繼電保護(hù)-1匯編

1、 主講人：肖仕武 華北電力大學(xué)電氣與電氣工程學(xué)院North China Electric Power University電力系統(tǒng)繼電保護(hù)根據(jù)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程，繼電保護(hù)是保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行不可或缺的重要設(shè)備。設(shè)計(jì)安裝的繼電保護(hù)裝置應(yīng)該與一次系統(tǒng)同步投運(yùn)。 繼電保護(hù)裝置在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)必須快速切除故障。如果繼電保護(hù)不正確動(dòng)作給系統(tǒng)造成的危害是巨大的。如果電網(wǎng)一次設(shè)備有冗余度，能滿足n-1的安全性，這種誤動(dòng)是可以容忍的。以下情況繼電保護(hù)必須避免： （1）電網(wǎng)短路故障時(shí)繼電保護(hù)拒動(dòng)； （2）電網(wǎng)故障時(shí)非故障設(shè)備繼電保護(hù)的誤動(dòng)（和應(yīng)跳閘），將切除2條甚至2條以上線路。 繼電保

2、護(hù)裝置除了在故障和不正常運(yùn)行的很短時(shí)間內(nèi)動(dòng)作外，長(zhǎng)期是不動(dòng)作的，被喻為電力系統(tǒng)的“無聲警衛(wèi)”。繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的地位確 保 電 網(wǎng) 安 全 的 措 施保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行是非常重要的一個(gè)問題。提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定的措施主要有2方面 :(1 )加強(qiáng)建設(shè)和合理安排電網(wǎng)結(jié)構(gòu) 。 投資一般很大 ,但能可靠的在各種條件下提高安全性。(2 )采用較完善的安全穩(wěn)定控制措施。 所需資金較少，但可信賴程度稍差。對(duì)于一些較嚴(yán)重和出現(xiàn)概率較低的故障 ,采用控制措施是合理且必要的。安全穩(wěn)定控制的作用和目標(biāo)：（1）第一道防線：繼電保護(hù)、合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、預(yù)防性控制（如PSS）等構(gòu)成正常運(yùn)行狀態(tài)下的安全穩(wěn)定控制。（2）第二

3、道防線：發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)、切機(jī)、汽輪機(jī)快控汽門、切負(fù)荷等構(gòu)成緊急狀態(tài)下的安全穩(wěn)定控制。（3）第三道防線：系統(tǒng)解列、低頻低壓緊急減負(fù)荷等特急狀態(tài)下的安全穩(wěn)定控制。提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、防止大停電的三道防線發(fā)生故障保護(hù)動(dòng)作預(yù)防控制加強(qiáng)電網(wǎng)繼電保護(hù)第一道防線故障清除規(guī)劃、建設(shè)第二道防線切機(jī)、切負(fù)荷、FACTS等緊急控制第三道防線解列、減載等極端控制t穩(wěn)定計(jì)算、事故預(yù)案、容量?jī)?chǔ)備狀態(tài)檢修，光譜、局放、紅外監(jiān)測(cè)（1）電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用A ）自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到損壞，保證無故障部分繼續(xù)運(yùn)行。 即內(nèi)部故障時(shí)發(fā)出跳閘命令。B ）反應(yīng)電力設(shè)備的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)

4、行維護(hù)條件，而動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)或跳閘。此時(shí)一般不要求迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免暫短的運(yùn)行波動(dòng)造成不必要的動(dòng)作和干擾引起的誤動(dòng)。 即不正常工作時(shí)發(fā)出告警信號(hào)。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的分類（按照被保護(hù)元件分類）（1）線路保護(hù)（2）發(fā)電機(jī)保護(hù)（3）變壓器保護(hù)（4）母線保護(hù)（5）電動(dòng)機(jī)保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的分類（按照保護(hù)原理分類）（1）過電流保護(hù)原理反映線電流的過電流保護(hù)原理反映零序電流的過電流保護(hù)原理（零序保護(hù)）方向電流保護(hù)方向零序電流保護(hù)（2）阻抗（距離）保護(hù)原理（3）縱聯(lián)保護(hù)原理電流差動(dòng)保護(hù)原理方向縱聯(lián)保護(hù)原理（4）橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理（5）行波保護(hù)原理線路繼電保護(hù)的

