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1、葛洲坝电厂500kV开关站保护及自动装置介绍,2009年7月,目录,1 开关站主接线及常见故障类型简介 2 线路保护配置介绍 3 断路器保护配置介绍 4 母线保护介绍 5 大江稳控切机装置、故障路波装置介绍,1 开关站主接线及常见故障类型简介,开关站主接线简介 500kV开关站采用3/2接线方式，有6条进线和6条出线 3/2接线方式的特点： 运行方式灵活多变，操作简便，检修简单，不容易产生误操作； 在母线故障及检修时不停电； 在母线故障及断路器同时拒动的情况下，仍能保证大部分元件不停电，可靠性高 投资大，维护工作量大，占地面积大。,1 开关站主接线及常见故障类型简介,断路器、隔刀、地刀的编号规
2、律 开关站为50字头，以线路为核心 与线路有关的隔刀带6字 地刀带7，靠母线侧为7，另为17 3/2接线中与母线邻近的断路器叫边开关，两组母线中间的断路器称为中间断路器。 靠近I母的边开关叫1DL 中间断路器叫2DL 靠近II母的边开关叫3DL,1 开关站主接线及常见故障类型简介,1 开关站主接线及常见故障类型简介,500kV开关站常见故障类型,1、线路故障 2、母线故障 3、断路器故障,500kV开关站对保护配置要求,能迅速切除各种故障，使被保护元件承受故障电流时间最短，停电范围最小。 500kV开关站配置的保护 线路保护 母线保护 断路器保护 电抗器保护,1 开关站主接线及常见故障类型简介
3、,500kV继电保护配置原则 双重化 双重化必须满足： 工作电源独立 出口回路独立 测量回路独立 高频通道独立,1 开关站主接线及常见故障类型简介,2 线路保护配置介绍,500kV开关站线路保护的配置,2 线路保护配置介绍,2 线路保护配置介绍,主保护： 光纤电流纵差保护原理（高频距离保护） 后备保护: 距离保护 零序方向过流保护 动作后果：跳2DL、3DL,2 线路保护配置介绍,保护原理介绍,电流差动保护,规定TA的正极性端指向母线侧，电流的参考方向以母线流向线路为正方向。,2 线路保护配置介绍,光纤电流纵差保护原理,动作电流(差动电流)为： 制动电流为： 差流元件动作方程： ,2 线路保护
4、配置介绍,如图示：区内故障时，两侧实际短路电流都是由母线流向线路，和参考方向一致，都是正值，差动电流就很大，满足差动方程，差流元件动作。,区内故障示意图,2 线路保护配置介绍,区外故障时，一侧电流由母线流向线路，为正值，另一侧电流由线路流向母线，为负值，两电流大小相同，方向相反，所以差动电流为零，差流元件不动作。,区外故障示意图,2 线路保护配置介绍,高频距离保护（允许式） 每端的保护必须在方向元件动作，同时又收到对端的允许信号之后，才能动作于跳闸，只有故障线路的保护符合这个条件。,允许式方向纵联保护工作原理 （a）网络接线及允许信号的传送 （b）基本框图,2 线路保护配置介绍,允许信号的纵联
5、保护在500kV线路中应用较多。目前国产的在500kV线路中应用的允许信号的纵联保护是超范围允许式纵联保护。 起动元件起动； D+元件动作；D_元件不动作；同时满足上述二个条件向对侧发高频信号。收到对侧的高频信号。同时满足上述三个条件8ms后发跳闸命令。,2 线路保护配置介绍,距离保护是反应输电线路一端电气量的变化的保护。 将输电线路一端的电压、电流加到阻抗继电器中，阻抗继电器反应的是它们的比值，称之为测量阻抗。 阻抗继电器的测量阻抗反应了短路点的远近，也就反应了短路点到保护安装处的距离，所以把以阻抗继电器为核心构成的反应输电线路一端电气变化量的保护称作距离保护。,距离保护,2 线路保护配置介
