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1、变电二次设备及系统,非电专业新员工,王艳 王玲 霍永红 王婷婷 肖洪光,2012年8月,ZYYW20120204,1 变电站二次系统的构成,1 变电站二次系统的构成,变电站通信功能,站内通信方式：采用局域网通信和现场总线通信方式 站间通信方式：采用载波、光纤或微波等通道方式,1 变电站二次系统的构成,常用局域网络,常用现场总线,TOKEN RING令牌环,EHTERNET(以太网)网络,ARCNET网络,LON WORKS现场总线,CAN现场总线,变电站内的两种通信方式,1 变电站二次系统的构成,站间通信 光纤通道方式,2 继电保护基本知识,单击此处编辑课程编码,电力系统故障,2 .1 继电保
2、护的作用,继电保护的接线简图,继电保护与一次侧电力系统设备之间的连接简图。,继电保护就是通过二次侧弱电系统来控制（如跳开、闭合）一次侧强电系统设备。,内部故障时发出跳闸命令。,不正常工作时发出告警信号,继电保护的要求,简称“四性”,2 . 2 继电保护的基本要求,选择性,例1：,当k1点短路时，保护1、2动跳1QF,2QF,2 .2 继电保护的基本要求,选择性,例2：,当k2点短路时，保护5、6动跳5QF、6QF,2.2 继电保护的基本要求,选择性,例：,非选择性,当k3点短路时，若保护7拒动或7QF拒动，保护5动（远后备） 跳5QF 有选择性,当k3点短路时，若保护7正确动作和7DL跳闸，保
3、护5动 跳5DL，则越级跳闸（非选择性）,2.2 继电保护的基本要求,2.2 继电保护的基本要求,速动性,作用于断路器跳闸的保护都要求动作迅速,2.2 继电保护的基本要求,灵敏性,对反应于数值上升而动作的过量保护（如电流保护）,2.2 继电保护的基本要求,灵敏性, 对反应数值下降而动作的欠量保护（如低电压保护）,2.2 继电保护的基本要求,可靠性,2.2 继电保护的基本要求,可靠性,敌不动,我不动,拒动,敌一动,我乱动,误动,2.3 继电保护基本构成,2.4 继电保护分类,按保护所反应的故障类型,2.4 继电保护分类,按保护的功能,主保护,后备保护,辅助保护,2.4 继电保护分类,变压器保护,
4、输电线路保护,发电机保护,母线保护,电动机保护,按被保护的对象,电容器保护,2.4 继电保护分类,按保护所反应的物理量,电流保护,电压保护,方向电流保护,距离保护,差动保护,高频保护,瓦斯保护,3 继电保护的基本配置,继电保护的基本配置,单击此处编辑课程编码,继电保护的基本配置,单击此处编辑课程编码,继电保护的对象,输电线路,变电站母线,主变压器,电抗器,站用电变压器,电容器,发电机,电动机,线路保护,母线及失灵保护,变压器保护,站用变保护,电容器保护,电抗器保护,发电机保护,电动机保护,3 继电保护的基本配置,继电保护的基本配置,单击此处编辑课程编码,母线保护范围,线路保护范围,主变保护范围
5、,3 继电保护的基本配置,3.1 220kV线路保护,继电保护的基本配置,单击此处编辑课程编码,保护构成,主保护,纵联差动保护,纵联距离（方向）保护,后备保护,三段式相间、接地距离保护,阶段式零序保护,3.1 220kV线路保护,3.1 .1 220kV线路保护-主保护,纵联保护：是利用线路两端的电气量在故障与非故障时的特征差异构成保护。,如何比较两端的电气量？,本端电气量信息告诉对端， 对端电气量信息告诉本端。,3.1.1 220kV线路保护-主保护,通道类型： 电力线载波通道 微波通道 光纤通道 导引线通道 随着电网的建设发展，线路保护通道将实现全面光纤化。,3.1.2 220kV线路保护
