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1、中国 南京 南瑞继保2013-01电力系统电力系统失灵及死区保护失灵及死区保护 目目 录录第一章第一章 220KV系统失灵和死区保护系统失灵和死区保护 1.1 220KV系统断路器失灵保护系统断路器失灵保护 1.2 220KV系统母联开关的失灵保护系统母联开关的失灵保护 1.3 220KV系统母联开关的死区保护系统母联开关的死区保护 1.4 220KV系统线路开关的死区保护系统线路开关的死区保护第二章第二章 500KV系统失灵和死区保护系统失灵和死区保护 2.1 500KV系统断路器失灵保护系统断路器失灵保护 2.2 南方电网南方电网500KV系统失灵保护跳闸回路系统失灵保护跳闸回路(RCS9
2、21) 2.3 华东电网华东电网500KV系统失灵保护跳闸回路系统失灵保护跳闸回路(RCS921) 2.4 500KV系统断路器死区保护系统断路器死区保护l第一章第一章 220KV系统失灵和死区保护系统失灵和死区保护1.1 220KV系统断路器失灵保护系统断路器失灵保护l220KV断路器失灵保护由母线保护完成(以RCS915为例)，分为线路保护起动失灵和变压器保护起动失灵。l 线路保护起动失灵由线路保护的分相跳闸接点起动，失灵保护跳闸时判复压元件。l 变压器保护起动失灵由三跳接点起动，为了保证变压器低压侧故障失灵保护能可靠动作，失灵保护要解除复压闭锁元件。220KV系统系统断路器失灵保护原理断
3、路器失灵保护原理l如果如果 变压器内故障变压器内故障3断路器断路器失灵，假如没有断路器失灵保护，失灵，假如没有断路器失灵保护，2、9线路保护线路保护段或段或段跳闸，段跳闸， 变压器后备保护动作跳变压器。变压器后备保护动作跳变压器。加长了故障切除时间并造成变电加长了故障切除时间并造成变电站全停。站全停。l用断路器失灵保护切除用断路器失灵保护切除5、8断路断路器可保留器可保留母继续运行又加快了母继续运行又加快了故障切除时间。故障切除时间。l断路器失灵保护判据为断路器失灵保护判据为：有保护：有保护对该断路器发过跳闸命令，但该对该断路器发过跳闸命令，但该断路器依然有电流，经延时跳母断路器依然有电流，经
4、延时跳母联及该断路器所在母线。联及该断路器所在母线。断路器失灵保护接入方式l断路器失灵保护的接入方式：接入方式接入的量只是其它保断路器失灵保护的接入方式：接入方式接入的量只是其它保护跳闸接点闭合的信息，判断该断路器是否有电流、是否有护跳闸接点闭合的信息，判断该断路器是否有电流、是否有负序或零序电流、该连接元件接在哪条母线、以及复合电压负序或零序电流、该连接元件接在哪条母线、以及复合电压闭锁和计延时工作都由本装置完成。闭锁和计延时工作都由本装置完成。220KV系统断路器失灵保护起动方式系统断路器失灵保护起动方式l断断路路器器失失灵灵保保护护由由各各连连接接元元件件保保护护装装置置提提供供的的保保
5、护护跳跳闸闸接接点点起起动动( (后附逻辑图后附逻辑图) )。输入本装置的跳闸接点有两种：。输入本装置的跳闸接点有两种：l(1)(1)线路支路开关失灵：线路支路开关失灵： 由由分分相相跳跳闸闸接接点点起起动动( (逻逻辑辑图图中中虚虚框框1 1所所示示) )，分分别别对对应应元元件件2 2、3 3、4 4、5 5、7 7、8 8、9 9、1010、1212、1313、1414、1515、1717、1818、1919、2020的的跳跳A A、跳跳B B、跳跳C C，通通常常与与线线路路保保护护连连接接，当当失失灵灵保保护护保保护护检检测测到到此此接接点点动动作作时时，若若该该元元件件的的对对应应
