220kV线路保护原理

模块2 220kV线路的保护配置
⑨ 220kV及以上电压等级变压器、高抗、串补、滤波器 等设备微机保护应按双重化配置。
⑩ 变压器、电抗器宜配置单套本体保护，应同时作用于 断路器的两个跳闸线圈。未采用就地跳闸方式的变压 器本体保护应设置独立的电源回路和出口跳闸回路,且 必须与电气量保护完全分开。
⑾ 充分考虑电流互感器二次绕组合理分配，对确无法解 决的保护动作死区，在满足系统稳定要求的前提下， 可采取起动失灵和远方跳闸等后备措施加以解决。
知识点回顾
五. 微机保护的概念及构成 以微型计算机或微处理器（CPU）为核心，配以相应
输入/输出接口电路构成的保护装置，就是微机保护。 1. 硬件部分 ① 数据采集系统：将模拟信号变换成数字信号的系统。 ② 微型机系统：由微处理器CPU配以程序存储器、数据 存储器、定时器/计数器芯片等构成。
作用是：对由数据采集系统输入的原始数据进行分析 处理，完成各种保护功能。
知识点回顾
2.软件部分
主程序按固定的采样周期接受采 样中断进入采样程序，在采样程序 中进行模拟量采集与滤波，开关量
主程序 采样程序
的采集、装置硬件自检、交流电压 断线和起动判据的计算，根据是否 满足起动条件而进入正常运行程序
N 起动？ Y
正常运行程序
故障计算程序
或故障计算程序。
正常运行程序中进行采样值自动零漂调整、及运行状态检
模块4 220kV线路的距离保护
1.距离保护的原理
知识点回顾
③ 输入/输出接口部分（开入/开出）：输入/输出信号都 是开关量信号。 开入量: 开关、刀闸的接点位置、保护装置的压板、切换 开关、连接片状态等都为开入量。 开出量: 微机保护动作结果，执行跳闸或告警信号。 ④ 电源部分：微机保护装置需要直流电源。要求电源特 性好，具有强抗干扰能力。
知识点回顾
整定值取1）2）中的大者，作为整定值。
模块3 220kV线路的零序保护
② 不灵敏I段：定值较大，用于非全相下的接地故障。
当线路上采用单相自动重合闸时，按躲过非全相状态下发 生振荡时所出现的最大零序电流。
• 短延时零序Ⅱ段：能以较短的延时尽可能地切除本线路 范围内的故障。 • 较长延时的零序电流Ⅲ段：作为本线路经电阻接地和相 邻元件接地故障的后备保护。确保本线路末端接地短路时 有一定的灵敏系数； • 长延时的第Ⅵ段：后备保护，定值不大于300A，保护本 线路的高阻接地短路。
220kV线路保护配置
南瑞
主 纵联分相电流差动 RCS-931
保 纵联距离保护 护 纵联方向保护
RCS-902 RCS-901
后 三段式相间距离
备 保
三段式接地距离
护 四段式零序电流
断 断路器失灵保护
路 器
死区保护
保 三相不一致保护
RCS-923
护 充电保护
南自 PSL-603 PSL-602
PSL 631A
⑥ 相序量：正序 → 负序/零序
⑦ 非电气量：温度升高→ 瓦斯保护
知识点回顾
2. 按保护的作用分类 • 主保护：是指能快速、有选择地切除故障线路(或设备)的
保护。 • 后备保护：是指主保护或断路器拒动时用来起后备作用的
保 护。 ① 近后备：当主保护拒动时，由线路(或设备)的后备保护来
实现的保护。 ② 远后备：当线路(或设备)的保护、或断路器拒动时，由相
• 故障点的零序电压最高。离故障点越远，零序电压 越低，变压器接地中性点的零序电压为零。
• 零序电流是从故障点流向中性点接地的变压器，但 零序电流的正方向仍规定为从母线到线路，所以零 序电流为—3I0。
• 零序电流的大小取决于输电线路的零序阻抗和中性 点接地变压器的数目。所以接地短路后，不仅电源 侧有零序电流，负荷侧也有零序电流。
• 零序电压滤过器
目前，微机保护的零序功率方向继电器已舍弃了从TV开口 三角获取零序电压的方法（外接3U0 ），而采用自产3U0的 方法获取零序电压。原因是3U0通常是反极性接入继电器， 极易造成接线错误，从而在发生短路时使保护误动或拒动。
模块3 220kV线路的零序保护 • 零序电流滤过器
模块3 220kV线路的零序保护
邻线路(或设备)的后备保护来实现的保护。
知识点回顾
