學(xué)位論文--220kv系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)摘要本文針對(duì)220kV系統(tǒng)高壓線路部分的繼電保護(hù)進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)220kV系統(tǒng)高壓線路進(jìn)行了分析，并根據(jù)需求為高壓線路配置了繼電保護(hù)方案。采用RCS-901A高壓線路成套保護(hù)，RCS─901A成套線路快速保護(hù)包括以縱聯(lián)變化量方向和零序方向元件為主體的快速主保護(hù)，由工頻變化量距離元件構(gòu)成的快速 I段保護(hù)，由三段式相間和接地距離及多個(gè)延時(shí)段或反時(shí)限零序方向過(guò)流構(gòu)成全套后備保護(hù)； RCS─901A保護(hù)有分相出口，配有自動(dòng)重合閘功能，對(duì)單或雙母線的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)單相重合、三相重合和綜合重合閘。它們?cè)诰€路故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)做出反應(yīng)并及時(shí)通知運(yùn)行人員進(jìn)行處理，保護(hù)線路的安全運(yùn)行。為了能有效的并準(zhǔn)確的切除故障元件，取消常規(guī)控制屏，在 220kV線路保護(hù)輔助繼電器屏上裝設(shè)反映斷路位置的紅、 綠燈及遠(yuǎn)控、近控開(kāi)關(guān)，同時(shí)裝設(shè)應(yīng)急操做的控制開(kāi)關(guān)。以上保護(hù)方案構(gòu)成了高壓線路的繼電保護(hù)系統(tǒng)。 保證高壓線路的安全運(yùn)行及供電質(zhì)量。為運(yùn)行設(shè)備和運(yùn)行人員的安全提供保障。關(guān)鍵詞： 電力系統(tǒng) ，線路保護(hù)， RCS-901A高壓線路成套保護(hù)I沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）AbstructInthispaper,highvoltagetransmissionline220kVsystemwerepartoftherelayprotectionsystemdesign.Systembasedonthe220kVhigh-voltagelineswereanalyzed,andinaccordancewiththedemandforhigh-voltagelinestoconfiguretherelayprogram.TheuseofRCS-901Asetstheprotectionofhighvoltagetransmissionline,RCS─901Afastprotectioncircuits,includingcompletesetsoflongitudinaljointchangeindirectionandthedirectionofzerosequencecomponentsasthemainbodyofthefastmainprotectionfromthefrequencychangefromtherapidcomponentIofprotectionfromthree-phaseandgrounddistanceandthenumberofdelayedorabovethedirectionofzero-sequenceinversetimeovercurrentprotectionconstituteacompletesetofbackup;-RCS─901Aoftheprotectionofoneofthosewhoexport,withautomaticreclosingfeatureofsingle-ordual-busswitchsingle-phasecoincidence,coincidenceandintegratedthree-phasereclosing.Theirfaultandnotthenormaloperationofstateandtoreactpromptlynotifyoperatingpersonneltodealwiththesafeoperationoftheprotectionline.Inordertobeeffectiveandaccurateresectionofthefaultcomponents,theabolitionofconventionalcontrolpanel,assistedinthe220kVtransmissionlineprotectionrelaycircuitscreentoreflectthelocationoftheinstallationofred,greenandfar-controlled,near-controlswitch,installedatthesametimesetupemergencycontrolswitchtodogymnastics.Theaboveconstitutesahigh-voltageprotectioncircuitrelayprotectionsystem.Toensurethesafeoperationofhigh-voltagelinesandpowerquality.Fortheoperationofequipmentandoperationtoprotectthesafetyofthepersonnel.Keywords:powersystem,circuitprotection,RCS-901Ahigh-voltagelineprotectionkitsII220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)目錄IAbstruct..........................................................................................................................................II11概述...........................................................................................................................................21.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì).......................................................................................................................21.2對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作的基本要求.............................................................................................................21.3繼電保護(hù)的構(gòu)成....................................................................................................................................21.4微機(jī)繼電保護(hù)的特點(diǎn).........................................................................................................................32保護(hù)配置說(shuō)明.............................................................................................................................42.1220kV線路保護(hù)配置原則....................................................................................................................42.2線路保護(hù)配置方案...............................................................................................................................52.2.1RCS─901A應(yīng)用范圍................................................................................................................62.2.2保護(hù)配置....................................................................................................................................62.2.3性能特征....................................................................................................................................62.3各保護(hù)原理說(shuō)明...................................................................................................................................62.3.1縱聯(lián)保護(hù)....................................................................................................................................72.3.2距離保護(hù).....................................................................................................................................92.3.3零序保護(hù)....................................................................................................................................112.3.4重合閘......................................................................................................................................133保護(hù)原理說(shuō)明...........................................................................................................................173.1裝置總起動(dòng)元件..................................................................................................................................173.1.1電流變化量起動(dòng).......................................................................................................................173.1.2零序過(guò)流元件起動(dòng)...................................................................................................................173.1.3位置不對(duì)應(yīng)起動(dòng).......................................................................................................................173.2工頻變化量距離繼電器......................................................................................................................173.3變化量方向繼電器.............................................................................................................................193.4零序方向繼電器.................................................................................................................................213.5距離繼電器..........................................................................................................................................213.5.1低壓距離繼電器.......................................................................................................................213.5.2接地距離繼電器......................................................................................................................243.5.3相間距離繼電器......................................................................................................................263.5.4負(fù)荷限制繼電器.......................................................................................................................273.5.5振蕩閉鎖..................................................................................................................................273.6選相元件.............................................................................................................................................303.6.1相電流差變化量選相元件......................................................................................................303.6.2I0與I2A比相的選相元件.......................................................................................................313.7非全相運(yùn)行..........................................................................................................................................323.7.1單相跳開(kāi)形成的非全相狀態(tài)...................................................................................................323.7.2三相跳開(kāi)形成的非全相狀態(tài)...................................................................................................32III沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3.7.3合閘于故障線路保護(hù)...............................................................................................................323.7.4單相運(yùn)行時(shí)切除運(yùn)行相...........................................................................................................323.8正常運(yùn)行程序......................................................................................................................................333.8.1檢查開(kāi)關(guān)位置狀態(tài)..................................................................................................................333.8.2交流電壓斷線..........................................................................................................................333.8.3交流電流斷線（始終計(jì)算）..................................................................................................333.8.4線路電壓斷線..........................................................................................................................344硬件原理說(shuō)明...........................................................................................................................354．