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《电力系统自动装置》复习题参考答案绪论复习思考题1、简述电力系统自动装置的作用。
答：电力系统自动装置是保证电力系统安全运行、稳定运行、经济运行和避免电力系统发生大面积故障的自动控制保护装置。
2、电力系统自动装置有哪些功能？答：电力系统自动装置的功能主要有：（1）配合继电保护装置提高供电的可靠性；（2）保障电网的安全运行，防止故障的进一步扩大；（3）保证电能质量，使电力系统稳定运行和经济运行。
3、电力系统自动装置有哪些类型？答：电力系统自动装置有自动操作型和自动调节型。
而自动操作型又可分为正常操作型和反事故操作型。
第一章复习思考题1、AA T装置有何用途？答：备用电源和设备自动投入装置的作用是在当工作电源因故障被断开后，能自动、迅速地将备用电源或设备投入工作或将用户切换到备用电源上，使负荷不至于停电的一种自动装置，保证用户供电的可靠性和电力系统安全运行。
2、对AAT装置有哪些基本要求？答：AA T装置应满足以下基本要求：(1)保证工作电源或设备断开后，备用电源或设备才能投入；(2)工作母线突然失压时AA T应能动作；(3)AAT装置应保证只动作一次；(4)发电厂用AA T装置运行方式应灵活；(5)应校验AAT动作时备用电源过负荷情况；(6)备用电源投于故障时应使其保护加速动作；(7)AAT装置动作过程应使负荷中断供电的时间尽可能短。
3、为什么要求AAT装置只能动作一次？答：当工作母线发生持续性短路故障或引出线上发生未被出线断路器断开的持续性故障时，备用电源或设备第一次投入后，由于故障仍然存在，继电保护装置动作，将备用电压或设备断开。
此后，不允许再次投入备用电压或设备，以免对系统造成不必要的冲击，因此，AA T 装置只能动作一次。
4、简述明备用和暗备用的含义。
答：明备用方式是指备用电源在正常情况下不运行，处于停电备用状态，只有在工作电源发生故障时才投入运行的备用方式。
暗备用方式是指两个电源平时都作为工作电源各带一部分自用负荷且均保留有一定的备用容量，当一个电源发生故障时，另一个电源承担全部负荷的运行方式。
18 防止继电保护事故一.填空：1.220kV及以上主变压器及新建100MW及以上容量的发电机变压器组应按双重化配置(非电气量保护除外)保护。
2.保证继电保护操作电源的可靠性，防止出现二次寄生回路，提高继电保护装置抗干扰能力。
3.两套保护装置的交流电流应分别取自电流互感器互相独立的绕组；交流电压宜分别取自电压互感器互相独立的绕组。
其保护范围应交叉重叠，避免死区。
4.双重化配置的两套保护装置之间不应有电气联系。
与其他保护、设备(如通道、失灵保护等)配合的回路应遵循相互独立且相互对应的原则，防止因交叉停用导致保护功能的缺失。
5.采用双重化配置的两套保护装置应安装在各自保护柜内，并应充分考虑运行和检修时的安全性。
6.继电器和保护装置的直流工作电压，应保证在外部电源为80～115%额定电压条件下可靠工作。
7.智能变电站的保护设计应遵循相关标准、规程和反事故措施的要求。
8.双母线接线变电站的母差保护、断路器失灵保护，除跳母联、分段的支路外，应经复合电压闭锁。
9.非电量保护及动作后不能随故障消失而立即返回的保护(只能靠手动复位或延时返回)不应启动失灵保护。
10.发电厂升压站监控系统的电源、断路器控制回路及保护装置电源，应取自升压站配置的独立蓄电池组。
11.继电保护装置的配置和选型，必须满足有关规程规定的要求，并经相关继电保护管理部门同意。
保护选型应采用技术成熟、性能可靠、质量优良的产品。
12.依照双重化原则配置的两套保护装置，每套保护均应含有完整的主、后备保护，能反应被保护设备的各种故障及异常状态，并能作用于跳闸或给出信号。
13.有关断路器的选型应与保护双重化配置相适应，220kV及以上断路器必须具备双跳闸线圈机构。
两套保护装置的跳闸回路应与断路器的两个跳闸线圈分别一一对应。
14.应根据系统短路容量合理选择电流互感器的容量、变比和特性，满足保护装置整定配合和可靠性的要求。
15.并网发电厂均应制定完备的发电机带励磁失步振荡故障的应急措施，300MW及以上容量的发电机应配置失步保护。