5、分類（1）330500kV線路保護(hù) 中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)，配置性能完善的相間保護(hù)和接地保護(hù)，并配置兩套完整、獨(dú)立的全線速動(dòng)主保護(hù)。（2）110220kV線路保護(hù)中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)，配置完善的相間保護(hù)和接地保護(hù)。110kV特殊情況下應(yīng)配置一套主保護(hù)。 220kV線路主保護(hù)一般雙重化。（3）3566kV線路保護(hù) 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)，配置較完善的相間短路保護(hù)和單相接地保護(hù)。（4）310kV線路保護(hù) 中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)，配置相應(yīng)的相間短路保護(hù)和單相接地保護(hù)。風(fēng)電場(chǎng)中的繼電保護(hù)集電線路(10kV或35kV中壓線路)保護(hù); 升壓變壓器保護(hù)高壓輸電線路保護(hù)(110kV或220kV高壓線路保護(hù))繼電保護(hù)基本

6、原理和保護(hù)裝置的構(gòu)成基本任務(wù)：正確區(qū)分正常運(yùn)行和故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)繼電保護(hù)的基本原理：利用電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的電氣量特征不同，識(shí)別正常運(yùn)行和故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)。1、故障時(shí)電流 I ： 增大 - 過電流保護(hù)2、正常時(shí)I入I出 =故障時(shí)I入I出 電流差動(dòng)保護(hù)3、故障時(shí)電壓U ：降低 低電壓保護(hù)4、故障時(shí)阻抗Z ：減小 阻抗（距離）保護(hù)5、阻抗角 ：正常時(shí) : 約20； 正方向K3 : 6085； 方向電流保護(hù) 反方向K3 : 180（6085） 6、相序量：正序 = 負(fù)序/零序7、非電氣量：溫度升高 瓦斯保護(hù)測(cè)量部分：測(cè)量有關(guān)電氣量,與整定值比較, 判斷保護(hù)是否 應(yīng)該啟動(dòng)

7、。邏輯部分：根據(jù)測(cè)量部分各輸出量的大小、性質(zhì)、出現(xiàn)的 順序或它們的邏輯組合，確定是否應(yīng)該使斷路 器跳閘或發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并將有關(guān)命令傳達(dá)給 執(zhí)行部分。執(zhí)行部分：根據(jù)邏輯部分的結(jié)果，立即或延時(shí)發(fā)出報(bào)警信 號(hào)和跳閘信號(hào)（故障、不正常運(yùn)行時(shí)）。 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成二次接線圖（二次回路圖） 繼電保護(hù)的二次回路與一次設(shè)備之間的聯(lián)接簡(jiǎn)圖。 繼電保護(hù)就是通過二次弱電系統(tǒng)來控制（如跳開、閉合）一次強(qiáng)電系統(tǒng)設(shè)備。 繼電保護(hù)跳閘：也稱為繼電保護(hù)動(dòng)作，或出口跳閘。對(duì)繼電保護(hù)的基本要求1、可靠性2、迅速性3、選擇性4、靈敏性繼電保護(hù)裝置必須滿足以下四個(gè)基本要求：1、可靠性定義：當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)必須動(dòng)作（不拒

8、動(dòng)），當(dāng)外部故障時(shí)不動(dòng)作（不誤動(dòng)）。包括兩個(gè)方面：（1）不拒動(dòng)，即可信賴性。采用雙重化及主、后備保護(hù)。（2）不誤動(dòng)，即安全性。增加閉鎖條件。影響可靠性的因素： 內(nèi)在：裝置本身的質(zhì)量，包括元件好壞、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 的合理性、制造工藝水平、內(nèi)外接線簡(jiǎn)明， 觸點(diǎn)多少等； 外在：運(yùn)行維護(hù)水平、調(diào)試是否正確、二次回路正確安裝應(yīng)盡量選用性能滿足要求、原理盡可能簡(jiǎn)單的保護(hù)方案。2、速動(dòng)性（迅速性）定義：繼電保護(hù)裝置要以盡可能短的時(shí)間將故障從電網(wǎng)中切除。 優(yōu)點(diǎn)：（1）提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性；快速切除高壓線路短路故障是保護(hù)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定最經(jīng)濟(jì)、最有效的手段。（2）加快非故障部分的恢復(fù)供電；（3）減輕故障設(shè)備的損壞程度。故