6、相相电电流流大大于于失失灵灵相相电电流流定定值值（或或零零序序电电流流大大于于零零序序电电流流定定值值、或或负负序序电电流流大大于于负负序序电电流流定定值值，零零序序、负负序序判判据据可可整整定定投投退退），则则经经过过失失灵灵保保护电压闭锁起动失灵保护；护电压闭锁起动失灵保护；(2)元件支路开关失灵： 每个元件都有的三跳接点Ts，当失灵保护检测到此接点动作时，若该元件的任一相电流大于失灵相电流定值（或零序电流大于零序电流定值、或负序电流大于负序电流定值，零序、负序判据可整定投退），则经过失灵保护电压闭锁起动失灵保护。失灵保护起动后经跟跳延时再次动作于该线路断路器，经跳母联延时动作于母联，经失
7、灵延时切除该元件所在母线的各个连接元件。 变压器支路失灵，要跳变压器各侧开关，跳闸由非电量保护完成，跳闸路径如下图，母线保护发联跳接点到RCS974非电量保护装置，RCS974把这个跳闸信号看做一个非电量信号，去联跳变压器各侧开关。 起动失灵及跳闸接线如下图：220KV断路器失灵保护电压闭锁判据l复压元件由以下三个电压元件组成，为或的关系：复压元件由以下三个电压元件组成，为或的关系： U UUUsl sl 3U3U0 0UU0sl 0sl U U2 2UU2sl2sl 其其中中U U为为相相电电压压，3U3U0 0为为三三倍倍零零序序、U U2 2为为负负序序相相电电压压，U Uslsl 为为
8、相相电电压压闭闭锁锁定定值值，U U0sl0sl和和U U2sl2sl分分别别为为零零序序、负负序序电电压压闭闭锁锁定定值值。以上三个判据任一动作时，电压闭锁元件开放。以上三个判据任一动作时，电压闭锁元件开放。 当当用用于于中中性性点点不不接接地地系系统统时时，将将“投投中中性性点点不不接接地地系系统统”控控制制字字投投入入，此此时时电电压压闭闭锁锁元元件件的的判判据据为为 U Ul l UUslsl；U U2 2UU2sl2sl（其中（其中U Ul l为线电压，为线电压，U Uslsl为线电压闭锁值）。为线电压闭锁值）。 考考虑虑到到主主变变低低压压侧侧故故障障高高压压侧侧开开关关失失灵灵时
9、时，高高压压侧侧母母线线的的电电压压闭闭锁锁灵灵敏敏度度有有可可能能不不够够，因因此此可可通通过过控控制制字字选选择择主主变变支支路路跳跳闸闸时时失失灵灵保保护护不不经经电电压压闭闭锁锁，这这种种情情况况下下应应同同时时将将另另一一付付跳跳闸闸接接点点接接至至解解除除失失灵灵复复压压闭闭锁锁开开入入，该该接接点点动动作作时时才才允允许许解解除除电电压压闭闭锁锁。该该开开入入若若保保持持10s10s不不返返回回，装装置置报报“保保护护板板管理板管理板DSP2DSP2长期起动长期起动”，同时解除电压闭锁功能暂时退出。，同时解除电压闭锁功能暂时退出。 断路器失灵保护逻辑框图1.2 220KV系统母联
10、开关的失灵保护系统母联开关的失灵保护220KV系统母联开关失灵保护系统母联开关失灵保护l当当保保护护向向母母联联发发跳跳令令后后，经经整整定定延延时时母母联联电电流流仍仍然然大大于于母母联联失失灵灵电电流流定定值值时时，母母联联失失灵灵保保护护经经两两母母线线电电压压闭闭锁锁后后切切除除两两母母线线上上所所有有连连接接元元件件。通通常常情情况况下下，只只有有母母差差保保护护和和母母联联充充电电保保护护才才起起动动母母联联失失灵灵保保护护。当当投投入入“投投母母联联过过流流起起动动母母联联失失灵灵”控控制制字字时时，母母联联过过流保护也可以起动母联失灵保护。流保护也可以起动母联失灵保护。l如如果