6、 -后备保护,距离保护属于反应单端电气量变化而构成的保护。 距离保护的配置一般为三段式。 距离保护的优点是基本不受系统运行方式变化的影响。其中，距离I段不受系统运行方式的影响。,3.1.2 220kV线路保护 -后备保护,单击此处编辑课程编码,3.1.3 220kV线路保护 -主流厂家设备,RCS-931,WXH-803,CSC-103,3.2 220kV母线保护的配置,单击此处编辑课程编码,3.2 220kV母线保护的配置,保护构成,母线差动保护,断路器失灵保护,母联充电于死区保护,母联死区保护,母联失灵保护,母联过流保护,母线差动保护基本原理：基尔霍夫电流定律,母联非全相保护（选配）,单击
7、此处编辑课程编码,3.2.1 220kV母线保护 -母线差动保护,220kV 1母,220kV 2母,线路1,线路2,母联,I1,IML,I2,母线差动保护基本原理：基尔霍夫电流定律,母线发生故障时：例如1号母线故障,I1,I1,I1,故障母线的选择：,1母小差：,2母小差：,单击此处编辑课程编码,220kV 1母,220kV 2母,线路1,线路2,母联,断路器拒动,线路4,线路3,断路器失灵保护是“近后备“中防止开关拒动的一项有效措施，当断路器拒动时快速切除相连的其它电源支路，保证系统稳定。,3.2.2 220kV母线保护 -断路器失灵保护,3.2.3 220kV母线保护 -母联断路器相关保
8、护,母联死区保护 母联失灵保护 母联充电于死区保护 充电过流保护（选配） 非全相保护（选配）,220kV 1母,220kV 2母,线路1,线路3,母联断路器,母线故障大多是单相接地短路和由其引起的相间短路。 造成短路的主要原因有： 母线绝缘子、断路器套管以及电压、电流互感器、避雷器等的套管和支持绝缘子的闪络或损坏； 运行人员的误操作，如带地线误合闸或带负荷拉开隔离开关产生电弧等。,3.2.4 220kV母线保护 -造成母线故障的原因,继电保护的基本配置,单击此处编辑课程编码,3.2.5 220kV母线保护 -主流厂家设备,RCS-915,WMH-800,CSC-150,3.3 变压器保护的配置
9、,继电保护的基本配置,单击此处编辑课程编码,3.3 变压器保护的配置,保护构成,主保护,后备保护,瓦斯保护（非电量）,纵联差动保护（电气量）,其他非电量保护,复合电压闭锁过流（方向）保护,零序过流（方向）保护,间隙电流及零序电压保护,过负荷保护,失灵联跳主变各侧保护,冷却器全停保护,油面（绕组）温度高保护,压力释放保护,3.3.1 变压器保护差动保护,差动保护是变压器内部故障的主保护，主要反应变压器油箱内部、套管和引出线的相间和接地短路故障，以及绕组的匝间短路故障（短接匝数较多） 差动保护是按比较被保护的变压器各侧电流的大小和相位的原理实现的。,单击此处编辑课程编码,1#主变,220kV 1母
10、,220kV 2母,110kV 1母,110kV 2母,10kV 1段,IH,IM,IL,变压器差动保护基本原理：基尔霍夫电流定律,3.3.1 变压器保护差动保护,单击此处编辑课程编码,3.3.2 变压器保护瓦斯保护,瓦斯保护的概念 油箱内各种短路故障，特别是对绕组的相间短路和匝间短路。由于短路点电弧的作用，将使变压器油和其它绝缘材料分解，产少气体。气体从油箱经连通管流向油枕，利用气体的数量及流速构成瓦斯保护。,3.3.2 变压器保护瓦斯保护,3.3.3 变压器保护后备保护,为什么还要配置变压器后备保护？ 变压器作为重要的电气元件，仅装设具有快速动作的主保护（瓦斯和纵差）还不够，还必须装设有一
11、定延时，且灵敏度更高的反应相间短路和接地故障的后备保护，既能反应变压器内部故障作瓦斯和纵差的近后备，又能反应变压器外部故障，作相邻元件的远后备。,继电保护的基本配置,单击此处编辑课程编码,3.3.4 变压器保护主流厂家设备,RCS-978,WBH-800,PST-1200,RCS-974非电量保护,4 微机保护装置的硬件组成,一般典型的微机保护结构是由五个部分构成的，即输入系统、CPU数据处理系统、输出系统、人机接口、电源系统。,4 微机保护装置的硬件组成,电源系统,cpu系统,4 微机保护装置的硬件组成,装置的正面面板布置图,应用：主要用于输配电线路二次系统中，对线路断路器的非手动（包括遥控
