500kV变电站继电保护讲义ppt课件.ppt

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1、500kV变电站继电保护微机保护特点及原理简介1。微机保护特点。微机保护特点l维护调试方便（硬件构成简单，保护功能由软件实现，具有自检功能）l可靠性高（软件易适应一次系统日益复杂的要求，装置本身因硬件和自检功能也使可靠性提高）l动作正确率高（实时计算，及时对被保护对象变化做出判断和自纠，在保护动作延时或重合闸延时过程中也如此）微机保护特点及原理简介l易于获得各种附加功能（硬件、软件资源共享，方便增加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障测距等）l保护性能容易改善（保护原理由软件实现，即便是较复杂的原理也不难实现，且软件易改写）l使用灵活、方便（人机界面更友好，改定值、查询运行方式更方便）l具有远

2、方监控特性（具有通信接口，能与监控系统通信，易融入变电站综合自动化系统中）微机保护特点及原理简介2。硬件系统。硬件系统典型硬件结构 C P U 系系 统统模拟量输入（U，I） 开 关 量 输 入 逆变 电源CRT键盘人机接口输 出通 道打 印微机保护特点及原理简介（1）信号输入回路）信号输入回路两类输入信号：模拟量、开关量模拟量：U、I等，包括三相电压、3U0；三相电 流、3I0；需经模数转换；开关量：断路器、隔离开关辅助接点、二次系统连接片等；需经电平转换微机保护特点及原理简介（2）CPU系统系统 微机保护装置核心，现代的单片机（CPU）计算速度快、位数高（32位）、功能强大、且总线不出芯片

3、，并有ROM、RAM、I/O接口，部份还具有通信接口。 微机保护装置有单CPU、多CPU两种结构。简单保护采用单CPU结构，复杂保护采用多CPU结构。微机保护特点及原理简介（3）人机接口）人机接口 通过CRT、键盘、打印机、信号等，完成人机对话（定值修改、查询；事故告警等）（4）输出通道）输出通道 将小功率信号转换成大功率信号，满足驱动要求。（5）电源）电源 采用逆变电源，实现与外电源隔离，保证电源稳定微机保护特点及原理简介3。硬件工作原理。硬件工作原理（1）模拟量输入回路 从现场获取的交流信号，经隔离及电压形成、低通滤波、多路开关及模数变换，送入CPU；（2）开关量输入回路 从现场获取的开关

4、量信号，经光隔及电平变换，送入CPU； 微机保护特点及原理简介（3）CPU系统 由单片机CPU、RAM、EPROM、E2PROM等组成，CPU负责数值、逻辑计算；RAM存放实时数据；EPROM存放程序、E2PROM存放定值；（4）人机接口 由CRT、键盘、实时时钟、打印机等组成，方便修改定值、查询及改变运行方式、调试等（5）开关量输出 由I/O、信号和保护出口回路组成，完成保护动作驱动及动作信号输出；微机保护特点及原理简介（6）硬件工作过程现场采集到的交流量经模拟量输入回路，转换成数字量，存放在RAM；经CPU调用存放在EPROM的程序对采集的数据进行计算，计算结果与存放在E2PROM的定值比

5、较，并结合开关量输入情况作出相应的判断；发现系统异常，通过输出通道动作于信号或断路器跳闸；人机对话主要用于调试、整定、监视装置。微机保护特点及原理简介（7）多CPU微机保护装置特点按功能配置多个CPU模块，模块硬件相同，分别完成不同的保护及人机接口功能；任一模块损坏不影响其它模块工作，减少闭锁整套装置的可能；可实现三取二的保护启动方式，提高保护动作的可靠性；采用主从分布式的工控系统，既提高装置整体可靠性，又方便运行中对某一保护维护。微机保护特点及原理简介4。微机保护软件系统。微机保护软件系统 微机保护软件包括接口软件和保护软件。（1）接口软件 接口软件指人机接口软件，包括监控程序和运行程序两部

6、分；运行程序又分主程序和中断服务程序。监控程序：键盘命令处理程序，完成调试和整定；主程序：完成巡检、键盘扫描、信息排列及打印；中断服务程序：分软件时钟程序（产生定时中断服务）、对时程序、检测启动程序（保护是否起动）微机保护特点及原理简介（2）保护软件 各CPU保护软件配置主程序和两个中断服务程序。主程序：配置初始化和自检循环模块、保护逻辑判断模块、跳闸（及后加速）处理模块；后两个模块又称故障处理模块；保护逻辑判断模块随保护装置而定，其它两模块基本相同；定时采样中断服务程序（依采样算法和装置要求）和串行口通信中断服务程序（按通信规约）微机保护特点及原理简介（3）保护软件三种工作状态 保护工作状态