6、绍,距离保护的保护范围,距离保护I段：只保护本线路的一部分（瞬跳) 距离保护II段：可靠保护本线路的全长，它的保护范围延伸到相邻线路(带延时） 距离保护III段：作为本线路I、II段的后备，在本线路末端短路要有足够的灵敏度(带延时）,距离保护的优点：受运行方式的变化影响小,2 线路保护配置介绍,输电线路的零序电流保护是反应输电线路一端零序电流的保护。 正常运行无零序电流 只有在接地短路时才有零序电流,零序方向过流保护,零序保护的保护范围,零序电流I段：只保护本线路的一部分，按躲过本线路末端接地时流过保护的最大零序电流整定（未投入） 零序电流II段：能以较短的延时尽可能的切除本线路范围内的故障(
7、带延时） 零序电流III段：应可靠保护本线路的全长，在本线路末端金属性接地短路时要有一定的灵敏度(带延时） 零序电流IV段：做为I、II、III段保护的后备，保护本线路的高阻接地短路。,零序电流保护的特点：受运行方式的变化影响大，只能反映接地短路故障。零序IV段灵敏度高，保护过渡电阻的能力很强。,2 线路保护配置介绍,3 断路器保护配置介绍,断路器保护的配置,3 断路器保护配置介绍,进线短引线保护,短引线保护用于一个半接线方式的主接线中，当一串出线或进线退出运行，隔刀拉开，且要求闭环运行时，需要投入短引线保护。,3 断路器保护配置介绍,如上图所示，隔离开关拉开，线路侧PT停电，线路保护停用，因
8、此短引线范围内的故障失去主保护，需投入短引线保护 短引线保护采纵联差动保护 短引线保护的投入和退出受隔离开关辅助接点控制，在隔离开关合闸时停用 短引线保护的动作后果： 出线停用：跳2DL、3DL 进线停用：跳1DL、2DL,3 断路器保护配置介绍,当输电线路、变压器、母线或者其他主设备发生短路，保护装置动作并发出跳闸指令，但故障设备的断路器仍拒绝动作跳闸，称之为断路器失灵 失灵的原因主要有： 断路器跳闸线圈断线 断路器操作机构发生故障 液压式断路器的液压低 直流电源消失及控制回路故障,断路器失灵保护,3 断路器保护配置介绍,1DL失灵： 启动I母 启动主变保护 跳2DL 2DL失灵： 跳1DL
9、 启动主变保护 跳3DL 启动远跳 3DL失灵： 启动II母 跳2DL 启动远跳,失灵保护动作后果,3 断路器保护配置介绍,（1）瞬跳故障相 （2）延时三跳故障断路器 （3）延时跳相邻断路器 失灵保护由线路保护或主变保护启动,失灵保护的动作顺序,3 断路器保护配置介绍,当本断路器不管任何原因只有一相或两相跳开，处于非全相状态时可由本保护跳开三相。 判据：不一致投入 控制字投入。 任一相TWJ动作且该相无电流，确认为该相断路器在跳闸位置。 按的判别方法又判断并非三相开关都处于跳闸位置，确认为断路器三相不一致。 不一致零序过流元件动作或不一致负序过流元件动作，此判据可由不一致经零负序电流控制字投退
10、。 动作后果：满足上述判据经可整定的时间延时出口跳开本断路器。,断路器三相不一致保护,3 断路器保护配置介绍,投入条件：断路器对线路或变压器充电而合于故障元件上时，由充电保护作为此种情况下的保护。 构成：充电保护由两段式的电流保护实现。 动作后果：保护动作后跳本断路器,充电保护,3 断路器保护配置介绍,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 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 , 或A、B 、C三个分相跳闸同时动作，这时如果死区过流元件动作，对应的断路器已跳开，装置收到三相的动作接点，经整定的时间延时起动死区保护。 死
11、区保护的出口与失灵保护相同，动作后跳相邻断路器。,死区保护,3 断路器保护配置介绍,500kV开关站采用单跳启动重合闸 重合闸由二种方式起动：位置不对应起动和外部跳闸起动。,重合闸,3 断路器保护配置介绍,线路上短路保护要跳边、中两个断路器，重合闸自然也要合两个断路器。考虑到有可能重合于永久性故障线路上，为减少冲击这两个断路器不应该同时重合，应有一个顺序。（先合后合问题） 如果重合于永久性故障线路上，保护应再次跳开该断路器，此时假若断路器失灵，为尽量减少对系统的影响，重合闸应先合边断路器。待边断路器重合成功后（线路有电压）再合中断路器。 重合闸应按断路器设置。,3/2接线对重合闸的要求,3 断