12、）分闸进行重新合闸操作。,变电二次设备及系统,单击此处编辑课程编码,据统计，架空输电线路上有90%的故障是瞬时性的故障，如雷击、鸟害。,5.1 自动重合闸,变电二次设备及系统,单击此处编辑课程编码,1、提高了供电的可靠性。,2、补救保护误动、人员误碰、机构失灵导致的断路器的误跳闸。,3、提高了系统并列运行的稳定性。,自动重合闸的作用,5.1 自动重合闸,变电二次设备及系统,单击此处编辑课程编码,自动重合闸的方式,单相重合闸,三相重合闸,综合重合闸,重合闸停用,重合闸的起动方式,位置不对应起动（主要起动方式）,保护起动（辅助起动方式）,5.1 自动重合闸,5.2 备用电源自动投入装置,定义：当工
13、作电源因故障自动跳闸后，自动迅速地将备用电源投入的 一种自动装置，简称备自投装置。,单击此处编辑课程编码,变电二次设备及系统,作用：提高了供电的可靠性。,基本要求,单击此处编辑课程编码,1、应保证工作电源断开后，备用电源才能投入。 2、工作母线不论任何原因电压消失，备用电源均应投入。 3、备用电源只能投入一次。 4、若电力系统内部故障使工作电源和备用电源同时消失时，备自投装置不应动作。 5、备自投装置应配有减负荷功能。 6、备用电源投于故障时，继电保护应加速动作。 7、备自投装置的动作时间以使负荷的停电时间最短为原则。,变电二次设备及系统,5.2 备用电源自动投入装置,举例：线路备自投,单击此
14、处编辑课程编码,母线失电，DL1合位；在线路有压的情况下跳开DL1合DL2； 母线失电，DL2合位；在线路有压的情况下跳开DL2合DL1； 当工作电源断路器偷跳合备用电源。,变电二次设备及系统,5.2 备用电源自动投入装置,5.3 按频率自动减负荷装置,单击此处编辑课程编码,变电二次设备及系统,(1)频率下降时，汽轮机叶片的振动会变大，轻则影响使用寿命，重则可能产生裂纹。 (2) 会使火电厂发电机发出的有功功率下降，以致出现频率崩溃，造成大面积停电。 (3)在核电厂中，当频率降到一定数值时，冷却介质泵会自动调开，使反应准停止运行。 (4)电力系统频率下降时，可能出现电压快速且不断地下降，出现电
15、压崩溃，造成大面积停电，甚至造成系统瓦解。,电力系统低频运行的危害,单击此处编辑课程编码,变电二次设备及系统,5.3 按频率自动减负荷装置,单击此处编辑课程编码,变电二次设备及系统,按频率自动减负荷原理,1、确定系统事故情况下的最大可能功率缺额。 2、根据事故时系统频率下降程度不同，确定采取分批断开负荷功率（即分多个轮次）的办法恢复系统频率。,5.3 按频率自动减负荷装置,单击此处编辑课程编码,5.4 按电压自动减负荷装置,变电二次设备及系统,按电压自动减负荷原理,1、确定系统事故情况下的可能出现的最低系统电压。 2、根据事故时系统电压下降程度不同，确定采取分批断开负荷功率（即分多个轮次）的办法恢复系统电压。,5.5 故障录波器,单击此处编辑课程编码,变电二次设备及系统,故障录波器的作用,为正确分析事故原因、研究防止对策提供原始资料。 帮助查找故障点。 分析评价继电保护及自动装置、高压断路器的动作情况，及时发现设备缺陷.以便消除隐患。 了解电力系统情况、迅速处理事故。 实测系统参数，研究系统振荡。,单击此处编辑课程编码,变电二次设备及系统,5.5 故障录波器,6 变电站监控系统,安全监视与 数据处理记录,数据采集,控制与 操作闭锁,谐波分析与监视,电能量,运行参数统计计算,故障录波,事件顺序记录