9、障切除時(shí)間保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間斷路器動(dòng)作時(shí)間保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間為：微機(jī)保護(hù)最快：0.010.04秒，即0.52個(gè)周期就動(dòng)作；電磁式保護(hù)： 0.060.12秒，即36個(gè)周期就動(dòng)作斷路器的動(dòng)作時(shí)間為：最快： 0.020.06秒，即13個(gè)周期斷開電流；一般： 0.060.15秒，即37個(gè)周期斷開電流速動(dòng)性（迅速性）為了保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定，要求高壓線路保護(hù)必須裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)。我國(guó)的規(guī)程規(guī)定：1、具有全線速動(dòng)保護(hù)的220kV線路，其主保護(hù)的整組動(dòng)作時(shí)間應(yīng)為：對(duì)近端故障：20ms；對(duì)遠(yuǎn)端故障：30ms（不包括通道時(shí)間）。2、對(duì)具有全線速動(dòng)保護(hù)的330kV500kV線路，其主保護(hù)的整組動(dòng)作時(shí)間應(yīng)為：對(duì)近端故障：

10、20ms；對(duì)遠(yuǎn)端故障：30ms（不包括通道傳輸時(shí)間）。 在由大電源送出的長(zhǎng)線上，快速切除對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定威脅最大的出口三相短路故障，對(duì)保證電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定具有重要意義。3、選擇性 保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使停電范圍盡量縮小。即跳開離故障位置最近的斷路器。 繼電保護(hù)的工作配合：每套繼電保護(hù)都有預(yù)先嚴(yán)格劃定的保護(hù)范圍，即保護(hù)區(qū)。只有保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障，該保護(hù)才動(dòng)作。保護(hù)區(qū)劃分的基本原則是造成的停電范圍最小。一般借助于斷路器來劃分保護(hù)區(qū)。 為了確保切除故障元件，一般每個(gè)重要的電力元件上配備兩套保護(hù)，一套是主保護(hù)，另一套是后備保護(hù)。 為了保證可靠性，選擇性包含2種意思：（1）正常情況下只

11、應(yīng)由裝在故障元件上的保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障元件；（2）當(dāng)故障電氣元件的主保護(hù)不能跳閘時(shí)，力爭(zhēng)相鄰設(shè)備的保護(hù)裝置對(duì)它起到后備保護(hù)的作用，延時(shí)切除故障。短路點(diǎn)短路電流主保護(hù)后備保護(hù)K21 5跳 QF5跳 1、3或2、4K31 6跳 QF6跳 5 當(dāng)主保護(hù)不動(dòng)作時(shí)，由后備保護(hù)動(dòng)作切除故障。遠(yuǎn)后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰設(shè)備或線路保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。近后備保護(hù)：當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由該電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備的保護(hù)；當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)，由斷路器失靈保護(hù)來實(shí)現(xiàn)的后備保護(hù)。輔助保護(hù)：為了補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的不足，或者當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)退出而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)。主保護(hù):反映元件嚴(yán)重故障，快速動(dòng)作于跳閘的

12、保護(hù)后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)分為遠(yuǎn)后備保護(hù)和近后備保護(hù)。主保護(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù)4、 靈敏性 指對(duì)于其保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障的反應(yīng)能力。 任何運(yùn)行方式下，被保護(hù)設(shè)備范圍內(nèi)發(fā)生故障，不論短路點(diǎn)的位置、類型、是否有過渡電阻，都能動(dòng)作于跳閘或發(fā)出信號(hào)。 保護(hù)的靈敏度通常用靈敏系數(shù)來衡量。 靈敏系數(shù) (或 ) ：常見不利運(yùn)行方式和不利故障類型下通入裝置的故障量和整定動(dòng)作值之比。 反應(yīng)數(shù)值上升的保護(hù)： 反應(yīng)數(shù)值下降的保護(hù)： “四項(xiàng)要求” ：即四個(gè)基本要求，可靠性、快速性、選擇性、靈敏性。對(duì)具體的保護(hù)裝置，按照具體要求來配置其四個(gè)基本要求： 選擇并配置繼電保護(hù)裝置時(shí)，應(yīng)考

