智能变电站继电保护典型案例.pptx

目录目录继电保护案例的主要类型一典型案例介绍二第1页/共51页1运行维护不当由于在设备服役期中检修运维不当造成的不安全事件较多，主要体现在设计错误、现场运维疏漏、未按规程要求进行保护校验、反措执行不力、图纸审查不严谨、改造接线错误、设备运行工况下降等方面。继电保护案例的主要类型第2页/共51页【案例简述】【案例简述】110kV110kV某站某站#1#1主变本体重瓦斯保护动作，主变本体重瓦斯保护动作，#1#1主变三侧开关跳闸，事件造成该站主变三侧开关跳闸，事件造成该站#2#2、#3#3主变重载，主变重载，无负荷损失。经检查瓦斯继电器到本体端子箱之间电缆无负荷损失。经检查瓦斯继电器到本体端子箱之间电缆两芯线间绝缘为零，电缆外皮已损坏。经查阅两芯线间绝缘为零，电缆外皮已损坏。经查阅#1#1主变修主变修试记录，在跳闸发生前试记录，在跳闸发生前2020天，天，#1#1主变完成吊罩大修，工主变完成吊罩大修，工作中本体重瓦斯到本体端子箱间的电缆并未拆除。吊罩作中本体重瓦斯到本体端子箱间的电缆并未拆除。吊罩时又没有固定该电缆，且被压在主变钟罩下，造成电缆时又没有固定该电缆，且被压在主变钟罩下，造成电缆破损，投运后受损电缆的金属层因天气潮湿迅速锈蚀，破损，投运后受损电缆的金属层因天气潮湿迅速锈蚀，绝缘逐步降低，最终导致绝缘逐步降低，最终导致#1#1主变本体重瓦斯保护动作，主变本体重瓦斯保护动作，三侧开关跳闸三侧开关跳闸。继电保护案例的主要类型第3页/共51页2误整定继电保护定值整定工作是调度机构继电保护专业人员的核心工作之一，而误整定则是继电保护整定人员最易发生不安全事件，其中误整定发生的原因复杂，导致的结果也各异，这涉及继电保护整定人员的业务水平、工作习惯、责任心等诸多方面。继电保护案例的主要类型第4页/共51页【案例简述】【案例简述】110kV110kV某变电站某变电站10kV10kV出线三相短路，馈线出线三相短路，馈线保护装置未启动，而主变低后备复压过流保护装置未启动，而主变低后备复压过流I I、IIII段拒动，段拒动，最后仅靠低后备复压过流最后仅靠低后备复压过流IVIV段动作切除主变隔离故障。段动作切除主变隔离故障。经现场试验确认，该主变保护升级后，低后备复压过流经现场试验确认，该主变保护升级后，低后备复压过流方向元件与原说明书相反，而检修班组未实时将装置异方向元件与原说明书相反，而检修班组未实时将装置异动情况反映调度部门，而整定人员也未能核实收资的正动情况反映调度部门，而整定人员也未能核实收资的正确确性性，且在调试定值下达后未与现场调试人员沟通确认，且在调试定值下达后未与现场调试人员沟通确认定值的正确性。定值的正确性。继电保护案例的主要类型第5页/共51页3继电保护装置缺陷微机保护是由微处理器和相应的软件程序实现各种复杂功能的自动化装置，其运行特性和逻辑结构由硬件工况和软件逻辑决定，因此具有较大的灵活性和特异性。尤其是非“六统一”设备和智能站保护设备，厂家逻辑各异，自定义规约和模型文件与IEC61850标准模型不完全相近，调试组态工具的多样化，同时厂家技术力量不够成熟，造成装置类问题日益频发继电保护案例的主要类型第6页/共51页【案例简述】【案例简述】220kV220kV甲站甲站110kV110kV甲丙线甲丙线169169开关因线路上开关因线路上有吊车违规操作，造成有吊车违规操作，造成C C相永久性接地故障，相永久性接地故障，169169开关保开关保护动作跳闸。同时，甲站护动作跳闸。同时，甲站220kV220kV甲乙南线线路两侧甲乙南线线路两侧A A套纵套纵联零序保护动作，单跳联零序保护动作，单跳C C相，经延时重合后再加速三跳。相，经延时重合后再加速三跳。经排查确认：甲丙线和甲乙南线相距较近且有经排查确认：甲丙线和甲乙南线相距较近且有1010多公里多公里线路共廊，有较强的零序互感，两条线分属不同电压等线路共廊，有较强的零序互感，两条线分属不同电压等级，电联系较弱，构成一个强磁弱电系统。