电力系统继电保护配置原则及运行要求.ppt
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1、浙江电网继电保护浙江电网继电保护配置原则及运行要求配置原则及运行要求浙江电力调度通信中心浙江电力调度通信中心20052005年年5 5月月1515日日1前言电力系统:是指由发电、送电、变电、配电和电力系统:是指由发电、送电、变电、配电和用电等各个环节(一次设备)所构成的有机整用电等各个环节(一次设备)所构成的有机整体,也包括相应的通信、继电保护(含安全自体,也包括相应的通信、继电保护(含安全自动装置)、调度自动化等设施(二次设备)。动装置)、调度自动化等设施(二次设备)。系统安全运行:是指运行中所有电力设备必须系统安全运行:是指运行中所有电力设备必须在不超过它们所允许的电流、电压、频率及时在不
2、超过它们所允许的电流、电压、频率及时间限额内运行间限额内运行(强调充裕性强调充裕性)。不安全的后果可。不安全的后果可能导致电力设备的损坏能导致电力设备的损坏4/9/20232浙江电力调度通信中心制作典型事故19771977年年7 7月月1313日纽约大停电事故:由于雷击、日纽约大停电事故:由于雷击、保护装置不正确动作,加上调度中心掌握实时保护装置不正确动作,加上调度中心掌握实时信息不足,以及通信困难,造成事故连锁发展信息不足,以及通信困难,造成事故连锁发展和扩大,致使系统瓦解。在事故发生和扩大,致使系统瓦解。在事故发生5959分钟后,分钟后,纽约全市停电,事故前后延续纽约全市停电,事故前后延续
3、2525小时,影响九小时,影响九百万居民的供电。最保守估计,直接和间接经百万居民的供电。最保守估计,直接和间接经济损失三亿五千万美元,相当于纽约市电力系济损失三亿五千万美元,相当于纽约市电力系统发电和输电设备价值的统发电和输电设备价值的20%20%。4/9/20233浙江电力调度通信中心制作典型事故19771977年年7 7月月1313日纽约大停电事故:由于雷击、日纽约大停电事故:由于雷击、保护装置不正确动作,加上调度中心掌握实时保护装置不正确动作,加上调度中心掌握实时信息不足,以及通信困难,造成事故连锁发展信息不足,以及通信困难,造成事故连锁发展和扩大,致使系统瓦解。在事故发生和扩大,致使系
4、统瓦解。在事故发生5959分钟后,分钟后,纽约全市停电,事故前后延续纽约全市停电,事故前后延续2525小时,影响九小时,影响九百万居民的供电。最保守估计,直接和间接经百万居民的供电。最保守估计,直接和间接经济损失三亿五千万美元,相当于纽约市电力系济损失三亿五千万美元,相当于纽约市电力系统发电和输电设备价值的统发电和输电设备价值的20%20%。4/9/20234浙江电力调度通信中心制作典型事故19781978年年1212月月1919日法国大停电事故:因输电线路日法国大停电事故:因输电线路过载装置动作跳闸,电网失步,频率下降,电过载装置动作跳闸,电网失步,频率下降,电网瓦解,造成法国本土四分之三的
5、地区停电,网瓦解,造成法国本土四分之三的地区停电,损失负荷损失负荷29002900万千瓦,最长停电时间达万千瓦,最长停电时间达8 8小时小时3030分钟。其经济损失据估计至少与其分钟。其经济损失据估计至少与其5050年经济年经济调度工作所取得的经济效益相当调度工作所取得的经济效益相当。4/9/20235浙江电力调度通信中心制作典型事故19961996年年1 1月月1919日北京停电事故:由于吊车误碰日北京停电事故:由于吊车误碰石景山热电厂至八里庄变电所的石景山热电厂至八里庄变电所的220kV220kV双回路,双回路,使石八双线先后跳闸,引起北京西部较大面积使石八双线先后跳闸,引起北京西部较大面