11、果希希望望通通过过外外部部保保护护启启动动本本装装置置的的母母联联失失灵灵保保护护，应应将将系系统统参参数数中中的的“投投外外部部起起动动母母联联失失灵灵”控控制制字字置置1 1。装装置置检检测测到到“外外部部起起动动母母联联失失灵灵”开开入入后后，经经整整定定延延时时母母联联电电流流仍仍然然大大于于母母联联失失灵灵电电流流定定值值时时，母母联联失失灵灵保保护护经经两两母母线线电电压压闭闭锁锁后后切切除除两两母母线线上上所所有有连连接接元元件件。该该开开入入若若保保持持10S10S不不返返回回，装装置置报报“外外部部起起动动母母联联失失灵灵长期起动长期起动”，同时退出该起动功能。，同时退出该起
12、动功能。 220KV母联开关失灵保护l母故障，母故障，母的差动保护跳母联及母的差动保护跳母联及母上的所有断路器。如果母联断路母上的所有断路器。如果母联断路器失灵希望母联失灵保护跳器失灵希望母联失灵保护跳母上的母上的所有断路器。所有断路器。l母联失灵保护由下述几部分构成：母联失灵保护由下述几部分构成： 保护动作跳母联开关同时起动失灵保护动作跳母联开关同时起动失灵保护。保护。 母联任一相仍一直有电流（大于母母联任一相仍一直有电流（大于母联失灵电流定值联失灵电流定值 ）。）。 同时满足上述两条件的时间大于整同时满足上述两条件的时间大于整定的时间（母联失灵延时时间定的时间（母联失灵延时时间 ）。）。
13、再经两个母线电压闭锁（与）后切再经两个母线电压闭锁（与）后切除两母线上的所有连接元件。除两母线上的所有连接元件。220KV母联形状失灵保护逻辑框图 1.3 220KV母联开关的死区保护母联开关的死区保护220KV母联死区保护l死区内故障死区内故障 母各断路器跳闸后故障母各断路器跳闸后故障并未切除，并未切除， 母各断路器由母联失灵母各断路器由母联失灵保护动作时间又太长，希望由母联死保护动作时间又太长，希望由母联死区保护去切除。区保护去切除。l母联死区保护在满足下述条件（与）母联死区保护在满足下述条件（与）时发另一母线的跳闸命令：时发另一母线的跳闸命令： 母线差动保护发过母线差动保护发过IIII母
14、线的跳令。母线的跳令。 母联开关已跳开（母联开关已跳开（TWJTWJ由由0101）。）。 母联母联TATA任一相仍有电流。任一相仍有电流。 大差差动元件及大差差动元件及IIII母小差差动元件动母小差差动元件动作后一直不返回。作后一直不返回。 达到死区动作延时达到死区动作延时 。220KV分裂运行母线母联死区保护l 为防止双母线分列运行（母联断路器在跳位）情况下为防止双母线分列运行（母联断路器在跳位）情况下在死区范围内发生故障时，由于母差保护和母联死区保在死区范围内发生故障时，由于母差保护和母联死区保护动作造成两条母线全切除的严重后果，采取如下措施：护动作造成两条母线全切除的严重后果，采取如下措
15、施：l 当检测到当检测到母联断路器在跳位母联断路器在跳位( )( )且两条母线均有且两条母线均有电压时，母联电流不再计入两条母线小差的计算内电压时，母联电流不再计入两条母线小差的计算内。此。此时如果在死区范围内发生故障，大差及时如果在死区范围内发生故障，大差及TATA侧小差能动作侧小差能动作跳跳TATA侧母线，断路器侧由于小差不动不会跳闸，保留了侧母线，断路器侧由于小差不动不会跳闸，保留了断路器侧母线的正常工作断路器侧母线的正常工作220KV母联死区保护逻辑框图 1.4 220KV线路开关的死区保护线路开关的死区保护(一一) RCS931光纤差动保护的死区保护光纤差动保护的死区保护如图示故障发
16、生在如图示故障发生在TA和断路器之间，这时对和断路器之间，这时对RCS931来说是区外故障，差动保护不动作。来说是区外故障，差动保护不动作。这时母差保护这时母差保护RCS915动作跳本侧开关，同时动作跳本侧开关，同时915发远跳信号给发远跳信号给931，去跳对侧开关，来切除，去跳对侧开关，来切除死故障。死故障。母线保护动作发信：母线保护动作发信： 如下图所示的短路发生在断路器与如下图所示的短路发生在断路器与TA之间时，对之间时，对RCS902光纤距离保护来说是区外故障，光纤距离保护来说是区外故障，RCS902纵联距离保护不动纵联距离保护不动作。此时作。此时RCS915母线保护动作，跳本侧开关，