7、可由面板切换开关或菜单选择。“运行”保护处于运行状态，执行保护主程序和中断服务程序；“调试”选“调试”工作状态后复位CPU，用于保护调试；“不对应”选“调试”工作状态不复位CPU，用于对模数插件进行调试，防止频繁报警和动作。微机保护软件原理微机保护的程序模块微机保护的程序模块主程序采样中断服务程序保护起动元件逻辑故障处理程序跳闸及后加速逻辑程序微机保护软件原理1。主程序框图。主程序框图 上电或复归初始化（一）工作方式初始化（二）全面自检 数据采集系统初始化QDB=1ZDB=1开放中断等待60ms下接A调试至监控程序不通过告警微机保护软件原理A整组复归入口 清零所有标志及计数器（包括清零QDB和

8、ZDB） 所有开出量返回有报告？通用自检项目保护专用自检项目CX自检循环NY向人机对话插件送报告微机保护软件原理（1）初始化 对CPU、可编程扩展芯片的工作方式、参数进行设置。初始化（一）是对单片机及扩展芯片设置；初始化（二）是对采样定时器、采样间隔设置、计数器和标志位清零；数据采集初始化是对采样数值存放地址指针及可编程计数器初始化。微机保护软件原理（2）自检内容和方式RAM读写自检；定值自检；EPROM自检；开出自检。微机保护软件原理（3）开放中断和等待中断 初始化后，要进行一系列采样计算，所以必须开放采样中断和串行口通信中断。开放中断后必须延时60ms，以确保采样数据的完整和正确。（4）自

9、检循环 完成所有准备工作后，进入自检循环，包括查询检测报告，通用和专用自检；重新投入运行的保护装置，有必要将自检信息和保护动作信息打印存档。微机保护软件原理2。采样中断服务程序框图。采样中断服务程序框图中断入口采样计算TV断线自检TA断线自检起动元件检查中断出口微机保护软件原理（1）TV断线自检对小接地电流系统，当正序电压小于30V，任一相电流大于0.1A，且负序电压大于8V，延时10s不消失，可判断TV断线；对大接地电流系统，可用103dCBAUUUUU203dUU微机保护软件原理（2）TA断线自检变压器“”出现零序电流；变压器一侧出现负序电流，且带有负荷电流；也可103dCBAIIIII2

10、03dII微机保护软件原理3。主程序与各模块间关系。主程序与各模块间关系主程序保护逻辑判断跳闸及后加速采样中断故障处理保护起动返回微机保护软件原理保护装置正常运行时，执行主程序进行自检循环；定时中断执行采样服务；判断一次系统正常，采样完成后返回主程序；若判断故障，启动保护，进入故障处理程序；经保护逻辑判断，区内故障驱动出口跳闸；区外故障或故障消失，返回主程序（无采样中断信号）；保护延时大于采样间隔，定时中断也可进入采样服务。微机保护软件原理4。起动元件。起动元件（1）起动元件作用 保护出口均经起动元件闭锁。（2）起动元件构成原理l突变量起动，两两相邻周期突变量差；stNKNKNKKIIIIII

11、2微机保护软件原理l段电流起动元件l起动元件能否起动，还需判断相应的连接片、软压板等开入量是否满足要求。stII 超高压输电线路保护1. 保护配置及类型保护配置及类型（1）配置主保护（独立两套），原理不同的线路纵联差动保护后备保护，距离保护接地故障后备保护，零序电流（方向）保护 要求后备保护原理与主保护原理不同，或是主保护的补充。超高压输电线路保护l现在220500kV电网均要求采用微机型保护装置，且要求“双重化”配置。保护生产厂家以成套化生产模式设计、制造，因此，主保护“双重化”，也就意味着后备保护也“双重化”。l由于不同原理保护性能上的差异，为实现保护动作更可靠、快速，配置了多种原理的保护

12、。超高压输电线路保护（2）类型纵联差动保护：方向高频保护，闭锁式距离（零序）保护，光纤分相电流差动保护，零序电流差动；距离保护：常规距离保护，工频变化量距离保护；零序电流（方向）保护超高压输电线路保护2. 纵联差动保护纵联差动保护（1）方向高频保护 原理：原理：比较被保护线路两侧的功率方向，以判别被保护线路发生内部故障或外部故障。判定是正方向，不发闭锁信号；判定是反方向，发出闭锁信号。又称为“高频闭锁方向保护”。超高压输电线路保护 特点：特点：按闭锁信号构成的保护只在非故障线路上才传送高频信号，而在故障线路上并不传送高频信号。短路破坏高频通道，但不影响保护的正确动作。高频闭锁信号高频闭锁信号超