6、积停电,造成停电,造成1 1个个220kV220kV变、变、7 7个个110kV110kV变、变、1010个个35kV35kV变和北京第二热电厂全停电,损失负荷变和北京第二热电厂全停电,损失负荷3131万千瓦,直接经济损失万千瓦,直接经济损失335335万元。万元。4/9/20236浙江电力调度通信中心制作典型事故19961996年年7 7月月2 2日美国西部电网大停电事故:因日美国西部电网大停电事故:因Jim BridgerJim Bridger电厂的一条电厂的一条345kV345kV线路对树闪络引线路对树闪络引起跳闸,而该厂的另一条起跳闸,而该厂的另一条345kV345kV线路因保护误线路
7、因保护误动跳闸,触发一系列连锁反应,最后导致电压动跳闸,触发一系列连锁反应,最后导致电压崩溃,西部电网解列为至少五个崩溃,西部电网解列为至少五个“孤岛孤岛”,造,造成成150150200200万个用户停电,损失巨大万个用户停电,损失巨大4/9/20237浙江电力调度通信中心制作典型事故美国东部时间2003年8月14日下午,美国纽约、底特律和克利夫兰以及加拿大多伦多、渥太华等城市均发生停电事故。事故原因俄亥俄州阿克伦城的第一能源公司的两根高压电线其中一根因树枝生长碰至线路后跳闸,另外一条线路因安全自动装置误动,导致第二条线路跳闸,最终导致各个子电网潮流不能平衡,最终系统解列。4/9/20238浙
8、江电力调度通信中心制作典型事故2004年7月12日,雅典城区电力系统大面积瘫痪。事故原因是气温升高后,使整个城区的供电系统处于超负荷运行状态。事故发生前,正在超负荷运行的供电系统内部电流出现异常波动,从而导致座发电站停机,继而引发一系列连锁反应,使雅典城区近四分之三的地区断电。4/9/20239浙江电力调度通信中心制作典型事故2005年5月25日,俄罗斯首都莫斯科南部、西南和东南城区大面积停电 25日上午发生大面积停电,停电原因是由莫斯科电力公司恰吉诺变电站事故引起的,变电站一个配电设备发生短路,之后发生多次火灾和爆破事故。这座变电站建于1963年,已经使用了40年。4/9/202310浙江电
9、力调度通信中心制作继电保护的基本要求1.选择性2.灵敏性3.快速性4.4.可靠性可靠性4/9/202311浙江电力调度通信中心制作电力系统保护保护配置线路保护变压器保护母线保护发电机保护安全自动装置4/9/202312浙江电力调度通信中心制作一.220kV线路保护配置原则按双重化配置两套完全独立的全线速断的纵联保护和按双重化配置两套完全独立的全线速断的纵联保护和完整阶段式距离以及防高阻接地故障的零序后备保护完整阶段式距离以及防高阻接地故障的零序后备保护。(宜由不同的保护动作原理、不同硬件结构构成。(宜由不同的保护动作原理、不同硬件结构构成)各自独立组屏,接于两组独立的各自独立组屏,接于两组独立
10、的TA次级绕组,直流电次级绕组,直流电源、通道设备、跳闸线圈等完全独立源、通道设备、跳闸线圈等完全独立,使用独立的控,使用独立的控制电缆。(一套退出不影响另外一套)。制电缆。(一套退出不影响另外一套)。4/9/202313浙江电力调度通信中心制作按断路器配置重合闸。一般采用单相重合闸。对检按断路器配置重合闸。一般采用单相重合闸。对检修方式下的终端变,电源侧采用特殊重合闸检无压,修方式下的终端变,电源侧采用特殊重合闸检无压,非电源侧保护和重合闸停用;对单回线运行终端,非电源侧保护和重合闸停用;对单回线运行终端,若受电侧保护不具弱馈功能,则采用上述相同的方若受电侧保护不具弱馈功能,则采用上述相同的