17、但是对侧开母线保护动作，跳本侧开关，但是对侧开关没有跳，故障没有切除。关没有跳，故障没有切除。 RCS902保护装置上有保护装置上有其它保护动作发信其它保护动作发信的开入量端的开入量端子。一般此开入接点接的是子。一般此开入接点接的是母线保护动作母线保护动作接点。接点。RCS902保护装置检查到此接点闭合后立即发信，对侧保护装置检查到此接点闭合后立即发信，对侧RCS902收到这个允许信号，同时正方向元件又满足，所以收到这个允许信号，同时正方向元件又满足，所以N侧侧RCS902主保护动作跳闸，把主保护动作跳闸，把N侧开关跳开，故障切除。侧开关跳开，故障切除。(二二) RCS902光纤距离保护的死区
18、保护光纤距离保护的死区保护母线保护动作停信：母线保护动作停信： 如下图所示的短路发生在断路器与如下图所示的短路发生在断路器与TA之间时，对之间时，对RCS902高频距离保护来说是区外故障，高频距离保护来说是区外故障，RCS902高频距离保护不动高频距离保护不动作。此时作。此时RCS915母线保护动作，跳本侧开关，但是对侧开母线保护动作，跳本侧开关，但是对侧开关没有跳，故障没有切除。关没有跳，故障没有切除。 RCS902保护装置上有保护装置上有其它保护动作停其它保护动作停 信信的开入量的开入量端子。一般此开入接点接的是端子。一般此开入接点接的是母线保护动作母线保护动作接点。接点。RCS902保护
19、装置检查到此接点闭合后立即停信，对侧保护装置检查到此接点闭合后立即停信，对侧RCS902收不到这个闭锁信号，同时正方向元件又满足，所收不到这个闭锁信号，同时正方向元件又满足，所以以N侧侧RCS902主保护动作跳闸，把主保护动作跳闸，把N侧开关跳开，故障切除。侧开关跳开，故障切除。(三三) RCS902高频距离保护的死区保护高频距离保护的死区保护l第二章第二章 500KV系统失灵和死区保护系统失灵和死区保护2.1 500KV系统断路器失灵保护系统断路器失灵保护 500KV系统接线图如下：系统接线图如下：500KV断路器失灵保护断路器失灵保护l断路器失灵保护按照如下几种情况来考虑，即故障相失灵、非
20、故障相失灵和发、变三跳起动失灵，另外，充电保护动作时也起动失灵保护。l1：故障相失灵：故障相失灵 按相对应的线路保护跳闸接点和失灵过流高定值都动作后，先经“失灵跳本开关时间”延时发三相跳闸命令跳本断路器，再经“失灵动作时间”延时跳开相邻断路器。l2：非故障相失灵：非故障相失灵 由三相跳闸输入接点保持失灵过流高定值动作元件，并且失灵过流低定值动作元件连续动作，此时输出的动作逻辑先经“失灵跳本开关时间”延时发三相跳闸命令跳本断路器，再经“失灵动作时间”延时跳开相邻断路器。l3：发、变三跳起动失灵：发、变三跳起动失灵 由发、变三跳起动的失灵保护可分别经低功率因素、负序过流和零序过流三个辅助判据开放。
21、三个辅助判据均可由整定控制字投退。输出的动作逻辑先经“失灵跳本开关时间”延时发三相跳闸命令跳本断路器，再经“失灵动作时间”延时跳开相邻断路器。l4：充电保护起动失灵：充电保护起动失灵 当充电保护动作时，如果失灵保护投入，则经“失灵动作时间”延时跳开相邻断路器。500KV断路器失灵保护逻辑方框图断路器失灵保护逻辑方框图l发、变三跳起动失灵的低功率辅助判据必须同时满足过流及低功率因素两个条件，其过流值及低功率因素值见定值表。l下图中A相电流高定值动作表示A相电流IA失灵电流高定值，B相，C相与此类似；电流高定值动作表示A、B、C三相任一相失灵电流高定值动作；负序电流满足表示一倍负序电流大于负序电流