13、高压输电线路保护不同起动方式工作原理：不同起动方式工作原理：电流起动方式每侧设有两套起动元件，灵敏度高的“Iq1”用于起动发信机，灵敏度较低的“Iq2”用于起动跳闸回路和准备停信。方向元件S+用于判断短路功率方向。超高压输电线路保护外部故障（远短路点），接到对侧闭锁信号，闭锁保护跳闸回路；（近短路点），S+判定反方向，也闭锁保护跳闸回路。内部故障，灵敏I瞬时起动发信；不灵敏I与方向元件判定动作，经延时（短延时）跳闸；并停信（闭锁发信回路）超高压输电线路保护方向元件起动方式设有两个方向元件，S+为正方向短路动作的元件，S-为反方向短路动作的元件。内部故障，两侧S-都不会动作不发信；两侧S+均起动

14、，经短延时，并没收到对侧闭锁信号，动作于跳闸。外部故障，近短路点侧S-起动发信，S+不动作；远短路点侧S+动作，接到对侧闭锁信号后闭锁跳闸回路。超高压输电线路保护远方起动方式远方起动只设有一个电流元件I，闭锁信号可由电流元件起动，也可由收信机输出起动。外部故障，不仅起动本侧发信，同时通过高频信号起动对侧发信机。内部故障，本侧电流元件不起动，也无对侧闭锁信号，可动作于跳闸。单电源内部故障，受电端起动后不能停信，导致电源侧拒动。超高压输电线路保护（2）闭锁式距离保护 原理：原理：通过高频通道传送的信号，比较两侧测量阻抗结果，判明是内部故障还是外部故障，决定保护动作于跳闸还是发闭锁信号。 构成：构成

15、：起信元件（故障检测元件）有负序电流或负序、零序复合电流起动元件；停信元件（故障点测量元件）有方向阻抗元件（距离段）；高频通道等。超高压输电线路保护动作逻辑：动作逻辑：外部故障，近短路点侧起动发信，闭锁对侧主保护；远短路点侧保护仍可起动，接对侧闭锁信号闭锁主保护，但保留、段距离保护作为相邻线路后备保护。内部故障，起动元件起信后，测量元件判定是区内故障，停发闭锁信号动作于跳动闸。超高压输电线路保护（3）光纤分相差动保护 原理：原理：通过光纤通道信号，比较线路两侧电流差值，判别是区内故障还是区外故障，当差流超过某个阈值，保护动作于跳闸。 动作判据：动作判据： 超高压输电线路保护NMBLNMINTN

16、MCDNMIIKIIIIIIII1NMBLNMINTNMCDNMIIKIIIIIIII2超高压输电线路保护动作特性动作特性ICDIINTNMIINMIIKBL1KBL2超高压输电线路保护同步采样，为保证同一时刻电流值进行比较，发出的信息带有时间标签，对侧收到信息记录收信时间，从而确定信息延时时间，可以对应取以前储存的电流值进行比较。采样处理，传输采用G.703同步协议，64Kb/s传输速率，综合考虑暂态响应和带宽要求，必须在时间和相位两方面取得一致。TA断线判别TA饱和引起的不平衡电流超高压输电线路保护3. RCS-931保护实例保护实例总起动元件（保护起动元件）总起动元件（保护起动元件）电流

17、变化量起动电流变化量起动ZDTMAXIII25. 1超高压输电线路保护lIMAX 相间电流的半波积分的最大值； IT 浮动门坎，随变化量的变化自动调整，1.25是可靠系数； IZD 固定门坎，可整定。 起动后展宽输出脉冲（7s），开放保护出口。超高压输电线路保护零序过流起动零序过流起动l3I0 外接和自产零序电流； K 可靠系数，按厂家规定，大于1； I0.ZD 整定值。ZDKII. 003超高压输电线路保护纵联差动起动纵联差动起动 区内三相短路故障，弱电源侧上述两起动元件可能不动作，此时若收到对侧的差动保护允许信号，则判别动作相关相的相间电压，若小于65%额定电压，辅助电压起动元件起动，开放