发电机组继电自动保护装置整定计算书第一章绪论第一节继电保继电保护概述电力系统在运行中，由于电气设备的绝缘老化、损坏、雷击、鸟害、设备缺陷或误操作等原因，可能发生各种故障和不正常运行状态。
最常见的而且也是最危险的故障是各种类型的短路，最常见的不正常运行状态是过负荷，最常见的短路故障是单相接地。
这些故障和不正常运行状态严重危及电力系统的安全和可靠运行，这就需要继电保护装置来反应设备的这些不正常运行状态。
所谓继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气设备所发生的故障或不正常状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
它的基本作用是：⑴当电力系统发生故障时，能自动地、迅速地、有选择性地将故障设备从电力系统中切除，以保证系统其余部分迅速恢复正常运行，并使故障设备不再继续遭受损坏。
⑵当系统发生不正常状态时，能自动地、及时地、有选择性地发出信号通知运行人员进行处理，或者切除那些继续运行会引起故障的电气设备。
可见，继电保护装置是电力系统必不可少的重要组成部分，对保障系统安全运行、保证电能质量、防止故障的扩大和事故的发生，都有极其重要的作用。
为完成继电保护的基本任务，对于动作于断路器跳闸的继电保护装置，必须满足以下四项基本要求：⑴选择性选择性是指电力系统发生故障时，继电保护仅将故障部分切除，保障其他无故障部分继续运行，以尽量缩小停电范围。
继电保护装置的选择性，是依靠采用合适类型的继电保护装置和正确选择其整定值，使各级保护相互配合而实现的。
⑵快速性为了保证电力系统运行的稳定性和对用户可靠供电，以及避免和减轻电气设备在事故时所遭受的损害，要求继电保护装置尽快地动作，尽快地切除故障部分。
但是，并不是对所有的故障情况，都要求快速切除故障，应根据被保护对象在电力系统中的地位和作用，来确定其保护的动作速度。
（3）灵敏性灵敏性是继电保护装置对其保护范围内发生的故障或不正常工作状态的反应能力，一般以灵敏系数K表示。
灵敏系数K越大，说明保护的灵敏度越高。
继电保护及自动装置配置1.保护及自动装置配置电力系统继电保护及自动装置是指在电网发生故障或异常运行时起控制的自动装置。
电力系统中自动装置，用于防止电力系统稳定破坏或事故扩大而造成大面积停电或对重要客户的供电时间中断。
1.1继电保护保护配置图6-10是600MW（300MW），500kV发编组单元的保护配置图，保护配置选用DGT-801型数字式发电机变压器保护配置，高压侧为3/2断路器，发电机匝间（横差保护）、主变纵差保护。
发电机后备和异常运行保护为对称过负荷（反时限）保护、不对称过负荷（反时限）保护、复合电压过流保护、过电压保护、失磁保护、失步保护、100%定子接地保护转子一点和两点接地保护、低频保护。
主变压器后备和异常运行保护为主变阻抗保护，零序电流保护。
（按照规程要求说明主保护、后备保护、异常保护）1.2发电机组安全自动装置的配置（1）备用电源和备用设备自动投入装置。
对于发电厂用电系统，由于其故障所引起的严重后果，必须加强厂用电的供电可靠性。
但对于厂电来讲，采用环网供电，往往是用电系统的运行及其继电保护装置更加复杂化，反而会造成更严重的事故，因而多采用所谓辐射性的供电网络，为了提高其供电可靠性，往往采用备用电源自动投入装置BZT。
发电机准同期并列是发电厂很频繁的日常操作，如果操作错误，导致冲击电流过大，可能使机组的大轴扭曲及引起发电机的绕组线圈变形、撕裂、绝缘损坏，眼中的肺通气并列会造成机组和电网事故，所以电力部门将并网自动化列为电力系统化的一项重要任务。
另外，随着计算机技术的发展和电力系统自动化水平的不断提高，对同期设备的可靠性、可操作性等性能也提出了更高的要求。
（2）PSS-660型数字式自动准同期装置。
PSS-660型数字是自动准同期装置主要实现数目可配置的1~16个对象的线路型同期或机组型自动准同期。
PSS-660型适用于各种场合的发电机组或线路并网。
（选取不同装置介绍）（3）WBKQ-01B微机型设备电源快速切换装置。
国家电网公司十八项电网重大反事故措施1 防止人身伤亡事故1.1 加强作业场所的危险点分析和做好各项安全措施1.1.1 各单位工作或作业场所的各项安全措施必须符合《国家电网公司电力安全工作规程》（国家电网安监〔2005〕83号）和DL5009《电力建设安全工作规程》的有关要求。