11、方式,若受电侧保护具弱馈功能,则投弱馈,用单相式,若受电侧保护具弱馈功能,则投弱馈,用单相重合闸,两侧保护正常投入。重合闸,两侧保护正常投入。按断路器配置失灵保护。断路器的失灵出口回路与按断路器配置失灵保护。断路器的失灵出口回路与母差保护出口回路合用。母差保护出口回路合用。开关三相不一致保护优先采用断路器机构内本体的开关三相不一致保护优先采用断路器机构内本体的三相不一致保护三相不一致保护,时限为,时限为2.5秒。秒。4/9/202314浙江电力调度通信中心制作二、纵联保护的分类按通道方式可以划分高频保护和光纤保护按通道方式可以划分高频保护和光纤保护按原理可以划分方向保护(距离、零序、突变量)按
12、原理可以划分方向保护(距离、零序、突变量)保护、相差保护、差动保护保护、相差保护、差动保护高频保护按照通道信号可以分为闭锁式、允许式、高频保护按照通道信号可以分为闭锁式、允许式、直跳式直跳式高频保护按照方向元件的范围分为欠范围和超范围高频保护按照方向元件的范围分为欠范围和超范围4/9/202315浙江电力调度通信中心制作三、纵联保护的原理闭锁式保护原理 区内故障(D2):两侧保护的方向元件均反映为正方向,两侧保护都不发高频闭锁信号(为防止误动,采用先收后停的原则),两侧 保护立即跳闸。区外故障(D3):m侧保护的方向元件为反方向,发出高频闭锁信号至对侧,对侧虽然方向元件为正方向,保护受到闭锁信
13、号后也不能跳闸。4/9/202316浙江电力调度通信中心制作区内故障时4/9/202317浙江电力调度通信中心制作区内正方向故障D2区内反方向故障D34/9/202318浙江电力调度通信中心制作应用存在一些问题:单侧电源时:受电侧启动元件可能不能动作,收发信机需经送电侧远方启动,即使受电侧启动元件动作,因为正方向元件不能动作停信,导致区内故障时对侧保护拒动(终端变保护停用的原因之一)。采用弱溃功能的线路保护能解决此问题一侧三相开关处于断开位置,另一侧空载合于故障时,充电侧保护不能动作。通过三跳位置停信可以解决此问题。4/9/202319浙江电力调度通信中心制作当D1故障(CT和开关之间),此时
14、母差动作跳开开关,但故障没有消除,由于故障点不在线路保护范围内,m侧保护反方向元件动作,给对侧发闭锁信号,因此对侧保护不能动作,解决此问题的办法是通过启动保护停信,在母差动作同时收发信机停信当一侧保护装置出现装置闭锁或直流电源消失时,此时若发生区外故障,对侧保护可能误动。通过远方启信或在装置异常同时向对侧发闭锁信号。内部故障时,一侧断路器先跳,另一侧开关未跳开时,先跳侧停信元件返回,产生二次发信,闭锁对侧保护不能动作。通过三条位置停信和装置内部其它保护停信展宽逻辑可以解决此问题。4/9/202320浙江电力调度通信中心制作允许式保护原理 区内故障(D2):两侧保护的方向元件均反映为正方向,两侧
15、保护向对侧发允许信号,两侧 保护立即跳闸。区外故障(D3):m侧保护的受到允许信号但保护正方向元件不动作,不能跳闸,对侧正方向元件动作,但收不到允许信号也不能跳闸。4/9/202321浙江电力调度通信中心制作4/9/202322浙江电力调度通信中心制作应用存在一些问题:单侧电源时:受电侧保护不能发允许信号导致区内故障时送电侧侧保护拒动(终端变保护停用的原因之一)。采用弱溃功能的线路保护能解决此问题一侧三相开关处于断开位置,另一侧空载合于故障时,充电侧保护不能动作。通过三跳位置可以解决此问题当D1故障(CT和开关之间),此时母差动作跳开开关,但故障没有消除,由于故障点不在线路保护范围内,m侧保护