1硬件系統(tǒng)...........................................................................................................................................354.1.1硬件系統(tǒng)的組成......................................................................................................................354.1.2開(kāi)關(guān)量輸入輸出回路..............................................................................................................354.2裝置結(jié)構(gòu).............................................................................................................................................364.3保護(hù)定值及整定說(shuō)明.........................................................................................................................394.4RCS-901運(yùn)行方式控制字整定說(shuō)明..............................................................................................404.5壓板定值.............................................................................................................................................414243參考文獻(xiàn).......................................................................................................................................4445（A1.1）線路保護(hù)配置圖........................................................................................................................45（A1.2）開(kāi)關(guān)量輸入回路圖....................................................................................................................45（A1.3）開(kāi)關(guān)量輸出回路圖....................................................................................................................45（A1.4）線路保護(hù)交流回路展開(kāi)圖........................................................................................................45IV220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)引言電力作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)行業(yè)的重要組成部分，它在各個(gè)領(lǐng)域中已經(jīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。離開(kāi)了電力，要想實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)的物質(zhì)和精神文明是不可能的，要想實(shí)現(xiàn)國(guó)家的現(xiàn)代化也是辦不到的。因此，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行及合理建設(shè)方式，涉及到國(guó)家的經(jīng)濟(jì)和文化的發(fā)展。畢業(yè)設(shè)計(jì)是教學(xué)過(guò)程中的最后一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)我可以鞏固總結(jié)大學(xué)三年所學(xué)過(guò)的各課程理論知識(shí)，了解線路保護(hù)的基本方法，培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力，同時(shí)對(duì)電力工業(yè)的有關(guān)政策、方針、技術(shù)規(guī)程有一定的了解，在繪圖、編號(hào)、設(shè)計(jì)說(shuō)明書等方面得到訓(xùn)練，為今后從事電力工作奠定基礎(chǔ)。我本次所完成的是對(duì) 220kV的高壓線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)220kV系統(tǒng)高壓線路進(jìn)行了分析，并根據(jù)需求為高壓線路配置了繼電保護(hù)方案。采用 RCS-901A高壓線路成套保護(hù)，RCS─901A成套線路快速保護(hù)包括以縱聯(lián)變化量方向和零序方向元件為主體的快速主保護(hù)，由工頻變化量距離元件構(gòu)成的快速I段保護(hù)，由三段式相間和接地距離及多個(gè)延時(shí)段或反時(shí)限零序方向過(guò)流構(gòu)成全套后備保護(hù)；RCS─901A保護(hù)有分相出口，配有自動(dòng)重合閘功能，對(duì)單或雙母線的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)單相重合、三相重合和綜合重合閘。在這次設(shè)計(jì)中雖然遇到了很多困難，但在指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助下，所有的困難都迎刃而解了，相信這次設(shè)計(jì)的完成一定能為自己的學(xué)業(yè)畫上一個(gè)完美的句號(hào)，為自己以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。1沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1概述1.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)由于電力系統(tǒng)是一個(gè)整體，電能的生產(chǎn)、傳輸、分配和使用是同時(shí)實(shí)現(xiàn)的，各設(shè)備之間都有電或磁的聯(lián)系。因此，當(dāng)某一設(shè)備或線路發(fā)生短路故障時(shí)，在瞬間就會(huì)影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的其它部分，為此要求切除故障設(shè)備或輸電線路的時(shí)間必須很短，通常切除故障的時(shí)間小到十分之幾秒到百分之幾秒。只有借助于裝設(shè)在每個(gè)電氣設(shè)備或線路上的自動(dòng)裝置，即繼電保護(hù)，才能實(shí)現(xiàn)。因此，繼電保護(hù)的基本任務(wù)有：1）當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，繼電保護(hù)能自動(dòng)地、迅速地和有選擇性地動(dòng)作，使斷路器跳閘，將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，并使系統(tǒng)無(wú)故障的部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，使故障的設(shè)備或線路免于繼續(xù)遭受破壞。2）當(dāng)電氣設(shè)備出現(xiàn)不正常運(yùn)行情況時(shí)，根據(jù)不正常運(yùn)行情況的種類和設(shè)備運(yùn)行維護(hù)條件，繼電保護(hù)裝置則發(fā)出信號(hào)，以便由值班人員及時(shí)處理或由裝置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。1.2 對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作的基本要求繼電保護(hù)裝置為了完成它的任務(wù)，必須在技術(shù)上滿足選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性四個(gè)基本要求。選擇性所謂繼電保護(hù)裝置動(dòng)作的選擇性就是指當(dāng)電力系統(tǒng)中的設(shè)備或線路發(fā)生短路時(shí)，其繼電保護(hù)僅將故障的設(shè)備或線路從電力系統(tǒng)中切除，當(dāng)故障設(shè)備或線路的保護(hù)或斷路器拒絕動(dòng)作時(shí)，應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)裝置將故障切除。速動(dòng)性所謂速動(dòng)性就是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障,對(duì)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性具有重大的意義。靈敏性所謂繼電保護(hù)裝置的靈敏性是指電氣設(shè)備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或不正常運(yùn)行情況時(shí)，保護(hù)裝置的反映能力?？煽啃运^保護(hù)裝置的可靠性是指在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生的故障該保護(hù)應(yīng)該動(dòng)作時(shí)，不應(yīng)該由于它本身的缺陷而拒絕動(dòng)作； 而在不屬于它動(dòng)作的任何情況下， 則應(yīng)該可靠不動(dòng)作。1.3繼電保護(hù)的構(gòu)成繼電保護(hù)裝置可視為由測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分等組成，如圖 1.1所示，各部2220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)分功能如下:圖1.1模擬型繼電保護(hù)裝置原理框圖1）測(cè)量部分測(cè)量部分是測(cè)量從被保護(hù)對(duì)象輸入的有關(guān)電氣量，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)的部件。2）邏輯部分邏輯部分是根據(jù)測(cè)量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的布爾邏輯及時(shí)序邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行部分的部件。3）執(zhí)行部分執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的對(duì)外操作的任務(wù)的部件。如檢測(cè)到故障時(shí)，發(fā)出動(dòng)作信號(hào)驅(qū)動(dòng)斷路器跳閘；在不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出告警信號(hào)；在正常運(yùn)行時(shí)，不產(chǎn)生動(dòng)作信號(hào)。1.4 微機(jī)繼電保護(hù)的特點(diǎn)維護(hù)調(diào)試方便微機(jī)保護(hù)的硬件是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，各種復(fù)雜的功能是由相應(yīng)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如果硬件完好，對(duì)于以成熟的軟件，只要程序和設(shè)計(jì)時(shí)一樣（這很容易檢查），就必然會(huì)達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，用不著逐臺(tái)作各種模擬試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)每一種功能是否正確?？煽啃愿哂?jì)算機(jī)在程序指揮下，有極強(qiáng)的綜合分析和判斷能力，因而它可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)保護(hù)很難辦到的自動(dòng)糾錯(cuò)。另外，它有自診斷能力，能夠自動(dòng)檢測(cè)出本身硬件的異常部分，配合多重化可以有效地防止拒動(dòng)，因此可靠性很高。易于獲得附加功能應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)后，如果配置一個(gè)打印機(jī)，或者其它顯示設(shè)備，可以在系統(tǒng)發(fā)生故障后提供多種信息。靈活性大由于計(jì)算機(jī)保護(hù)的特性主要由軟件決定，因此，只要改變軟件就可以改變保護(hù)的特性和功能，從而可靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化。保護(hù)性能得到很好改善由于計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，使很多原有形式的繼電保護(hù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，可找到新的解決辦法。例如對(duì)接地距離的允許過(guò)度電阻的能力，距離保護(hù)如何區(qū)別振蕩和短路等問(wèn)題都以提出許多新的原理和解決辦法。3沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）保護(hù)配置說(shuō)明2.1220kV線路保護(hù)配置原則為保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，并將故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的影響限制到最小范圍，根據(jù)GB14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》第4.6.2條規(guī)定：220kV線路保護(hù)應(yīng)按加強(qiáng)主保護(hù)簡(jiǎn)化后備保護(hù)的基本原則配置和整定。a.加強(qiáng)主保護(hù)是指全線速動(dòng)保護(hù)的雙重化配置，同時(shí)，要求每一套全線速動(dòng)保護(hù)的功能完整，對(duì)全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障，均能快速動(dòng)作切除故障。對(duì)于要求實(shí)現(xiàn)單相重合閘的線路，每套全線速動(dòng)保護(hù)應(yīng)具有選相功能。當(dāng)線路在正常運(yùn)行中發(fā)生不大于100Ω電阻的單相接地故障時(shí)，全線速動(dòng)保護(hù)應(yīng)有盡可能強(qiáng)的選相能力，并能正確動(dòng)作跳閘。b.