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220kV线路保护原理吕子岳线路保护的概念、发展线路保护的原理220kV线路保护配置RCS-931A介绍PSL-602G介绍一、线路保护的概念1、什么是线路保护线路保护是整个电力系统中重要的组成也是继电保护的开始。2、继电保护的产生第一次高压输电出现在1882年，一个法国人M.德波列茨用一台功率1.5kW的直流发电机给57kM外的一台水泵供电。这个输电系统虽然很小，但可以认为是地球上已知文明的第一个电力系统，它包含了这样几个重要组成：发电、输电、用电。伴随国外工业时代科技突飞猛进的发展和变压器出现，19世纪末输电技术产生，继电保护开始产生。3、继电保护技术伴随电力系统的发展为了保护发电机及输电线路受到损坏，首先出现了反应电流超过预定值的电流保护。如熔断器，就是保险，这一最早的、最简单的过电流保护。这一种保护方式至今仍然被广泛使用在低压设备以及普通用电设备上。随着电力系统的长足发展，显然熔断器不能够满足快速性和选择性的要求，因此出现了过电流继电器。1890年到1900年之间出现了电磁型过电流继电器，继电器开始广泛应用于电力系统的保护，1901年出现了感应型过电流继电器，1908年提出了比较被保护元件两端电流的差动保护原理。1910年方向性电流保护开始应用，在此期间出现了将电流与电压相比较的保护原理。1927年左右，出现了利用高压输电线上高频载波电流传送和比较输电线两端功率方向或电流相位的高频保护装置。1950年，微波中继通讯开始应用于电力系统，从而出现了利用微波传送和比较输电线两端故障电气量的微波保护。4、今天的继电保护和线路保护简短说，之后由于继电器的革命，最终在20世纪70年代产生了微机保护，并逐步投入到市场，淘汰掉了最早的机电式继电器和20世纪中叶产生的晶体管继电器。目前的状况就是，微机型线路保护以及光纤通道已经普及，发展的脚步却永远没有停止。二、线路保护原理基础名词1、单侧电源网络相间短路的电流保护保护安装在被保护线路靠近电源的一侧，在发生故障的时候，他们都是在短路功率从母线流向被保护线路的情况下，按照选择性的条件来进行动作判据。1.1、电流速断保护对于仅仅反应电流增大而瞬时动作的电流保护，叫做速断保护。1.2、起动电流能够使得保护装置启动的最小电流定义为保护的起动电流。如线路保护平时发出的整组起动和整组复归等，都是因为各种电网异常状态导致装置起动元件动作。然后经重合闸切除，或达不到动作值返回。1.3、限时速断保护弥补速断保护不能够保护线路全长产生的，在保证足够灵敏性下具备最小动作时限的保护。1.4、过电流保护起动电流按照躲开最大负荷电流来整定的保护。1.5、阶段式电流保护的概念电流速断保护、限时速断保护和过电流保护都是反应电流的保护，区别在于起动电流的原则不同。由于电流速断不能保护线路全长，限时速断保护又不能作为相邻元件的后备保护，因此把这三种类型的保护组合在一起使用，构成阶段式电流保护。1.6、反时限过电流保护可用来弥补靠近电源侧时阶段式保护的灵敏性不能满足选择性的问题，原因是它只使用一个继电器即可实现，但是其整定配合复杂，通常作为单侧电源供电终端或小电机的主保护和后备保护。2、电网相间短路的方向性电流保护伴随电网的复杂性以及多电源电网的发展，当线路两侧同时是电源的情况下，单一的判断短路功率而不带方向判据就会出现在自己所保护线路的反方向发生故障时，由对侧电源供给的短路电流引起的误动作。具有方向性的过电流保护由方向元件、电流元件和时间元件组成。方向元件和电流元件必须都动作以后才能够启动时间元件，经过固有延时动作于跳闸。3、中性非直接接地电网中单相接地故障的零序电压、电流以及方向保护3.1、中性点不接地系统在发生单相接地故障，全系统将会出现零序电压在非故障的元件上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功功率的实际方向为母线流向线路。