继电保护新原理新技术介绍..

MOV的伏--安特性
Voltage(p.u.of minimum reference voltage(peak value))
1.5
protective level Minimum reference voltage Series capacitor rated voltage
1.0
o C DC 20
K
jX
正向出口短路动作速度很快
S
M Y N
U F
P
U OP
Q
MY • 图中SM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U F 。 连接 SP线并引长交Y 点垂线于Q 点。则 YQ线为保护范围末端电 压变化量U OP 。显见，短路点 MY 线 SM 越短、 越近保护安装处、 越长，动作量U OP比制动量 U F 大得越多。U OP U F ，继电 器动作越快。最快可达到 4mS 现场曾有 3mS 动作于出口的记 录。
UP
相间阻抗继电器：U OP U - I ZSET
U P U1
接地阻抗继电器：U OP U I K 3I 0 Z SET
U P U1
在低压距离中用接地阻抗继电器，极化电压用正序电 压记忆量： U P U1 .M
三段式阻抗继电器动作特性
工频变化量继电器的基本关系式
反向短路基本关系式
F
ZK
M
I ZR
N
U F
U
U I Z R
工频变化量阻抗继电器的构成
• 用于构成快速的距离Ⅰ段 • 其动作方程为： U OP U OP.M –Uop为保护范围末端电压, 上式代表 U OP.M 保护范围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U OP U I Z SET –对接地阻抗继电器U OP U I K 3I 0 Z SET U OP.M 为动作门槛，取故障前工作 – 电压的记忆量。
三段式距离保护
• 阻抗继电器由正序电压极化，因而对不 对称短路有较大的保护过渡电阻的能力； • 接地阻抗继电器 • 相间阻抗继电器 • 低压距离 当正序电压下降至10%以下时，进入三相 低压程序，由正序电压的记忆量极化
三段式阻抗继电器的构成
• 用正序电压作极化量
工作电压： U OP U IZ SET 极化电压： U P U1 动作方程： 90o arg U OP 90o
500
u (k V)
0
-500 0 10 5 i 0 (k A) -5 -10 0
0.05
0.1
0.15
0.2 0.25 time s
0.3
0.35
0.4
0.45
0.05
0.1
0.15
0.2 0.25 time s
0.3
0.35
0.4
0.45
MOV击穿(电容器出口三相短路)：
500
u (k V)
0
反向短路动作特性
• 反向短路时 Z K 落在第 Ⅲ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。
jX
2 Z R Z SET
Z SET
R
ZK
90o arg
Z K Z SET 270o Z K 2 Z R Z SET
工频变化量方向继电器(RCS-901)
工频变化量继电器的理论基础
重叠原理的应用
ES
M Z
I
ZK
N
ER
ES
M
Il
UF
Ul
UF
短路后状态
M I
正常负荷状态
N
U U U l I I I l
U
UF
短路附加状态
工频变化量继电器的基本关系式
正向短路基本关系式
M I F
N
ZS
ZK U
I
UF
U I Z S
-500 0 20 10 i 0 (k A) -10 -20 0
0.05
0.1
0.15
0.2 0.25 time s
0.3
0.35
0.4
0.45
0.05
0.1
0.15
0.2 0.25 time s
0.3
0.35
0.4
0.45
在有串补电容情况下继电保护遇 到的问题
1. 正向出口有串补电容时，在电容器后发生 短路。由于电压反相，测量阻抗是容性的， 导致方向阻抗继电器有一段拒动区 2. 如果反方向出口有串补电容时，在电容器 另一侧发生短路。由于电压、电流都反相， 测量阻抗是感性的。将导致方向阻抗继电 器可能误动 3. 如果本线路末端或相邻线路始端有串补电 容时，在串补电容后发生短路。按本线路 阻抗(80~85)%整定的距离保护第Ⅰ段将 误动，产生超越。
jX
ZZD
1 150 1 300
A
0
R
ZS
零序电抗继电器的构成
op U (I K 3I )Z U 0 set I Z U P 0 d
• 动作方程：
jX
Z set
120
90 arg
o
U OP U P
90
o
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
1. 工频变化量阻抗继电器 2. 工频变化量方向继电器 3. 以正序电压作为极化量的阻抗继电器和 电抗继电器构成的距离保护 4. 振荡闭锁新原理 5. 单侧电源线路上发生短路防止纵联保护 拒动的措施 6. 在有串联补偿电容线路上线路保护的对 策
• 正向区外短路 Z K Z set S
UOP
Y F
UF
R
UOP U F
工频变化量阻抗继电器工作原理
• 反向短路
U OP U IZ set IZ R IZ set I Z R Z set U I Z Z R K F
I 0 I 2 m I1
• 区内对称故障开放振荡闭锁
U OS U1 cos 1
振荡闭锁
• 非全相故障开放振荡闭锁 非全相振荡时，距离继电器可能动作， 但选相区为跳开相区。非全相再单相故障 时，距离继电器动作的同时选相区进入故 障相区，因此，可以以选相区不在跳开相 区作为开放条件。另外，非全相运行时， 测量二个运行相相电流之差的工频变化量， 当该电流突然增大达一定幅值时，说明运 行相上又发生短路。立即开放非全相运行 振荡闭锁。因而非全相运行发生故障时能 快速开放。
在有串补电容线路上保护的对策
• 研制并生产了RCS-902AS和RCS-931AS 两种专门用于有串补电容情况下的保护。 适用于本线路有串补电容、正向相邻线 路出口有串补电容和反方向出口有串补 电容时的高压线路保护。 • 上述两种保护装置在距离保护和零序方 向继电器上采取了专门措施。
典型的串补装置
工频变化量阻抗继电器工作原理
• 正向短路
U OP U IZ set IZ S IZ set I Z S Z set U I Z Z S K F
• 正向区内短路 Z K Z set
S
F
UF
Y
R
UOP
UOP U F
R
三段式阻抗继电器
• 当用于长距离重负荷线 路，常规距离继电器整 定困难时，可引入负荷 限制继电器，负荷限制 继电器和距离继电器的 交集为动作区，这有效 地防止了重负荷时测量 阻抗进入距离继电器而 引起的误动。
jX
B A
ZZD
RZD

