水电站电站继电保护讲义.ppt

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1、沐川县七星火谷水电开发有限公司,火谷水电厂继电保护讲义,编写：徐静审核：漆君,专 题 大 纲,1、微机继电保护概述2、继电保护的分类3、发电机保护4、变压器保护5、输电线路保护6、400V备用电源自动投入装置7、继电保护装置的运行与维护,微机继电保护与常规保护的区别微机继电保护的作用微机继电保护的基本要求微机继电保护的结构组成微机继电保护的原理,1、微机继电保护概述,微机继电保护与常规保护的区别,常规机电式、晶体管式、集成电路式保护装置动作速度慢、触点易磨损和粘连，调试维护比较复杂，难于满足超高压、大容量电力系统的需要。微机继电保护的特点：(1)具有强大的存储、记忆和运算功能，逻辑判断清楚、正

2、确且易于实现;(2)可实现常规继电保护装置无法实现的优良保护性能;(3)在线运行可靠性高;(4)调试维护方便;另外它可以不断地对本身的硬件和软件自检，发现装置的异常情况并通知运行维护中心；(5)可提供更多的系统运行信息，可兼有故障录波、故障测距、事件顺序记录等功能，有利于实现变电站综合自动化。,微机继电保护的作用,1、当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行；2、反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有、无经常值班人员）而动作于发出信号、减负荷或跳闸。3、实现电力系统的自动化和远程操

3、作，以及工业生产的自动控制。如：自动重合闸、备用电源自动投入、遥控、遥测等。,对微机继电保护装置的基本要求：,选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，使停电范围尽可能的小。当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。速动性是指继电保护装置应尽可能快地切除故障。快速切除故障，对电力系统的运行及电气设备是有利的。灵敏性是指电气设备或线路在被保护范围内发生短路故障或不正常运行情况时，保护装置的反应能力。在系统的任意运行方式下，保护范围内发生短路故障时，继电保护装置都应该能够正确的反应故障。灵敏性通常用灵敏系数来

4、衡量。不同的保护具有不同的灵敏系数的要求，一般灵敏系数要求在1.22.0之间。可靠性是指在保护范围内发生了该保护应动作的故障时，它不应该拒绝动作（不拒动）；而在保护范围外发生了故障，它不应该误动作（不误动）。,微机继电保护装置的组成,微机继电保护装置的组成主要包括硬件结构和软件结构两大部分。,微机继电保护装置的硬件结构,微机继电保护装置的软件结构,微机继电保护装置的软件结构,微机保护软件部分是根据保护的工作原理和动作要求编制的计算程序，不同原理的保护计算程序不同。微机保护的软件也分为接口软件和保护软件两大部分。1.接口软件 接口软件是指人机接口部分的软件，其程序分为监控程序和运行程序。2.保护

5、软件 保护软件为主程序和两个中断服务程序。主程序包括初始化和自检循环模块、保护逻辑判断模块及跳闸处理模块。中断服务程序有定时采样中断服务程序和串行口通信中断服务程序。,微机继电保护的基本原理,电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征：1）电流增大。（短路电流）2）电压降低。（低电压、过电压）3）电流与电压之间的相位角改变。4）不对称短路时，出现相序分量，如单相接地短路及两相接地短路时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。利用短路故障时电气量的变化，便可构成各种原理的继电保护。,微机继电保护的基本原理,电力系统在正常运行状态和不正常运行状态，电气量的参数是会发生变化

6、的，继电保护装置通过测量元件测量系统在不同运行状态时电气量的参数，并将这些参数输送给保护装置的逻辑部分，逻辑部分根据电气量的大小、性质、组合方式或出现次序，与整定值相比较，判断被保护对象的工作状态，以决定保护装置是否应该动作，执行部分则根据逻辑部分所作出的判断，执行保护装置任务（给出信号、跳闸或不动作）。,根据继电保护装置对采集信号类别不同分为：电流保护电压保护阻抗保护非电量保护,2、继电保护的分类,继电保护装置电量采集主要是由电流互感器和电压互感器完成。其中电流互感器采集电流信号，电压互感器采集的是电压信号。电流互感器是一种专门用于将大电流变换成标准小电流（5A或者1A）的变换设备，它被广泛

7、应用于供电系统中向测量仪表和继电器的电流线圈供电。微机保护中电流互感器将二次侧电流送到装置的交流变换插件，经过电流变换器转换为弱电信号，供保护（cpu）插件用。,电流互感器的接线方式,电流互感器的接线方式指的是电流互感器与测量仪表或保护继电器之间的连接形式。主要有以下几种：1、单相接线2、三相完全星形接线：3、两相两继电器不完全星形接线4、两相接差动式接线5、两相三完全星形接线,1、单相接线：单相接线在三相负荷平衡时，可以用单相电流反映三相电流值，主要用于测量电路。2、三相完全星形接线：可以准确反映三相中每一相的真实电流。该接线方式应用在110KV及以上大电流接地系统中，保护线路的三相、两相短

