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1、220kV线路保护配置方案,许继WXH-802/3A微机线路保护简介,引言基本概念,1、电力系统：指由发电、输电、变电、配电、用电设备及相应的辅助系统组成的电能生产、输送、分配、使用的统一整体。2、输电线路：各个电压等级的输电线路是电力系统中联系发电系统和配电系统的纽带，线路故障则会直接导致系统失稳和停电。3、线路保护：当线路故障时能灵敏的，有选择的、可靠的并快速的切除故障的设备。线路保护配置要求随电压等级的升高而升高。,引言基本概念,4、故障特点：输电线路故障时，基本的电气特点，电流增大，电压降低。线路保护的配置方案都是以此为基础的。5、故障方向：目前国内线路保护的正方向，都是遵从从母线指向
2、线路。正方向的确立线路保护能否保证其选择性的基础。6、故障类型：由于高压输电线路地理位置的原因，外力因素（雷击、树木、人力等等）导致的故障占多数。,220kV线路保护配置原则,1、在任何时刻，电力系统中任一设备、元件和线路都不能没有保护，而任一种保护装置都有其原理上的缺陷，都有损坏或失效的可能，从而不能保证一刻不停地提供绝对可靠和完善的保护，因此一个设备或一条线路必须有由几个保护装置组成的保护系统进行保护。组成保护系统的方案叫作保护配置方案。2、对于电网中担负电能输送的220kV及以上高压、超高压输电线路，对其进行合理的保护配置就尤为重要。,220kV线路保护配置原则,3、对于220kV及以上
3、电压等级的输电线路保护配置系统，根据所起作用和性能要求的不同，分为三类：主保护（在线路全长内能以最快速度切除任何类型的故障 ）；后备保护（作为主保护的后备，在主保护退出检查维修或拒动情况下能够切除故障 ）；辅助保护（能弥补主保护或后备保护某些性能缺陷的保护装置，起辅助作用的保护 ）。,220kV线路保护配置原则,4、220kV及以上电网的继电保护要求配置的速动保护(全线速动保护、相间及接地故障的速动段)，在正常整定情况下，应快速切除本线路的金属性短路故障;相间及接地故障的延时段后备保护主要保证选择性及灵敏性的要求。5、为了保证可靠性，220kV及以上电网的继电保护都要求采用遵循相互独立原则的双
4、重化（双主双后）配置方案。,220kV线路保护配置方案,1、我国110kV及以上电网均采用中性点直接接地的模式，在这种系统中，发生单相接地故障时接地短路电流很大，故习惯称之为大电流接地系统。2、大电流接地系统故障特点：输电线一般比较长，线路分布电容较大，且可能距离电厂较近，占总短路故障的70%都是单相接地短路，短路电流很大，电压降低很大。短路时电压有很大降低，使电能供应和消耗失去平衡，容易引起系统振荡，且多采用单重方式，重合过程中易出现非全相运行状态，线路输送功率减少可能引起非全相振荡，产生很大的负序和零序分量。,220kV线路保护配置方案,3、主保护配置方面：上世纪70年代以来，由于电力系统
5、规模的发展，输电线路的增长，系统稳定问题逐渐严重，对继电保护切除故障速度的要求提高，要求在任何情况都有一套主保护在工作。因此采用两套主保护的配置方案，即两套能在线路全长范围内瞬时切除任何短路故障的纵联保护。由于每种保护原理都有一定的性能弱点，最好能采用两套原理不同的主保护。随着保护功能的不断完善，也可采用两套相同原理的主保护。 许继的配置模式：WXH-802A（高频方向）+WXH-803A（光差电流）；WXH-803A（光差电流）+WXH-803A（光差电流）。,220kV线路保护配置方案,双母线接线,220kV线路保护配置方案,4、后备保护配置方面：由于大电流接地系统的线路较长，远后备难以满