甲乙南线区级，电联系较弱，构成一个强磁弱电系统。甲乙南线区外故障时，因为相邻线路零序互感，导致甲乙南线外故障时，因为相邻线路零序互感，导致甲乙南线A A套套保护的零序功率方向元件（存在逻辑缺陷）发生误判，保护的零序功率方向元件（存在逻辑缺陷）发生误判，进而误动作。进而误动作。继电保护案例的主要类型第7页/共51页4二次回路原因所有继电保护设备通过纷繁复杂的二次回路组成一个有效的整体，二次回路以及智能站虚端子配置的正确与否直接关系继电保护设备的动作行为能否正确实现。二次回路问题引起的继电保护不正确动作有显性立即造成后果的，也有隐性需要特定条件触发才能造成后果的。典型案例中反映出的二次回路问题主要存在在接口回路，电流电压二次回路、交流窜入直流等方面。继电保护案例的主要类型第8页/共51页【案例简述】【案例简述】某某110kV110kV内桥接线变电站，内桥接线变电站，10kV10kV馈线故障，馈线故障，引起引起#2#2主变差动保护动作，事件发生后检查发现主变差动保护动作，事件发生后检查发现#2#2主变主变保护装置之前故障，运维单位更换装置保护装置之前故障，运维单位更换装置SVSV板后，未配置板后，未配置MUMU电流通道极性。而实际桥开关电流通道极性。而实际桥开关CTCT一次极性指向一次极性指向I I母，母，故故#2#2主变差动保护中桥开关主变差动保护中桥开关CTCT二次极性错误。该站平时二次极性错误。该站平时负荷轻，差流较小，因此未被有效发现，但在区外故障负荷轻，差流较小，因此未被有效发现，但在区外故障较大穿越电流情况下差流产生，造成差动保护误动。较大穿越电流情况下差流产生，造成差动保护误动。继电保护案例的主要类型第9页/共51页5人员责任引起继电保护专业人员担负着生产、基建、大修、技改、反措执行等一系列工作，支撑着继电保护设备的安全稳定运行，工作任务艰巨而繁忙。尽管每位员工都力求确保安全生产，但在现场由于安全措施不当、人员技能不足以及违章违规行为的存在，人员责任事故并没有彻底杜绝，特别是在年检消缺、新建、改扩建过程中继电保护人员责任事件仍时有发生。继电保护案例的主要类型第10页/共51页【案例简述】【案例简述】500kV500kV某变电站某变电站50215021开关端子箱更换过程开关端子箱更换过程中，作业人员未对中，作业人员未对50215021开关电流回路至甲乙线线路保护开关电流回路至甲乙线线路保护装置进行有效隔离，直接在装置进行有效隔离，直接在50215021开关端子箱进行电缆接开关端子箱进行电缆接线整理时不慎将电流回路线整理时不慎将电流回路A A、C C相短接并接地。导致造成相短接并接地。导致造成500kV500kV甲乙线线路甲乙线线路2 2号保护动作，甲乙线跳闸。号保护动作，甲乙线跳闸。继电保护案例的主要类型第11页/共51页6发电厂保护类发电厂的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用，而发电机本身也是十分贵重的电气设备；另外，蒙东地区是全国重要的风电基地，担负着将清洁绿色电能向负荷中心输送的重任。分布式电源上网是一个系统性的难点。继电保护案例的主要类型第12页/共51页【案例简述】【案例简述】某发电厂在更换完自用变某发电厂在更换完自用变10kV10kV开关柜后，开关柜后，投入开关柜直流电源时，投入开关柜直流电源时，3F3F和和4F4F磁场断路器跳闸，切除磁场断路器跳闸，切除3F3F、4F4F机组。事件原因为由于厂家误将跳闸出口接点配机组。事件原因为由于厂家误将跳闸出口接点配置为有源接点，置为有源接点，400V400V开关控制电源为交流开关控制电源为交流220V220V，导致，导致400V400V断路器操作电源通过有源接点窜入直流电源中，导断路器操作电源通过有源接点窜入直流电源中，导致灭磁开关后备跳闸继电器误动作，从而引发灭磁开关致灭磁开关后备跳闸继电器误动作，从而引发灭磁开关跳闸，由此引起一系列保护动作，致使发电机组退出运跳闸，由此引起一系列保护动作，致使发电机组退出运行。