簡(jiǎn)化后備保護(hù)是指主保護(hù)雙重化配置，同時(shí)，在每一套全線速動(dòng)保護(hù)的功能完整的條件下，帶延時(shí)的相間和接地Ⅱ，Ⅲ段保護(hù)(包括相間和接地距離保護(hù)、零序電流保護(hù))，允許與相鄰線路和變壓器的主保護(hù)配合，從而簡(jiǎn)化動(dòng)作時(shí)間的配合整定。如雙重化配置的主保護(hù)均有完善的距離后備保護(hù)，則可以不使用零序電流Ⅰ，Ⅱ段保護(hù)，僅保留用于切除經(jīng)不大于100Ω電阻接地故障的一段定時(shí)限和/或反時(shí)限零序電流保護(hù)。c.線路主保護(hù)和后備保護(hù)的功能及作用能夠快速有選擇性地切除線路故障的全線速動(dòng)保護(hù)以及不帶時(shí)限的線路I段保護(hù)都是線路的主保護(hù)。每一套全線速動(dòng)保護(hù)對(duì)全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障均有完整的保護(hù)功能，兩套全線速動(dòng)保護(hù)可以互為近后備保護(hù)。線路Ⅱ段保護(hù)是全線速動(dòng)保護(hù)的近后備保護(hù)。通常情況下，在線路保護(hù)Ⅰ段范圍外發(fā)生故障時(shí)，如其中一套全線速動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)，應(yīng)由另一套全線速動(dòng)保護(hù)切除故障，特殊情況下，當(dāng)兩套全線速動(dòng)保護(hù)均拒動(dòng)時(shí)，如果可能，則由線路Ⅱ段保護(hù)切除故障，此時(shí)，允許相鄰線路保護(hù)Ⅱ段失去選擇性。線路Ⅲ段保護(hù)是本線路的延時(shí)近后備保護(hù)，同時(shí)盡可能作為相鄰線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。根據(jù)GB14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》4.6.2.1條規(guī)定：對(duì)220kV線路，為了有選擇性的快速切除故障，防止電網(wǎng)事故擴(kuò)大，保證電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，一般情況下，應(yīng)按下列要求裝設(shè)兩套全線速動(dòng)保護(hù)，在旁路斷路器代線路運(yùn)行時(shí)，至少應(yīng)保留一套全線速動(dòng)保護(hù)運(yùn)行。a．兩套全線速動(dòng)保護(hù)的交流電流、 電壓回路和直流電源彼此獨(dú)立。對(duì)雙母線接線， 兩套保護(hù)可合用交流電壓回路；b．每一套全線速動(dòng)保護(hù)對(duì)全線路內(nèi)發(fā)生的各種類型故障，均能快速動(dòng)作切除故障；對(duì)要求實(shí)現(xiàn)單相重合閘的線路，兩套全線速動(dòng)保護(hù)應(yīng)具有選相功能；兩套主保護(hù)應(yīng)分別動(dòng)作于斷路器的一組跳閘線圈。兩套全線速動(dòng)保護(hù)分別使用獨(dú)立的遠(yuǎn)方信號(hào)傳輸設(shè)備。具有全線速動(dòng)保護(hù)的線路，其主保護(hù)的整組動(dòng)作時(shí)間應(yīng)為：對(duì)近端故障：≤20ms；4220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)對(duì)遠(yuǎn)端故障：≤30ms（不包括通道時(shí)間）。根據(jù)GB14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》4.6.2.3條規(guī)定：對(duì)接地短路，應(yīng)按下列規(guī)定之一裝設(shè)后備保護(hù)。對(duì)220kV線路，當(dāng)接地電阻不大于 100Ω時(shí)，保護(hù)應(yīng)能可靠地切除故障。a.宜裝設(shè)階段式接地距離保護(hù)并輔之用于切除經(jīng)電阻接地故障的一段定時(shí)限和 /或反時(shí)限零序電流保護(hù)。b.可裝設(shè)階段式接地距離保護(hù)，階段式零序電流保護(hù)或反時(shí)限零序電流保護(hù)，根據(jù)具體情況使用。c.為快速切除中長(zhǎng)線路出口短路故障，在保護(hù)配置中宜有專門反應(yīng)近端接地故障的輔助保護(hù)功能。符合第4.6.2.1條規(guī)定時(shí)，除裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)外，還應(yīng)按本條的規(guī)定，裝設(shè)接地后備保護(hù)和輔助保護(hù)。根據(jù)GB14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》4.6.2.4條規(guī)定：對(duì)相間短路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)保護(hù)裝置：a.宜裝設(shè)階段式相間距離保護(hù)；b.為快速切除中長(zhǎng)線路出口短路故障，在保護(hù)配置中宜有專門反應(yīng)近端相間故障的輔助保護(hù)功能。符合本規(guī)程第4.6.2.1條規(guī)定時(shí)，除裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)外，還應(yīng)按本條的規(guī)定，裝設(shè)相間短路后備保護(hù)和輔助保護(hù)。根據(jù)繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程3.4條規(guī)定：在確定繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置的配置方案時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用具有成熟運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的數(shù)字式裝置。根據(jù)繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程 4.1.12條規(guī)定：數(shù)字式保護(hù)裝置，應(yīng)滿足如下要求：宜將被保護(hù)設(shè)備或線路的主保護(hù)(包括縱、橫聯(lián)保護(hù)等)及后備保護(hù)綜合在一整套裝置內(nèi)，共用直流電源輸入回路及交流電壓互感器和電流互感器的二次回路。該裝置應(yīng)能反應(yīng)被保護(hù)設(shè)備或線路的各種故障及異常狀態(tài)，并動(dòng)作于跳閘或給出信號(hào)。根據(jù)繼電保護(hù)技術(shù)規(guī)程4.1.12.4條規(guī)定；對(duì)適用于220kV及以上電壓線路的保護(hù)裝置，應(yīng)滿足：a.除具有全線速動(dòng)的縱聯(lián)保護(hù)功能外，還應(yīng)至少具有三段式相間、接地距離保護(hù)，反時(shí)限和/或定時(shí)限零序方向電流保護(hù)的后備保護(hù)功能；b.對(duì)有監(jiān)視的保護(hù)通道，在系統(tǒng)正常情況下，通道發(fā)生故障或出現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)發(fā)出告警信號(hào)；c.能適用于弱電源情況；d.在交流失壓情況下，應(yīng)具有在失壓情況下自動(dòng)投入的后備保護(hù)功能，并允許不保證選擇性。2.2線路保護(hù)配置方案5沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）RCS─901A成套線路快速保護(hù)2.2.1RCS─901A應(yīng)用范圍為由微機(jī)實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式超高壓線路成套快速保護(hù)裝置，可用作220及以上電壓等級(jí)輸電線路的主保護(hù)及后備保護(hù)。2.2.2保護(hù)配置RCS─901A成套線路快速保護(hù)包括以縱聯(lián)變化量方向和零序方向元件為主體的快速主保護(hù)，由工頻變化量距離元件構(gòu)成的快速I段保護(hù)，由三段式相間和接地距離及多個(gè)延時(shí)段或反時(shí)限零序方向過(guò)流構(gòu)成全套后備保護(hù)；RCS─901A保護(hù)有分相出口，配有自動(dòng)重合閘功能，對(duì)單或雙母線的開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)單相重合、三相重合和綜合重合閘。當(dāng)采用光纖接口時(shí)，增加遠(yuǎn)跳、遠(yuǎn)傳功能。2.2.3性能特征動(dòng)作速度快，線路近處故障跳閘時(shí)間小于10ms，線路中間故障跳閘時(shí)間小于15ms，線路遠(yuǎn)處故障跳閘時(shí)間小于25ms。主保護(hù)采用積分算法，計(jì)算速度快；后備保護(hù)強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)確性，采用傅氏算法，濾波效果好，計(jì)算精度高。反應(yīng)工頻變化量的起動(dòng)元件采用了具有自適應(yīng)能力的浮動(dòng)門檻，對(duì)系統(tǒng)不平衡和干擾具有極強(qiáng)的預(yù)防能力，因而測(cè)量元件能在保證安全性的基礎(chǔ)上達(dá)到特高速，起動(dòng)元件有很高的靈敏度而不會(huì)頻繁起動(dòng)。先進(jìn)可靠的振蕩閉鎖功能，保證距離保護(hù)在系統(tǒng)振蕩加區(qū)外故障時(shí)能可靠閉鎖，而在振蕩加區(qū)內(nèi)故障時(shí)能可靠切除故障。裝置采用整體面板、全封閉機(jī)箱，強(qiáng)弱電嚴(yán)格分開(kāi)，取消傳統(tǒng)背板配線方式，同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)上也采取相應(yīng)的抗干擾措施，裝置的抗干擾能力大大提高，對(duì)外的電磁輻射也滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。完善的事件報(bào)文處理，可保存最新64次動(dòng)作報(bào)告，24次故障錄波報(bào)告。與COMTRADE兼容的故障錄波。靈活的自動(dòng)重合閘方式。友好的人機(jī)界面、漢字顯示、中文報(bào)告打印。靈活的后臺(tái)通信方式，配有RS-485通信接口(可選雙絞線、光纖)或以太網(wǎng)。支持電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T667-1999（IEC60870-5-103標(biāo)準(zhǔn)）的通信規(guī)約。2.3各保護(hù)原理說(shuō)明6220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)2.3.1縱聯(lián)保護(hù)2.3.1.1 縱聯(lián)保護(hù)的原理線路縱聯(lián)保護(hù)是當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，使兩側(cè)開(kāi)關(guān)同時(shí)快速跳閘的一種保護(hù)裝置，是線路的主保護(hù)。它以線路兩側(cè)判別量的特定關(guān)系作為判據(jù)。即兩側(cè)均將判別量借助通道傳送到對(duì)側(cè)，然后，兩側(cè)分別按照對(duì)側(cè)與本側(cè)判別量之間的關(guān)系來(lái)判別區(qū)內(nèi)故障或區(qū)外故障。因此，判別量和通道是縱聯(lián)保護(hù)裝置的主要組成部分。根據(jù)電流電壓保護(hù)和距離保護(hù)的原理，其測(cè)量信息均取自輸電線路的一側(cè)，這種單端的測(cè)量的保護(hù)不能從電量的變化上判斷保護(hù)區(qū)末端的情況，因而不能準(zhǔn)確判斷保護(hù)區(qū)末端附近的區(qū)內(nèi)外故障，所以這些保護(hù)從原理上就不能實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，如距離保護(hù)的第一段，最多也只能切除被保護(hù)線路全長(zhǎng)的80%——85%范圍內(nèi)的故障，線路其余部分發(fā)生短路，則要靠帶時(shí)限的保護(hù)來(lái)切除，這在高電壓大容量的電力系統(tǒng)中，往往不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定要求。必須采用縱聯(lián)保護(hù)的原理作為輸電線路的保護(hù)，以實(shí)現(xiàn)線路全長(zhǎng)范圍內(nèi)故障無(wú)時(shí)限切除。但是僅反應(yīng)線路一側(cè)的電氣量不可能區(qū)分本線末端和對(duì)側(cè)母線（或相鄰線始端）故障，只有反應(yīng)線路兩側(cè)的電氣量才可能區(qū)分上述故障，為了達(dá)到有選擇性地快速切除全線故障的目的。需要將線路一側(cè)電氣量的信息傳輸?shù)搅硪粋?cè)去，也就是說(shuō)在線路兩側(cè)之間發(fā)生縱向的聯(lián)系。這種保護(hù)稱為輸電線的縱聯(lián)保護(hù)。RCS─901A由變化量方向和零序方向繼電器，經(jīng)通道交換信號(hào)構(gòu)成全線路快速跳閘的方向保護(hù)，即裝置的縱聯(lián)保護(hù)。2.3.1.2縱聯(lián)保護(hù)的框圖縱聯(lián)保護(hù)由整定控制字選擇是采用超范圍允許式還是閉鎖式，兩者的邏輯有所不同，都分為起動(dòng)元件動(dòng)作保護(hù)進(jìn)入故障測(cè)量程序和起動(dòng)元件不動(dòng)作保護(hù)在正常運(yùn)行程序兩種情況。在這里我采用的是閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)。閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)邏輯一般與專用收發(fā)信機(jī)配合構(gòu)成閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)，位置停信、其它保護(hù)動(dòng)作停信、通道交換邏輯等都由保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，這些信號(hào)都應(yīng)接入保護(hù)裝置而不接至收發(fā)信機(jī)，即發(fā)信或停信只由保護(hù)發(fā)信接點(diǎn)控制，發(fā)信接點(diǎn)動(dòng)作即發(fā)信，不動(dòng)作則為停信。（1）故障測(cè)量程序中閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)邏輯（圖 2.1）起動(dòng)元件動(dòng)作即進(jìn)入故障程序，收發(fā)信機(jī)即被起動(dòng)發(fā)閉鎖信號(hào)；反方向元件動(dòng)作時(shí)，立即閉鎖正方向元件的停信回路，即方向元件中反方向元件動(dòng)作優(yōu)先，這樣有利于防止故障功率倒方向時(shí)誤動(dòng)作；起動(dòng)元件動(dòng)作后，收信8ms后才允許正方向投入工作，反方向元件不動(dòng)作，縱聯(lián)變化量元件或縱聯(lián)零序元件任一元件動(dòng)作時(shí)，停止發(fā)信；當(dāng)本裝置其它保護(hù)（如工頻變化量阻抗、零序延時(shí)段、距離保護(hù)）動(dòng)作，或外部保護(hù)（如母線差動(dòng)保護(hù)）動(dòng)作跳閘時(shí)，立即停止發(fā)信，并在跳閘信號(hào)返回后，停信展寬150ms，但在展寬期間若反方向元件動(dòng)作，立即返回，繼續(xù)發(fā)信；三相跳閘固定回路動(dòng)作或三相跳閘位置繼電器均動(dòng)作且無(wú)流時(shí)，始終停止發(fā)信；7沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）區(qū)內(nèi)故障時(shí)，正方向元件動(dòng)作而反方向元件不動(dòng)作，兩側(cè)均停信，經(jīng)8ms延時(shí)縱聯(lián)保護(hù)出口；裝置內(nèi)設(shè)有功率倒方向延時(shí)回路，該回路時(shí)為了防止區(qū)外故障時(shí)，在斷合開(kāi)關(guān)的過(guò)程中，故障功率方向出現(xiàn)倒方向，短時(shí)出現(xiàn)一側(cè)正方向元件未返回，另一側(cè)正方向已動(dòng)作而出現(xiàn)瞬時(shí)誤動(dòng)作而設(shè)置的，如圖2.2，本裝置設(shè)于1、2二端，若圖示短路點(diǎn)發(fā)生故障，1為正方向，2為反方向，M側(cè)停信，N側(cè)發(fā)信，開(kāi)關(guān)3條開(kāi)時(shí)，故障功率倒由可能使1為反方向，2為正方向，如果N側(cè)停信的速度快于M側(cè)發(fā)信，則N側(cè)可能瞬間出現(xiàn)正方向元件動(dòng)作同時(shí)無(wú)收信信號(hào)，折中情況可以通過(guò)當(dāng)連續(xù)收信40ms以后，方向比較保護(hù)延時(shí)20ms動(dòng)作的方式來(lái)躲過(guò)。保護(hù)起動(dòng)&20msM4&>=1&&收信8msM5M1M2M38ms縱聯(lián)保護(hù)出口零序反方向元件>=1&投縱聯(lián)零序保護(hù)&M7變化量反方向元件M6投縱聯(lián)變化量保護(hù)M8任一相跳閘零序正方向元件&M9投縱聯(lián)零序保護(hù)零序方向過(guò)流元件>=1投縱聯(lián)變化量保護(hù)M10方向量正方向元件&&M11>=1>=1M14發(fā)信任一相跳閘150msM12M13其他保護(hù)動(dòng)作三相TWJ均為1三相跳閘固定

