电力系统继电保护

电力系统电力系统继电保护继电保护2014.4.9短路故障的危害短路故障的危害短路电流的巨大能量会造成:故障设备及附近设备起火燃烧,故障电流流过时巨大的电动力造成设备机械损害，特别是变压器和发电机等设备的绕组.任何微小的故障如不能及时切除，都可能造成相联系的其他设备故障，造成故障扩大化。继电保护系统设计要点继电保护系统设计要点需提供保护的故障及异常运行状态 需要的测量量 保护原理类型 快速性speed 选择性Fault position discrimination 可靠性Dependability/reliability 安全性Security/stability 保护区的重叠Overlap of protections 故障选相Phase discrimination/selectivity CT、PT变比CTs and VTs ratio required 辅助电源Auxiliary supplies 后备保护Back-up protection 成本Cost 双重化保护Duplication of protection 保护类型A 熔断器熔断器B 过电流和零序过流过电流和零序过流OC&EFC 差动差动D 距离距离E 其他其他A 熔断器低压系统配电线路及变压器,电压互感器一二次回路，辅助电源回路B 过流和零序过流应用最广泛中低压系统作为主保护高压系统作为后备及辅助保护C 差动线路,母线,变压器,发电机，电动机主保护，全保护区速动D 距离（阻抗）输电线路，配电线路，大型的变压器及发电机组，可以通过两端的信号交换（通讯），实现全线速动。D 距离（阻抗）阶梯时间距离保护（三段，或者四段）允许式欠范围(PUP)允许式超范围(POP)解除闭锁式超范围(UOP)闭锁式超范围(BOP)振荡闭锁 相位比较式 方向比较式E 其他 欠压、失压、过压 低频、高频 元件特殊保护（如变压器瓦斯）自动重合闸 回路监视 阶梯时间保护（开式保护区）开式保护区域，原理上无确定的保护区域边界，定值和运行方式决定保护区域的大小。必须通过延时配合才能实现选择性定时限多段式保护反时限2.单元保护（闭式保护区）原理上有明确边界的保护区域，可以实现全区域无延时动作。Unit Protection或者Restricted Protection通过比较设定保护区域边界上的电气量来实现.间接比较，纵联信号交换：高频距离、高频方向。直接比较：差动，光纤差动，零序差动（REF）.技术性能要素技术性能要素快速性Speed选择性Fault position discrimination可靠性Dependability/Reliability安全性Security/Stability保护区重叠Overlap of protections选相Phase discrimination/Selectivity快速性Speed快速动作快速动作Fast operation:按照损害和危险的最低承受能力确定全区速动全区速动Very fast operation:延时跳闸造成的损害巨大，系统稳定要求。差动保护 带数据交换的差动保护（光纤差动）带信号交换的距离保护 带信号交换的方向保护选择性Fault position discrimination只切除故障设备，确保其他设备的安全可靠运行，影响最小化。可靠性Dependability/reliability保护区域内有故障必须动作，防拒动能力。提升措施:后备保护 双重化保护安全性Security/Stability保护区内无故障必须不动作，特别是在系统受到扰动的情况下:负荷切换 过负荷 区外故障 系统震荡保护区域重合尽可能减少甚至杜绝保护死区或盲区CT绕组的使用 保护区域理想情况下保护区域的重叠应保证无死区或者盲区存在，如下图：.保护区域实际应用：保护区域重叠保护区域重叠选相Phase discrimination/selectivity高压 HV 或超高压 EHV输电线路,正确区分故障的相别 单相或者综合重合闸灵敏性灵敏性是量化指标，最小故障值和定值之间的比值。手段而不是目标，选择性、快速性、可靠性、安全性都相关灵敏度与时间同时配合才能保证选择性高灵敏性意味着速度提高高灵敏性也意味着安全性降低和可靠性上升 主保护和后备保护在可允许的短时间内切除全区域内故障的保护.主保护拒动时仍能可靠动作的保护，原理上更简单，动作时间更长。远后备近后备断路器失灵保护断路器失灵保护主保护动作&故障电流仍存在超过一定延时100ms.动作后切除相关母线（段）上所有断路器.动作速度最快的后备保护.配电系统配电系统Distribution systems数量巨大的开关柜、配电变及配电线路.对保护的技术性能要求相对较低，特别是速度要求，简单的开式保护区保护，三段过流、距离、零序等。后备保护一般和主保护集中到一起，只能实现远后备.误动或者拒动造成的影响及损害较小.输电系统要求保护达到较高甚至最高的技术性能，全线速动，正确选相，较高的可靠性及安全性。误动或者拒动都会产生巨大的损失。全线速动保护，单元保护双重化设计平衡达到较高的可靠性及安全性 单相跳闸及综合重合闸 近后备+断路器失灵电流、电压互感器电流、电压互感器保护系统的重要组成部分，需严格确定变比、准确等级、饱和特性。电流互感器二次额定电流有1A 和和 5A两种规格.故障电流情况下不能饱和.电流互感器 等级:英标British Standards:10P,5P,X 国际标准IEC:5P,10P,PX,SP,TPX,TPY,TPZ 美标American:C,T.电压互感器电压互感器电磁式和电容分压式.母线电压互感器为各元件共用.电压切换及并列辅助电源断路器跳合闸 保护测控装置和辅助继电器信号系统辅助电源中低压系统可采用交流电源.直流系统比交流系统可靠，应用更广泛.各保护系统间独立熔断器或者空开（MCB）供电.重要变电站双组蓄电池.现代保护要求辅助电源不能有中断.跳合闸时需输出很大的冲击电流.辅助电源IEC 推荐的直流电源要求(IEC 255-6):保护装置正常工作电压:80 110%额定电压交流纹波:10%额定电压额定电压:12,24,48,60,110,125,220,250,440LIST OF DEVICE NUMBERS 2 Time delay starting or closing relay.3 Checking or interlocking relay21 Distance relay25 Synchronizing or synchronism check relay 27 Under voltage relay30 Annunciator relay32 Directional power relayLIST OF DEVICE NUMBERS37 Undercurrent or under power relay40 Field failure relay46 Reverse phase or phase balance current relay49 Machine or transformer thermal relay50 Instantaneous over current or rate-of-rise relay51 A.c.time over current relayLIST OF DEVICE NUMBERS52 A.c.circuit breaker52a Circuit breaker auxiliary switchnormally open52b Circuit breaker auxiliary switchnormally closed55 Power factor relay56 Field_application relayLIST OF DEVICE NUMBERS59 Over voltage relay60 Voltage or current balance relay64 Earth fault protective relay67 A.c.directional over current relay68 Blocking relay74 Alarm relayLIST OF DEVICE NUMBERS76 D.c.over current relay78 Phase angle measuring or out-of-step protective relay79 A.c.reclosing relay81 Frequency relay83 Automatic selective control or transfer relayLIST OF DEVICE NUMBERS85 Carrier or pilot wire receive relay86 Locking-out relay87 Differential protective relay94 auxiliary tripping relay谢谢！谢谢！