18、保护出口（7s）。超高压输电线路保护远跳起动远跳起动 当收到对侧的远跳信号，且定值中（控制字）“远跳受本侧控制”置“0”，开放保护出口（500ms）。超高压输电线路保护位置不对应起动位置不对应起动（由用户选） 当控制字“不对应起动重合闸”置“1”，重合闸充电完成的情况下，如有开关偷跳，开放保护出口（15s）。超高压输电线路保护保护起动原理保护起动原理主程序采样程序启动正常运行程序故障计算程序整组复归NY超高压输电线路保护工频变化量阻抗元件工频变化量阻抗元件 工频变化量阻抗元件只考虑故障分量，测量工作电压的工频变化量幅值，不受负荷状态的影响。 动作特征方程：ZOPUU超高压输电线路保护l对相间故

19、障 对接地故障setOPZIKIUU)3(0.setOPZIUU.超高压输电线路保护 Zset 整定阻抗,取0.80.85倍线路阻抗值； UZ 浮动动作门坎，取故障前工作电压的记忆量。超高压输电线路保护工作原理工作原理（1）附加电动势）附加电动势 在电网发生短路故障时，引入与故障前电压相等、相位相反的附加电动势。根据迭加原理，分解成故障前状态和故障时状态。故障前为正常运行，无变化量，仅是在故障时出现了附加电动势，产生工频变化量。超高压输电线路保护正常运行状态电路图正常运行状态电路图SEREMNFUlUlI超高压输电线路保护短路状态电路图短路状态电路图RESEFUFUMNZKZUI超高压输电线路

20、保护短路附加状态电路图短路附加状态电路图MNFUUI超高压输电线路保护区内故障电路图区内故障电路图MNFUUIKZSZFI超高压输电线路保护区内故障电压分布图区内故障电压分布图SRFUOPUFY超高压输电线路保护正向区外故障电压分布图正向区外故障电压分布图SRFYFUOPU超高压输电线路保护反方向故障电路图反方向故障电路图UIRZMNFFUKZ超高压输电线路保护反方向故障电压分布图SFYFUOPUR超高压输电线路保护取电源到短路点方向为正方向，有IUUIEUZZIUEFFKKF/ )(/ )(011超高压输电线路保护按保护选择性要求，取setMMFZIUU0超高压输电线路保护（2）工频变化量）

21、工频变化量 类似上式，假定故障前全线电压相等，有IUUIUUZZIUUZIUUFOPsetsetOPsetOP/ )(/ )(0超高压输电线路保护（3）动作特征方程）动作特征方程 比较附加电动势、工频变化量，有ZFOPksetUEUZZ1超高压输电线路保护区内故障，满足动作条件，能正确动作。反方向故障，不满足动作条件，不会误动。正方向区外故障，不满足动作条件，不会误动。超高压输电线路保护 正方向故障动作正方向故障动作特性圆特性圆RjXSETSZZ 2SETZmZ超高压输电线路保护1)保护过渡电阻的能力较强，该能力有很强的自适应功能。2)由于电流相位相同，所以过渡电阻附加阻抗是纯阻性的。因此区外

22、短路不会超越。3)正向出口短路没有死区。4)正向出口短路动作速度很快。保护背后运行方式越大 ，本线路越长，动作速度越快。5)系统振荡时不会误动，不必经振荡闭锁控制。6)适用于串补线路。超高压输电线路保护 反方向故反方向故障动作特障动作特性圆性圆RjXSETRZZ2SETZmZ超高压输电线路保护（4）动作特性分析）动作特性分析过渡电阻的影响 测量阻抗增加值MgNMLkkMgkLkkIRIIZZIRIZZ/)(/超高压输电线路保护 由于过渡电阻存在，使测量阻抗增加与过渡电阻有关项。因为线路两侧电流变化量均由附加电动势产生的，故相位几乎是相同的，故此不会导致超越现象。系统振荡的影响 系统发生振荡时，

23、工频半波期间内电压、电流变化量比短路要小得多，不满足动作条件。超高压输电线路保护动作速度快 现场故障报告，保护出口处故障动作时间约为310ms；线路中段故障，一般不大于10ms；全线动作时间不大于25ms。超高压输电线路保护工频变化量距离保护动作逻辑工频变化量距离保护动作逻辑工作电压变化量选相元件 ZDRZDRZZZZ工频变化量距离保护超高压输电线路保护电流差动元件电流差动元件（1）变化量相差动元件）变化量相差动元件 动作方程HCDRCDIIII75. 0超高压输电线路保护lICD 工频变化量差动电流，为两侧电流变化量的相量和的幅值； IR 工频变化量制动电流，为两侧电流变化量标量和的幅值；

