220kV线路保护配置及运行方式

220kV线路保护配置及运行方式

概况

220kV踏九线线路保护装置由两套独立的、配置相同保护功能的保护装置组成。两套装置配置了

光纤差动保护、零序保护、距离保护。两套装置都带有重合闸功能，其中2号保护装置单相重合闸启用。

光纤差动保护

输电线路保护采用光纤通道后由于通信容量很大所以往往做成分相式的电流纵差保护。输电

线路分相电流纵差保护本身有选相功能，哪一相纵差保护动作那一相就是故障相。输电线路两侧

的电流信号通过编码成码流形式然后转换成光的信号经光纤输出。传送的信号可以是包含了幅值

和相位信息在内的该侧电流的瞬时值，保护装置收到输入的光信号后先转换成电信号再与本侧的

电流信号构成纵差保护。

纵联电流差动继电器的原理

I CD

3

12

K=0.75K=0.6

I0dz

I

dz

I f

许继差动特性四方差动特性

本装置差动保护由故障分量差动、稳态量差动及零序差动保护组成。

差动保护采用每周波96点采样，由于高采样率，差动保护可以进行短窗相量算法实现快速

动作，使典型动作时间小于20ms。故障分量差动保护灵敏度高，不受负荷电流的影响，具有很强

的耐过渡电阻能力，对于大多数故障都能快速出口；稳态量差动及零序差动则作为故障分量差动

保护的补充。

比例制动特性动作方程如下：

..

I M I I

N CDset

（3）

. I . . .

M I K I I

N M

N （4）

***************************************************************************** 讲解例子

I

d

E

S M I

M

I

N

N

E

R

TA TA

K

r

(a) 系统图

I

qd

I

r

(b) 动作特性

E

S

M I

I N

M

N

E

R

E

S

M I

I N

M

N

TA TA

I

K

TA TA

I

K

(c)内部短路(d)外部短路

图2-29 纵联电流差动保护原理

设流过两侧保护的电流I M 、I N 以母线流向被保护的线路方向规定为其正方向，如图中箭头

方向所示。

以两侧电流的相量和作为继电器的动作电流I d ，I d I M I N 。该电流有时也称做差动电流。另以两侧电流的相量差作为继电器的制动电流I，I r I M I N 。纵联电流差动继电器的动

r

作特性一般如图（b）所示，阴影区为动作区，非阴影区为不动作区。这种动作特性称做比率制

动特性，是差动继电器（线路、变压器、发电机、母线差动保护中用的差动继电器）常用的动作

特性。图中I qd 为起动电流，K r 是制动系数。

当差动继电器的动作电流I和制动电流I r 满足两个动作方程时，它们对应的工作点位于阴影

d

区，继电器动作。

当线路内部短路时，如图(c) 所示，两侧电流的方向与规定的正方向相同。此时I d I I I ，动作电流等于短路点的电流I K ，动作电流很大。而制动电流I r 较小，

M N K

I 2 2 ，小于短路点的电流I K 。如果两侧电流幅值相等的

r I I I I I I I

M N M N N K N

话，制动电流甚至就为零。因此工作点落在动作特性的动作区，差动继电器动作。当正常运行或

1

如果忽略线路上的电容电流，则I M I K 、I N I K 。因而动作电流I d I M I N I K I K 0 ，制动电流I r I M I N I K I K 2I M ，制动电流是二倍的短路电流，制动电流很大。因此工

作点落在动作特性的不动作区，差动继电器不动作。所以这样的差动继电器可以区分内部短路和

外部短路（含正常运行）。继电器的保护范围是两侧TA 之间的范围。

从上述原理的叙述可以进一步推广得知：只要在线路内部有流出的电流，例如内部短路的短

路电流、线路内部的电容电流都会形成动作电流。只要是穿越性的电流，例如外部短路时流过线

路的短路电流、负荷电流都只形成制动电流而不会产生动作电流。

TA 断线检查

许继判据：

由于差动保护的灵敏性，对TA 二次回路的监视应更加严格，其中TA 断线可能引起误动。

当一侧TA 断线时，本侧可能电流突变量启动，但对侧不会突变量启动，且系统电压不会发生变

化，因此差动保护不会开放，不会误动作。在两侧装置都不启动的情况下，投入以下TA 断线或异常识别判据：

①I0.15

m I I I

n n

c

I m 0.04 I I n 0.04 I

n n

；或

②. I m I n 0.15 I n I c

I m 0.04 I

n

I m I 0.25 I I

n m

n

式中当电容电流补偿投入或线路参数电纳整定为零时ΔIC=0 ，否则ΔIC=1.5IC ，IC 为根据线路电纳参数求得的全线路电容电流，采用以上判据，既具有灵敏性，又能自适应于重负荷运行方

式。以上判据①或②满足持续1s 后，装置发生告警Ⅱ信号，呼唤值班员进行处理。当判据①满足

I m 0.04 I时报文为本侧 A （B、C）相TA 断线，当判据①满足I n 0. 04I n 时报文为对侧 A

n

（B、C）相TA 断线。判据②满足时，报文为本侧A（B、C）相差流长期存在。装置TA 断线后在相应控制字投入情况下，分相闭锁差动保护；当TA 断线消失后，差动保护重新投入。差流长

期存在时，装置只发告警信号，并不闭锁保护。

后备保护在判断出零序电流持续12s 大于零序辅助启动定值I04 时，将驱动告警Ⅱ继电器发

出本地及中央告警信号，并发出“TA 回路异常”告警报告，闭锁保护，装置继续监视零序电流，

一旦零序电流消失，保护将自动解除闭锁。

四方判据：

a) 装置的零序电流连续12s 大于I04 定值，报“TA 断线告警”, 并闭锁零序各段保护；

b) 差动保护TA 断线检测：断线侧的自产3I0 值连续12s 大于max｛0.9*min （I04 定值、反时限零序电流定值、零差定值），一次240A｝，而断线相电流小于0.06In(In 为二次侧额定电流)；计算出正常两侧的差电流连续12s 大于0.15In 而断线相电流小于0.06In 报“TA 断线告警”。判出TA 断线后，可通过控制字选择闭锁或不闭锁差动保护，如果选择闭锁差动保护，只闭锁断线