四. 对继电保护的基本要求
1. 可靠性：当保护范围内部故障时必须动作（不拒动）， 当外部故障时不动作（不误动）。 2. 快速性：继电保护装置要以尽可能短的时间将故障从电 网中切除。
故障切除时间＝保护装置动作时间＋断路器动作时间 保护装置的动作时间为： 微机保护最快：0.01～0.04秒，即0.5～2个周期 电磁式保护： 0.06～0.12秒，即3～6个周期
四方 CSC-103
CSC-101
许继 WXH-803 WXH-802
模块2小结
思考题
模块2重点讲授了继电保护的双重化 及220kV线路的保护配置。
1. 220kV线路都配置了哪些后备保护？ 2. 为什么220kV线路要配置两套主保护和
后备保护？
模块3 220kV线路的零序保护
模块3知识重点
1.中性点直接接地电网接地故障时的零序分量特点 2.零序电流滤过器与零序电压滤过器 3.中性点直接接地电网的零序保护
继电保护之一
220kV线路保护
课程目录
模块1 知识点回顾 模块2 220kV线路的保护配置 模块3 220kV线路的零序保护 模块4 220kV线路的距离保护 模块5 220kV线路的纵联保护 模块6 输电线路的自动重合闸 模块7 继电保护运行注意事项 模块8 课程总结
知识点回顾
一. 故障与不正常运行状态
知识点回顾
知识点回顾
二. 继电保护装置任务
1. 当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性地切 除故障设备，保证无故障继续供电； 2. 当电力系统出现不正常工作状态时，发出信号，通知运 行人员，以便及时处理。
三. 继电保护装置的分类
1. 按照反映的故障量分类 电流保护、电压保护、方向保护、距离(阻抗)保护、纵联 保护及横联差动保护等。
模块3 220kV线路的零序保护
• 110kV、220kV、330kV、500kV采用中性点直接接地， 也称为大接地电流系统；
• 66kV及以下系统采用中性点不直接接地或经消弧线圈接 地，也称为小接地电流系统。
模块3 220kV线路的零序保护
1. 中性点直接接地电网单相接地时的零序分量
模块3 220kV线路的零序保护
知识点回顾
① 故障时电流I ：增大 →过电流保护
② 正常时I入＝I出 ，故障时I入≠I出→ 电流差动保护
③ 故障时电压U ：降低 →低电压保护
④ 故障时阻抗Z ：减小 → 阻抗（距离）保护
⑤ 电压电流相角(阻抗角φ) ：
正常时 : 约20º；
正方向短路 : 60º～85º；
→ 方向电流保护
反方向短路: 180º＋（60º～85º）
知识点回顾
断路器的动作时间为： 最快： 0.02～0.06秒，即1～3个周期断开电流 一般： 0.06～0.15秒，即3～7个周期断开电流 3.选择性：保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切 除，使停电范围尽量缩小。即跳开离故障点最近的断路器。 4.灵敏性：指对其保护范围内故障的反应能力。
任何运行方式下，被保护设备范围内发生故障，不论短路 点的位置、类型、是否有过渡电阻，都能动作于跳闸或发出 信号。
模块3小结
模块3重点讲授了中性点直接接地电网 接地故障时的特点及零序保护的构成。
思考题
1. 中性点直接接地电网接地故障时的零序 分量特点是什么？ 2. 灵敏I段与不灵敏I段的区别是什么？
模块4 220kV线路的距离保护
模块4知识重点
1.距离保护的原理、特性。 2.距离保护的振荡和断线闭锁装置。 3.三段式距离保护。
多路模拟量输入
数据采集 单元
多路开关量输入
开关量输 入接口
电源模块
CPU
保存数据用RAM
存放程序用 EPROM
存放定值用 EEPROM
定时器/ 计数器
外部通信 接口（CI）
计算机通信网络 保护功能通信
MMI 人机接口
接打印机 接PC
开关量输 出接口
告警信号 跳闸信号
RCS-901线路微机保护装置正面图
知识点回顾