行。继电保护案例的主要类型第13页/共51页典型案例介绍（1）案例简述某日23点，某地下雨并伴随大风天气，故障前运行方式如图1所示。乙站内的彩钢板被吹上110kV母线，造成该站110kV母线发生两相短路，45ms后发展为三相接地故障。故障发生后，220kV甲站110kV甲乙线线路保护未动作，后由2号主变中压侧复压过流1时限动作跳开110kV母联130开关，复压过流2时限动作跳开主变中压侧102开关，将故障切除。110kV线路距离保护拒动案例第14页/共51页保护动作情况甲站2号主变中压侧复压过流1时限动作跳开110kV母联130开关，复压过流2时限动作跳开主变中压侧102开关。第15页/共51页故障波形第16页/共51页深南瑞PRS-753D动作判据（1 1）两相故障）两相故障：以BC相间（接地或不接地）故障为例，姆欧继电器的动作判据为 其采用非故障相电压作为极化电压，可以有效防止保护安装处反向两相金属性短路时阻抗继电器误动或正方向出口两相短路时拒动 第17页/共51页 在两相故障发生后，由于故障迅速转换为三相故障，导致A相电压骤降，相位不能准确测量，使得不能满足条件。由于故障转换后UA太小导致方向无法准确测量深南瑞PRS-753D拒动原因分析第18页/共51页深南瑞PRS-753D动作判据（2 2）三相三相故障：故障：三相故障仍采用BC相参数进行测量，和两相故障不同的是极化电压用本相记忆电压，其动作判据为 第19页/共51页深南瑞PRS-753D动作判据 在记忆电压存在期间 为BC相间的记忆电压；在记忆作用消失后，就是故障后母线实际的残压。记忆作用消失后，继电器对出口和母线上故障的方向判别将变得不明确。该装置采取给稳态特性设置电压死区的方式来解决这一问题：背后母线上故障时，残压不足以克服死区，继电器始终不会动作；正向出口故障时在记忆电压作用下继电器立即动作；在继电器已动作的条件下，如果残压未发生变化，说明故障仍然存在，就将继电器的动作一直保持下去。第20页/共51页深南瑞PRS-753D动作判据 PRS-753D线路保护装置设置极化电压死区门槛为12V。姆欧距离继电器对于不对称故障（单相故障、两相故障），使用健全相电压交叉极化，不存在死区问题，可以保证区内不对称故障可靠动作；对于三相对称故障，若UBC线电压大于12V，则使用UBC线电压极化的BC相间距离继电器测量，若UBC线电压低于12V，则使用UBC的记忆电压极化的BC相间距离继电器测量。由于记忆电压不能无限制长时间使用，深南瑞公司将110kV线路保护装置的记忆电压有效时间设置为故障后的40ms内有效。第21页/共51页深南瑞PRS-753D拒动原因分析因两相故障超过40ms，三故障时记忆电压已消失 乙站母线三相故障时甲站110kV母线电压残压较小，UBC仅6.90V，小于12V的电压死区门槛，装置应用记忆电压，但此时距故障发生时刻已超过40ms，记忆电压失效，造成三相距离继电器不能正确测量第22页/共51页与其他厂家的公式判据对比 第23页/共51页事故结论事故结论 事故结论事故结论本次故障为短线路发展性故障，三相故障期间残余电压低于电压死区门槛，而故障的发展性导致距离保护错失记忆电压的正常使用时间，最终造成距离保护未动作，由甲站2号主变后备保护动作切除故障。保护装置的动作情况反映出深南瑞生产的PRS-753D线路保护装置在原理上存在一定缺陷，若发生两相短路40ms后发展为三相短路时，保护装置可能无法正确动作。第24页/共51页延伸知识延伸知识第25页/共51页延伸知识延伸知识第26页/共51页典型案例介绍（2）某电网220kV甲站通过220kV甲乙线与乙站相连、通过110kV甲丙线与丙变电站相连；110kV甲丙线与220kV甲乙线相距较近且有10多公里共廊。如图1所示。