24、IH 差动电流高定值，取4倍实测电容电流和4UN/xc1的较大值。超高压输电线路保护（2）稳态）稳态段相差动元件段相差动元件 原理原理规定母线流向被保护线路方向为正方向。超高压输电线路保护动作判据HCDRCDIIII75. 0超高压输电线路保护lICD 差动电流，为两侧电流相量和的幅值； IR 制动电流，为两侧电流相量差的幅值； IH 同变化量相差动元件。超高压输电线路保护 保护线路内部接地保护线路内部接地短路短路动作电流动作电流：制动电流制动电流：KNMCDIIIIminNMRIII超高压输电线路保护被保护线路外部接地被保护线路外部接地短路短路动作电流动作电流：制动电流制动电流：0KKNMC

25、DIIIIIKKKNMRIIIIII2超高压输电线路保护稳态差动保护逻辑图&稳态差动0.75稳态制动稳态差动差动高门槛分相差动投入标志稳态差动I段超高压输电线路保护分相差动投入逻辑&对侧差动允许标志满足差流方程差动压板投入TA不断线启动分相差动投入标志超高压输电线路保护（3）稳态）稳态段相差动元件段相差动元件 动作方程 MCDRCDIIII75. 0超高压输电线路保护lICD，IR 同稳态段； IM 差动电流低定值，取1.5倍实测电容电流和1.5UN/xc1的较大值。超高压输电线路保护（4）零序差动元件）零序差动元件 为使经高过渡电阻接地故障有较高的灵敏度设置。动作方程LCDBCRCDBCQD

26、CDRCDIIIIIIII15. 075. 00000超高压输电线路保护 当TV断线或容抗整定出错时，退出电容补偿，动作方程MCDRCDQDCDRCDIIIIIIII15. 075. 00000超高压输电线路保护lICD0 零序差动电流，为两侧零序电流相量和的幅值； IR0 零序制动电流，为两侧零序电流相量差的幅值； IQD0 零序起动电流； IL 为IQD0、 0.6倍实测电容电流和0.6UN/xc1的较大值。超高压输电线路保护（5）TA断线及断线及TA饱和饱和TA断线瞬间，断线侧起动元件和差动元件可能动作，但对侧（非断线侧）不起动，不会发允许动作信号，保证纵联差动保护不误动。非断线侧经延时

27、报“长期有差流”，与TA断线同样处理。 “TA断线差动闭锁控制”控制字置“1”，在断线导致保护起动时闭锁电流差动保护；置“0”，且差流大于“TA断线差流定值”，仍开放保护。超高压输电线路保护 在TA断线时，系统发长期有差流的装置异常信号。为此在正常运行程序中加一个有压差流元件。 有压差流元件的动作条件: 差流元件动作 差流元件的动作相或动作相间电压 U、 U0.65UN 上两条件与门经10秒延时发长期有差流信号。第一个条件说明有差电流，第二个条件说明系统无故障，满足这两个条件说明可能是TA断线，也可能是电流的数据采集通道有故障。超高压输电线路保护当区外故障导致TA暂态饱和，可能引起较大差流会使

28、保护误动。该装置采用较高的制动系数（0.75）和自适应浮动制动门坎，从而保证在较严重的饱和情况下，电流差动保护也不会误动。 （在超高压系统中，为解决TA暂态饱和问题，可采用暂态型TA。）超高压输电线路保护 （6 6）线路充电故障）线路充电故障 在N侧断路器处于三相跳闸状态下线路上发生短路。N侧所有起动元件都不会起动，故而N侧无法向M侧发允许信号，导致M侧电流纵差保护拒动。 为此采取当三相TWJ=1时发允许信号的措施。这样当线路上发生短路时，对侧电流纵差保护就可以动作。MN*超高压输电线路保护起动逻辑TWJUp65%UnTV断线Ir4Il=1&30ms启动（7 7）电容电流的影响）电容电流的影响

29、 电容电流是从线路内部流出的电流，因此它构成动作电流。由于负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流。所以在空载或轻载下电容电流最容易造成保护误动。解决方法：解决方法： 用起动电流定值躲本线路电容电流。 起动电流定值躲不了电容电流时，进行电容电流补偿。（8 8）重负荷下高阻接地）重负荷下高阻接地 灵敏度可能不够。负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流而不产生动作电流。经高电阻短路，短路电流很小，因此动作电流很小，因而灵敏度可能不够。解决方法：解决方法： 采用工频变化量差动元件和零序差动元件。 差差动动保保护护动动作作逻逻辑辑超高压输电线路保护距离保护阻抗元件距离保护阻抗元件（1）三段式距离保护

