输电线路光纤电流纵差保护原理介绍.ppt

南京南瑞继保电气有限公司 输电线路光纤电流纵差保护原理介绍 RCS 931保护配置 主保护光纤电流纵差保护工频变化量接地 相间距离 段后备保护以正序电压为极化量的阻抗继电器构成的三段式接地 相间距离保护A型 零序电流 段 带方向 段 方向可选择 B型 零序电流 段 带方向 段 方向可选择 D型 零序电流 段 带方向 零序反时限方向电流保护 方向可选择 重合闸单相重合闸 三相重合闸 综合重合闸 重合闸仃用 光纤电流纵差保护原理 以母线流向被保护线路方向为正方向动作电流 差动电流 为制动电流为动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲线上方 继电器动作 输电线路电流纵差保护原理 线路内部短路动作电流制动电流因为继电器动作 凡是在线路内部有流出的电流 都成为动作电流 输电线路电流纵差保护原理 线路外部短路动作电流制动电流因为继电器不动 凡是穿越性的电流不产生动作电流 只产生制动电流 输电线路电流纵差保护的主要问题 电容电流的影响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 提高起动电流定值 必要时进行电容电流补偿 输电线路电流纵差保护的主要问题 重负荷情况下线路内部经高电阻接地短路 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 采用工频变化量比率差动继电器和零序差动继电器 输电线路电流纵差保护的主要问题 TA断线 差动保护会误动 为了在单侧电源线路内部短路时电流纵差保护能够动作 因此差动继电器在动作电流等于制动电流时应能保证动作 这样在一侧TA断线时差动保护会误动 解决方法 采取措施防止TA断线时差动继电器误动 输电线路电流纵差保护的主要问题 由于两侧TA暂态特性和饱和程度的差异 二次回路时间常数的差异在区外故障或区外故障切除时出现差动电流 动作电流 容易造成差动继电器误动 解决方法 提高比率制动特性的起动电流和制动系数 在制动量上增加浮动门槛 输电线路电流纵差保护的主要问题 两侧采样不同步 造成不平衡电流的加大 线路纵差保护与元件保护中用的纵差保护不同 线路纵差保护两侧电流是由不同装置采样的 两侧电流采样时间不一致 使动作电流不是同一时刻的两侧电流的相量和 最大的误差是相隔一个采样周期 931保护是0 833ms 折合工频电角度为 这将加大区外故障时的不平衡电流 解决方法 使两侧采样同步 或进行相位补偿 931保护中差动继电器的种类和特点 工频变化量分相差动继电器的构成动作电流制动电流取为定值单中 差动电流高定值 4倍实测电容电流和中的最大值 由于大于电容电流 依靠定值躲电容电流影响 931保护中差动继电器的种类和特点 工频变化量差动继电器的特点不受负荷电流的影响 因此负荷电流不会产生制动电流 受过渡电阻的影响也较小 在单侧电源线路上发生短路 只要短路前有负荷电流 短路后无电源侧的工频变化量电流也会形成动作电流 由于上述原因该继电器很灵敏 提高了重负荷线路上发生经高电阻短路时的灵敏度 931保护中差动继电器的种类和特点 稳态 段分相差动继电器的构成动作电流制动电流取为定值单中 差动电流高定值 4倍实测电容电流和中的最大值 依靠定值躲电容电流 931保护中差动继电器的种类和特点 稳态 段分相差动继电器的构成动作电流制动电流取为定值单中 差动电流低定值 1 5倍实测电容电流和中的最大值 依靠定值躲电容电流 经40ms延时动作 931保护中差动继电器的种类和特点 零序差动继电器的构成动作电流制动电流为定值单中 零序起动电流定值 经100ms延时动作 零序差动继电器本身无选相功能 所以再另外用稳态分相差动继电器选相 两者构成 与 门 931保护中差动继电器的种类和特点 零序差动继电器的特点由于不反应负荷电流 所以负荷电流不产生制动电流 受过渡电阻的影响较小 因此在重负荷线路上发生经高电阻短路时灵敏度较高 931保护中差动继电器的种类和特点 与零序差动继电器配合使用作为选相用的稳态分相差动继电器的构成动作电流为经过电容电流补偿后的差动电流 制动电流为 0 6倍实测电容电流和中的最大值 制动系数仅取为0 15 931保护中差动继电器的种类和特点 选相用稳态分相差动继电器特点由于值和制动系数值都取得很小 所以该继电器很灵敏 不会影响零序差动继电器的灵敏度 由于比电容电流小 故动作电流要经电容电流补偿 当 计算电容电流与实测电容电流相差较大 时 判断TV断线时 判断电容电流很小 时 动作电流不再进行电容电流的补偿 为防止电容电流的影响 将初始动作电流由抬高到 因为电容电流的补偿要用到TV的电压和线路容抗的定值 而这些值现在可能是不正确的 931保护中差动继电器的种类和特点 选相用稳态分相差动继电器特点判别 计算电容电流与实测电容电流相差较大 的条件 或式中为实测电容电流 上式说明可能整定的值有错 或式中为TA二次额定电流 该式说明电容电流还比较大 与 式构成 与 门 满足条件 不进行电容电流的补偿 而通过将起动电流定值提高到来躲过电容电流的影响 931保护中差动继电器的种类和特点 选相用稳态分相差动继电器特点判别 电容电流很小 的判据及满足上两判据说明电容电流很小 不需进行电容电流的补偿 但为了在空载电容电流作用下该继电器不误动 将起始动作电流由抬高到 因为电容电流很小 该值也不是很大 不会影响线路内部短路灵敏度 