某日20点40分，110kV甲丙线因线路上有吊车违规操作，造成C相永久性接地故障，166开关保护零序II段，接地距离II段动作跳闸，重合闸未成功。同时，甲站220kV甲乙线线路两侧RCS902A_SC保护装置纵联零序保护动作，单跳C相，经重合闸延时后重合，重合成功后甲乙线线路两侧RCS902A_SC保护装置纵联零序保护动作，三跳。零序互感引起的线路保护误动案例第27页/共51页零序互感引起的线路保护误动案例零序互感引起的线路保护误动案例第28页/共51页保护动作情况取甲站和乙站220kV甲乙线RCS902A_SC保护装置录波数据,计算零序电流幅值、零序电压幅值、零序电压电流相位及零序功率，结果如图2和图3所示。图中的第一幅分图为3I0的幅值，第二幅分图为3U0的幅值，第三分图为3U0超前3I0的角度，第四分图为零序功率。零序互感引起的线路保护误动案例零序互感引起的线路保护误动案例第29页/共51页甲甲侧零序分量侧零序分量第30页/共51页乙乙侧侧零序分量零序分量第31页/共51页从图2可以看到，故障后，3U0超前3I0约220，零序功率为-1.7VA。3U0和3I0的相位关系和零序功率表明甲站零序功率方向判为正方向。甲站零序电流3I0达到约1.8A，超过整定为1A的“零序方向过流定值”。从图3可以看到，故障后，3U0超前3I0约250，零序功率为-5VA。3U0和3I0的相位关系和零序功率表明乙站零序功率方向判为正方向。乙站零序电流3I0达到约2.3A，超过整定为1.3A的“零序方向过流定值”。对220kV甲乙线两侧的RCS902A_SC保护装置而言，零序功率方向均判为正方向，且零序电流超过了“零序方向过流定值”，故而纵联零序方向保护动作。波形分析波形分析第32页/共51页系统的零序故障分量网络图4所示。图中，ZS0为乙变电站背侧系统零序综合阻抗；ZD0为甲侧系统零序综合阻抗；ZL01为甲乙线零序综合阻抗。事故原因事故原因第33页/共51页第34页/共51页第35页/共51页第36页/共51页目前，零序功率方向元件在弱电强磁条件下易受到影响的现象在国内已经形成较普遍的共识。其应对方案基本可确定为以负序功率方向取代零序功率方向，或者采用零序和负序电气量的综合判别。“国网标准化”已对纵联零序保护可用于零序互感条件下进行了明确的规定。输电线路设计施工时，有必要进行线路换位，良好的换位可以使同杆并架线路理想情况下线间正、负序互感阻抗为0，因此故障线路的负序电流并不会在非故障线路中产生负序的感应电动势，就不会造成负序方向元件的动作，纵联负序方向保护就不会误动。当然实际即使有良好的换位，线路的几何位置不同也不可能完全被补偿，所以线间互感阻抗也不是绝对为0，但是故障线路的负序电流在非故障线路上产生的负序感应电动势其数值也很小，可以靠负序电压、负序电流的门槛防止负序方向元件误动。在条件许可的情况下，将纵联零序功率方向保护的装置改造为光纤差动保护，从原理上根本解决上述问题。整改方法整改方法第37页/共51页在平行双回或多回有零序互感关联的线路发生接地故障时，非故障线路由于零序互感的原因产生纵向互感零序电势，如果故障点与非故障线路电气距离较远，故障点产生的横向零序电势不足以抵消互感零序电势的影响，则其综合作用与线路单相跳闸后非全相运行的情况类似，此时，非故障线路两侧的零序方向均为正方向，如零序电流大于用户的零序电流定值，则零序方向纵联保护将会误动。解决方法如下：由于在线路换位对称的条件下，正、负序电流互感极小。同时，也只有在“强磁弱电”的条件下，非故障线路才可能误动。这种情况下，负序电压、电流与零序电压、电流的比值均很小。而线路区内故障，负序电流或电压占有很大比重，所以，可以采用电流电压负序分量开放零序方向纵联保护的方式，来防止非故障线路零序方向保护误动作。采用此法以后，原来由于电压二次回路中性线连接不规范，存在的附加电压影响零序电压相位，从而导致零序方向元件误动的问题也同时得到极大的改善。