150ms>=1>=1M16M15&三相無(wú)流M17圖2.1故障測(cè)量程序中閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)邏輯2）正常運(yùn)行程序中閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)邏輯（圖2.2）通道試驗(yàn)、遠(yuǎn)方起信邏輯由本裝置實(shí)現(xiàn)，這樣進(jìn)行通道試驗(yàn)時(shí)就把兩側(cè)的保護(hù)裝置、收發(fā)信機(jī)和通道一起進(jìn)行檢查。與本裝置配合時(shí)，收發(fā)信機(jī)內(nèi)部的遠(yuǎn)方起信邏輯部分應(yīng)取消。8220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)Ec&保護(hù)低定值起動(dòng)>=1發(fā)信通道試驗(yàn)按鈕收信200msM1M25s&2msM3&M4100ms&10s三相TWJ均為1&M5三相無(wú)流M6>=1弱電源側(cè)&M7相電壓<30V>=1M8相間電壓<30VM9圖2.2正常運(yùn)行程序中閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)邏輯1. 遠(yuǎn)方起動(dòng)發(fā)信：當(dāng)收到對(duì)側(cè)信號(hào)后，如 TWJ未動(dòng)作，則立即發(fā)信，如 TWJ動(dòng)作，則延時(shí)100ms發(fā)信；當(dāng)用于弱電側(cè)，判斷任一相電壓或相間電壓低于 30V時(shí)，延時(shí)100ms發(fā)信，這保證在線路輕負(fù)荷，起動(dòng)元件不動(dòng)作的情況下，由對(duì)側(cè)保護(hù)快速切除故障。無(wú)上述情況時(shí)則本側(cè)收信后，立即由遠(yuǎn)方起信回路發(fā)信， 10s后停信。通道試驗(yàn)：對(duì)閉鎖式通道，正常運(yùn)行時(shí)需進(jìn)行通道信號(hào)交換，右人工在保護(hù)屏上按下通道試驗(yàn)按鈕，本側(cè)發(fā)信，收信200ms后停止發(fā)信；收對(duì)策信號(hào)達(dá)5s后再次發(fā)信，10s后停止發(fā)信。2.3.2距離保護(hù)2.3.2.1距離保護(hù)的概念距離保護(hù)是反映故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的電氣距離、并根據(jù)電氣距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。距離越近，動(dòng)作時(shí)間越短。這樣就可以保證有選擇地切除故障。由于電氣距離的大小不隨系統(tǒng)運(yùn)行方式而變化，因此距離保護(hù)比簡(jiǎn)單的電流、電壓保護(hù)的保護(hù)范圍更確定，且較為靈敏，不受(或很少受)系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。9沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不對(duì)稱故障開(kāi)放元件非全相振閉開(kāi)放元件對(duì)稱故障開(kāi)放元件振閉過(guò)流元件保護(hù)啟動(dòng)段接地距離段相間距離段接地距離非全相運(yùn)行段相間距離單或三相合閘三相合閘段接地距離段相間距離