1.1.2 各单位要根据工作内容认真做好作业现场危险点分析工作，并根据危险点分析做好安全措施。
要定期检查危险点分析工作。
1.1.3 在作业现场对可能发生人身伤害事故的地方，应设立安全警示牌，并有可靠的防护措施。
对交叉作业的现场应有交叉作业的安全防护措施。
1.2 加强作业人员培训1.2.1定期组织对本单位有关作业人员进行安全技术培训，提高安全防护水平。
特别是临时、新参加工作人员必须强化安全技术培训，并在证明其具备必要安全技能情况下，指定有工作经验的人员带领下方可工作，禁止在没有监护的条件下指派临时、新参加工作人员单独从事有危险的工作。
1.2.2 各单位应经常进行各种形式的安全思想教育，提高职工的安全防护意识，学会安全防护方法及在发生伤害事故情况下自救和互救的方法。
1.2.3 要有针对性对各种作业人员(包括工作票签发人、工作负责人、工作许可人、工作操作监护人)定期进行安全规程、制度的培训，务使其熟练地掌握有关安全措施和要求，明确各自的安全职责，严把安全关。
1.3 加强外包工程人员管理1.3.1 加强对各种承包工程的安全管理，明确业主、监理、承包商的安全责任，做到严格管理，安全措施完善，并根据有关规定严格考核。
1.3.2 在有危险性的电力生产区域内作业，如有可能引电力设施引发火灾、爆炸、触电、高空坠落、中毒、窒息、机械伤害、烧烫伤等容易引起人员伤害、电网事故、设备事故的场所作业，发包方应事先进行安全技术较低，要求承包方制定安全措施，并配合做好相关的安全措施。
1.4 加强安全工器具的检查在防止触电、高处坠落、机械伤害、灼烫伤等人身伤害事故方面，应认真贯彻安全组织措施和技术措施，并配备充足合格的经国家或省、部级质检机构检测合格的、可靠性高的安全工器具和防护用品，并根据有关标准、规程要求定期检验，淘汰不合格的工器具和防护用品，以提高作业的安全水平。
第一章概述一、名词解释1、继电器：继电器是当达到整定值时，将突然改变输出状态的一种自动器件。
2、继电保护装置：是由一个或若干个继电器连接而成，以实现某个（些）继电保护功能的装置。
3、选择性：是指首先由故障设备的保护切除故障，系统中非故障部分仍继续运行，以尽量缩小停电范围。
当其保护或断路器拒动时，才由相邻设备的保护或断路器失灵保护切除故障。
4、速动性：是指保护装置应能尽快切除短路故障。
5、灵敏性：是指在设备的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置具有的反应能力。
6、可靠性：是指保护装置该动作时应动作，不该动作时别动作。
二、填空题1、故障发生后对电力系统将造成的后果有：（烧坏故障设备）、（影响用户正常工作和产品质量）、（破坏电力系统稳定运行）。
2、电气设备运行超过额定电流时将引起：（过热）、（加速绝缘老化）、（降低寿命）、（引起短路）等。
3、继电保护的基本任务是（当电力系统故障时，能自动、快速、有选择地切除故障设备，使非故障设备免受损坏，保证系统其余部分继续运行）；（当发生异常情况时，能自动、快速、有选择地发出信号，由运行人员进行处理或切除继续运行会引起故障的设备）。
4、继电器是（当输入量达到整定值时将改变输出状态）的一种自动器件。
继电保护装置由（一个或若干个继电器相连接）组成，一般分（测量）、（逻辑）、（执行）部分。
5、缩短故障切除时间就必须（缩短保护动作时间）和（减小断路器的跳闸时间）。
三、问答题1、电力系统常见的故障、异常工作情况和事故是指什么？它们之间有何不同？又有何联系？答：最常见的故障指各种类型的短路，包括单相接地、两相短路、两相接地短路、三相短路和发电机、变压器绕组的匝间短路等。
此外，还有输电线路，以及短路与断线组合的复故障等。
不正常情况指电气设备或线路正常工作遭到破坏，如过负荷、过电压、电力系统振荡、频率降低等，但未形成故障。
事故指人员伤亡、设备损坏、电能质量下降超过允许值和停电等。
编号：AQ-JS-06117
( 安全技术)
单位：_____________________
审批：_____________________
日期：_____________________
