铁心接信号、有载调压开关电源异常信号闭锁AVC。
2.3 变压器附属设备异常信号原则上不闭锁AVC。包括:冷却器障全停信号、滤油机故障信号、变压器充氮设备故障等信号可闭锁AVC。
2.4 变压器保护装置异常( 双重化配置单套异常),影响到变器主保护跳闸功能时该异常信号应闭锁AVC。这类异常信号主要有:变压器主保护装置故障或异常信号、变压器非电量保护装置故障或异常信号、变压器差动保护CT断线信号等。
2.5 变压器电源侧开关(不包括旁代主变开关)异常,无法分闸时应闭锁AVC。这类异常信号主要有:开关控制回路断线信号、SF6 压力降低闭锁分闸信号、开关操作机构压力低等信号。
3 电容器、电抗器AVC控制闭锁信号整定原则
3.1 电容器、电抗器保护的所有保护动作跳闸信号应闭锁AVC。 3.2 电容器、电抗器保护装置异常信号应闭锁AVC。 3.3 电容器、电抗器开关控制回路断线信号应闭锁AVC。 3.4 电容器、电抗器保护通讯中断信号应闭锁AVC。 4 SVC 装置AVC 控制闭锁信号整定原则
4.1 联系SVC装置与AVC系统之间的设备,包括SVC 就地工作站、调节单元、SVC 通信管理机、调度SCADA及电网AVC之间的通信中断应闭锁AVC。
4.2 将SVC水冷装置以及晶闸管阀组控制单元任一作用于跳闸闭锁其TCR功能的保护信号合并成SVC故障总信号,该信号出应闭锁AVC。 4.3 SVC 装置中的各组滤波电容器以及相控电抗器(TCR)、强电容器(TSC)的所有保护动作跳闸信号、开关控制回路断线、保护通信中断、保护异常报警应闭锁AVC。 4.4 考虑母线电压波动影响,SVC装置中用于平衡TCR 所发感无功负荷的所有并联电容器开关遥信同时在分位应闭锁AVC。
第三部分 地区电网继电保护
一、继电保护基本原理
1、电力系统故障的基本特征
电力系统中常常会受到各种扰动,而其中对电力系统的运行有较大影响的就是电力系统中发生的各种故障。电力系统故障分为短路(多数情况下)和断线(少数情况下)两大类。短路故障分为四种类型:三相短路、两相短路、单相短路接地和两相短路接地,其中三相短路称为对称短路,其余为不对称短路。短路故障也可称为横向故障。断线分为一相断线和两相断线故障也称为不对称故障,断线故障又称为纵向故障。电力系统中两处以上同时发生不对称故障称为复杂故障。电力系统受到扰动后处于暂态过程中,各种运行参量可能会发生较大变化,造成对电力系统的危害。电力系统短路故障的基本特征是供电回路的总阻抗减小,产生暂态过程,短路电流急剧增加,电力网络中电压降低,功率分布发生变化。 2、继电保护装置的基本构成
继电保护装置的基本构成:通常继电保护装置都是由测量部分、逻辑部分和执行部分组成,其框图如图1所示。
跳闸或
故障参数量测量执行信号脉冲逻辑部分部分部分
整定值
图1.1测量部分用于测量被保护元件的电流、电压、阻抗等,并同整定值进行比较来确定是否发生故障或不正常工作情况然后输出相应信号至逻辑部分。逻辑部分根据测量输入的信号进行逻辑判断,以确定应使断路器跳闸还是发出信号,并将此信号输入到执行部分。执行部分根据逻辑送来的信号去执行保护装置的任务,跳闸或发出信号。 3、继电保护的常用原理
当电力系统发生短路时,线路中的电流由负荷电流上升为短路电流;电压由额定电压变为残余电压;测量阻抗由负荷阻抗降低为由母线到故障点的线路阻抗。总之根据电流、电压、阻抗等的变化,就可区分是正常运行还是故障状态。这些电量的变化就是构成各种不同原理保护的根据。如反应故障时电流升高而动作的过流保护;反应故障时电压降低而动作的低电压保护;反应故障时阻抗降低而动作的阻抗保护;除此以外,还可以根据被保护元件内部和外部短路时,被保护元件两端电流相位或功率方向的差别,分别构成差动保护、方向高频保护等。
4、继电保护的基本要求
电力系统对继电保护的基本要求是:可靠性、选择性、快速性、灵敏性。这些要求之间,有的相辅相成,有的相互制约,需要针对不同的使用条件,分别进行协调。
可靠性:保护装置可靠性又分为可信赖性与安全性。可信赖性要求在继电保护范围内发生属于它动作的故障时,应可靠动作,即不应拒动;安全性要求继电保护发生不属于它动作的故障时,则应可靠不动,即不应误动。可信赖性与安全性,都是继电保护必备的性能,但两者相互矛盾。需根据被保护对象适当地予以协调。例如,对传送大功率的线路保护,宜强
调安全性;而对与其他线路的保护,则强调可信赖性。可靠性是电力系统对保护装置性能的最基本要求。
选择性:继电保护选择性是指在对系统影响可能最小的处所,实现断路器的控制操作,以终止故障或事故的发展。
快速性:继电保护快速性是指保护应以允许的可能最快速度动作于断路器跳闸,以断开故障或终止异常状态发展,减轻故障元件的损坏程度,提高重合闸的成功率,有利于电力系统同步运行的稳定性。
灵敏性:继电保护灵敏性是指对其保护范围内发生故障或不正常运行反应能力。在事先规定的保护范围内故障时,不论短路点的位置、短路的类型及系统运行方式如何,都能灵敏反应。保护装置的灵敏性,用灵敏系数(灵敏度)来衡量,即故障时通入装置的故障量和给定的整定值之比。灵敏系数应根据常见的不利运行方式和不利的短路形式计算。 5、 主保护、后备保护、辅助保护的定义