在故障线路上，零序电流为全系统非故障元件对地电容电流的总和，数值一般较大，电容性无功功率的实际方向为线路流向母线。3.2、中性点经过消弧线圈接地的考虑原因：根据我们一期220kV工程的具体情况。中性点经过消弧线圈接地电网单相故障的特点有，增加消弧线圈之后，接地点有一个电感分量的电流通过，此电流和原系统中的电容电流相互抵消，因此减少了流经故障点的电流。3.3、最终中性点不接地电网中的单相接地保护绝缘监视：利用接地后出现的零序电压带延时动作于信号，没有选择性，不知道具体是哪一相，即使投入重合闸也有可能无法排除真正的故障相。零序电流保护：利用故障线路零序电流较之非故障线路为大的特点实现有选择的发信或重合闸切除、跳闸。零序功率方向保护：简单说就是故障与非故障线路零序功率方向不同来实现选择性。适用于零序电流保护不能满足灵敏性的要求和接线复杂的网络中。其他保护方式：利用中性点非直接接地电网单相接地故障时产生的高次谐波或故障过渡过程的一些特点实现的保护。4、距离保护的概念反应故障点至保护安装点之间的距离，并且根据距离的远近来确定动作时间的保护装置就是距离保护。4.1、主要元件距离或阻抗继电器，根据电压电流模拟量测值来判断保护安装处到短路点间的阻抗值。4.2、距离保护的时限性距离保护动作时间与保护安装处到短路点之间距离的关系，就是它的时限性。阻抗越小，动作时间越短，阻抗值增大，动作时间增大。实际应用时为了满足继电保护的速动性、选择性和灵敏性，采用三段动作范围的阶梯时限特性，和刚才讲的电流保护的阶段式对应。距离保护的优缺点在系统复杂情况下可以保证选择性。距离Ⅰ段的保护范围不受系统运行方式变化的影响，保护范围稳定。由于采用复杂的阻抗继电器加上大量的辅助继电器、闭锁装置，使得接线复杂，可靠性比电流保护低。距离保护有他自身的优缺点，因为时间关系不可能详细介绍下去，基本上可以认为，没有任何保护能够完美的独立实现，为了满足线路稳定性的要求，距离保护和其他保护一样只能是不断的完善，如一期使用的PSL-602G保护，既然选择以纵联距离和纵联零序作为全线速动主保护，以距离保护和零序方向电流保护作为后备保护，就一定有他的考虑因素在内。5、纵联保护5.1、纵联保护的产生原因由于考虑保护选择性的关系，我们将之前提到的电流电压保护和距离保护的无时限范围缩短到小于被保护线路全长的85%以下，对于其余的15%线路发生的故障只能用Ⅱ段保护的时限切除。为了保证故障切除后电力系统稳定性，对于220kV线路是不能允许的，因此产生的纵联保护，用以实现线路全长范围内故障的无时限切除。5.2、纵联保护的定义用某种通道将输电线路两端的保护装置纵向连接起来，将各端的电气量传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围外。纵联保护通道纵联保护通道目前应用过的有四种：导引线、高频载波、微波、光纤。6、自动重合闸（ARC&ZCH）6.1、什么是重合闸自动重合闸装置是故障跳闸后按需要自动合闸的一种自动装置。6.2、为什么产生自动重合闸装置线路运行经验表明，永久性故障不到线路全部故障总数的10%，因此在继电保护动作切除故障之后，电弧将自动熄灭，绝大部分短路点的绝缘可以自动恢复。因此自动重合断路器，将提高供电可靠性，减少停电损失。6.3、单相重合闸在220kV架空线路的应用上，由于线间距大，绝大部分的故障都是单相故障，如果能够进行单相重合闸，而没有故障的两相继续运行的话，可大幅度提高供电可靠性和系统并列运行的稳定性。这就是我们选择单重方式的重要原因。6.4、重合闸的方式我们可以选择的方式有：单重、三重、综重、停用。这个在上一次断路器保护里面已经详细阐述过，这里就不多说了。三、220kV线路保护配置综述1、主接线方式一期220kV升压站采用双母线带母联断路器的主接线方式。2、出线目前的220kV线路共有两回，漳苏一回线至苏店38.843km，漳西二回线经西庄，线路长度34.987km。