RZD
R
振荡闭锁
由四部份组成: • 起动元件开放瞬间，若按躲过最大负荷整 定的正序过流元件不动作或动作时间尚不 到10ms，则将振荡闭锁开放160ms。 • 区内不对称故障开放振荡闭锁
C
Breaker MOV VC IC LS IT XC IL i n e
D
MOV Q S
VT
固定串补
可控串补
MOV和电容的等值特性
0.2 0.4 0.6 R/Xc
MOV
-0.2
3,I=10Ipr
IC
XC 0
-0.4 2,I=2Ipr X/Xc -0.6
IC
RC' XC'
-0.8
-1.0
1,I=Ipr
D C 1 0 0o 0C o C AC 20 0.5 A C 1 0 0o 0C Region 1 Region 2
1 10-
Region 3
1 0- 5 1 0- 4 1 0- 3 1 0- 2
1 00
1 01
1 02
1 03
1 04
1 05
Current(A)
MOV未击穿(线路末端三相短路)：
UOP U F
S F
UF
Y
UOP
R
工频变化量阻抗继电器工作原理
• 工频变化量阻抗继电器动作方程为
UOP U F
• 用 U OP.M 代替 U F 故动作方程为
U OP U OP.M
正向短路动作特性
当Z K 落在圆内继电器动作 ZSET • 保护过渡电阻的能力很强，该 Z 能力有很强的自适应能力。 R • 由于I 与I 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。 2ZS ZSET • 正向出口短路动作速度很快。 保护背后运行方式越大 ，本线 Z K Z SET 路越长，动作速度越快。 90o arg 270o Z K 2 Z S Z SET • 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。
振荡闭锁特点
• 系统发生振荡时闭锁距离保护 • 正常运行时发生短路开放距离保护 • 区外短路并引起系统振荡时闭锁距离保 护 • 区外短路后紧接着发生区内短路开放距 离保护 • 振荡中发生区外短路距离保护不会误动， 振荡中发生区内短路距离保护可动作跳 闸 • 非全相振荡时闭锁距离保护，非全相运 行又发生短路时开放距离保护
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：
U12 I12 ZCOM Arg I12 Z D
U 12 Arg I Z D 12

• 反方向元件的测量相角为：
jX
Z ZD
3 2 1
R
ZS
正向不对称故障暂、稳态动作特性 正向对称故障暂态动作特性
三段式阻抗继电器动作特性
jX
Z ZD
3 2 1
R
对称故障稳态动作特性
三段式阻抗继电器动作特性
jX
ZR
Z ZD
R
ZK
反向不对称故障暂态稳态动作特性 反向对称故障暂态动作特性
三段式阻抗继电器
• 当用于短线路时，为了 进一步扩大测量过渡电 1 0 阻的能力，还可将Ⅰ、 Ⅱ段阻抗特性向第Ⅰ象 限偏移；为防止接地阻 抗继电器在区外短路时 超越，再加一个零序电 抗继电器。两个继电器 构成逻辑‘与’的关系。
工频变化量方向继电器特点
⒈在RCS-901中构成纵联方向保护。 ⒉测量的角度与故障类型无关，与运行方式无关， 只与故障方向有关。即使非全相运行，该性能也 不变。 ⒊测量的角度只与短路方向相反一侧的电源等值阻 抗的阻抗角有关。因而与过渡电阻大小无关。与 负荷电流大小无关。 ⒋不反映系统振荡，灵敏度高。因而用它构成的纵 联保护可始终投入，而不是仅投入20-30ms ⒌正、反方向元件相配合，提高安全性 ⒍适用于串补线路 ⒎动作速度5～10ms
单侧电源线路上发生短路纵联保 护拒动的原因(以闭锁式为例)
• 如果负荷侧起动元件未起动,则将由远 方起信起动发信,闭锁了电源侧的纵联 保护 • 如果负荷侧起动元件起动的话,则由于 方向元件或阻抗元件不动作而不能仃 信。闭锁了电源侧的纵联保护
防止纵联保护拒动的措施
• 负荷侧如果起动元件未起动，则检查当任一 个相电压或相间电压降低到小于0.6倍额定电 压时,将远方起信推迟100mS。让电源侧跳闸。 • 负荷侧如果起动元件起动,再加入一个超范围 的工频变化量阻抗继电器 Z(901),或反方向 动作的阻抗继电器 Z (902)。当其它的方向 元件、阻抗元件不动作而 Z 元件动作或 Z 元件不动作的话则仃信。让电源侧跳闸。
• 动作方程为：
90o 270o
工频变化量方向继电器
• 正方向故障时：
ZS Z COM ＝Arg ＋ ZD 180
ZS ＝Arg Z 0 D
• 反方向故障时：
ZR Z COM ＋＝Arg 0 ZD ZR ＝Arg 180 ZD