30、）三段式距离保护 RCS-931设有三段式相间距离和接地距离阻抗元件。相间距离阻抗元件的工作电压、极化电压分别取自MPsetOPUUZIUU1超高压输电线路保护 由于极化电压取自故障前正序电压，有较好躲过过渡电阻影响的能力。 动作方程90arg90POPUU超高压输电线路保护 接地距离阻抗元件设有零序电抗特性，可防止经过渡电阻时发生超越现象。 对长距离重载负荷线路，常规阻抗元件整定有困难时，可引入负荷限制元件。负荷限制元件与距离保护阻抗元件的交集为动作区。 超高压输电线路保护负荷限制元件特性超高压输电线路保护（2）低压距离阻抗元件）低压距离阻抗元件 在系统发生振荡或三相短路时，保护安装处测量电

31、压可能远低于额定值。RCS931设置了低压距离阻抗元件。由于系统振荡有专门的振荡闭锁，低压距离阻抗元件主要针对三相短路。 三相短路时，三相电气量对称，三相相阻抗和相间阻抗性质一致，所以只需测相阻抗。超高压输电线路保护选相元件选相元件 RCS-931设置工作电压变化量选相元件、电流差动选相元件、I0与I2A选相元件。（1 1）工作电压变化量选相元件）工作电压变化量选相元件 保护有六个测量选相元件，分别是三个相电压、三个相间电压。OPCAOPBCOPABOPCOPBOPAUUUUUU超高压输电线路保护 先比较三个相工作电压变化量，取最大相，与另两相的相间工作电压变化量比较，大于一定倍数，判变化量最

32、大相为单相故障的故障相；若不满足，判多相故障，取相间工作电压变化量最大值为测量相。（2）电流差动选相元件）电流差动选相元件 利用工频变化量元件和稳态差动元件，动作相即为故障相。超高压输电线路保护（3）I0 与与I2A构成比相选相元件构成比相选相元件 根据I0 与I2A之间的相位关系，构成区区区CIIBIIAIIAAA300arg180180arg6060arg60202020超高压输电线路保护超高压输电线路保护采样同步采样同步（从机采样时刻调整）Td0Ts主机主机从机从机超高压输电线路保护通道延时通道延时tmr tmstsstsr 2tmrtmstsstsrTdTd主机主机从机从机超高压输电线

33、路保护l通道双向延时相等是采样同步的前提；l一侧“主机方式”为1，另一侧必须为0，且“主机方式”设置同系统方式无关；l两侧装置采样同步与外接电气量无关，只要两侧装置通信正常，即能保证采样同步；l只有在装置上电或失步后，才需要测通道延时，测定延时后，装置不再需要传输时间信息；l从机时刻调整采样间隔，保证两侧装置采样时刻在允许的误差范围内；装置实时监测采样时刻误差，若超出范围，需退出差动保护，重新进行同步过程。超高压自耦变压器保护1. 保护配置及类型保护配置及类型（1）配置主保护（独立两套），原理不同的差动保护相间故障后备保护，复合电压过流保护、阻抗保护接地故障后备保护，零序电流（方向）保护过励磁

34、保护 超高压自耦变压器保护（2）类型差动保护：比率制动差动，零序电流差动、分侧差动；复合电压过流（方向）保护：复合低电压、负序电压和零序电压阻抗保护：相间阻抗和接地阻抗保护，工频变化量阻抗保护；零序电流（方向）保护超高压自耦变压器保护2. 差动保护（1）和差式比率制动差动保护）和差式比率制动差动保护 双绕组变压器差动保护动作原理，lhrlhjdIIIIIII超高压自耦变压器保护双侧电源双侧电源 区内故障，Ih、 Il同向，动作量Id有最大值，制动量Ir有最小值，保护可正确动作； 区外故障，Ih、 Il反向，动作量Id有最小值，制动量Ir有最大值，保护不会误动。单（高压）侧电源单（高压）侧电源

35、区内故障，仅有Ih，动作量Id与制动量Ir相等，动作不灵敏； 区外故障，Ih、 Il反向，动作量Id有最小值（零值），制动量Ir有最大值，保护不会误动。超高压自耦变压器保护 综合考虑在正常情况下，TA特性、变比等因素引起的不平衡差流，动作方程为 （D1差动起动定值，也称门坎值； Kr制动系数，0 Kr0.5）rrddIKIDI1超高压自耦变压器保护动作逻辑：内部故障，各侧（电源侧）电流流入变压器，同为正方向，差动电流有最大值；制动量为最小值，理想情况下为零；保护有最大灵敏度。外部故障（穿越性故障），各侧流入变压器的电流反向，差动电流有最小值，理想情况下为零；制动量有最大值；保护不会发生误动。为