8、路和单相接地短路。,单相接线,三相完全星型接线,3、两相两不完全星形接线：可以准确反映两相的真实电流。该接线方式应用在610kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路。4、两相接差动式接线：反映两相差电流。该接线特点是U、W相电流互感器接成电流差式，通过继电器的电流是U、W相电流互感器二次侧电流差。该接线方式应用在610kV中性点不接地的小电流接地系统中，保护线路的三相短路、两相短路、小容量电动机保护、小容量变压器保护。,两相两不完全星形接线,两相接差动式接线,5、两相三完全星形接线：流入第三个继电器的电流是两电流互感器二次电流之和，该接线方式应用在大电流接地系统中，保护

9、线路的三相短路、两相短路。零序电流的获得：在三相完全星形接线的基础上在串联一个电流继电器，以获得3O。,两相三完全星形接线,电压互感器：将一次侧的高电压按比例变为适合仪表或继电器使用的额定电压为100V或者100/3的变换设备。电压互感器的作用：1）将一次侧的高电压按比例变为低电压以获取一次电压信息，供继电保护，测量仪表和自动装置使用；2）隔离高电压，保证人身和设备安全。,电压互感器类型：1）电磁式电压互感器：其工作原理和变压器相同。2）电容式电压互感器 原理：电容式电压互感器实质上是一个电容分压器，在被测装置的相和地之间接电容C1和C2，按反比分压，C2上的电压为：,电压互感器的接线方式：1

10、）单相接线2）VV接线3）YY接线4）Y0/Y0/接线,1）单相接线：该接法仅适用于测量相间电压。如果互感器一次绕组的一端接在线路上，另一端接地，互感器可测量某一相对地电压。,2）VV接线：由两个单相互感器接线成不完全星形（VV形），用来测量各相间电压，但不能测量相对地电压，它广泛应用在20kV以下中性点不接地或经消弧线图接地的电网中。,3）YY接线：由三个单相互感器一、二次侧均接成Y形，可供给要求线电压的仪表和继电器以及要求相电压的绝缘监视电压表。,4）Y0/Y0/接线：用三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/接线，该接线方式其二次绕组用来测量相间电压和相对地电压，辅助二次绕组接成开口三角

11、形检测零序电压。用于3220kV系统（110kV及以上无高压熔断器），供接入交流电网络缘监视仪表和继电器用。三相五柱式电压互感器只用于3 15kV系统，其接线与三台单相三绕组电压互感器构成Y0/Y0/接线基本相同。,非电量保护,非电量保护就是指由非电气量反映的故障动作或发信的保护，一般是指保护的判据不是电量（电流、电压），而是非电量，如：瓦斯保护、温度保护（通过温度高低），油位高低，压力释放等。,3、发电机保护,3.1发电机保护的作用3.2发电机保护的类型1.发电机纵差保护2.发电机复合电压闭锁过电流保护3.发电机失磁保护3.发电机过电压保护4.发电机过负荷保护5.发电机接地保护3.3断路器的

12、控制,发电机保护的重要性发电机是电力系统中十分重要合珍贵的设备，保证发电机的安全和防止其本身遭受损害对电力系统的稳定运行、对负荷的不间断供电起着决定性作用。发电机在运行过程中要承受短路电流和过电压的冲击，同时发电机本身又是一个旋转的机械设备，它在运行过程中还要承受原动机械力矩的作用和轴承摩擦力的作用，发电机在运行过程中出现故障及不正常运行情况就不可避免。因此针对发电机在运行过程中出现故障及不正常运行情况，应装设性能完善的继电保护装置，以保护我们的发电机。,配置说明：发电机保护（1、2号机相同）发电机型号：SF2030/5500，发电机主保护装置：许继WFB821，后备保护装置：许继WFB822

13、。(1)纵联差动保护(2)复合电压启动的过电流保护(3)过电压保护(4)失磁保护(5)过负荷保护(6)定子单相接地保护(7)转子一点接地保护上述（1）（2）项动作皆动作于停机并同时跳发电机断路器和灭磁开关并发出相应保护动作事故信号；（3）（4）项保护装置动作皆跳开发电机断路器和灭磁开关并发出相应保护动作事故信号；（5）（7）项保护装置动作皆发出相应故障信号。,发电机差动保护演示,差动保护原理接线图,发电机差动保护,作用：反映发电机定子绕组相间短路，作为发电机定子绕组及其引出线相间短路的主保护。原理：比较被保护元件始端和末端的电流相位和幅值。在发电机中性点侧和靠近出口端断路器处装设同一型号和变比