3、保护配置每回线都配置两套不同原理不同厂家的保护，一套主保护配置为PRC31A-02型光纤差动保护柜，另一套配置为GPSL602-102GXC型光纤距离保护柜。使用的分别是南瑞继保的光纤纵联差动保护和国电南京自动化有限公司的光纤纵联距离保护。4、PRC31A-02型光纤差动保护装置RCS-931A光纤差动保护装置CZX-12R分相操作箱5、GPSL602-102GXC型光纤距离保护柜PSL-602G光纤距离保护装置GXC-01光纤接口装置PSL-631A断路器失灵保护起动装置RCS-931A保护介绍吕子岳1、起动元件综述：起动元件主体以反应相间工频变化量的过流继电器实现，同时配以反应全电流的零序过流继电器互相补充。反应工频变化量的起动元件采用浮动门坎，正常运行及系统振荡时变化量的不平衡输出均自动构成自适应式的门坎，浮动门坎始终略高于不平衡输出。在正常运行时由于不平衡分量很小，装置有很高的灵敏度，当系统振荡时，自动抬高浮动门坎而降低灵敏度，不需要设置专门的振荡闭锁回路。因此，起动元件有很高的灵敏度而又不会频繁起动，。电流变化量起动该元件动作并展宽７秒，去开放出口继电器正电源。零序过流元件起动当外接和自产零序电流均大于整定值时，零序起动元件动作并展宽７秒，去开放出口继电器正电源。位置不对应起动当控制字“不对应起动重合”整定为“1”,重合闸充电完成的情况下，如有开关偷跳，则总起动元件动作并展宽15秒，去开放出口继电器正电源。纵联差动起动发生区内三相故障，弱电源侧电流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，则判别差动继电器动作相关相、相间电压，若小于65％额定电压，则辅助电压起动元件动作，去开放出口继电器正电源７秒。远跳起动当本侧收到对侧的远跳信号且定值中“远跳受本侧控制”置“0”时，去开放出口继电器正电源500ms。过流跳闸起动对于RCS-931XL，“距离压板”投入并且“投过流跳闸”控制字置“1”，若其它起动元件不动作，但最大相电流大于“过流跳闸定值”，经“过流跳闸延时”，过流跳闸起动元件动作，去开放出口继电器正电源７秒。最大相电流大于“过流跳闸定值”，经100ms延时，装置有开关变位报告”过流起动”；开关变位报告“过流起动”的主要作用是作为过流跳闸元件动作时间的参考。2、硬件介绍RCS-931A前视图左侧液晶右侧控制面板中间运行、动作指示正面指示灯运行灯装置工作时常亮，为绿色指示灯，当装置失电时灭TV断线电压互感器断线告警灯，红色灯，装置在正常运行时检查该输入电压小于40V，经10秒延时报线路TV断线点亮此灯。充电黄色灯，装置工作时常亮表示重合闸处于可以动作的具备状态。当重合动作后需要一段固有延时进行充电，充电完成后点亮，表示可以进行下一次重合闸，灯灭期间重合闸不动作。正面指示灯通道异常当检测到保护通道丢帧、误码或者失步等异常状态时点亮，红色告警灯跳A、跳B、跳C跳闸指示灯，实时监测出线开关状态，跳闸时点亮，红色动作指示灯重合闸重合闸动作指示灯，当重合闸动作后点亮，红色告警灯信号复归用来复归装置所有告警以及动作指示灯。控制面板区号定值区域切换功能键取消对当前的操作界面进行取消确定确认键或进入下一级菜单的功能键向上键在初始界面的情况下进入装置主菜单的功能键+、-，键可进行翻页操作和必要的定值修改其他方向键对子菜单进行上翻下翻左翻右翻……RCS-931A背板DC####AC##TXRXTXLPFCPURXCOMOPT1SIGOUT1OUT2RCS-931A背板插件电源插件（DC）交流插件（AC）低通滤波器（LPF）CPU插件（CPU）通信插件（COM）24V光耦插件（OPT1）信号插件（SIG）跳闸出口插件（OUT1、OUT2）RCS-931A背板插件电源插件（DC）保护装置的电源从101端子（直流电源220V/110V＋端）、102端子（直流电源220V/110V－端）经抗干