36、躲过正常运行不平衡电流的影响，增加门坎电流值D1。超高压自耦变压器保护动作特性：D1IunbIrKr超高压自耦变压器保护三绕组变压器差动保护动作原理，321321,maxrrrrhlmrmlhrlmhrlmhdIIIIIIIIIIIIIIIIIIII超高压自耦变压器保护（2）工频变化量比率差动保护）工频变化量比率差动保护 为提高油箱内部轻微故障时的灵敏度，排除负荷电流的影响，引入变化量差动保护。类似和差式比率制动差动保护，有lhrlhdIIIIII超高压自耦变压器保护动作方程)2()2(211NrrdNrrddIIIKIIIIKIDI超高压自耦变压器保护 其中，D1为门坎值，由两部分组成： 第

37、一项为浮动门坎值，随非故障因素引起的不平衡输出（差流）增大而逐步自动提高，1.25为可靠系数；第二项为固定门坎。 sdtIID25. 11超高压自耦变压器保护动作特性：D1IunbIrk1K22IN超高压自耦变压器保护（3）零序比率差动保护（自耦变压器）零序比率差动保护（自耦变压器） 动作原理：动作原理： max0000iridIIII超高压自耦变压器保护 零序差动电流保护在正常运行时存在不平衡电流，因此有动作判据max.max.).(unbNrddunbdIIIKIII500000超高压自耦变压器保护 为了防止区外故障导致TA饱和使零序差动保护误动，可采用正序电流闭锁和TA饱和判定。其原理是

38、：当TA饱和，且某侧零序电流大于正序电流的0倍。100II超高压自耦变压器保护 构成：构成：由高、中压侧与中性线组成差动回路，接入差动继电器。 动作逻辑：动作逻辑：外部故障（穿越性故障），差动回路电流为零（不计不平衡电流）。内部故障，差动回路电流有最大值，保护动作于跳闸。超高压自耦变压器保护特点：特点：灵敏度高，正常运行时零序不平衡电流小；与变压器分接头位置无关；励磁涌流也是穿越性的，对保护影响很小；TA特性误差影响大（正常运行及外部故障），需正确选择制动电流或采用闭锁措施。超高压自耦变压器保护（4）分侧差动保护（单相自耦变压器）分侧差动保护（单相自耦变压器）动作判据（同比率差动）：动作判据（

39、同比率差动）：stfcdNrfddstfcddiridIIIKIIIIIII.).(max50超高压自耦变压器保护特点：单相变压器绕组首末端均引出，方便TA安装，容易构成分侧差动保护；不受励磁涌流、过励磁电流、分接头调整的影响；可用同型TA，不平衡电流小。超高压自耦变压器保护（5）差动速断保护）差动速断保护 当内部严重故障时，由于TA饱和，差动保护动作出现延误，设差动速断保护在任一相电流差大于定值就瞬时动作于跳闸，典型出口时间小于15ms。动作电流按躲过最大励磁涌流整定max.IKIrelOP超高压自耦变压器保护3. 躲过励磁涌流方法：躲过励磁涌流方法：二次谐波制动，当变压器二次谐波幅值与差动

40、电流比值大于某个定值，认为出现励磁涌流，闭锁保护。波形间断角识别，励磁涌流幅值很大导致TA饱和，影响二次电流传变。通过识别负半周电流角位移（间断角）大于某定值，判定出现励磁涌流，闭锁保护。波形对称识别，正常时，电流波形是对称正弦波，有励磁涌流时，波形对称性被破坏，从而判断出现励磁涌流。超高压自耦变压器保护（1）二次谐波制动原理 变压器励磁涌流中含有大量的二次谐波分量，实验数据表明，二次谐波分量可达基波的2050%。因此，引入励磁涌流制动判据32)/(DIIKdd超高压自耦变压器保护其中，D3取值有0.15， 0.20， 0.25。 满足上式（解除闭锁判据），开放差动保护；反之，判定是出现励磁涌