6、足下一条线路末端短时的灵敏度，故一般采用近后备方式。后备保护一般采用相间距离保护和接地距离保护。如果灵敏度和动作速度满足要求，也可采用方向性零序电流保护。 WXH-802/3A保护中后备保护的配置三段式接地距离和三段式相间距离；四段式零序方向电流保护；自动重合闸；选配三相不一致和零序反时限保护。,许继220kV线路保护实现方案综述,1、WXH-802A系列保护为微机实现的用于220kV及以上输电线路的数字式快速保护装置，用做主保护（以纵联综合距离保护和零序方向保护为主体，可用于收发信机专用通道或载波通道、光纤通道等复用通道）和后备保护（包含三段相间距离、三段接地距离和四段零序构成），还可选配自
7、动重合闸。零序反时限和三相不一致。 2、 WXH-803A系列保护为微机实现的用于220kV及以上输电线路的数字式快速保护装置，用做主保护（以光纤电流差动保护为主体）和后备保护（包含三段相间距离、三段接地距离和四段零序构成），还可选配自动重合闸。零序反时限和三相不一致。,许继220kV线路后备保护实现方案,1、后备保护的原理：后备距离或者零序保护只能反应输电线路单侧电气量（电流和电压）的变化。2、后备保护的构成：首先能识别故障，其次能区分故障点的远近，从而实现选择性动作。3、后备保护的缺点：不能区分本线路末端故障和相邻线路始端故障，为了保证在相邻线路始端故障时不越级跳闸，后备保护的瞬动段都只能
8、保护本线路全长的一部分，不能构成全线速动。4、后备保护的特点：为了保护线路全长，后备保护一般都是按照多段式设置，相互配合，即可保护本线路全长，又可构成相邻线路的后备保护。,许继220kV线路后备保护实现方案,4、后备保护的特点：为了保护线路全长，后备保护一般都是按照多段式设置，相互配合，短路点越近动作越快。既可保护本线路全长，又可构成相邻线路的后备保护。,许继220kV线路保护实现方案距离,1、距离保护的原理：距离保护是一种反应故障点至保护安装点之间的距离（阻抗）,并根据距离的远近而确定动作时间的保护。2、距离保护的核心：欧姆定律为本的阻抗继电器。3、距离保护的特点：对于阻抗继电器，在线路运行
9、时，Zm=Zl=Un/Il；故障时Zm=Zk=Umk/Ik，而Un远大于Umk，Il又远小于Ik，所以Zk远小于Zl，即测量阻抗可区分正常运行和短路故障；如果K点发生的是金属性故障，则Zm=Zk，即测量阻抗反应了短路点到保护安装处的阻抗，也就是反应了故障点的远近。,许继220kV线路保护实现方案距离,4、距离保护的优点：受运行方式变化的影响较小，特别是瞬动段，只保护全长的一部分，基本不受运行方式变化的影响；对于距离、段由于保护范围扩展到相邻线路，在相邻线路发生故障时，短路点至保护安装处可能存在分支电流，所以在一定程度上受运行方式变化的影响。既能反应电压的降低又能反应短路电流的增大，灵敏度高。可
10、以在多电源的复杂网络中保证动作的选择性。5、距离保护的缺点：不能全线速动。,许继220kV线路保护实现方案距离,6、距离保护的构成：测量部分：用于对短路点阻抗测量和方向的判别；启动部分：用于判别系统是否故障；振荡闭锁：用于防止系统振荡时距离保护误动；交流检测：防止PT二次断线时距离保护误动；逻辑部分：实现距离保护功能。,许继220kV线路接地距离保护实现,1、输电线路距离保护安装处单相电压降计算公式：是该相上正序、负序和零序电压降之和。,K零序电流补偿系数。,短路点的该相电压。,该相从短路点到保护安装处的压降,许继220kV线路接地距离保护实现,1、接地距离保护、段的动作特性：多边形,许继22
11、0kV线路接地距离保护实现,3、接地距离保护段的动作特性：多边形,许继220kV线路接地距离保护实现,4、接地距离保护动作特性说明：电抗线：上面的一条直线，沿R方向下倾10度左右，是为了防止经过渡电阻短路时若过渡电阻的附加阻抗是阻容性时避免超越。电阻线：右面的一条直线，用来躲过负荷时的最小负荷阻抗。方向线：下面的一条直线，是为了在正方向出口短路时即使过渡电阻的附加阻抗是阻容性时也没有死区。左倾线：保证测量阻抗在灵敏角上时可靠动作，同时角度不能太大，使系统振荡时落入测量阻抗继电器的时间不至于太长。,许继220kV线路相间距离保护实现,1、输电线路距离保护安装处相间电压降计算公式：,短路点的相间电