>=1M1&10ms 0M3投 段接地距離 >=1投 段相間距離M4投 段接地距離&M6&投 段相間距離M11>=1投三重加速段距離M14>=1投三重加速段距離M15投 段接地距離投 段相間距離

1>=1投振蕩閉鎖振蕩閉鎖開(kāi)放M20 160&距離段動(dòng)作M5接地距離 段動(dòng)作&>=1120ms非全相運(yùn)行再故障M7M8>=1&距離段動(dòng)作M10M9相間距離段動(dòng)作>=1&1M12電壓接線路TVM13&M19>=1>=1&>=1距離加速動(dòng)作25msM16M20M17M18接地距離段時(shí)間 >=1距離 段動(dòng)作相間距離段時(shí)間&手動(dòng)合閘M22圖2.3 距離保護(hù)的框圖10220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)2.3.2.2距離保護(hù)的原理距離保護(hù)的基本原理:由于距離保護(hù)反映的是輸電線路的電氣距離，而電氣距離一般以阻抗形式表示，所以距離保護(hù)又稱為阻抗保護(hù)。距離保護(hù)也有一個(gè)保護(hù)范圍，短路發(fā)生在這一范圍內(nèi)，保護(hù)動(dòng)作，否則不動(dòng)作，這個(gè)保護(hù)范圍通常只用給定阻抗Zzd的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的。正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)安裝處測(cè)量到的線路阻抗為負(fù)荷阻抗 Zzd；在被保護(hù)線路任一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，測(cè)量阻抗為保護(hù)安裝處到短路點(diǎn)的短路阻抗Zcl；距離保護(hù)的實(shí)質(zhì)是用整定阻抗Zzd與被保護(hù)線路的測(cè)量阻抗Zcl比較。當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以外時(shí)，即│Zcl│>│Zzd│，繼電器不動(dòng)作；當(dāng)短路點(diǎn)在保護(hù)范圍以內(nèi)時(shí)，即│ Zcl│<│Zzd│，繼電器動(dòng)作。因此，距離保護(hù)又稱為低阻抗保護(hù)。距離保護(hù)分為相間距離和接地距離。接地距離保護(hù)的最大優(yōu)點(diǎn)是瞬時(shí)段的保護(hù)范圍固定，還可以比較容易獲得有較短延時(shí)和足夠靈敏度的第二段接地保護(hù)。特別適合于短線路的一、二段保護(hù)。對(duì)短線路說(shuō)來(lái)，一種可行的接地保護(hù)方式是用接地距離保護(hù)一、二段再輔之以完整的零序電流保護(hù)。兩種保護(hù)各自配合整定，各詞其責(zé)：接地距離保護(hù)用以取得本線路的瞬時(shí)保護(hù)段和有較短時(shí)限與足夠靈敏度的全線第二段保護(hù)；零序電流保護(hù)則以保護(hù)高電阻故障為主要任務(wù)，保證與相鄰線路的零序電流保護(hù)間有可靠的選擇性。2.3.2.3距離保護(hù)的框圖（圖2.3）若用戶選擇“投負(fù)荷限制距離”，則Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的接地和相間距離元件需經(jīng)負(fù)荷限制繼電器閉鎖。保護(hù)起動(dòng)時(shí)，如果按躲過(guò)最大負(fù)荷電流整定的振蕩閉鎖過(guò)流元件尚未動(dòng)作或動(dòng)作不到10ms，則開(kāi)放振蕩閉鎖160ms，另外不對(duì)稱故障開(kāi)放元件、對(duì)稱故障開(kāi)放元件和非全相運(yùn)行振閉開(kāi)放元件任一元件開(kāi)放則開(kāi)放振蕩閉鎖；用戶可選擇“投振蕩閉鎖”去閉鎖Ⅰ、Ⅱ段距離保護(hù)，否則距離保護(hù)Ⅰ、Ⅱ段不經(jīng)振蕩閉鎖而直接開(kāi)放。3. 非全相運(yùn)行再故障時(shí)，距離Ⅱ段受振蕩閉鎖開(kāi)放元件控制，經(jīng) 120ms延時(shí)三相加速跳閘。合閘于故障線路時(shí)三相跳閘可由二種方式：一是受振閉控制的Ⅱ段距離繼電器在合閘過(guò)程中三相跳閘，二是在三相合閘時(shí)，還可選擇“投三重加速Ⅱ段距離”、“投三重加速Ⅲ段距離”、由不經(jīng)振蕩閉鎖的Ⅱ段或Ⅲ段距離繼電器加速跳閘。手合時(shí)總是加速Ⅲ段距離。2.3.3零序保護(hù)當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)零序分量，就要進(jìn)行零序保護(hù)。零序保護(hù)同三段電流保護(hù)一樣，分為三段，即無(wú)時(shí)限的Ⅰ段保護(hù)和兩段帶延時(shí)的保護(hù)。二段延時(shí)電流保護(hù)：一段定時(shí)限負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)，一段反時(shí)限負(fù)序過(guò)負(fù)荷保護(hù)；一段定時(shí)限全電流過(guò)負(fù)荷保護(hù)，一段反時(shí)限全電流過(guò)負(fù)荷保護(hù)；一段低電壓保護(hù)和強(qiáng)行勵(lì)磁；一段零序電流保護(hù)，可選動(dòng)作于跳閘或者發(fā)信號(hào)。11沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）零序保護(hù)的框圖（圖 2.4）縱聯(lián)零序過(guò)流元件自產(chǎn)零序起動(dòng)元件外接零序起動(dòng)元件零序功率正方向零序功率反方向二段零序元件三段零序元件保護(hù)跳閘保護(hù)起動(dòng)手合或三重零序過(guò)流加速元件單相重合TV斷線零序保護(hù)TV斷線TV斷線相過(guò)流元件