电容电流的补偿 其中故而 在64kb s通信接口的条件下 实现了每周12点采样数据的传输 而其他差动保护每周仅传输4 6点 每周12点的采样数据保证了差动继电器工作的正确性和工频变化量差动继电器的实现 在2Mb s通信接口的条件下 实现了每周24点采样数据的传输及差动计算 采样数据的传输 经差动开放的远方跳闸 装置接收到对侧的分相跳闸信号 用本侧的高灵敏度的差动继电器作为就地判据跳对应相 高灵敏度的差动继电器就用零差中的选相用的经电容电流补偿的分相差动继电器 防止TA断线误动的措施 差动保护部分的计算 包括 差动继电器的计算 逻辑程序和出口程序都在 故障计算程序 中进行 也可以说只有起动元件起动后才投入差动保护 起动元件如果不起动 在正常运行程序中差动保护根本没有计算 相当于差动保护没有投入 防止TA断线误动的措施 防止TA断线误动的措施是 只有在两侧起动元件均起动 两侧差动继电器都动作的条件下才能发出跳闸命令 为此 每一侧差动继电器动作后都要向对侧发一个允许信号 差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件 本侧起动元件起动 本侧差动继电器动作 收到对侧 差动动作 的允许信号这样当一侧TA断线 由于电流有突变或者有 零序电流 起动元件可能起动 差动继电器也可能动作 但对侧没有断线 起动元件没有起动 差动继电器没有进行计算 不能向本侧发 差动动作 的允许信号 所以本侧不误动 长期有差流 的装置异常信号 在TA断线时应发 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 该差流元件就用选相用的稳态分相差动继电器 该继电器十分灵敏 可有效地检测出出现差电流的异常情况 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 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 长期有差流 的装置异常信号 在TA断线侧如果起动元件没有起动 例如空载情况下发生断线 在正常运行运行程序中有压差流元件动作 10秒后发 长期有差流 信号 如果起动元件起动了 程序进入故障计算程序 在该程序中 由于收不到对侧允许信号保护不会误动 起动元件连续7秒不动作 返还正常运行程序 再经10秒后发 长期有差流 信号 在TA未断线侧在正常运行程序中10秒后也可发出 长期有差流 信号 长期有差流 的装置异常信号 装置发了 长期有差流 的信号后如果 TA断线闭锁差动 控制字则闭锁差动保护 如果 TA断线闭锁差动 控制字则不闭锁差动保护 但是将差动继电器的定值抬高到 TA断线差流定值 弱电侧电流纵差保护存在的问题 当有一侧是弱电源侧或无电源侧 在线路内部短路时 无电源侧起动元件可能不起动 例如无电源侧变压器中性点不接地 短路前线路空载 短路后由于既无电流突变量又无零序电流 起动元件不动作 起动元件不动作 程序在正常运行程序 此时无电源侧差动继电器没有进行计算 不会向对侧发允许信号 导致电源侧电流纵差保护拒动 为解决该问题 931保护中增加一个低压差流起动元件 低压差流起动元件 除两相电流差突变量起动元件 零序电流起动元件和不对应起动元件外 931保护再增加一个低压差流起动元件 低压差流起动元件起动条件 差流元件动作 该差流元件就是选相用的稳态分相差动继电器 差流元件的动作相或动作相间电压 收到对侧的允许信号 低压差流起动元件 这样在空载线路上发生短路时 如果无电源侧变压器中性点又不接地 使电流突变量和零序起动元件没有起动 但无电源侧由于 差流元件动作 差流元件动作相和动作相间的电压就是短路点的电压 该电压低于0 6倍额定电压 电源侧短路后起动元件能起动 差动继电器动作 向无电源侧发允许信号 所以无电源侧能收到允许信号 满足上述三个条件无电源侧差流起动元件起动 在故障计算程序中差动继电器动作 向电源侧发允许信号 所以电源侧电流纵差保护可以动作发跳闸命令 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 三相发允许信号的作用 对付两侧TA特性不一致的措施 如果两侧TA的暂态特性不相同 两侧TA饱和特性不同以及两侧二次回路时间常数不同将可能导致区外短路或区外短路切除时电流纵差保护误动 解决的措施是 所有差动继电器 除选相用的差动继电器外 均采用较高的制动系数0 75 差动继电器的动作方程中均采用自适应的浮动制动门槛 同步采样 线路两侧两套装置采样时刻不可能完全相同 最大的采样时刻误差为一个采样周期 931保护的采样频率为 采样周期为 折合工频电角度 区外短路时两个相差的相量相减将产生不平衡电流 解决的办法有 使两侧装置同步采样 求出两侧采样时刻差对应的工频电角度 然后进行相位补偿 931保护采用同步采样方法 同步采样 装置刚上电时 或测得的两侧采样时间差超过规定值时 启动一次同步过程 在同步过程中测量信号传输延时 并计算两侧采样时间差 然后由从机将采样时刻作多次的小步幅调整 直到两侧采样同步为止 在同步过程中两侧电流纵联差动保护自动退出 但由于每次仅作小步幅调整 所以其它保护仍旧能正常工作 不必退出 同步采样 在正常运行中一直在测量两侧采样时间差 当测得的大于步幅调整的时间时 从机立即将采样时刻作小步幅调整 由于此时的值很小 对保护没有影响 故作这种调整时电流纵差保护仍然是投入的 谢谢