延伸知识延伸知识第38页/共51页典型案例介绍（3）事故简述事故简述（一）动作简况（一）动作简况年月日22时，110kV乙站10kV分段9121刀闸发生三相接地短路故障，110kV甲乙回线路保护接地距离段越级动作切除故障，导致110kV乙站全站失压一起接地距离段保护越级跳闸案例分析第39页/共51页 事故简述（一）动作简况年月日22时，110kV乙站10kV分段9121刀闸发生三相接地短路故障，110kV甲乙回线路保护接地距离段越级动作切除故障，导致110kV乙站全站失压。（二）事故前运行方式运行方式：年月日，跳闸前110kV乙站片区的电网运行方式示意图如下：一起接地距离段保护越级跳闸案例分析第40页/共51页 事故经过及保护动作情况事故经过及保护动作情况110kV乙站10kV系统发生C相接地故障，逐渐演变为BC相间短路，140毫秒后演变为三相接地短路故障，故障点发生在分段9121刀闸柜处，乙站1、2号主变后备保护启动，745毫秒后，220kV甲站110kV甲乙回166线路保护（长园深瑞ISA-311G）接地距离段动作，跳开166开关，导致乙站全站失压。事故过程第41页/共51页第一阶段由于低压侧单相故障，而低压侧为不接地系统，反映到高压侧无实际电流甲甲乙乙IIII回保护录波图如下：回保护录波图如下：录波分析第42页/共51页第二阶段：变压器低压侧两相短路时，传变到高压侧时的相量相量分析第43页/共51页第三阶段：10kV发生为BC相接地故障140毫秒后，故障发展为ABC三相接地故障，故障电流传变到高压侧后，A、B、C的单相接地测量阻抗均约为5，接地距离继电器达到动作定值（6.3），但由于接地距离动作时间整定过小（0.6s），导致220kV甲站110kV甲乙回线路接地距离三段保护动作，于两相故障发生后745毫秒动作出口。相间距离由于III段定值时间为2.7s，未达到出口时间。定值整定情况接地距离相间距离I段定值0.37 0.37II段定值1.3 0.3s1.3 0.3sIII段定值6.3 0.6s6.3 2.7s事故过程分析第44页/共51页由于在此次故障为主变低压侧相间短路转换为三相短路故障，当故障波形通过主变后，会在高压侧呈现类似单相接地短路波形，导致保护装置通过计算认为发生了单相接地故障，而单相接地定值整定时未考虑到此类情况，造成接地距离保护误动。事故结论事故结论第45页/共51页（一）动作简况1.年月日02:51 36秒953ms，220kV某变电站110kV甲线142开关线路保护零序过流II段动作跳开142开关。2.年月日02:51 36秒958ms，#2主变2号保护高压侧间隙零序I段动作跳开202开关。典型案例介绍（4）一起220kV主变保护间隙零序保护误动案例分析第46页/共51页根据#2主变2号保护录波图7、图8所示，保护确实感受到间隙零序电流，二次故障电流为108A，并且持续时间满足300ms延时，满足动作条件。典型案例介绍（4）第47页/共51页据此分析，该主变2号保护可能原因为：保护装置运行异常或二次接线错误。查看该保护，该保护运行工况正常。再查看主变二次接线发现，如图9所示，主变中压侧零序电流和间隙零序电流接反，这将导致主变高压侧间隙保护感受到中压侧的直接零序电流。由于间隙保护整定为一次值100A，中压侧接地故障，更容易导致高压侧间隙保护误动。典型案例介绍（4）第48页/共51页如果#2主变2号保护PST-1202B高压侧间隙零序电流和中压侧零序电流接线正确，在此次142线路发生接地故障时，#2主变2号保护PST-1202B高压侧间隙零序电流为0，高压侧间隙保护不会动作；此外，虽然#2主变2号保护PST-1202B中压侧零序电流采样值达到108A，远大于中压侧零序过流一段动作定值，但由于142线路在0.3s左右便切除故障，其故障持续仅为0.3s左右，远远小于动作时间2.5s，也不会动作。典型案例介绍（4）第49页/共51页谢谢大家！第50页/共51页感谢您的观看！第51页/共51页