4. 易于获得附加功能 传统保护装置的功能单一，仅限于保护功能，而微机保护装置 除了提供传统保护功能外，还可以提供一些附加功能。如保护 动作时间和各部分的动作顺序，故障类型、相别、测距及故障 前后电压、电流的波形等。 5. 改善保护性能 由于微机的应用，可以采用一些新原理，解决一些传统保护难 以解决的问题。例如，变压器差动保护如何识别励磁涌流和主 变内部故障等。 6. 简便化、网络化 微机保护具有完善的网络通信能力。同时，微机保护装置本身 消耗功率低，降低了对电流、电压互感器的要求，易于实现数 字式互感器与微机保护的接口。
查，包括交流电压断线、开关位置状态检查等，不正常时发
告警信号。
故障计算程序中进行各种保护的知识点回顾
六. 微机保护的特点
1. 调试维护方便 过去的机电型保护装置的调试工作量很大，原因是这类保护 装置的功能完全依赖硬件来实现。而微机保护各种复杂的功 能均由相应的软件来实现。 2. 高可靠性 微机保护可对其硬件和软件连续自检，它能够自动检测出其 自身硬件的异常，有效地防止拒动，因此可靠性很高。 3. 灵活性 由于微机保护的特性主要由软件决定，因此替换或改变软件 就可以改变保护的特性和功能，从而灵活地适应系统运行方 式的变化。
模块3 220kV线路的零序保护
• 短路点零序功率最大，越靠近变压器中性点处零序 功率越小。零序功率方向与正序功率方向相反，由 线路指向母线。
• 零序电压与零序电流的相位关系：3U0电压在相位 上滞后3I0电流-1100。
Uko 700 -1100 Io´
模块3 220kV线路的零序保护
2. 零序电压、零序电流滤过器
模块2 220kV线路的保护配置
④ 两套保护装置与其他保护、设备配合的回路应遵循相 互独立的原则。
⑤ 两套保护装置之间不应有电气联系。 ⑥ 线路纵联保护的通道(含光纤、微波、载波等通道及
加工设备和供电电源等)、远方跳闸及就地判别装置应 遵循相互独立的原则按双重化配置。 ⑦ 330kV及以上电压等级输变电设备的保护应按双重化 配置。 ⑧ 220kV及以上电压等级线路保护应按双重化配置。
模块2 220kV线路的保护配置
• 按照2005年《国网公司十八项电网重大反事故措施》 中,电力系统重要设备的保护应采用双重化配置。 一. 继电保护双重化配置的基本要求 ① 两套保护装置的交流电压、交流电流应分别取自电压
互感器和电流互感器互相独立的绕组。其保护范围应 交叉重叠，避免死区。 ② 两套保护装置的直流电源应取自不同蓄电池组供电的 直流母线段。 ③ 两套保护装置的跳闸回路应分别作用于断路器的两个 跳闸线圈。
不平衡电流
模块3 220kV线路的零序保护
3.阶段式零序电流保护
• 快速零序I 段：只能保护本线路的一部分。 ① 灵敏I 段：定值较小，用于全相运行下的接地故障。
1）应躲过被保护线路末端发生单相或两相接地短路时流过本线
路的最大零序电流。
2）躲过由于断路器三相触头不同时合闸出现的最大零序电流。
可靠系数，取1.2-1.3
模块2 220kV线路的保护配置
死区故障分析：
k
模块2 220kV线路的保护配置
二. 220kV线路保护的主要配置
配置全线速动主保护以及完备的后备保护 线路保护为双重化配置 断路器保护按线路配置 主保护推荐选用： 分相电流差动保护＋纵联距离保护(或纵联方向保护)
模块2 220kV线路的保护配置
• 运行中的电力系统，由于电气设备绝缘老化或损坏、雷击、 鸟害、设备缺陷或误操作等原因，可能出现各种故障。最 危险的故障是各种类型的短路，其中，接地故障 几率最高，而三相短路后果最为严重。
• 电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏，但并未发展 成故障，称为不正常运行状态。例如过负荷就是最常出 现的不正常运行状态。另外电网的频率过低、电压过高 也属于不正常运行状态。
知识点回顾
思考题
1. 电力系统继电保护装置的任务是什么？ 2. 对继电保护的基本要求是什么？ 3. 什么是后备保护？分几种？ 4. 微机保护装置有哪些特点？
模块2 220kV线路的保护配置
模块2知识重点
1.十八项反措对继电保护双重化的配置要求 2. 220kV线路的保护配置方式 3. 继电保护双重化的理解