14、的电流互感器，两电流互感器之间及为差动保护的保护区。两电流互感器其二次侧按环流法连接，异极性相连，并在两连接之间并联接入电流继电器，称之为差动继电器。由此便形成了差动回路。当发电机正常和外部短路时，差动继电器中没有电流流过，差动继电器不会动作，当发电机内部或引出线发生相间短路故障时，差动继电器中流过的电流为两电流继电器电流之和，当电流值达到整定电流值时，差动继电器动作，去接通跳闸回路，断开出口断路器。整定原则：保护装置的启动电流按躲过外部故障时的最大不平衡电流。即：Iact KrelIunbmax,复合电压过流保护,作用：作为发电机相间短路的后备保护，同时作变压器或相邻元件短路故障的后备保护，

15、电流记忆功能主要用于自并励发电机的后备保护。原理：由复合电压原件及三相过流元件“与”构成，其中，电流的记忆功能可由软件控制字选择“投入”或“退出”，选择退出时，为复合电压启动过流保护，负序电压元件也可由软件控制字选择“投入”或“退出”，选择退出时，为低压记忆过流或低压过流保护。主要元件：低电压元件，过电流元件，负序电压元件 复合电压原件由低电压和负序过电压组成，负序电压反应系统的不对称故障，低电压反应系统对称故障和不对称相间故障。,保护逻辑框图,发电机过电压保护,作用：反应发电机定子绕组的过电压。过电压产生原因：水轮发电机组在突然甩负荷的时候，调速系统惯性大，机组转速突然上升，必然导致定子绕组

16、过电压，所以水轮发电机组必须装设过电压保护。过电压保护可作为过压启动，闭锁及延时元件，当任一线电压大于整定值保护及动作。其动作电压应根据定子绕组的绝缘状况决定，一般整定值为1.5倍UN，t为0.5s。发电机空载运行时产生过电压应检查发电机的励磁系统。,发电机失磁保护,发电机失磁一般是指发电机的励磁电流异常下降超过了静态稳定极限所允许的程度或励磁电流完全消失的故障。前者称部分失磁或低励故障，后者称完全失磁。失磁保护的作用：反应发电机的励磁降低，部分或完全失磁、低励故障的保护，从而保护机组本身和电力系统的安全。对机端有断路器，较小容量的机组，失磁保护采用静稳阻抗发信号，异步阻抗跳出口断路器的保护方

17、案，直接针对发电机运行情况减少异常运行时对外部系统的影响，保护带TV断线闭锁。失磁保护的判据：无功功率改变方向、机端测量阻抗超越静稳边界圆的边界、机端测量阻抗进入异步静稳边界阻抗圆。另外还需要用非正常状态下的某些特征作为辅据，如：励磁电压下降，系统电压降低等。,原理：利用失磁发电机的机端测量阻抗变化轨迹的特点构成发电机失磁保护。发电机正常运行时或其他情况（外部故障、系统振荡等）下，测量阻抗将位于第一象限，而发生失磁故障后，机端测量阻抗将位于第四象限。失磁过程阻抗圆变化特点,发电机对称过负荷保护,发电机对称过负荷保护用于发电机作为对称过流和对称过负荷保护，接成三相式，取其中的最大相电流判别。主要

18、保护发电机定子绕组的过负荷或外部故障引起的定子绕组过电流。组成：由定时限过负荷和反时限过流两部分组成。保护原理：定时限过负荷按发电机长期允许的负荷电流能可靠返回的条件整定。反时限过流按定子绕组允许的过流能力整定。发电机定子绕组承受的短时过电流倍数与允许持续时间的关系为：,特性曲线,负序电流保护（了解）作用：反应发电机在外部或内部发生不对称短路及发电机负荷不对称的保护，作为发电机的后备保护。,发电机定子单相接地保护,作用：当发电机定子绕组任一点发生单相接地故障时，该保护按要求的时限动作于跳闸或发信号，以保护发电机的铁芯和绕组不受损伤。类型：1）利用零序电流构成的定子接地保护2）利用基波零序电压构

19、成的定子接地保护(火谷)3）利用基波零序电压和3次谐波电压构成的100%定子接地保护。,基波零序电压构成的定子接地保护原理：零序电压取自发电机出口电压互感器开口三角形。基波零序电压保护发电机从机端算起的85-95的定子绕组单相接地。基波零序电压动作判据为：3UOUOP 其中：3UO取机端零序电压，UOP 为基波零序电压整定值。动作电压按躲过正常运行时中性点单相电压互感器或机端三相电压互感器开口三角绕组的最大不平衡电压整定。,保护逻辑框图,转子一点接地保护,作用：反应转子回路一点接地故障原理：主要通过采用测量有功功率消耗测量回路中电感、电容对测量的影响，从而达到测出回路对地的实际电阻。,R0外加