13、慮經(jīng)濟(jì)條件，按被保護(hù)元件在電力系統(tǒng)中的地位和作用來確定保護(hù)方式。（1）對(duì)于重要的系統(tǒng)元件（如發(fā)電機(jī)、主變壓器），應(yīng)配置完善的保護(hù)裝置。如果選用簡(jiǎn)單的保護(hù)裝置，由于技術(shù)性能不佳，出現(xiàn)拒動(dòng)或誤動(dòng)所帶來的損失是驚人的。（2）對(duì)較為次要的數(shù)量很多的電氣元件（如低壓饋線、小容量電動(dòng)機(jī)），則不應(yīng)裝設(shè)過于復(fù)雜昂貴的保護(hù)裝置。 “四項(xiàng)要求”之間的關(guān)系：相互統(tǒng)一、相互矛盾三、繼電保護(hù)的發(fā)展簡(jiǎn)史 1、硬件發(fā)展晶體管型電磁型感應(yīng)型電動(dòng)型集成電路型第一代靜態(tài)保護(hù)第二代靜態(tài)保護(hù)電磁型機(jī)電型晶體管型保護(hù)集成電路型保護(hù)第三代靜態(tài)保護(hù)1970年前70年代90年代后80年代后微機(jī)保護(hù) 電磁型：體積大，消耗功率大， 動(dòng)作慢，機(jī)械

14、轉(zhuǎn)動(dòng)部分、 觸點(diǎn)部分容易磨損或粘連，調(diào)試維護(hù)比較雜。晶體管型：動(dòng)作快, 無機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分，易發(fā)生特性變化。集成電路型：體積更小, 工作更可靠，抗干擾能力差。 微機(jī)保護(hù)： （1） 計(jì)算、分析、邏輯判斷能力強(qiáng)，有存儲(chǔ)記憶功能，可實(shí) 現(xiàn)復(fù)雜原理的保護(hù)； （2） 維護(hù)調(diào)試方便，可靠性高； （3） 統(tǒng)一硬件，保護(hù)裝置硬件易標(biāo)準(zhǔn)化； （4） 有強(qiáng)大輔助功能，簡(jiǎn)化調(diào)試、事故分析和事故后處理。各種硬件繼電保護(hù)的特點(diǎn)：電磁型繼電保護(hù)（現(xiàn)在已很少應(yīng)用）微機(jī)型繼電保護(hù)（現(xiàn)在被大量應(yīng)用）2、繼電保護(hù)原理的發(fā)展過電流保護(hù)原理，1901年電流差動(dòng)保護(hù)原理，1908年方向性電流保護(hù)，1910年距離保護(hù)，1920年高頻保護(hù)，1

15、927年行波保護(hù)，1950年工頻變化量保護(hù)，1980年，由我國(guó)專家提出。繼電保護(hù)硬件裝置不斷變化，但保護(hù)原理不變。四、高壓線路保護(hù)的典型配置舉例220kV雙母線線路微機(jī)保護(hù)典型屏的配置（1）高壓線路保護(hù)裝置：CSL101A與CSL102A ； 并配有兩套WGC-01型遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)傳輸裝置。（2）斷路器控制裝置：CSI101A； 具有綜合重合閘、充電保護(hù)、 三相不一致保護(hù)、斷路器失靈起動(dòng)。（3）交流電壓切換箱： YQY-11C；（4）分相操作繼電器箱： FCX-12C。 高壓線路保護(hù)裝置CSL101A（ CSL102A ）的功能配置：（1）具有相間、接地距離保護(hù)，作為后備保護(hù)；（2）具有零序電流方向后備保護(hù)；（3）利用方向阻抗作為保護(hù)的方向元件，配合通道可構(gòu)成縱聯(lián)方向保護(hù)，實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)保護(hù)。 CSL102A是利用突變量方向作為方向元件，從而可構(gòu)成兩套不同原理的主保護(hù)。（4）具有選相及分相跳閘