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纵联保护工作原理及故障处理.ppt

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纵联保护工作原理及故障处理,一、 纵联保护工作原理,1、纵联保护:纵联保护是综合反映线路两侧电气量变化的保护,对本线路全长范围内的故障均能瞬时切除 。,2、原理:线路两端的保护都能够测量到对端保护的动作信号,再与本侧带方向的保护动作信号比较、判定,以确定是否为区内故障,若为区内故障,则瞬时跳闸。这样无论在线路的任何一处发生故障,线路两侧的保护都能瞬时动作跳闸 。,3、从原理上看,纵联保护分为两类:第一类是纵联方向保护。即反映线路故障的测量原件为各种不同原理的方向元件。目前在保护中采用的方向元件主要有:方向阻抗元件、负序功率方向元件、零序功率方向元件、突变量方向元件。利用高频通道将线路对侧方向判断的结果传送到另一侧,每侧保护经过逻辑判断区分内外部故障。可见这类保护属于间接比较线路两侧电量的纵联保护。目前在电力系统运行的这类保护有高频距离(闭锁/允许)保护、高频负序(闭锁/允许)保护、高频零序方向(闭锁/允许)保护、高频突变量方向(闭锁/允许)保护。第二类是差动纵联保护。这类保护是直接将对侧电流的相位信息传送到本侧,本侧电流的相位信息也传送到对侧。每侧保护对两侧电流的相位进行比较,从而判断出区内外故障。这类属于直接比较两侧电量的纵联保护,目前在电力系统运行的这类保护有高频相差保护、导引线差动保护、光纤纵差保护、微波电流分相差动保护。,4、纵联保护按信号传输通道,可分为4类:(1)导引线纵联保护(2)电力线载波纵联保护(3)微波纵联保护(4)光纤纵联保护采用电力线载波通道传输,以高频方向保护和高频闭锁距离保护为保护的双微机保护是220kV高压线路保护配置的主要方式。随着光纤技术在电力系统通信中的广泛应用,目前已实现用光纤通道传输保护信息。光纤通道具有传输速率高、抗干扰性能好、安全可靠性高、能保持长期不间断地传输信号的特点,已成为纵联保护传输通道的首选方式。,二、高频通道的组成与作用,图一 纵联保护载波通道的构成,1、高频通道的组成: 1)线路耦合电容器输电线路耦合方式相地耦合: A相:高闭、载波;B相:方向高频(相差高频);C相:远切、载波。相相耦合: A相与B相:高闭 C相:远切、载波。2)线路阻波器防止高频信号向母线方向分流的设备。L-C组成并联谐振回路(单频、宽频等)。高频信号呈很大的阻抗,使高频信号被限制在所保护的输电线路之内传输。工频电流呈很小的阻抗,不影响工频电力的传输,线路阻波器由主线圈,调谐元件和避雷器组成。阻波器故障较多的是避雷器和调谐电路故障引起的。,3)耦合电容器工频电流呈很大的阻抗,防止其侵入高频收发信机;高频信号呈很小的阻抗。与结合滤波器共同组成带通或高通滤波器,只允许此通带频率之内的高频信号通过。当高频通道衰耗偏大时,如检查阻波器与结合滤波器没有问题,应检查电容式电压互感器的接线盒中的放电间隙是否短路4)结合滤波器结合滤波器电路一般由排流线圈和耦合电容器以及电感、电容组成高通或带通电路。与耦合电容器组成带通或高通滤波器;起阻抗匹配作用,减小高频信号的衰耗(电力架空线的特性阻抗为400Ω、300Ω(分裂导线);高频电缆的特性阻抗为75Ω或100Ω)。使电力线载波机或高频收发信机与高压线路隔离。结合滤波器主要故障:绝缘水平下降:避雷器损坏: 5)接地刀闸 在调整或检修电力线载波机收发信机和结合滤波器时,将它接地,耦合电容器下端绝对不能悬空,否则,高压电将危及人身安全。,6)高频电缆电力线载波机或收发信机与结合滤波器之间连接的电缆。主要存在的问题:串扰其它通道、阻抗失配、高频电缆接地。 7)高频收发信机目前电力系统使用的收发信机厂家:南瑞继保------LFX-912/913、PCS-912/913国家南自------PSF630许继电气 ------SF-500、600、960扬州电讯------YBX1、3、10宏图高科------GSF-1、3、9,2、高频通道的作用 高频保护需要良好的高频通道高频保护依靠两侧收发信机通过高压输电线路传输高频信号。