16、不能给对侧发允许信号,因此对侧保护不能动作,通过母差启动发允许信号可以解决此问题。4/9/202323浙江电力调度通信中心制作光纤差动保护原理基尔霍夫定律:区外故障时两侧电流矢量和等于零。4/9/202324浙江电力调度通信中心制作 应用存在的问题同步问题:根据算法要求两侧的电流值必须是同一时刻的,采用乒乓原理可以测算两侧数据传输的时间,进行补偿。CT饱和问题,可以通过算法进行区分。当D1故障(CT和开关之间),此时母差动作跳开开关,但故障没有消除,由于故障点不在线路保护范围内,两侧保护不能动作,通过母差动作同时启动远方跳闸可以解决此问题。4/9/202325浙江电力调度通信中心制作四、典型保
17、护介绍CSL-101A四方由公司研制的四方由公司研制的CSL-101A型微机线路保护型微机线路保护装置,是在总结目前国内运行的装置,是在总结目前国内运行的WXB-11(C)微机保护运行经验的基础上研制的新)微机保护运行经验的基础上研制的新一代微机线路保护装置,其保护配置和原理与一代微机线路保护装置,其保护配置和原理与WXB-11(C)基本相似,但不含重合闸,重)基本相似,但不含重合闸,重合闸与断路失灵启动保护构成独立的装置合闸与断路失灵启动保护构成独立的装置CSI-101A,与,与CSL-101A组在同一块屏上。组在同一块屏上。4/9/202326浙江电力调度通信中心制作CSL-101A的结构
18、CPU1:高频距离零序插件,与收发信机、通道设备组合实现全:高频距离零序插件,与收发信机、通道设备组合实现全线速切的纵联主保护,高频零序切除单相、高频距离切除相间故线速切的纵联主保护,高频零序切除单相、高频距离切除相间故障障CPU2:距离后备保护插件,由三段式相间、接地距离构成。在:距离后备保护插件,由三段式相间、接地距离构成。在出口故障时还可由增设的阻抗快速出口故障时还可由增设的阻抗快速段跳闸。段跳闸。CPU3:零序后备保护插件,由四段全相运行时的零序保护和两:零序后备保护插件,由四段全相运行时的零序保护和两段非全相运行时的不灵敏段零序保护构成段非全相运行时的不灵敏段零序保护构成此外,此外,
19、101保护还配有两个保护还配有两个CPU(CPU6、MMI),分别作为故),分别作为故障信息录波插件(障信息录波插件(CPU6)和人机对话部件()和人机对话部件(MMI)。)。4/9/202327浙江电力调度通信中心制作CSL-101A的特点硬件平台采用总线不出芯片的原则,提高了硬件抗干扰能力。采用三个CPU分别驱动各自的出口继电器,最终采用三取二的原则,提高了可靠性。内部设立独立的录波插件,可以记录大量的模拟量开关量,便要事故分析。保护投退和定值切换后需要运行人员手工确认.4/9/202328浙江电力调度通信中心制作 LFP-901A简介LFP-901A是南瑞继保公司在继承CKF-1A的基础
20、上,基于新型硬件平台下的开发的微机线路保护,LFP-901A向下兼容,因此可以和CKF-1A配合构成全线速动保护。4/9/202329浙江电力调度通信中心制作LFP-901A的结构CPU1:包含有工频变化量方向元件和零序方:包含有工频变化量方向元件和零序方向元件经通道配合构成的全线速切的纵联方向向元件经通道配合构成的全线速切的纵联方向保护,保护,段工频变化量距离元件构成的快速独段工频变化量距离元件构成的快速独立跳闸段,二个延时零序方向过流段构成的接立跳闸段,二个延时零序方向过流段构成的接地后备保护。地后备保护。CPU2:三段式相间和接地距离保护,以及重:三段式相间和接地距离保护,以及重合闸。合