41、流，闭锁保护。超高压自耦变压器保护（2）波形间断角识别 据测试，在励磁涌流（变压器无故障）时，差动电流间断角大于65。内部故障开放保护判据为65140dw超高压自耦变压器保护过励磁保护，反时限保护特性。阻抗保护，当复合电压过流保护不满足灵敏度要求，可装设阻抗保护作为相间故障后备保护。电抗器保护1. 概述概述 500kV变电站有两类电抗器，一是接在500kV线路的起高压电抗器，另一是无功调节装置的并联电抗器，还有是用于限流和抑制谐波分量的串联电抗器。 超高压电抗器结构上类似一个单绕组变压器；无功电抗器保护2. 超高压电抗器保护超高压电抗器保护 超高压电抗器结构上类似一个单绕组变压器，保护配置也类

42、似于变压器保护。配置有：非电气量保护，瓦斯、压力释放、温度监视、油位监视等保护；电气量保护，差动（纵差、零差）、过负荷、过流、中性点零序过流等保护。电抗器保护3. 并联电抗器保护并联电抗器保护 500kV变电站无功调节装置接在35kV侧，并联电抗器多采用空心结构型式，也有采用油浸式的结构。空心结构配置有：差动、过流、过负荷保护。油浸式还需增设瓦斯、压力释放、油温、线温、油位等保护。继路器保护1. 概述概述 220kV500kV断路器采用分相操作方式，断路器故障对系统的安全运行影响很大，按规程应配置：失灵保护三相不一致保护断路器保护2. 失灵保护失灵保护 失灵保护是在被保护元件发生故障，断路器又

43、发生拒动，针对这种情况设置的近后备保护。（1）失灵保护起动方式断控单元已起动且相电流仍存在，采用按相起动方式，并增加一个三跳触点起动回路。线路保护出口未复归且相电流仍存在，起动回路与上相似。断路器保护（2）失灵保护出口 为防止失灵保护误动，需增加复合电压（正、负、零序电压）闭锁，即失灵保护动作且复合电压解除闭锁，保护才能出口。 失灵保护可设两个动作时限，按需要动作于不同对象。断路器保护（3）主接线形式对失灵保护的要求双母线，失灵保护动作于母联和故障线路（变压器）所在母线所有断路器。3/2接线，母线侧断路器失灵，动作于同组母线的所有断路器；中间断路器失灵，动作于相邻断路器及向关联线路（元件）发远

44、方跳闸信号。自动重合闸1. 自动重合闸方式自动重合闸方式 我国电力线路常使用的自动重合闸方式有：三相重合闸；单相重合闸；综合重合闸。 220500kV线路多用单相重合闸。自动重合闸 单相接地故障保护动作单跳单相重合成功，恢复成功，恢复正常运行正常运行不成功，沟不成功，沟通三跳通三跳多相故障三跳，不重合三跳，不重合自动重合闸此外，重合闸方式还有：检定方式无压检定（线路无压才允许重合）；同期检定（满足同期条件才允许重合）。与保护配合方式后加速（重合不成功瞬时跳闸）；前加速（保护先非选择性动作跳闸，重合不成功则有选择性动作跳闸）。自动重合闸2. 微机型自动重合闸装置微机型自动重合闸装置 微机型自动重

45、合闸装置结合在线路（断路器）保护装置中，类似于保护装置，自动重合闸功能也是由软件实现的。（1）一次重合要求）一次重合要求 常规重合闸装置是用电容器、电阻器构成的充放电电路，实现一次重合。 微机型重合闸装置则用计数器，模拟充放电过程实现一次重合。自动重合闸（2）重合闸准备逻辑部分）重合闸准备逻辑部分允许充电条件：断控开关在合后位置；跳闸位置继电器在不动作状态；保护起动元件在不起动状态。 满足上述三条件说明：线路投入正常运行。 起动充电计数，等1015s充电完成，重合闸准备完成。自动重合闸放电条件：断控开关不在合后位置；有外部闭锁重合闸信号；母差保护动作；合闸压力继电器动作，经200ms保护不动作；发重合闸命令后放电复位。 上述任一条件满足，对重合闸放电。自动重合闸（3）瞬时性故障）瞬时性故障 “断控开关与断路器位置不对应”起动重合闸，经重合延时起动两个时间元件：合闸脉冲展宽（120ms），起动合闸继电器；后加速保护开放时间（400ms），在这期间保护起动瞬时跳闸。 重合闸命令发出后，转入放电状态。自动重合闸（4）永久性故障）永久性故障 重合在永久性故障上，保护再次动作跳闸，这段时间远小于充电时间。保护起动闭锁重合闸进行充电，即重合闸充电计数未完成就停止计数，装置也就不会发出第二次合闸命令。