&M2

&M3&M4&M6&M8&M13&M17&M18

&零序正方向元件M1零序反方向元件&零序過(guò)流零序二段動(dòng)作二段時(shí)間M5&零序過(guò)500ms流三段M7>=1零序三段動(dòng)作>=1&M11M9&M10零三跳閘后加速M(fèi)12&100msM14>=1&M16零序過(guò)流加速動(dòng)作60msM15>=1TV斷線時(shí)M19過(guò)流時(shí)間TV斷線過(guò)流動(dòng)作圖2.4零序保護(hù)的框圖RCS-901A設(shè)置了兩個(gè)帶延時(shí)段的零序方向過(guò)流保護(hù)，Ⅱ段零序受零序正方向元件控制，Ⅲ段零序則由用戶選擇經(jīng)或不經(jīng)方向元件控制。對(duì)RCS-901A當(dāng)用戶置“零Ⅲ跳閘后加速”為1，則跳閘前零序Ⅲ段的動(dòng)作時(shí)間為“零序過(guò)流Ⅲ段時(shí)間”，則跳閘后零序Ⅲ段的動(dòng)作時(shí)間縮短500ms。TV斷線時(shí)，本裝置自動(dòng)投入零序過(guò)流和相過(guò)流元件，兩個(gè)元件經(jīng)同一延時(shí)段出口。所有零序電流保護(hù)都受零序起動(dòng)過(guò)流元件控制，因此各零序電流保護(hù)定值應(yīng)大于零序起動(dòng)電流定值?？v聯(lián)零序反方向的電流定值固定取零序起動(dòng)過(guò)流定值，而縱聯(lián)零序正方向的電流定值取零序方向比較過(guò)流定值。單相重合時(shí)零序加速時(shí)間延時(shí)為60ms，手合和三重時(shí)加速時(shí)間延時(shí)為100ms，其過(guò)流定值用零序過(guò)流加速段定值。12220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)2.3.4重合閘本裝置重合閘為一次重合閘方式,可實(shí)現(xiàn)單相重合閘、三相重合閘或綜合重合閘；根據(jù)故障的嚴(yán)重程度引入閉鎖重合閘的方式。重合閘的起動(dòng)方式可以由保護(hù)動(dòng)作起動(dòng)開(kāi)關(guān)位置不對(duì)應(yīng)起動(dòng)方式；當(dāng)與本公司其它產(chǎn)品一起使用有二套重合閘時(shí)，二套裝置重合閘可以同時(shí)投入，不會(huì)出現(xiàn)二次重合，與其它裝置的重合閘配合時(shí)，可考慮用壓板僅投入一套重合閘。三相重合時(shí)，可采用檢線路無(wú)壓重合閘或檢同期重合閘，也可采用快速直接重合閘方式，檢無(wú)壓時(shí)，檢查線路電壓或母線電壓小于30V；檢同期時(shí)，檢查線路電壓和母線電壓大于40V，且線路和母線電壓間相位差在整定范圍內(nèi)。重合閘方式由外部切換把手或內(nèi)部軟壓板決定，其功能表如下：端子單重三重綜重停用投三重0101投綜重0011重合閘邏輯框圖（圖2.5）TWJA、TWJB、TWJC分別為A、B、C三相的跳閘位置繼電器的接點(diǎn)輸入；保護(hù)單跳固定、保護(hù)三跳固定為本保護(hù)動(dòng)作跳閘形成的跳閘固定，單相故障，故障無(wú)電流時(shí)該相跳閘固定動(dòng)作，三相跳閘，三相電流全部消失時(shí)三相跳閘固定動(dòng)作；外部單跳固定、外部三跳固定分別為其它保護(hù)來(lái)的單跳起動(dòng)重合、三跳起動(dòng)重合輸入由本保護(hù)經(jīng)無(wú)流判別形成的跳閘固定；重合閘退出指重合閘方式把手置于停用位置，或定值中重合閘投入控制字置“0”則重合閘退出。本裝置重合閘退出并不代表線路重合閘退出，保護(hù)仍是選相跳閘的要實(shí)現(xiàn)線路重合閘停用，需將溝三閉重壓板投上。當(dāng)重合閘方式把手置于運(yùn)行位置（單重、三重或綜重）且定值中重合閘投入控制字置“1”時(shí)，本裝置重合閘投入。TV斷線時(shí)重合放電。重合閘充電在正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)行，重合閘投入、無(wú)TWJ、無(wú)壓力低閉重輸入、無(wú)TV斷線和其它閉重輸入經(jīng)15秒后充電完成。本裝置重合閘為一次重合閘方式，用于單開(kāi)關(guān)的線路，一般不用于3/2開(kāi)關(guān)方式，可實(shí)現(xiàn)單相重合閘、三相重合閘和綜合重合閘。重合閘的起動(dòng)方式有本保護(hù)跳閘起動(dòng)、其它保護(hù)跳閘起動(dòng)和經(jīng)用戶選擇的不對(duì)應(yīng)起動(dòng)。若開(kāi)關(guān)三跳如TGabc動(dòng)作、其它保護(hù)三跳起動(dòng)重合閘或三相TWJ動(dòng)作，則不起動(dòng)單重。三相重合時(shí)，可選用檢線路無(wú)壓重合閘、檢同期重合閘，也可選用不檢而直接重合閘方式。檢無(wú)壓時(shí)，檢查線路電壓或母線電壓小于30伏時(shí)，檢無(wú)壓條件滿足，而不管線路電壓用的是相電壓還是相間電壓；檢同期時(shí)，檢查線路電壓和母線電壓大于40伏且線路電壓和母線電壓間的相位在整定范圍內(nèi)時(shí)，檢同期條件滿足。不管線路電壓用的是13沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）哪一相電壓還是哪一相間電壓，保護(hù)能夠自動(dòng)適應(yīng)。TWJATWJBTWJC外部單跳固定本保護(hù)單跳固定任一相無(wú)流外部三跳固定本保護(hù)三跳固定TWJATWJBTWJC三相均無(wú)流三重方式綜重方式線路TV異常線路U<30VUmax<30V線路U>40VUa>40V同期滿足TWJATWJBTWJC裝置未起動(dòng)合閘壓力閉重重合閘退出閉鎖重合放電

>=1不對(duì)應(yīng)起動(dòng)重合M1>=1>=1M3M2&&>=1M4單相重>=1合時(shí)間M5M8三相重M6>=1合時(shí)間&不對(duì)應(yīng)起動(dòng)重合M9M7&&不檢方式>=1M10M11M12>=1&檢無(wú)壓方式&M13>=1M15M16M14&&檢同期方式M17M19>=1&M20&TcdM21&2oomsM22 >=1M23

重合閘120ms>=1M18圖2.5重合閘邏輯框圖2.3.5跳閘邏輯邏輯框圖（圖2.6）14220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)縱聯(lián)保護(hù)變化量距離距離一二段A相有流選A相B相有流選B相C相有流選C相選多相任一相有電流手合加速重合加速距離三段零序三段單跳不返回單相運(yùn)行三跳TV 斷線過(guò)流相間距離二段接地距離二段零序二段溝三跳非全相再故障選相無(wú)效

=1M1&M2&M6&M10&M14&M15>=1M18>=1M19相間距離二閉重接地距離二閉重 >=1零二段三跳閉重 M22>=1M23投非全相故障閉重投選相無(wú)效閉重