电力系统无故障时,干扰相对来说较小,两侧高频保护基本处于待命状态;电力系统突发故障时,高频保护要在比正常时严重几倍的干扰情况下,及时启动,并完成收、发信,把保护动作信息准确送至对侧高频保护装置;高频保护除输电线路结合加工设备需提供良好的通道、对二次高频设备必须具有良好的抗干扰性能,避免高频保护在故障持续干扰时间内因信号的误收、误发而导致保护动作(误动和拒动)。,三、 差动保护光纤通道的构成,1、光纤保护通道设备(南瑞继保)RCS-901/2F(M)系列光纤方向、距离保护RCS-931/943/953系列线路纵差保护FOX-40/41系列光纤通信接口装置MUX-64/2M系列光纤通信接口装置主要应用连接方式如下 :,2、光纤通道保护的配置光纤通道保护的应在用主要有两端保护装置间直接使用光纤连接的专用光纤通道方式和数字复用光纤通道方式两种。(1)专用光纤通道方式通道配置专用光纤:一根光纤只用来传输一个方向的保护信息,不与其它任何信息复用。一对光纤可用来传输(双向)一条线路两侧的保护信息。专用光纤通道的结构及其时钟设置如图1和图2所示。,,,,,,,,图1 专用光纤的通道结构,图2 内时钟“主-主”方式,时钟设置:采用专用光纤通道,两侧保护装置的时钟方式应设置为内时钟方式,即两侧的装置发送时钟作在“主-主”方式,数据发送采用本机的内部时钟,接收时钟从接受数据码流中提取,如图2所示。,,时钟方式:通过控制字“专用光纤”置“1”或清“0”来设置通信时钟。a)采用专用光纤时,“专用光纤”置“1”,时钟方式采用“主-主”方式;b)复接PCM方式时,“专用光纤”清“0”,时钟方式采用“从-从”方式;c)复接PCM时,采用“从-从”方式可解决系统同步问题。,图3 复用PCM光纤通道结构,图4 复用2M通道结构,(2)数字复接方式通道配置复接PCM:保护信息按G.703同向接口形式,以64Kbit/s的速率复接到PCM交换机,和其它信息复用后一起传输。(a)复用PCM通道结构(如图3所示)(b)复用2M通道结构(如图4所示),(c)主要参数设备设置时钟设置:通过64k同向接口复接PCM通信设备或复用2M通道,则两侧保护装置的时钟方式应选用外部时钟方式,即两侧装置的发送时钟工作在“从-从”方式,据发送时钟和接收时钟为同一时钟源,均是从接收数据码流中提取,数据发送64kbit/s从SCC来码型变换光纤发送(主)光纤数据,接收64kbit/s去SCC码型变换光纤接收(主)光纤时钟,提取DPLL发时钟内部时钟64kHz晶振,如图5所示。,图5 外部时钟“从-从”方式,四、保护装置,1、RCS-931输电线路光纤电流纵差保护 (1)保护配置 主保护光纤电流纵差保护、工频变化量接地、相间距离Ⅰ段后备保护以正序电压为极化量的阻抗继电器构成的三段式接地、相间距离保护A型:零序电流Ⅱ段(带方向)、Ⅲ段(方向可选择)B型:零序电流Ⅰ、Ⅱ段(带方向)、Ⅲ、Ⅳ段(方向可选择)D型:零序电流Ⅱ段(带方向)、零序反时限方向电流保护(方向可选择) 重合闸单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸、重合闸停用,(2)光纤电流纵差保护原理,以母线流向被保护线路方向为正方向 动作电流(差动电流)为制动电流为动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲线上方,继电器动作。,线路内部短路动作电流制动电流因为 继电器动作。 凡是在线路内部有流出的电流,都成为动作电流。,线路外部短路动作电流制动电流因为 继电器不动。 凡是穿越性的电流不产生动作电流,只产生制动电流。,2、RCS-902数字式超高压线路成套快速保护装置 (1)保护配置 主保护纵联距离、零序方向、工频变化量距离 后备保护A型:三段式接地距离、三段式相间距离、二个延时段零序方向过流B型:三段式接地距离、三段式相间距离、四个延时段零序方向过流C型:有分相命令,纵联保护的方向按相比较,适用于同杆并架双回线,后备保护配置同RCS-902A;D型:以 RCS-902A 为基础,仅将零序Ⅲ段方向过流保护改为零序 反时限方向过流保护 重合闸单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸、重合闸停用,(2)纵联距离保护原理 距离方向继电器 RCS_902A(B、C、D)由距离方向和零序方向继电器,经通道交换信号构成全线路快速跳闸的方向保护,即装置的纵联保护。 