20、电阻实际值确定；C0外加隔离电容实际值确定；Cy转子回路对地感应的电容实际值不确定；Rf为转子回路发生接地故障时刻引发故障的电阻；Ry为转子回路未发生接地故障时对地电阻（几千欧到兆欧级）。,转子一点接地等效电路,大轴碳刷接地,4、变压器保护,4.1变压器保护的作用4.2变压器保护的类型1.变压器纵差保护2.变压器复合电压闭锁过电流保护3.变压器零序保护3.变压器过电压保护4.变压器过负荷保护5.变压器非电量保护瓦斯保护；压力释放保护；温度保护；油位保护,变压器保护的重要性在电力系统中广泛使用变压器来升压或降压。变压器是电力系统不可缺少的重要电器设备。它的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重

21、的影响，同时大容量的变压器也是非常贵重的设备。因此，应根据变压器容量等级和重要程度，装设性能良好、动作可靠的继电保护装置，以保护我们的变压器。,变压器纵差保护,变压器纵差保护原理接线图,变压器纵差保护,作用：变压器纵差保护主要是用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。工作原理：变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的，正常运行或外部故障时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之差，理想情况下流过继电器的电流基本为零 即：I K=I I=0 当变压器内部故障时，流入差动继电器的电流为：I K=I+I 差动继电器的动作电流Iset应按躲开外部短路时出现的最大不平

22、衡电流来整定，即：lset krel*lunb max,比率差动保护逻辑框图,差流速断保护,由于比率差动保护需要识别变压器的励磁涌流和过励磁运行状态，当变压器内部发生严重故障时，不能够快速切除故障，对电力系统的稳定带来严重危害，所以配置差流速断保护，用来快速切除变压器严重的内部故障。作用:差流速断保护作为比率差动保护的辅助保护，用以加快变压器内部严重故障时的动作速度。工作原理：是一种瞬时速动保护，整定值按躲过最大不平衡电流和励磁涌流来整定。当任一相差流电流大于差动速断整定值时差流速断保护瞬时动作，跳开各侧断路器。,变压器相间短路的后备保护及过负荷保护 为了防止外部短路引起的过电流和作为变压器纵

23、差保护、瓦斯保护的后备，变压器还应装设后备保护。变压器相间短路的后备保护既是变压器主保护的后备保护，又是相邻母线或线路的后备保护。根据变压器容量的大小、地位及性能和系统短路电流的大小，变压器相间短路的后备保护可采用过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护或负序电流保护等。,变压器过电流保护,我,KM,过电流保护原理接线图,变压器过电流保护,作用：变压器相间短路故障的后备保护，又是相邻母线或线路的后备保护。工作原理与线路定时限过电流保护相同。保护动作后，跳开变压器两侧的断路器。保护的启动电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定。,变压器复压过流保护,我,复压过流保护原理接

24、线图,变压器复压过流保护,作用：变压器短路故障最重要的后备保护，同时也 作为相邻元件和线路的后备保护。原理：跟发电机复压过流保护原理基本相同。保护由三部分组成：(1)电流元件。由接于相电流的继电器KAlKA3组成。(2)电压元件。由反应不对称短路的负序电压继电器KVN(内附有负序电压过滤器)和反应对称短路接于相间电压的低电压继电器KV 组成。(3)时间元件。由时间继电器KT 构成。,变压器过负荷保护,作用：变压器的过负荷保护反应变压器对称过负荷引起的过电流。工作原理：变压器的过负荷电流在大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相过负荷保护。变保护只用一个电流继电器，接于任一相电流中，经延时动

25、作于信号。过负荷保护的安装侧，应根据保护能反映变压器各侧绕组可能过负荷情况来选择，对双绕组升压变压器，装于发电机电压侧。整定：过负荷保护的动作电流，应按躲开变压器的额定电流整定，为了防止过负荷保护在外部短路时误动作，其时限应比变压器的后备保护动作时限大一个t。,变压器接地短路的后备保护 电力系统中，接地故障是最常见的故障形式。接于中性点直接接地系统的变压器，一般要求在变压器上装设接地保护作为变压器主保护和相邻元件接地保护的后备保护。发生接地故障时，变压器中性点将出现零序电流，母线将出现零序电压，变压器的接地后备保护通常都是由反应这些电气量构成的。,零序电流保护,1）中性点直接接地变压器的零序电

26、流保护 作用：反应电力系统的接地故障，作为变压器主保护和相邻元件接地保护的后备保护。通常，对只有一台变压器的升压变电所，变压器都采用中性点直接接地的运行方式。这种变压器接地短路的后备保护毫无例外地采用零序电流保护。为了缩小接地故障的影响范围及提高后备保护动作的快速性和可靠性，一般配置两段式零序电流保护，每段还各带两级延时。,2）、中性点可能接地或不接地运行时变压器的零序电流电压保护对有若干台变压器并联运行的变电所，则采用一部分变压器中性点接地运行的方式，是为了把电力系统中接地故障的短路容量和零序电流水平限制在合理的范围内，也是接地保护本身的需要，保证零序保护有稳定的保护范围和足够的灵敏度。全绝