>=1M3>=1M7>=1M11200ms>=1M20>=1M24

&M4 >=1M5&>=1M8M9&M12 >=1M13>=1&M16M17選相無(wú)效>=1M21起動(dòng)閉鎖重合閘繼電器

跳A相出口跳B(niǎo)相出口跳C相出口溝三閉重開(kāi)入TV斷線跳A相出口

>=1

>=1M25

起動(dòng)重合放電跳B(niǎo)相出口跳C相出口投三相跳閘溝三閉重開(kāi)入充電未滿投重合閘三重方式

M26&M27&M31&M32

&M28>=1M30

起動(dòng)TJ繼電器起動(dòng)TJabc繼電器200ms 單跳失敗&溝三跳M29圖2.6跳閘邏輯框圖15沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工頻變化量距離、縱聯(lián)保護(hù)、距離Ⅰ段、距離Ⅱ段、零序Ⅱ段動(dòng)作時(shí)經(jīng)選相跳閘；如果選相失敗二動(dòng)作元件不返回，則經(jīng)200ms延時(shí)發(fā)選相無(wú)效三跳命令。2. 零序Ⅲ段、相間距離Ⅲ段、接地距離Ⅲ段、合閘于故障線路、非全相運(yùn)行再故障、 TV斷線過(guò)流、選相無(wú)效延時(shí) 200ms、單跳失敗延時(shí) 150ms、單相運(yùn)行延時(shí) 200ms直接跳三相。發(fā)單跳令后若該相持續(xù)有流（>0.06In），經(jīng)150ms延時(shí)發(fā)單跳失敗三跳命令。選相達(dá)二相及以上時(shí)跳三相。采用三相跳閘方式、有溝三閉重輸入、重合閘投入時(shí)充電未完成或處于三重方式時(shí)，任何故障三相跳閘。嚴(yán)重故障時(shí)，如零序Ⅲ段跳閘、Ⅲ段距離跳閘、手合或合閘于故障線路跳閘、單跳不返回三跳、單相運(yùn)行三跳、TV斷線時(shí)跳閘等閉鎖重合閘。Ⅱ段零序、Ⅱ段相間距離、Ⅱ段接地距離等，經(jīng)用戶選擇三跳方式時(shí)，閉鎖重合閘。經(jīng)用戶選擇，選相無(wú)效三跳、非全相運(yùn)行再故障三跳、二相以上故障閉鎖重合閘。16220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)保護(hù)原理說(shuō)明3.1裝置總起動(dòng)元件起動(dòng)元件的主體以反應(yīng)相間工頻變化量的過(guò)流繼電器實(shí)現(xiàn)，同時(shí)又配以反應(yīng)全電流的零序過(guò)流繼電器互相補(bǔ)充。反應(yīng)工頻變化量的起動(dòng)元件采用浮動(dòng)門坎，正常運(yùn)行及系統(tǒng)振蕩時(shí)變化量的不平衡輸出均自動(dòng)構(gòu)成自適應(yīng)式的門坎，浮動(dòng)門坎始終略高于不平衡輸出，在正常運(yùn)行時(shí)由于不平衡分量很小，而裝置有很高的靈敏度。當(dāng)系統(tǒng)振蕩時(shí)，自動(dòng)降低靈敏度，不需要設(shè)置專門的振蕩閉鎖回路。因此，裝置有很高的安全性，起動(dòng)元件有很高的靈敏度而又不會(huì)頻繁起動(dòng)，測(cè)量元件則不會(huì)誤測(cè)量。3.1.1電流變化量起動(dòng)I MAX 1.25IT IZDIΦΦMAX是相間電流的半波積分的最大值；IZD為可整定的固定門坎；IT為浮動(dòng)門坎，隨著變化量的變化而自動(dòng)調(diào)整，取1.25倍可保證門坎始終略高于不平衡輸出。該元件動(dòng)作并展寬 7秒，取開(kāi)放出口繼電器正電源。3.1.2零序過(guò)流元件起動(dòng)當(dāng)外接和自產(chǎn)零序電流均大于整定值時(shí)，零序起動(dòng)元件動(dòng)作并展寬 7秒，去開(kāi)放出口繼電器正電源。3.1.3位置不對(duì)應(yīng)起動(dòng)這一部分的起動(dòng)由擁護(hù)選擇投入，條件滿足總起動(dòng)元件動(dòng)作并展寬 15秒，去開(kāi)放出口繼電器正電源。3.2工頻變化量距離繼電器電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，其短路電流，電壓可分解為故障前負(fù)荷狀態(tài)的電流分量和故障分量，反應(yīng)工頻變化量的繼電器不受負(fù)荷狀態(tài)的影響。17沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工頻變化量距離繼電器測(cè)量工作電壓的工頻變化量的幅值，其動(dòng)作方程為：UOP UZ對(duì)相間故障： UOP U I ZZDAB,BC,CA對(duì)接地故障：UOP U I K 3I0 ZZDA,B,CZZD為整定阻抗，一般取 0.8—0.85倍線路阻抗；UZ為動(dòng)作門坎，取故障前工作電壓的記憶量。正、反方向故障時(shí)，計(jì)算圖如下：ZZDEM I IN ENZS ZK RGU EF圖3.1正方向經(jīng)過(guò)渡電阻故障計(jì)算用圖圖3.2反方向故障計(jì)算用圖工頻變化量距離繼電器動(dòng)作特性如下圖：正方向故障時(shí)，測(cè)量阻抗-ZK在阻抗復(fù)數(shù)平面上的動(dòng)作特性是以矢量-ZS為圓心，以|ZS+ZZD|為半徑的圓，如上左圖所示，當(dāng)ZK矢量末端落于圓內(nèi)時(shí)動(dòng)作，可見(jiàn)這中阻抗繼電器有很大的允許過(guò)渡阻抗能力。當(dāng)過(guò)渡阻抗受對(duì)側(cè)電源助增時(shí)，不存在由于對(duì)側(cè)電流助增所引起的超越問(wèn)題。18220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)jX jXZkZ'sZs+Zk R-ZsZzdR-Zk圖3.3正方向短路動(dòng)作特性 圖3.4反方向短路動(dòng)作特性’當(dāng)反方向故障時(shí)，測(cè)量阻抗 -ZK在阻抗復(fù)數(shù)平面上的動(dòng)作特性是以 ZS矢量為圓心，|’ZS-ZZD|為半徑的圓，動(dòng)作圓在第一象限，而因?yàn)?-ZK總是在第三象限，因此，阻抗元件有明確的方向性。工頻變化量阻抗元件由距離保護(hù)壓板投退。3.3變化量方向繼電器變化量方向繼電器測(cè)量電壓，電流故障分量的相位，當(dāng)測(cè)量相角反相位時(shí)動(dòng)作。其正方向元件的測(cè)量相角為；Arg U12 I12ZCOMI12 ZD其反方向元件的測(cè)量相角為：U12ArgI12 ZD其中：U12為電壓， I12電流變化量的正負(fù)序綜合分量，無(wú)零序分量；ZD為模擬阻抗；ZCOM為補(bǔ)償阻抗，當(dāng)最大運(yùn)行方式時(shí)系統(tǒng)線路阻抗比 ZS/ZL>0.5時(shí),ZCOM=0,否則ZCOM取為“工頻變化量阻抗”的一半。當(dāng)正方向故障時(shí)，如圖1，ZS為系統(tǒng)正序阻抗，并假設(shè)系統(tǒng)的負(fù)序阻抗等于正序阻抗，將工頻變化量電壓電流分解為對(duì)稱分量，則：U1 I1 ZS19沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）U2 I2 ZSU12 I12ZS其中M為轉(zhuǎn)換因子，根據(jù)不同的故障類型，裝置可選擇不同的轉(zhuǎn)換因子，以提高靈敏度。設(shè)系統(tǒng)阻抗角與的阻抗角一致，則正方向元件的測(cè)量相角為：I12ZSI12ZCOMZSZCOM180ArgZDArgZDI12反方向元件的測(cè)量相角為：ZSArg 0ZD反方向故障時(shí)，如圖，Z‘S為線路至對(duì)側(cè)系統(tǒng)的正序阻抗，將電壓電流分解為對(duì)稱分量，有：U1 I1 Z'SU2 I2 Z'SU12 I12 Z'S設(shè)系統(tǒng)阻抗角與 ZD的阻抗角一致，則正方向元件的測(cè)量相角為：Z'S ZCOMArg 0ZD反方向元件的測(cè)量相角為：Z'SArg 180ZD由上可見(jiàn)，正方向故障時(shí)，Φ+接近于180o，正方向元件可靠動(dòng)作，而Φ-接近于0o，反方向元件不可能動(dòng)作，而反方向故障時(shí)，Φ+接近于0o，正方向元件不可能動(dòng)作，而Φ-接近于180o，反方向元件可靠動(dòng)作。由上可見(jiàn)，在正方向元件中引入補(bǔ)償電壓I12*ZCOM不可能引起方向元件的誤動(dòng)，在大系統(tǒng)長(zhǎng)線路ZS較小的情況下，引入I12*ZCOM可以根本改善繼電器的靈敏度，使該方向繼電器不僅用于短線路，而且適用于任何長(zhǎng)距離輸電線路。