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大型发电机组支接于高压线路
的系统继电保护
System relay protection of large generator set connected to high voltage line
大型发电机组支接于高压线路的系
统继电保护
使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。
0引言
分支线路作为一种接线方式,可以节约投资、缩短工期、施工快捷方便,在电网边缘部位、尤其在低压系统中得到应用。
但其在高压电网、特别是双侧电源分支线路或三侧电源分支线路中,由于保护配置及定值整定难度较大,则很少采用,在电网中心区高压线路上支接大型发电机组更是极为少见。
但是,当发电机组基建工程进度比与之配套的输变电工程建设快时,为了使发电机组早日并网发电,发挥效益,不得不采取过渡措施。
我们曾采取将200MW发电机组支接于电网中心区220kV线路的接入系统方式,这种特殊接线方式对继电保护提出了许多需要研究解决的新课题。
1线路支接情况
支接点的三侧中,一侧紧接200MW发电机组,另外两侧变电站与主电网紧密相连。
支接后,电厂与两变电站间分别为17.22km和33.57km,两变电站间为50.79km。
2三侧分支线路保护和系统继电保护配置
2.1距离保护
按无助增条件下电厂与每个变电站间80%阻抗整定。
经计算,分别为0.4662Ω和0.9972Ω,取其中最小值0.4662Ω(二次侧值,以下同)为电厂侧距离保护Ⅰ段定值,以保证选择性。
按助增条件下每个变电站侧短路、电厂侧均有足够灵敏度整定。
经计算,分别得到3.4170Ω和6.4819Ω,取其中最大值6.4819Ω为电厂侧距离保护Ⅱ段定值,以保证灵敏度。
相邻线均配置有双套全线速动保护,距离保护Ⅱ段按近后备考虑,动作时间取0.5s。
变电站侧距离保护Ⅰ段整定公式同式(1),其中ZL为两个变电站间阻抗。
按无助增条件下两个变电站间80%阻抗整定。
经计算,得到变电站侧距离保护I段定值为1.4635Ω。
而两个变电站到电厂间线路阻抗分别为0.5828Ω和1.2465Ω,均小于1.4635Ω,可以看出,此时距离保护Ⅰ段将深入电厂升压变。
但变电站到电厂间线路阻抗加升压变阻抗分别为3.7107Ω和4.3743Ω,若升压变故障时考虑助增因素,两个阻抗值将更大,均大于1.4635Ω,不会深入到低压侧厂用电部分,可保证选择性。
两个变电站分别按有电厂助增条件下线路末端有足够灵敏度整定。
经计算,得到2.7697Ω和2.4834Ω,分别为两个变电站侧距离保护Ⅱ段定值,并且满足灵敏度要求。
同样,距离保护Ⅱ段动作时间取0.5s。
距离保护Ⅰ段按上述方法保证选择性整定后,分支线三侧运行时由于助增作用将导致保护区缩小,故应加强主保护。
由此可看出支接线路保护的运行特点及整定的特殊性和复杂性,在本线路内要考虑助增因素,时刻注意参数的选取和对应关系;还可看出电网侧变电站的助增作用大于发电机组的助增作用。
2.2零序保护
支接运行的助增作用同样将对零序保护产生影响;三侧运行时导致Ⅰ段保护区缩小,同样要求加强主保护。
2.3三侧高频保护
我国的高频方向保护,高频闭锁距离零序保护一般采用单频制,故障启动发信,正方向故障停信。
区内故障时各侧均停信,各侧跳闸;区外故障时总有一侧因反方向故障不停信,闭锁各侧保护,均不跳闸。
从基本理论来说,高频方向保护和高频闭锁保护可适应三侧电源分支线路,但实际上存在很多问题亟待解决。
高频通道因分支线的分流作用而增加介入衰耗。
高频信号衰耗过大,有可能造成闭锁式保护区外故障误动、允许式保护区内故障拒动。
经研究分析,将支接点移至电厂内,在支接点两个变电站侧(仍在电厂内)各装设一组高频阻波器和耦合电容器(将高频信号仍限制在一段线路范围内),并采用高频差接滤波器和高频差分网络组成电厂与两个变电站间三端互通桥,降低了高频通道衰耗。
通过试验,又发现高频信号衰耗与高频差分网络中电感元件接线有关,运用排列组合方法
通过试验确定了最佳接线。
另外,选用了发信电平较高的收发信机。
采取上述措施后,经实测,各端收发信机最低接收电平满足规程要求。