根据保护装置作用不同,可分为主保护、后备保护、辅助保护。电力系统中的每一个被保护元件都应装设主保护和后备保护,必要时可再增设辅助保护。
主保护是指能以最短的时限,有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。它既能满足系统稳定运行及设备安全要求,也能保证系统中其他非故障部分继续运行。如差动保护、高频保护等。
后备保护指主保护或断路器拒动时,用以切除故障的保护装置。如距离保护、零序保护、过流保护等。后备保护不仅可以对本线路或设备的主保护起后备作用,而且对相邻线路也可以起后备作用。因此,后备保护又可分为远后备和近后备两种方式。远后备是指本元件的主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护实现后备。近后备是指主保护拒绝动作时,由本设备或线路的另一套保护实现的后备;当断路器拒绝动作时,可由该元件的保护或断路器失灵保护断开同一连接母线的断路器,以切除故障。
辅助保护作为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护,例如电流速断通常就可作为这类性质的保护。还有一种异常运行保护,是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护,如过负荷保护,发电机的过电压保护。
二、220kV线路保护
1、保护的基本原理
我国110kV及以上电压等级的电网均属中性点直接接地的电网,即所谓大电流接地系统,线路无论发生相间故障还是接地故障,都需要断开断路器,然后进行重合,因此,线路上应装设防御相间短路和接地短路的保护及自动重合闸装置。
220kV线路主要采用纵联电流差动保护、高频相差保护、高频方向保护,高频距离保护,高频远方跳闸保护作为区内故障的主保护,采用两套不同原理的高频保护或纵联电流差动作为互为后备的方式,同时采用多段式距离保护构成相间故障的近后备方式,采用带或不带方向元件的多段式零序电流保护或多段式接地距离保护构成接地故障的近后备方式,采用失灵保护作为断路器拒动时的近后备保护。
由于220kV线路的断路器采用分相操作的断路器,故重合闸方式根据线路的不同情况,可以采用三相重合闸,即跳开三相、重合三相;可以采用单相重合闸,即单相故障跳开单相、重合单相、重合不成功,再跳开三相,不再重合,相间故障时,跳开三相,不进行重合;可以采用综合重合闸,即单相故障时同于单相重合闸,相间故障时,跳开三相,重合三相,重合不成功,再跳开三相,不再重合。
高频保护利用两侧保护继电器反映本侧电气量,利用通道将继电器对故障方向判别的结
果传送到对侧,每侧保护根据两侧保护继电器的动作经过逻辑判断区分是区内还是区外故障。这类保护是间接比较线路两侧的电气量,在通道中传送的是逻辑信号。比如RCS901,RCS902保护,判别方向元件不同,RCS901用的是方向高频和零序高频,RCS902用的是距离高频和零序高频。根据工作方式不同一般分为允许式和闭锁式。
纵联电流差动保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧,每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。这类保护反映的是两侧的电气量。类似于差动保护,因此也叫纵联电流差动保护。比如RCS931。
距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置。其动作和选择性取决于本地测量参数(阻抗、电抗、方向)与设定的被保护区段参数的比较结果,而阻抗、电抗又与输电线的距离成正比,故名距离保护。距离保护是主要用于输电线的保护,一般是三段式或四段式。第一段保护线路的70%~80%,第二段保护余下的10%~20%并作相邻母线的后备保护。第三段带方向或不带方向,有的还设有不带方向的第四段,作本线及相邻线段的后备保护。整套距离保护包括故障启动、故障距离测量、相应的时间逻辑回路与电压回路断线闭锁,有的还配有振荡闭锁等基本环节以及对整套保护的连续监视等设置。
零序电流保护可构成阶段式保护。通常可采用三段式保护,或采用四段式保护。第Ⅰ段为无时限零序电流速断保护,第Ⅱ段为限时零序电流速断保护,第Ⅲ段为零序过电流保护。零序电流I段按不超过本线范围整定。 2、常用的220KV线路保护
目前常用的220KV线路保护有:
南京南瑞的RCS(早期为LFP)系列,如RCS902、RCS901、RCS931, 北京四方的CSC系列,如CSC101、CSC103, 国电南自的PSL系列,如PSL602、PSL603等。
220KV线路保护一般由两套不同原理的保护构成两个保护屏,如一屏配RCS931电流差动保护+RCS-923另一屏配PSL602GM 高频距离保护+GXC-01(光纤),或一屏配PSL603GC电流差动保护另一屏RCS902 高频距离保护+RCS-923+ LFX912。 3、练习题
1. 我省对220kV线路保护重合闸投入方式是如何规定的?