以上分析未規(guī)定故障類型，所以對(duì)各種故障，方向繼電器都由同樣優(yōu)越的方向性，且過(guò)渡電阻不影響方向元件的測(cè)量相角，另外，由于方向元件不受負(fù)荷電流的影響，因而該方向元件有很高的靈敏度，可允許測(cè)量很大的故障過(guò)渡電阻。另外，方向元件不受串補(bǔ)電容的影響。工頻變化量方向繼電器受浮動(dòng)門坎的限制，因此，當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)不平衡分量或者系統(tǒng)振蕩時(shí)，繼電器不會(huì)誤動(dòng)作，只是自動(dòng)降低靈敏度。20220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)當(dāng)用于弱電側(cè)時(shí)，裝置自動(dòng)引入超范圍變化量阻抗繼電器，當(dāng)變化量正反方向元件和零序正反方向元件均不動(dòng)作時(shí)，若超范圍變化量阻抗繼電器動(dòng)作，則判為正方向古長(zhǎng)，若超范圍變化量阻抗繼電器不動(dòng)作，即判為反方向故障。3.4零序方向繼電器零序正方向元件（F0+、F0-）由零序功率P0決定，由3U0和3I0的乘積獲得（3U0、3I0為自產(chǎn)零序電壓電流，ZD是幅值為1相角為78o的向量），P0>0時(shí)F0-動(dòng)作;P0<-1伏安（IN=5A）或P伏安（）時(shí)動(dòng)作。縱聯(lián)零序保護(hù)的正方向元件由零序方向比較過(guò)流元件0<-0.2IN=1AF0+和F0+的與門輸出，而縱聯(lián)零序保護(hù)的反方向元件由零序起動(dòng)過(guò)流元件和F0-的與門輸出。3.5距離繼電器本裝置設(shè)有三階段式相間和接地距離繼電器，繼電器由正序電壓極化，因而有較大的測(cè)量故障過(guò)渡電阻的能力；當(dāng)用于短線路時(shí)，為了進(jìn)一步擴(kuò)大測(cè)量過(guò)渡電阻的能力，還可將Ⅰ、Ⅱ段阻抗特性向第Ⅰ象限偏移；接地距離繼電器設(shè)有零序電抗特性，可防止接地故障時(shí)繼電器超越。正序極化電壓較高時(shí)，由正序電壓極化的距離繼電器有很高的方向性，當(dāng)正序電壓下降至15%Un以下時(shí)，進(jìn)入三相低壓程序，由正序電壓記憶量極化，Ⅰ、Ⅱ段距離繼電器在動(dòng)作前設(shè)置正的門坎，保證母線三相故障時(shí)繼電器不可能失去方向性；繼電器動(dòng)作后則改為反門坎，保證正方向三相故障繼電器動(dòng)作后一直保持到故障切除。Ⅲ段距離繼電器始終采用反門坎，因而三相短路段穩(wěn)態(tài)特性包含原點(diǎn)，不存在電壓死區(qū)。當(dāng)用于長(zhǎng)距離重負(fù)荷線路，常規(guī)距離繼電器整定困難時(shí)，可引入負(fù)荷限制繼電器，負(fù)荷限制繼電器和距離繼電器的交集為動(dòng)作區(qū)，還有效地防止了重負(fù)荷時(shí)測(cè)量阻抗進(jìn)入距離繼電器而引起的誤動(dòng)。3.5.1低壓距離繼電器當(dāng)正序電壓小于15%Un時(shí)，進(jìn)入低壓故障距離程序，此時(shí)只可能有三相短路和系統(tǒng)振蕩二種情況；系統(tǒng)振蕩由振蕩閉鎖回路區(qū)分，這里只需要考慮三相短路。三相短路時(shí)，因三個(gè)相阻抗和三個(gè)相間阻抗性能一樣，所以僅測(cè)量相阻抗。一般情況下各相阻抗一樣，但為了保證母線故障轉(zhuǎn)換至線路構(gòu)成三相故障時(shí)仍能快速切除故障，所以對(duì)三相阻抗均進(jìn)行計(jì)算，任一相動(dòng)作跳閘時(shí)選為三相故障。低壓距離繼電器比較工作電壓和極化電壓的相位；工作電壓：UOP U I ZZD極化電壓：UP U1M21沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）這里： A,B,CUOP為工作電壓UP 為極化電壓ZZD為整定阻抗；U1M為記憶故障前正序電壓正方向故障時(shí)，故障系統(tǒng)圖如 3.5所示：IEM ENZS ZK RG圖3.5正方向故障系統(tǒng)圖U I ZK在記憶作用消失前： U1M EM ejEM (ZS ZK) I因此， UOP (ZK ZZD) IUOP (ZS ZK) Iej繼電器的比相方程為：90ArgUOP90UP則90ArgZKZZD90(ZSZK)ej設(shè)故障母線電壓與系統(tǒng)電勢(shì)同相位δ=0，其暫態(tài)動(dòng)作特性如圖3.6所示：測(cè)量阻抗ZK在阻抗復(fù)數(shù)平面上的動(dòng)作特性時(shí)以ZZD至-ZS連線為直徑的圓，動(dòng)作特性包含原點(diǎn)表明正向出口經(jīng)或不經(jīng)過(guò)渡電阻故障時(shí)都能正確動(dòng)作，并不表示反方向故障時(shí)會(huì)誤動(dòng)作；反方向故障時(shí)的動(dòng)作特性必須以反方向故障為前提導(dǎo)出，當(dāng)δ不為零時(shí)，將是以ZZD至-ZS連線為弦的圓，動(dòng)作特性向第Ⅰ象限或第Ⅱ象限偏移。22220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)圖3.6正方向故障時(shí)動(dòng)作特性圖反方向故障時(shí)，故障系統(tǒng)圖如 3.7所示：IEM ENZKRG ZS圖3.7反方向故障的計(jì)算用圖U I ZK在記憶作用消失前： U1M EN ej因此，UOP(ZKZZD)IUP(ZSZK)Iej繼電器的比相方程為：90ArgUOP90UP則(ZK ZZD)90 Arg(ZS ZK)ej 9023沈陽(yáng)工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）圖3.8反方向故障時(shí)動(dòng)作特性 圖3.9三相短路穩(wěn)態(tài)特性測(cè)量阻抗-ZK在阻抗復(fù)數(shù)平面上的動(dòng)作特性是以 ZZD與Z′S連線為直徑的圓，如圖3.8所示，當(dāng)-ZK在圓內(nèi)動(dòng)作，可見(jiàn)，繼電器由明確的方向性，不可能誤判方向，以上的結(jié)論是在記憶電壓消失以前，即繼電器的暫態(tài)特性，當(dāng)記憶電壓消失后，正方向故障時(shí)：U1MIZKUOP(ZKZZD)IUPIZK90Arg(ZKZZD)90ZK反方向故障時(shí)：U1MIZKUOP(ZKZZD)IUPI(ZK)90Arg(ZKZZD)90ZK正方向故障時(shí)，測(cè)量阻抗ZK在阻抗復(fù)數(shù)平面上的動(dòng)作特性如圖3.9所示，反方向故障時(shí)，-ZK動(dòng)作特性也如圖3.9所示。由于動(dòng)作特性經(jīng)過(guò)原點(diǎn)，因此母線和出口故障時(shí)，繼電器處于動(dòng)作邊界；為了保證母線故障，特別時(shí)經(jīng)弧光電阻三相故障時(shí)不會(huì)誤動(dòng)作，因此。對(duì)Ⅰ、Ⅱ段距離繼電器設(shè)置了門坎電壓，其幅值取最大弧光壓降。同時(shí)，當(dāng)Ⅰ、Ⅱ段距離繼電器暫態(tài)動(dòng)作后，將繼電器的門坎倒置，相當(dāng)與將特性圓包含原點(diǎn)，以保證加速器動(dòng)作后能保持到故障切除。為了保證Ⅲ段距離繼電器的后備性能，Ⅲ段距離元件的門坎電壓總是倒置的，其特性包含原點(diǎn)。3.5.2接地距離繼電器3.5.2.1 Ⅲ段接地距離繼電器工作電壓：UOP U (I K 3I0) ZZD24220kV系統(tǒng)線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)極化電壓：UP U1UP采用當(dāng)前正序電壓，非記憶量，這是因?yàn)榻拥毓收蠒r(shí)，正序電壓主要由非故障相形成，基本上保留了故障前的正序電壓相位，因此，Ⅲ段接地距離繼電器的特性與低壓的暫態(tài)特性完全一致，見(jiàn)圖1、圖2，繼電器由很好的方向性。3.5.2.2Ⅰ、Ⅱ段距離繼電器●由正序電壓極化的方向阻抗繼電器：工作電壓：UOPU(IK3I0)ZZD極化電壓：UPU1ej1Ⅰ、Ⅱ段極化電壓引入移相角?1，其作用時(shí)在短線路應(yīng)用時(shí)，將方向阻抗特性向第Ⅰ象限偏移，以擴(kuò)大允許故障過(guò)渡電阻的能力。其正方向故障時(shí)的特性如圖所示。?1取值范圍為0o、15o、30o。由圖可見(jiàn)，該繼電器可測(cè)量很大的故障過(guò)渡電阻，但在對(duì)側(cè)電源助增下可能超越，因而引入了第二部分零序電抗繼電器以防止超越。圖3.10正方向故障時(shí)繼電器特性零序電抗繼電器工作電壓：UOPU(I