当两个幅值和频率相近的正弦波信号叠加时,会出现差拍现象;两个信号频率越接近,拍谷时间越长。
单频制高频保护由于两侧或三侧高频信号叠加,即会产生差拍问题,情况严重时将造成保护误动。
对此可以采取以下措施:适当变更三侧频率(电厂侧采用中心频率,两个变电站分别增加或减少100Hz),以尽量减少拍谷时间;收发信机采用收信门控电路,本侧有高频信号时不接收对侧高频信号,本侧无高频信号时才接收对侧高频信号,以避免高频信号叠加;先收信10ms才开放保护回路,此时,感受为正方向故障的保护开始停信,避免了反方向故障侧送来的高频信号与本侧高频信号叠加;微机保护收信信号消失,开放保护回路延时8ms,躲开差拍造成的闭锁信号缺口,以防误动。
运行实践证明,上述措施是有效的。
由于系统阻抗很小,分支线路太短,在不同运行方式下,助增作用变化较大,高频闭锁距离零序保护不但整定复杂,而且存在保护安装处背后故障时误动的可能性,该分支线主保护采用了双套LFP-901型高
频方向保护,运行期间既无误动,也无拒动。
2.4短路、非全相运行的影响和要求
三侧间线路短路或两个变电站母线短路,发电机出口残压约为45%～60%额定电压,要求快速切除故障。
发变机组不允许非全相运行。
2.5其他保护停信和断路器位置停信
按照技术规程要求,对于分支线路高频保护,母线保护动作不应停信,以免线路两个对侧跳闸,从而维持两个对侧间的运行。
这无疑是正确的。
但该分支线路支接有大型发电机组,线路又很短,从保障机组安全考虑,必须快速切除全线故障及分支线三端的母线故障和发电机组故障。
因此,两变电站侧分别接入母线保护和失灵保护停信,电厂侧接入发电机组保护停信,三侧都接入断路器位置停信,以便断路器失灵及断路器与电流互感器之间短路时由线路对侧保护快速切除故障,并兼有远方跳闸功能。
2.6跳闸与重合闸
电厂侧须三相跳闸,不重合,以免造成负序或重合于故障而对发电
机组产生不利影响。
当发变组保护动作时,通过高频停信使变电站侧跳单相或三相。
变电站侧若投自动重合闸,同时电厂侧断路器失灵时,将对发变组造成第2次故障电流冲击,对机组安全运行不利。
因此,变电站侧也不投重合闸。
为了避免单跳不重合造成非全相运行,变电站侧同样三相跳闸。
2.7三侧运行与两侧运行
由于新机组运行期间难免有这样那样的问题,停机次数较多,而两个变电站间为电网的重要联络线,不允许长期停运。
三侧运行或一变电站侧断开时,对保护的要求如上所述。
断开侧的保护及收发信机退出运行,以免线路内部故障时由于远方启信闭锁保护而导致拒动。
当发变机组停运时,两个变电站侧投分相跳闸、单相重合闸。
电厂侧保护及收发信机退出运行,两侧三相不一致保护动作时间躲过单相重合闸整定。
3保护方案实施效果
三侧高频保护经过2年多的运行,曾经历20多次区外故障(其中
2次转换性故障)考验,没有误动过。
在频繁的倒闸操作中,三侧保护也没有出现过异常情况。
某次,发电机转子过流保护动作,其一路命令跳开升压变220kV 侧断路器,一路信号作用于高频停信。
由于断路器B相晚断开约40ms,电网通过电厂升压变中性点接地系统产生60ms零序电流,这是类似于单相接地的一段暂态过程。
尽管如此,高频保护均启动发信,并准确迅速地捕捉到了方向,电厂侧为反方向,两个变电站侧为正方向。
其中:一侧3Io为1.56A,超过零序停信定值1A,两套保护都停信;另一侧3Io 为1A,为停信临界值,一套保护停信,另一套保护未停信。
因此,一套保护因三侧停信而跳闸,说明分支线内部故障时三侧保护可快速切除故障;另一套因一侧未停信而被闭锁,说明高频通道衰耗满足要求,区外故障时,保护不会误动。
这次事件有力地印证了保护配置的正确性。
4结语
对应于配套工程建成投运,由于三端支接线路高频保护成功运行,使得该大型发电机组提前2年多安全发电供热,尽早缓解了电力和供热紧张局面,并创造了8亿元左右经济效益和显著的社会效益。
由于三端支接线路高频保护的成功运行,解决了支接线路任一处故障有选择的快速切除问题,也解决了发电机组故障或变电站母线故障、同时断路器失灵时线路对侧快速切除故障问题,保障了发电机组及电网的安全运行。
这一技术为大型发电机组支接于高压线路继电保护的配置与运行探索积累了经验。
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