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1、南京南瑞继保电气有限公司 继电保护新原理新技术 介绍 线路保护部份 光纤电流纵差保护 工频变化量阻抗继电器 工频变化量方向继电器 单侧电源线路上发生短路防止纵联方向 、纵联距离保护拒动的措施 在有串联补偿电容线路上的对策（略） 保护配置 型 号 主 要 功 能 纵 联 保 护后 备 保 护重合闸 RCS-901 纵联工频变化 量方向和纵联 零序方向 工 频 变 化 量 距 离 三段式相间和接 地距离 二段零序方向过 流(A型) 四段零序方向过 流(B型) 零序反时限过流 （D型） 单重 三重 综重 RCS-902 纵联距离和纵 联零序方向 RCS-931 光纤分相电流 差动 输电线路电流纵差保
2、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
3、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
4、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，制动系数采用0.75，并在制动量 上增加自适应的浮动门槛。 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.
5、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。RCS-931采 用同步采样方法。 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。
6、 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。
7、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
8、，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。 电容电流的补偿 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:
9、 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 主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
10、。 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 无论在TA断线侧和TA未断线侧，在主程 序中有压差流元件动作，10秒后可发长期 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
11、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
12、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
13、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 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，而其他有些厂家的差 动保护每周仅传输46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 外部通信方式一专用光纤方式 采用专用光纤光缆时，线路两侧的装置 通过光纤通道直接连接。 外部通信方式二通过64Kb/s 同向接口复接PCM通信设备 需在通信机房内加装一台专用光电变换的数字 复接接口设备MUX-64。它通过双绞线与PCM设备 相连。
14、外部通信方式二通过2048Kb/s同 向接口复接PCM通信设备 需在通信机房内加装一台专用光电变换的数字复 接接口设备MUX-2M。它通过75欧姆同轴电缆与 PCM设备相连。 工频变化量阻抗继电器 重叠原理的应用 工频变化量继电器的基本关系式 正向短路基本关系式 工频变化量继电器的基本关系式 反向短路基本关系式 工频变化量阻抗继电器的构成 用于构成快速距离段。 其动作方程为： Uop为整定值末端电压, 上式代表定 值末端电压变化量大于 时继电 器动作, 否则不动作。 对相间阻抗继电器 对接地阻抗继电器 为动作门槛，取故障前工作 电压的记忆量 正向短路动作特性 当 落在圆内继电器动作 保护过渡电
15、阻的能力很强，该 能力有很强的自适应能力。 由于 与 相位相同，所以 过渡电阻附加阻抗是纯阻性的 。因此区外短路不会超越。 正向出口短路没有死区。 正向出口短路动作速度很快。 保护背后运行方式越大 ，本线 路越长，动作速度越快。 系统振荡时不会误动，不必经 振荡闭锁控制。 适用于串补线路。 正向出口短路动作速度很快 图中 为保护背后电源阻抗， 为继电器整定阻抗。正向出口 发生短路，短路点电压变化 。连接 线并引长交 点垂线 于 点。则 线为保护范围末 端电压变化量 。显见，短 路点越近保护安装处、 越短 、 线越长，动作量 比制 动量 大得越多。 ，继电器动作越快。最快可达 到 现场曾有 动作 于出口的记录。 反向短路动作特性 反向短路时 落在第 象限，进入不了圆内 。因而继电器不会误动 。而有良好的方向性。 工频变化量方向继电器 工频变化量方向继电器测量电压、电流故 障分量的相位。 正方向元件的测量相角为： 反方向元件的测量相角为： 动作方程为： 正方向