答:220千伏重合闸投入方式:不同厂家的保护两套重合闸均投相同重合闸方式位置,合闸出口压板投入与本站旁路保护相同配置的一套(602视同101保护),另一套重合出口压板退出。若一套保护(或高频保护)停役或其重合闸停役时,则应投入另一套保护重合出口压板。同厂家的两套保护重合出口压板均投入。
无旁路开关配置的两套保护重合出口压板正常运行时优先级顺序如下:投电流差动保护的合闸出口压板(双差动保护优先南瑞900系列保护,另一套保护重合出口压板退出);投入南瑞900系列保护合闸出口压板,投入其他厂家保护合闸出口压板;线路另一套重合出口压板退出。
2. 闭锁式保护和允许式保护工作原理上及运行要求要什么不同。
传输信号不同:闭锁式保护传输信号为闭锁信号,允许式保护传输信号为允许信号;传输介质不同:闭锁式保护按通道类型分为高频闭锁式及光纤闭锁式,允许式保护按通道类型分为高频载波允许式及光纤允许式,随着光纤网络覆盖率越来越高,光纤保护使用率越来越高,高频通道传输设备受外界环境影响大,目前已逐步退出运行;工作原理:正常运行闭锁式保护不发闭锁信号,仅故障或系统扰动发闭锁信号,允许式保护正常运行时发导频信号,正方向故障发允许信号;出口跳闸条件不同:(1)闭锁式:A)判断为正方向故障,B)短时间(6-8ms)收到闭锁信号,C)之后收不到对侧的闭锁信号则允许跳闸出口;(2)允许式:A)判断为正方向故障,B)收到对侧的允许信号则允许跳闸出口;运行要求:高频闭锁式保
护要求值班人员每日进行通道试验,检查通道是否正常,允许式无需对保护通道进行测试;直流失地时,断闭锁式保护电源前,除解除本侧出口压板,还要求解除对侧高频保护压板;允许式仅需解除本侧出口压板,对侧压板无需解除。
3. 闭锁式高频向保护动作跳闸的条件是什么?以下5图为例,简述保护1至保护6的行为。
123k456`
答:闭锁式高频保护动作跳闸的条件为:低定值启动元件启动发信;高定值启动元件动作;正向元件动作停信;收不到对侧闭锁信号。
图中k点故障;3、4侧保护启动发信?正向元件动作停信,且无闭锁信号,于是跳闸;2、5感受到反向故障发信,闭锁两侧保护,不跳闸;1、6正方向元件动作,收到对侧闭锁信号,不跳闸。
4. 某型号纵联方向保护都装有正方向动作的方向元件F+ 和反方向动作的方向元件F- 两个方向元件。试回答:
(1) 当下图中k点发生故障时,故障线路两侧和非故障线路两侧这两个方向元件的动作行
为。
MNQF1QF2QF3kEMPQF4EPEN
(2) 按下面四个时段分别叙述在NP线路上发生k(1),QF3单相跳闸又再重合于故障线路的
过程中,装于MN线路两侧的闭锁式纵联零序方向保护发信和收信情况。 1) 启动元件启动开始6~8ms; 2) 从上述6~8ms到QF3跳闸前; 3) 从QF3单相跳闸后到重合前; 4) 重合于永久性故障情况。 答:
(1) 故障线路NP:两侧F+ 都动作,F- 都不动作。非故障线路MN:近故障点的一侧F+ 不动,F- 动作;远离故障点的一侧F+ 动作,F- 不动作。 (2) NP线路发生k(1),QF3单相跳闸又再重合的过程中,装于MN线路两侧的闭锁
式纵联零序方向保护发信和收信情况:
1) 启动元件启动后的6~8ms这段时间内,线路MN两侧都发信,两侧收信都收到闭锁信号。
2) 从6~8ms到QF3单相跳闸前M侧不发信(停信),N侧继续发信,两侧都收到闭锁信号。
3) 从QF3单相跳闸到重合闸前,故障线路NP的QF3处于非全相运行,M侧都收不到闭锁信号。
4) QF3重合于永久性故障线路时,M侧部发信,N侧发信,两侧都收到闭锁信号。 5. 在220kV及以上线路保护中后端子上设有TWJ的开入量触点输入,当TWJ动作后,