21、闸。CPU3:起动和管理机,包含装置总起动元件,:起动和管理机,包含装置总起动元件,事件记录、测距、人机对话、打印等功能事件记录、测距、人机对话、打印等功能。4/9/202330浙江电力调度通信中心制作 LFP-901A的特点采用专门的管理CPU,设总启动元件,提高了出口的可靠性。突变量方向元件动作速度快。突变量方向元件灵敏度高,可以适应高阻接地故障。启动元件采用浮动门槛,既灵敏又不会频繁启动。4/9/202331浙江电力调度通信中心制作LFP-931A简介 南瑞继保公司开发的微机型光纤差动保护,基于LFP-901A相同硬件平台,因此结构基本相同,只不过CPU1插件采用了光纤差动原理,包括三相
22、电流差动保护和零序电流差动保护,零序电流差动保护作为分相电流差动保护的后备保护,延时100ms三跳。此外,还与专用通讯控制器一起,实现数据通讯和通道监测功能;4/9/202332浙江电力调度通信中心制作LFP-931A特点分相电流差动和传统的高频保护相比,主要是分相电流差动和传统的高频保护相比,主要是解决在保证全线速断的条件下短线路整定配合解决在保证全线速断的条件下短线路整定配合困难或同杆并架双回线跨线故障较难正确选相困难或同杆并架双回线跨线故障较难正确选相的问题。的问题。两侧实时交换数据,省去运行人员每天通道测两侧实时交换数据,省去运行人员每天通道测试的工作量。试的工作量。测距可以采用双端测
23、距的原理,避免接地电阻测距可以采用双端测距的原理,避免接地电阻的影响,精度更高。的影响,精度更高。4/9/202333浙江电力调度通信中心制作柜一柜一WXB11CJCSS电压切换箱操作箱电压切换箱操作箱,柜二,柜二LFP901收发信收发信机;机;柜一柜一CSL101ACSI101收发信机,柜二收发信机,柜二LFP901或或RCS901操作箱操作箱收发信机;收发信机;柜一柜一CSL101ACSI101FOX40/CSY-102,柜二,柜二LFP931或或RCS931操作箱;操作箱;柜一柜一PSL603PSL631C断控单元,柜二断控单元,柜二RCS931操作箱;操作箱;柜一柜一LFP902断控单
24、元收发信机,柜二断控单元收发信机,柜二LFP901操作箱收发信机操作箱收发信机柜一柜一PSL602PSL631C断控单元断控单元,LFP901或或RCS901操作箱收发操作箱收发信机;信机;四、220kV线路保护组屏4/9/202334浙江电力调度通信中心制作4/9/202335浙江电力调度通信中心制作CSL-101A和和LFP-901A微机保护组屏:微机保护组屏:交流电压切换回路和操作箱设置在交流电压切换回路和操作箱设置在901保护屏上,开关保护屏上,开关失灵保护和重合闸设置在失灵保护和重合闸设置在101保护屏上。正常运行时,保护屏上。正常运行时,101保护、保护、901保护均投入运行,重合
25、闸使用断控单元内重合闸。保护均投入运行,重合闸使用断控单元内重合闸。101保护动作后,由保护动作后,由101装置内的一组分相跳闸接点经装置内的一组分相跳闸接点经101屏上的跳闸压板,至屏上的跳闸压板,至901屏上操作箱中的跳闸回路出口跳闸。屏上操作箱中的跳闸回路出口跳闸。同时同时101装置内的另一组分相跳闸接点和装置内的另一组分相跳闸接点和101屏上的断控单屏上的断控单元内启动失灵电流接点串接去启动母差失灵。元内启动失灵电流接点串接去启动母差失灵。901保护动作保护动作后,由后,由901保护装置内的一组跳闸继电器及保护装置内的一组跳闸继电器及901屏上的跳闸屏上的跳闸压板经压板经901屏上操作
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- 电力系统 保护 配置 原则 运行 要求
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