27、缘变压器零序保护不仅要装设零序电流保护，还应装设零序电压保护作为变压器不接地运行时的保护。零序电压元件的动作电压应按躲过在部分接地的电网中发生接地短路时保护安装处可能出现的最大零序电压整定。,我,放电间隙保护示意图,放电间隙保护作用：中性点绝缘水平较低时，在单相接地故障时且失去中性点接地时，其绝缘将受到破坏。为此，可在变压器中性点装设放电间隙，让变压器绝缘免受破坏。工作原理：当变压器中性点保护间隙上的电压超过动作电压时迅速放电，使中性点对地短路，从而保护变压器中性点的绝缘。因放电间隙不能长时间通过电流，故在放电间隙上装设零序电流元件，在检测到间隙放电后迅速切除变压器。另外，放电间隙是一种比较粗

28、糙的设施，气象条件、调整的精细程度以及连续放电的次数都可能会出现该动作而不动作的情况，因此，对于这种接地方式，仍应装设专门的零序电流电压保护，其任务是及时切除变压器，防止间隙长时间放电，并作为放电间隙拒动的后备。,非电量保护,我,非电量保护逻辑框图,非电量保护非电量保护就是指由非电气量反映的故障动作或发信的保护，一般是指保护的判据不是电量（电流、电压），而是非电量，如：瓦斯保护、温度保护（通过温度高低），油位高低等。变压器非电量保护设有：重瓦斯、调压重瓦斯、温度保护、油位高、油位低、压力释放、轻瓦斯告警、调压轻瓦斯、风冷消失；温度保护：监视变压器运行温度，并发出信号报警。,变压器压力释放阀作用

29、：压力释放阀相当于早期变压器的防爆筒起安全阀的作用。当变压器发生故障或穿越性的短路未及时切除，电弧或过流产生的热量使变压器油发生分解，产生大量高压气体，使油箱承受巨大的压力，严重是可能使油箱变形甚至破裂，并将可燃性油喷洒满地。压力释放阀在这种情况下动作排除故障产生的高压气体和油，以减轻和解除油箱所承受的压力，保证油箱的安全。,变压器瓦斯保护,我,变压器瓦斯保护,作用：反映变压器内部发生严重故障，漏油或匝数很少的匝间短路、铁芯局部烧损、线圈断线、绝缘劣化和油面下降等故障，作为变压器内部故障最有效的主保护。工作原理：当变压器内部故障(包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路)时，由于

30、故障点电流和电弧的作用，使得变压器油及其他绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，因而从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量气体，此时将有大量的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用变压器内部故障时的这一特点构成的保护装置称为瓦斯保护。,厂用变保护1.电流速断保护2.过电流保护3.温度保护,电流速断保护,作用：反应厂用变压器的各种短路故障，迅速切除厂用变压器，作厂用变压器的主保护及相邻元件的后备保护。火谷电站厂用变过流保护：三段二时限复合电压闭锁电流保护，可分别由软压板进行投退，复合电压闭锁可由控制字进行投退，保护启动闭锁TV断线检测。各段电流及每段两时限时间定值可独立

31、整定。,高压侧反时限过流保护作用：厂用变压器高压侧过电流保护，保护按反时限特性动作，及过电流越大，动作时限越短，过电流越小，动作时限越长。低压侧三段零序过流保护作用：作为低压侧接地故障保护。各段零序电流及时间定值可独立整定，可分别由软压板进行投退，其中第段可以通过控制字整定为跳闸或告警。,温度保护作用：反应厂用干式变压器温度过高的保护，属于非电量保护。原理：当变压器温度升高到一定值时，动作于发厂用变温度高信号。,线路光纤差动保护线路距离保护线路零序保护自动重合闸及断路器控制,5、输电线路保护,输电线路纵联保护为了区分本线路末端和对侧母线(或相邻线路始端)故障，只有反应线路两侧的电气量才可能实现

32、，从而达到有选择性地快速切除全线故障的目的。为此需要将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，即在线路两侧之间发生纵向的联系，这种保护装置称为输电线的纵联保护。作用：无延时切除线路上任意处故障。,基本原理：当线路内部任何地点发生故障时，线路两侧电流方向(或功率)为正，两侧的保护装置就无延时地动作于跳开两侧的断路器；当线路外部发生短路时，两侧电流(或功率)方向相反，保护不动作。这种保护可以实现线路全长范围内故障的无时限切除，从理论上这种保护具有绝对的选择性。,输电线路纵联保护的基本类型输电线路纵联保护为了交换两侧的电气量信息，需要利用通道。采用的通道不同，在装置原理、结构、性能和适用范围等方面就具有

