护跳闸。,50,纵联保护相关问题（4）,母线保护动作停信：在保护装置的后端子上有其它保护动作的开关量输入端子。该开关量接点来自于母线保护动作后的接点。在母线保护动作后该接点闭合，纵联方向保护得知母线保护动作后立即停
22、信是为了在图2-7的断路器与电流互感器之间发生短路时让纵联保护能立即动作切除故障。,51,采用母线保护动作停信措施的另一个作用是，如果在母线上发生短路，母线保护动作但断路器拒跳，母线保护动作后停信后可以让对侧纵联保护跳闸。需要指出，在3/2接线方式中，母线保护动作是不停信的。对断路器与电流互感器之间的短路靠断路器失灵保护动作停信让对侧纵联保护动作。,52,远方起信逻辑（1）,设在上面图中F点发生短路。流过MN线路的电流足以使M侧的两个起动元件起动。可是由于某种原因N侧的低定值起动元件未起动（譬如起动元件定值输错等原因）。M侧方向元件动作行为是 元件不动， 元件动作，所以8ms后停信。N侧由于低
23、定值起动元件未起动而根本未发过信。於是M侧收信机收不到信号而造成保护误动。为避免这种误动设置了远方起信功能。,53,远方起信的条件是：收信机收到对侧的高频信号;低定值起动元件未起动。满足这两个条件后发信10秒。这种起动发信是收到了对侧信号后起动发信的，所以叫做远方起信。有了远方起信功能后，再发生上述区外短路故障时，M侧起动元件起动立即发信。N侧由于起动元件未起动，又收到了M侧发来的信号所以远方起信，也发信10秒。这样M侧保护就被N侧的10秒的信号所闭锁不会误动。远方起信除了有上述作用外在通道检查中还要用到此功能,远方起信逻辑（2）,54,光纤电流纵差保护原理,以母线流向被保护线路方向为正方向
24、动作电流(差动电流)为制动电流为动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲线上方，继电器动作。,差流元件动作方程,55,输电线路纵联电流差动保护原理,线路内部短路动作电流制动电流因为 继电器动作。 凡是在线路内部有流出的电流，都成为动作电流。,56,输电线路电流纵差保护原理,线路外部短路或正常运行动作电流制动电流因为 继电器不动。 凡是穿越性的电流不产生动作电流，只产生制动电流。,57,对于瞬时动作的差动保护其起动值的取值要比理论计算的和正常运行时实侧的电容电流值大若干倍，以保证空载合闸和区外短路切除时保护不会误动。但起动电流定值的提高必将影响内部高阻接地短路的灵敏度，所以一般的做法是设高、低两个定值的差动保护。高定值的瞬时动作，定值躲空载合闸和区外短路切除时的电容电流。低定值的差动保护带一短延时，其定值只躲正常运行时的电容电流，因为经过短延时后高频的暂态分量电容电流已衰减。,58,远跳,如图示故障发生在TA和断路器之间，这时对931来说是区外故障，差动保护不动作，母差保护915动作跳本侧开关，同时915发远跳信号线931，去跳对侧开关,59,如何看装置的录波,60,