12、压。,两相电流差,从短路点到保护安装处的两相压降之差。,许继220kV线路接地距离保护实现,1、相间距离保护、段的动作特性：极化圆,许继220kV线路接地距离保护实现,3、相间距离保护段的动作特性：极化圆,许继220kV线路接地距离保护实现,4、相间距离保护动作特性说明： 正序极化电压较高时，由正序电压极化的距离继电器由很好的方向性，当正序电压下降至20%以下时，有正序电压记忆量极化。为了保证正方向故障能可靠动作，反方向故障不动作，设置了偏移特性，在、段距离继电器暂态动作后，改用反偏阻抗继电器，保证继电器动作后能保持到故障切除。在、段距离继电器暂态不动作时，改用上抛阻抗继电器，保证母线及背后故
13、障时不误动，对后加速则一直采用反偏阻抗继电器。,许继220kV线路距离保护的实现,1、距离保护功能的投入：接地距离保护和相间距离保护的投入公用一个距离保护硬压板和一个距离保护软压板，二者是与的关系，只有都投入，距离保护功能才投入。2、接地距离三段和相间距离三段的投入，要靠距离控制字中进行对应位置是否置1来控制。3、距离保护的启动公用突变量启动值和零序辅助启动值。4、接地距离保护所用定值：零序电抗、零序电阻补偿系数；正序阻抗角；负荷电阻；接地电抗、段定值（并非是阻抗定值Z，而是X）；接地、段延时。（以上定值确定接地特性）,许继220kV线路距离保护的实现,5、相间距离保护所用定值：正序阻抗角；相
14、间偏移角；负荷电阻；相间阻抗、段定值（是阻抗定值Z；相间、段延时。（以上定值确定圆特性）6、全相及非全相时配置三段式相间及接地距离。7、手合时固定投入加速阻抗段功能，手合逻辑：跳位固定20S，有流。8、单重加速固定投入经振荡开放的加速接地距离保护。9、三重加速，固定投入瞬时加速距离段保护，但是可经控制字选择是否经振荡闭锁，并可经控制字选择是否投入瞬时加速距离段保护。,许继220kV线路距离保护的实现,10、三重时，当加速段不经振荡和加速段都不投入时，自动投入经振荡闭锁的瞬时加速段以及带延时的距离、 段保护。11、距离保护在系统未振荡时一直投入突变量启动元件，但识别出系统振荡时则闭锁突变量启动元
15、件，改由I0I2不对称开放元件和Ucos对称开放元件， I0I2非全相开放元件开放距离保护，保证振荡中发生区外故障不误动，发生区内故障不拒动。12、距离加速近受距离压板控制。13、PT断线时距离保护退出。,许继220kV线路距离保护的实现,14、接地距离、段动作时选相跳闸，若选相无效且动作元件不返回，则延时100ms三跳。15、相间距离和距离 段直接三跳。16、若多相故障永跳控制字投入，或者距离、 段永跳控制字投入，则相间距离或者距离、 段动作时直接三跳同时闭锁重合闸。17、TA断线时，仅保留距离、 段。,许继220kV线路距离保护的实现,有关距离保护的几点注意：过渡电阻：金属性短路是一种比较
16、理想的短路，常见的短路一般都含有过渡电阻，故障过渡电阻的存在使短路点的故障相或故障相间上的电压不再是零。相间短路时，过渡电阻就是电弧电阻；接地短路时过渡电阻除电弧电阻外还有杆塔电阻和大地电阻。所以接地和相间距离动作特性中一定要考虑过渡电阻的影响，。现在各个电压等级的输电线路在接地短路时考虑的最大过渡电阻的数值为：220kV，100欧姆；330kV，150欧姆；500kV，300欧姆。,许继220kV线路距离保护的实现,有关距离保护的几点注意：系统振荡：并列运行的系统或发电厂由于静稳破坏（大机组失磁或者线路传输功率超过稳定极限）或者动稳破坏（短路故障时如果故障切除过慢）导致失去同步，破坏了稳定运行，于是出现了振荡。这是最为严重的一类系统事故。可能发展为电网大停电的起因，也可能发展为大停电事故过程中的一个环节。系统振荡时电流、电压做周期性的变化，测量阻抗很可能落入动作区内。因此距离保护对系统振荡要做专门的处理。当距离保护投入经振荡闭锁时，还可自动投入静稳破坏检测元件。3I1IJW 突变量启动元件不动作;延时30ms,