33、很大的差别。输电线路纵联保护按照所利用通道的不同可以分为以下四种类型：1)导引线纵联保护(简称导引线保护)。2)电力线载波纵联保护(简称高频保护)。3)微波纵联保护(简称微波保护)。4)光纤纵联保护(简称光纤保护)。光纤通道是指以光纤作为继电保护信号传输的媒介。火谷电站输电线路继电保护装置采用的是光纤纵联保护。,1、导引线纵联保护,工作原理：导引线纵差保护是用辅助导引线将被保护线路两侧的电量连接起来，比较被保护的线路始端与末端电流的大小及相位。在线路两侧装设有性能和变比完全相同的电流互感器，两侧电流互感器一次回路的正极性均置于靠近母线的一侧，二次回路用电缆同极性相连，差动继电器则并联接在电流互

34、感器二次侧的环路上。在保护范围内部故障，即两电流互感器之间的线路上故障（如F点短路）时，两侧电源分别向短路点供给短路电流 Ik1和Ik2，流入继电器电流为短路点电流归算到二次侧的数值，当 Im大于继电器动作电流时，继电器动作，瞬时跳开线路两侧的断路器。,光纤纵差保护,光纤通道光纤通道的原理：将电气量编码后送入光发送机控制发光的强弱，光在光纤中传送，光接收机则将收到的光信号的强弱变化转为电信号。光纤通道的特点：通信容量大，不受电磁干扰。,光纤分段差动保护 基本原理：光纤差动保护采用光纤通道，电流差动原理，输电线路两侧电流取样信号通过编码变成码流形式后转换成光信号经光纤送至对侧保护，保护装置收到对

35、侧传来的光信号先解调为电信号再与本侧保护的电流信号构成差动保护。光纤通道通信容量大，光纤差动保护一般采用分相差动方式，及三相电流各自构成差动保护。保护原理：具有制动特性的差动保护，,线路距离保护,工作原理：距离保护是主要用于输电线的保护距离保护是反应保护安装处至故障点的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。测量保护安装处至故障点的距离，实际上是测量保护安装处至故障点之间的阻抗大小，故有时又称阻抗保护。距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置，其动作和选择性取决于本地测量参数(阻抗、方向)与设定的被保护区段参数的比较结果，而阻抗、电抗又与输电线的长度成正比，故名距离保护。测量阻

36、抗通常用Z m 表示，它定义为保护安装处测量电压Um 与测量电流 Im之比。距离保护的实质是用整定阻抗 Zset 与被保护线路的测量阻抗Zm 比较。当短路点在保护范围以内时，即 Z m Zset 时，保护动作；当Z m Zset 时，保护不动作。,三段式距离保护为了保证选择性，距离保护一般也配置具阶梯形时限特性的三段式距离保护，距离 I 段为无延时的速动段，其动作时限 t1I 仅为保护装置的固有动作时间。为了与下一条线路保护的I 段有选择性的配合，则两者保护范围不能重叠，因此，I 段的保护范围不能延伸到下一线路中去，而为本线路全长的80%85%，即I 段的动作阻抗整定为80%85%线路全长的阻

37、抗。距离 II 段为带延时的速动段，其时限为 t2。为了有选择性地动作，距离II 段的动作时限和启动值要与相邻下一条线路保护的I 段和II 段相配合。根据相邻线路之间选择性配合的原则：两者的保护范围重叠，则两者保护的动作时限整定不同；若动作时限相同，则保护范围不能重叠；因此，与下一线路距离保护I 段的配合，采取整定时限 t2大于下一线路保护I段时间 t1I 一个t 的措施，通常第II段的整定时限取0.5s；与下一线路保护的第II段之间的配合，因两者时限相同，则保护范围不能重叠，故距离保护II段的保护范围不应超过下一线路距离I 段的保护范围，即第II 段的动作阻抗整定为小于下一条线路第I 段保护

38、范围末端短路时的测量阻抗。距离 III 段为本线路和相邻线路(元件)的后备保护，其动作时限 t3 的整定原则与过电流保护相同，即大于下一条变电站母线出线保护的最大动作时限一个t，其动作阻抗应按躲过正常运行时的最小负荷阻抗来整定。,距离保护的组成1.启动部分2.测量部分3.延时部分4.振荡闭锁部分5.电压回路断线失压闭锁部分,阻抗继电器及其动作特性 阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，它主要用来作测量元件，也可以作启动元件兼作功率方向元件。阻抗继电器动作区域的形状称为动作特性。例如动作区域为圆时称为圆特性；动作区域为四边形时称为四边形特性。,我,方向圆特性,零序电流保护,大电流接地系统的零序电流