将按超范围整定的距离继电器构成方向比较元件,其动作特性与距离保护基本一致,由低压距离继电器、接地距离继电器、相间距离继电器组成。(a)低压距离继电器 工作电压: 极化电压:正方向故障时,动作特性如图1,反方向故障时动作特性如图 2。,(b) 接地距离继电器 工作电压:极化电压: 动作特性如图2,图1 正方向故障时动作特性,图2 反方向故障时动作特性,(C) 相间距离继电器 工作电压: 极化电压: 动作特性如图3.7.5。 (d)反方向距离继电器 该继电器仅在保护投退控制字‘弱电 侧’=1 时才投入,它由三个接地距离继电器和三个相间距离继电器组成。 在弱电侧,当距离方向和零序正反方向元件均不动作时,若反方向距离继电器动作,则判为反方向故障,若反方向距离继电器不动作,则不认为是反方向故障。,图3 三相短路稳态特性,零序方向继电器 零序正反方向元件(F0+ ,F0-)由零序功率P0决定,P0由3U0和3I0*ZD的乘积获得(3 U0、3 I0为自产零序电压电流,ZD是幅值为 1 相角为 78°的相量),P0 0 时F0-动作;P0-1 伏安(IN=5A)或P0-0.2 伏安(IN =1A)时F0+动作。纵联零序保护的正方向元件由零序方向比较过流元件和F0+的与门输出,而纵联零序保护的反方向元件由零序启动过流元件和F0-的与门输出。,3、装置介绍及故障处理 (1) RCS-931、RCS-902保护装置面板布置图,RCS-931装置的正面面板布置图,RCS-902装置的正面面板布置图,(2)RCS-931(RCS-902)保护装置面板信号灯说明,(3) RCS-931、RCS-902保护装置指示灯异常处理步骤:,“运行”灯不亮的处理步骤:1)检查并记录后台监控计算机和保护装置上出现的信号灯及显示信息;2)检查直流馈线柜上通往线路保护柜的空气开关是否跳闸,如果跳闸,则试 合一次。如不成功则不应再试。3)检查线路保护屏上对应装置的电源空气开关是否跳开,如跳开应退出该保 护装置所控制的所有出口压板后立即试合一次,如试合成功则马上恢复退出的出口压板;4)合上后该信号仍没有消失,应检查线路保护屏屏背端子接触是否良好;5)故障不能排除时将以上情况汇报运行调度、变电管理所,并做记录“TV断线”灯亮时的处理步骤:1)检查后台机母线电压指示是否正常;2)若母线电压指示不正常,检查PT二次保护电压空气开关是否跳开;3)检查该装置交流电压输入空气开关是否跳开;4)检查该线路刀闸的辅助接点是否接触良好;5)检查电压二次回路接头有无松动、断线;,“充电”灯不亮的处理步骤:1)检查开关是否在分闸位置;2)检查重合闸方式把手是否置于停用位置;3)检查重合闸出口压板是否在退出位置,沟三闭重压板是否在投入位置;4)打印定值,检查定值中重合闸投入控制字是否置“0”;5)检查开关SF6压力是否达到闭锁值;6)检查线路PT是否断线;7)检查是否有其它闭重信号输入。8)若信号不能复归则汇报调度。“通道异常”灯亮的处理步骤:检查记录时间和该装置上出现的显示信息,并复归装置信号,如果无法复归则汇报中调,等待中调命令退出纵联保护。,“跳A、跳B、跳C”灯亮时的处理步骤:1)检查并记录监控后台机所发出的信号情况,检查开关的位置,有无电流、有功功率、无功功率指示;2)检查并记录保护装置的信号发出情况;3)复归保护动作信号;4)将以上情况汇报调度;5)在保护装置和故障录波器屏上打印保护动作信息及故障录波信息;6)按开关的日常巡视检查项目现场检查开关跳闸后情况;7)将上述检查的保护动作情况和开关间隔情况汇报调度及变电管理所;8)按照调度的命令进行处理。严禁不经调度命令即行对开关试送电操作;“重合闸”灯亮时的处理步骤:1)检查并记录时间和保护装置上出现的信号灯及显示信息,打印跳闸报告及录波图,并复归装置信号。2)检查开关的动作情况,重合闸是否动作成功;3)检查开关三相有无异常等;4)汇报调度及变电管理所。,装置始终对硬件回路和运行状态进行自检,当出现严重故障时(带“*”),装置闭锁所有保护功能,并熄灭“运行”灯。若出现其它故障时,装置只退出部分保护功能。报警类型都可以从液晶显示的报文与本规程所列的报文列表对比,得出其分类后再根据其分类查找相应的处理方法。,
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