12、路器保护配置介绍,4 母线保护介绍,母线保护的配置,4 母线保护介绍,母线保护装置可以实现母线差动保护、断路器失灵保护出口等功能。,母线保护的功能：,4 母线保护介绍,母线差动保护,区内故障时，各元件实际短路电流都是由线路流向母线，和参考方向一致，都是正值，此时差动电流很大，差流元件动作。,4 母线保护介绍,母线差动保护,区外故障时，如线路3上发生故障，此时线路1、2、4短路电流是流向母线，为正值，线路3电流是流出母线，为负值。把母线看成电路上的一个节点，由节点电流定理，各元件电流相量和为0，所以差动电流为0，差动保护不动作。,4 母线保护介绍,以电流判据为主的差动元件，可以用复合电压闭锁元件
13、来配合，提高保护整体的可靠性。复合电压闭锁元件的动作表达式为：,母差保护动作后果：跳与母线相连的所有开关,4 母线保护介绍,5 大江稳控切机装置、故障录波装置介绍,大江稳控切机装置采用由南瑞集团生产的FWK-300分布式稳定控制装置 装置可用于区域性电网或大区互联电网的安全稳定控制，既可适应单个厂站的就地控制，又能构成大型的稳定控制系统，满足电力系统安全稳定控制的需要。 装置是一种分布式、模块化、拼装式结构的通用性很强的稳定控制装置，能适应电网暂态稳定控制、频率稳定与电压稳定控制、主变或线路过负荷控制等。,稳控装置,5 大江稳控切机装置、故障路波装置介绍,葛洲坝大江电厂决策机与双河变、葛洲坝大
14、江电厂执行机通过光纤通信组成稳控系统。 葛洲坝大江电厂决策机按双套配置组成，双柜并列运行。葛洲坝大江电厂执行机按双套配置组成，双柜主辅运行 葛洲坝大江电厂决策机稳定控制装置检测葛双双回、葛玉线、葛宜双回（备用）、备用元件1、备用元件2的故障，查找策略表切除机组。接收双河变发送的切机容量，切除机组。检测500kV母线，高周切除机组。 葛玉线故障时，将故障信息发送到双河变。 葛洲坝大江电厂执行机稳定控制装置采集14台机组电气量，判断机组跳闸。接收决策机发送的切机容量，切机台数，切除机组。,稳控装置的主要功能,5 大江稳控切机装置、故障路波装置介绍,通道联系图,5 大江稳控切机装置、故障路波装置介绍
15、,故障录波装置：系统正常运行时不录波，当系统发生故障或振荡时迅速启动录波，直接记录下反映到故障录波器安装处的系统故障电气量。 故障录波装置主要用来记录电网中各种扰动发生的过程，为分析故障和检测电网运行情况提供依据。,故障录波装置,5 大江稳控切机装置、故障路波装置介绍,为分析事故原因，研究防止对策提供原始资料 帮助查找故障点 分析评价继电保护及自动装置、断路器的动作情况 了解电力系统情况，迅速处理事故 实测系统参数，研究系统振荡,故障录波装置的作用,5 大江稳控切机装置、故障路波装置介绍,500kV开关站的录波装置采用由武汉中元生产的ZH-2故障录波装置 录波装置有两套 其主要功能有： 不定长
16、的动态录波和故障测距，测距精度优于2 记录系统发生大扰动时的时刻：精确到毫秒 记录系统发生大扰动前后各输入量（电流、电压、高频、开关状态等）的变化过程 实时监测、显示电压、电流波形及系统有功、无功、相角 记录保护和其他自动装置的动作情况,故障录波装置,5 大江稳控切机装置、故障路波装置介绍,ZH-2装置模拟量采样分四个时段： A时段：系统大扰动开始前的状态数据，记录时间为40ms-400ms可调； B时段：系统大扰动后初期的状态数据，记录时间为200ms-2000ms可调； C时段：系统大扰动后中期的状态数据，记录时间为1s-10s可调； D时段：系统动态过程数据，不定长录波，记录时间最长为30min,5 大江稳控切机装置、故障路波装置介绍,谢谢大家！,2012年7月,