39、保护 在电力系统中，中性点的工作方式有中性点直接接地、中性点经消弧线圈接地和中性点不接地三种，后两种也称非直接接地。在我国，110 kV及以上电压等级的电网都采用中性点直接接地方式，而3 kV35 kV的电网采用中性点非直接接地方式。在中性点直接接地的系统中，发生单相接地短路时，将出现很大的故障相电流和零序电流，故又称为大电流接地系统。在中性点非直接接地的系统中，发生单相接地时，因构不成短路回路，在故障点上流过比负荷电流小得多的电流，故又称为小电流接地系统。,零序电流保护的作用：用于反映大电流接地系统发生单相接地故障。零序分量的特点：在大电流接地系统中，当正常运行和发生相间短路时，三相对地电压

40、之相量和为零，三相电流之相量和也为零，无零序电压和零序电流。,三段式零序电流保护零序电流保护与三段式相间短路保护基本相似，也分为三段式：零序电流I 段为瞬时零序电流速断，只保护线路的一部分；零序电流II段为限时零序电流速断，可保护本线路全长，并与相邻线路零序电流速断保护相配合，带有0.5s延时，它与零序电流I 段共同构成本线路接地故障的主保护；零序电流III 段为零序过电流保护，动作时限按阶梯原则整定，它作为本线路和相邻线路的单相接地故障的后备保护。,三段式零序方向电流保护基本原理：在三段式零序电流保护中加装功率方向元件，保证位于母线两侧的零序电流保护有选择性地切除故障，构成三段式零序电流方向

41、保护。三段式零序方向电流保护由零序方向电流速断保护、限时零序方向电流速断保护和零序方向过电流保护组成，在同一保护方向上零序方向电流保护的动作电流和动作时限的整定计算原则以及灵敏系数的校验与三段式零序电流保护相同。,三段式零序方向电流保护,自动重合闸,作用：(1)在输电线路发生暂时性故障时，能迅速恢复供电，从而能提高供电的可靠性。(2)对于双侧电源的输电线路，可以提高系统并列运行的稳定性。(3)在电网的设计与建设过程中，有些情况下由于考虑重合闸的作用，可以暂缓架设双回线路，以节约投资，还可以弥补输电线路耐雷水平降低的影响。(4)可以纠正由于断路器本身机构的问题或继电保护误动作引起的误跳闸。,采用

42、自动重合闸的不利影响：1)电力系统将再次受到短路电流的冲击，可能引起系统振荡。2)使断路器的工作条件更加恶劣，因在短时间内连续两次切断短路电流。,自动重合闸装置的分类 按照自动重合闸装置作用于断路器的方式可分为以下三种类型：1、三相重合闸(火谷电站)2、单相重合闸 3、综合重合闸 自动重合闸的起动方式：1、不对应起动方式 2、保护起动方式,对自动重合闸的基本要求:1.动作迅速，时间应尽可能短。2.在下列情况下，自动重合闸装置不应动作:1)由运行人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时，自动重合闸装置不应动作。(2)断路器手动合闸，由于线路上有故障，而随即被继电保护跳开时，自动重合闸装置不应动作

43、。(3)当断路器处于不正常状态时。3.动作的次数应符合预先的规定，4.动作后应能自动复归，方便调试和监视。5.重合闸时间应能整定6.用不对应原则启动:一般自动重合闸可采用控制开关位置与断路器位置不对应原则启动重合闸装置，即当控制开关在合闸位置而断路器实际上在断开位置的情况下，使重合闸启动，这样就可以保证不论是什么原因使断路器跳闸后，都可以进行一次重合.7.应与继电保护配合。,单侧电源输电线路的三相一次自动重合闸,三相一次重合闸工作原理框图,单侧电源输电线路的三相一次自动重合闸,基本原理：当输电线路上不论发生单相接地短路还是相间短路时，继电保护装置均将线路三相断路器断开，然后自动重合闸装置启动，

44、经预定延时(一般为0.5s1.5s)发出重合脉冲，将三相断路器同时合上。若故障为暂时性的，则重合成功，线路继续运行；若故障为永久性的，则继电保护再次将三相断路器断开，不再重合。,重合闸动作时限的选择原则,单侧电源线路的三相重合闸为了尽可能缩短电源中断的时间，重合闸的动作时限原则上应越短越好。因为电源中断后，电动机的转速急剧下降，电动机被其负荷转矩所制动，当重合闸成功恢复供电后，很多电动机要自起动，由于自起动的电流很大，往往又会引起电网内部电压的降低，因而造成自启动的困难或延长了恢复正常工作的时间。电源中断时间越长，则影响就越严重。一般重合闸的最小时间按下述原则确定：(1)在断路器跳闸后负荷电动