22、定值；零序电流满足表示三倍的零序电流大于失灵零序电流定值。l失灵动作时以第一时限跳开本侧开关，以第二时限跳开相邻开关。500KV断路器失灵保护逻辑方框图断路器失灵保护逻辑方框图2.2 南方电网南方电网500KV系统系统3/2接线接线 RCS921失灵保护跳闸回路失灵保护跳闸回路南方电网500KV系统3/2接线线路侧边开关失灵动作跳闸出口图l线路侧边开关失灵，921输出两付失灵起动节点，分别送给两套母线保护RCS915；送出两付远跳节点分别给两套线路的远跳回路，对侧925采用二取二方式跳对侧开关；另外直接跳中开关， 。l线变串中开关失灵，921直接跳两个边开关；送出两付远跳节点分别给两套线路的远
23、跳回路，对侧925采用二取二方式跳对侧开关；送一付跳闸节点给974非电量保护的跳闸回路，跳变压器各侧开关。南方电网500KV系统3/2接线线变串中开关失灵动作跳闸出口图南方电网500KV系统3/2接线线变串变压器侧边开关失灵动作跳闸出口图l变压器侧边开关失灵，921直接跳中开关；送出两付起动失灵节点分别给两套母线保护915；送一付跳闸节点给974非电量保护的跳闸回路，跳变压器各侧开关。2.3 华东电网华东电网500KV系统系统3/2接线接线 RCS921失灵保护跳闸回路失灵保护跳闸回路华东电网500KV系统3/2接线线路侧边开关失灵动作跳闸出口图l线路侧边开关失灵，921输出两付失灵起动节点，
24、分别送给两套母线保护RCS915；送出两付远跳节点分别给两套线路的远跳回路，对侧925采用一取一方式跳对侧开关；另外直接跳中开关。(CSC103为四方光纤差动，CSC125为四方远跳装置)l线变串中开关失灵，921直接跳两个边开关，送出两付远跳节点分别给两套线路的远跳回路，对侧925采用一取一方式跳对侧开关，送一付跳闸节点给974非电量保护的跳闸回路，跳变压器各侧开关。华东电网500KV系统3/2接线线变串中开关失灵动作跳闸出口图华东电网500KV系统3/2接线线变串变压器侧边开关失灵动作跳闸出口图l变压器侧边开关失灵，921直接跳中开关；送出两付起动失灵节点分别给两套母线保护915；送一付跳
25、闸节点给974非电量保护的跳闸回路，跳变压器各侧开关。2.4 500KV系统断路器死区保护系统断路器死区保护500KV系统死区保护系统死区保护l在断路器和电流互感器之间发生短路时，在很多情况下往往保护动作在断路器和电流互感器之间发生短路时，在很多情况下往往保护动作跳开断路器后故障并未切除跳开断路器后故障并未切除 此时虽然可通过失灵保护动作跳开有关断路器，但考虑到这种站内故此时虽然可通过失灵保护动作跳开有关断路器，但考虑到这种站内故障，故障电流大，对系统影响也较大，而失灵保护动作一般要经较长障，故障电流大，对系统影响也较大，而失灵保护动作一般要经较长的延时，所以的延时，所以RCS-921中考虑了
26、动作时间比失灵保护快的死区保护。中考虑了动作时间比失灵保护快的死区保护。500KV系统死区保护动作判据系统死区保护动作判据l死区保护的动作判据为：当装置收到三跳信号，例如死区保护的动作判据为：当装置收到三跳信号，例如线路三跳、发变三跳线路三跳、发变三跳 , , 或或A A、B B 、C C三个分相跳闸同三个分相跳闸同时动作，这时如果死区过流元件动作，对应的断路器时动作，这时如果死区过流元件动作，对应的断路器已跳开，装置收到已跳开，装置收到 三相的动作接点，经整定三相的动作接点，经整定的时间延时起动死区保护。死区保护的出口与失灵保的时间延时起动死区保护。死区保护的出口与失灵保护相同，动作后跳相邻断路器。护相同，动作后跳相邻断路器。l死区保护是否投入可由相应的控制字整定。死区保护是否投入可由相应的控制字整定。