45、机向故障点反馈电流的时间；故障点的电弧熄灭并使周围介质恢复绝缘强度所需要的时间。(2)在断路器跳闸熄弧后，其触头周围绝缘强度的恢复以及灭弧室重新充满油、气需要的时间，同时其操动机构恢复原状准备好再次动作需要的时间。(3)如果重合闸是利用继电保护跳闸出口启动，其动作时限还应加上断路器的跳闸时间。,具有同步检定和无电压检定的重合闸当线路发生故障，两侧断路器跳闸后，检定线路无电压一侧的重合闸首先动作，使断路器投入。如果重合不成功，则断路器再次跳闸。此时，由于线路另一侧无电压，同步检定继电器不动作，因此，该侧重合闸不启动。如果重合成功，则另一侧在检定同步之后，再投入断路器，线路即恢复正常工作。,自动重

46、合闸装置与继电保护的配合,为了尽可能利用自动重合闸所提供的条件以加速切除故障，继电保护与之配合时，一般采用如下两种方式：1、自动重合闸前加速保护：当线路发生故障时，靠近电源侧的保护首先无选择性的瞬时动作跳闸，重合闸重合后，如果此时的故障是瞬时性的，则在重合闸以后就恢复了供电；如果故障是永久性的，保护第二次动作有选择性地切除故障。2、自动重合闸后加速保护：所谓后加速就是当线路第一次故障时，保护有选择性动作，然后进行重合。如果重合于永久性故障，则在断路器合闸后，再加速保护动作，瞬时切除故障，而与第一次动作是否带有时限无关。,火谷电站自动重合闸简绍重合方式：实现三相一次重合闸，重合闸不用，退出压板。

47、重合闸的启动：装置设有两个启动重合闸的回路：1）保护跳闸启动重合闸2）断路器偷跳启动重合闸重合出口重合闸启动后，在未发重合令前，程序完成以下功能：1）不断检测有无闭锁重合闸开入。若有，则充电计数器清2）根据重合闸控制字设置的检同期和检无压等方式，进行电压检查，不满足条件时，重合计数器清零。3）若重合闸一直未能重合，等待一定延时后整组复归。,高压断路器的控制,断路器的控制操作，有下列几种方式：1、主控制室远方操作：通过控制屏操作把手将操作命令传递到保护屏操作插件，再由保护屏操作插件传递到开关机构箱，驱动跳、合闸线圈。2、就地操作：通过机构箱上的操作按钮进行就地操作。3、遥控操作：调度端发遥控命令

48、，通过通信设备、远动设备将操作信号传递至变电站远动屏，远动屏将空接点信号传递到保护屏，实现断路器的操作。4、开关本身保护设备、重合闸设备动作，发跳、合闸命令至操作插件，引起开关进行跳、合闸操作。,断路器控制回路：指控制(操作)高压断路器分闸、合闸的回路。KK控制开关 HC合闸线圈或合闸接触器线圈（电磁机构）TQ跳闸线圈 DL断路器辅助接点 1ZJ保护及自动装置接点BCJ保护出口继电器接点 HQ电磁机构中的断路器合闸线圈,最简单的断路器控制回路原理图,带防跳回路的控制回路,断路器位置信号回路作用：断路器位置信号用来显示断路器正常工作的位置状态。一般是红灯亮，表示断路器在合闸位置；绿灯亮，表示断路

49、器在分闸位置。断路器灯光监视回路，一般用红灯表示断路器的合闸状态，用绿灯表示断路器的跳闸状态，指示灯是利用与断路器传动轴一起联动的辅助触点DL来进行切换的。当断路器在断开位置时，DL常闭触点接通，绿灯亮，当断路器在合闸位置时，DL的常开触点接通，红灯亮。红、绿灯一方面监视断路器的位置，一方面监视控制回路的完好性，断路器处于分位时，绿灯亮，表示外部合闸回路完好，断路器处于合位时，红灯亮，表示外部跳闸回路完好。,控制回路应实现的功能1、应能进行手动跳、合闸和由继电保护与自动装置实现自动跳、合闸。并且当跳、合闸操作完成后，应能自动切断跳、合闸脉冲电流。2、应具备防止断路器跳跃功能。3、应能指示断路器

50、的合闸与断路器的跳闸位置状态。4、自动跳闸或合闸应有明显的信号。5、应能监视熔断器的工作状态及跳、合闸回路的完整性。6、开关压力异常时应能报信号，或者闭锁操作回路。,备用电源自动投入的概述备投装置的动作条件备投装置的动作原理,6、400V备用电源自动投入装置,备用电源自动投入的概述,备用电源自动投入装置的定义：当主供电源发生故在设定障时，将备用电源在设定时间内启动的或投入，以保证重要设备（用户）电源的供给的一种自动化装置。简称BZT装置。BZT装置分类：按电源备用方式可分为明备用和暗备用。,备用电源自动投入的基本要求,1）工作母线突然失压时BZT装置应能启动。2）工作电源先切，备用电源后投。3