高压线路远跳保护动作原理及保护配置
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浅谈500kV变电站远方跳闸保护摘要:介绍500kv远方跳闸的原理,跳闸逻辑,动作过程,以及就地判别装置判据,通过实例分析了远方跳闸的接线情况、与其他保护之间的联系及远方跳闸的操作和注意点。
认为远方跳闸宜使用单独的跳闸出口,并启动失灵,以保障电力系统的安全稳定运行。
关键词:500kv远方跳闸线路保护安全措施就地判别中图分类号:tm773 文献标识码:a 文章编号:1007-3973(2012)012-020-031远方跳闸概念当500kv系统高抗保护动作、过电压保护动作和开关失灵动作,均需要两侧开关断开,单靠本侧的开关跳开还不能将故障切除,必须同时由本侧发出远方跳闸信号,当对侧线路保护收到远方跳闸命令后,迅速将与该线相连的两只开关跳开,使故障及时切除。
远方跳闸是一种直接跳闸命令,易受通道干扰信号导致保护误动,所以当收到远跳时通常还需经过就地判别装置,以过电流、距离ⅱ段及分相低功率等作为判据,提高远方跳闸保护的安全性而不降低可靠性。
2远方跳闸动作过程500kv接线方式如图1,当甲站线路1发生故障,线路1线路保护动作出口跳断路器a和b,如果b断路器拒动,故障电流仍能通过b断路器从母线侧或线路2送至故障点,此时由于故障点在线路2线路保护范围外,线路2线路保护不会动作,只能通过 b断路器的失灵保护(以跳该断路器的保护动作,且故障电流仍存在为判据)延时200ms动作,跳开c断路器,并发远跳信号至乙站跳开断路器d和e,达到隔离故障点的目的。
3远方跳闸的配置和跳闸逻辑3.1 远方跳闸配置以前华东电网对500kv线路远方跳闸的配置要求为:如保护采用高频通道,或距离保护(如rel531、rel521)用光纤通道,需加装就地判别装置;如分相电流差动保护(如rel561,rcs931)走光纤通道,线路保护中含有远方跳闸功能,(延时20ms)直接传送远方跳闸信号至对侧,不加就地判别装置。
但华东电网最新规定要求所有的线路保护均需加装就地判别装置。
⾼压线路远跳保护动作原理及保护配置RCS—931AM远跳功能⼀、基本原理RCS—931(利⽤光纤传输的是数字信号)利⽤数字通道,不仅实时交换两侧电流数据,同时也可以交换两侧开关量信息,其中包括远跳及远传。
(光纤通道传输的是数字信号,传输过程信号不会衰弱,优点是传输信号稳定,具有很⾼的可靠性)24V光耦插件(OPT1)开⼊接点626为远跳开⼊。
保护装置采样得到远跳开⼊为⾼电平时,931装置就会起动远跳,经过校验处理,将信号转换成数字,利⽤光纤传输到对测的931A保护,对侧确认收到远跳信号后再结合本侧的判据)收到经检验确认的远跳信号后,若整定控制字“远跳受本侧控制”整定为“0”,则开放出⼝继电器正电源,同时⽆条件起动A、B、C三相出⼝跳闸继电器,并闭锁重合闸;若整定为“1”,起动A、B、C三相出⼝跳闸继电器,并闭锁重合闸,但并不开放出⼝继电器正电源(也就是不提供跳闸回路电源),需本装置(931保护)总起动元件起动才开放出⼝继电器正电源,即需本装置总起动元件起动才能出⼝跳闸。
(说明⼀下装置总起动元件起动和保护起动是不同的概念。
装置总起动元件先起动(整定的很灵敏,只要电压,电流,或零序电压电流有稍⼤的变化,就会起动,然后装置进⾏计算,判断是不是故障,这样保护就避免了保护频繁起动),然后进⼊故障判别程序,然后才是各保护起动。
所以总起动元件起动,保护不⼀定起动⼆、远跳开⼊上图,当13TJR、23TJR接点闭合时,24V光耦插件(OPT1)远跳开⼊接点1n626为⾼电平,保护装置采样得到远跳开⼊接点1n626为⾼电平,将向对侧保护装置传送远跳信号。
注:1n104为RCS—931 24V光耦插件(OPT1)+24V电源。
1n626为RCS—931 24V光耦插件(OPT1)远跳开⼊接点。
1D*、4D*为RCS—931保护柜接线端⼦排。
4n*为CZX—12R操作继电器箱背⾯接线端⼦。
13TJR、23TJR为CZX—12R操作继电器箱内13TJR继电器、23TJR继电器的常开接点。
220kV母线故障短线路远跳拒动分析摘要:220KV母线差动保护动作时,切除故障母线上所有开关,同时通过操作箱的三跳继电器启动远跳切除对侧开关。
本文以220KV线路CSC103光纤保护装置为研究对象,对其保护远跳拒动进行分析,同时还介绍其发送和接收远跳功能的原理。
希望通过本文的分析能对今后的运行及继保人员熟悉掌握220kV线路的远跳功能,出现类似的故障问题,能够迅速准确有效地分析保护动作行为。
关键词:短线路;近端母线故障;保护拒动;动作行为分析我国电力系统中,220KV及以上电压等级通常采用光纤作为传播数据信息的通道。
这种方式有其独特的优点:首先,其有很强的抗干扰能力,可靠性较高。
其次,数字光纤通道,在交换了两侧电流数据的同时,还交换了开关量信息,远跳保护就是利用主保护的光纤通道进行数据交换,从而实现远跳功能。
本文以某220kV线路CSC103光纤差动保护装置为研究对象,对其远跳保护拒动进行分析。
1远跳的概念故障点在母差保护动作范围,由其快速动作,切除故障母线运行开关,对侧变电站故障点没有在线路保护范围,无法快速解除故障,要由对侧线路保护装置的后备保护经延时切除故障,影响系统的稳定运行。
为了实现快速保护动作,设置远跳功能,在母差和失灵保护动作后,启动三跳继电器,利用主保护光纤通道,远跳对侧开关。
2远跳动作原理将采集得到远跳开入为高电平时,经滤波处理确认,作为开关量,连同电流采样数据及CRC校验码等一起打包为完整的一帧信息,通过数字通道,传送给对侧保护装置。
启动元件主要包括重合闸启动元件、零序电流启动元件、静稳破坏的启动元件、弱馈低电压启动元件以及电流突变量启动元件。
无论启动哪一元件动作,在动作启动之后,都是将保护及在开放出口安装的继电器的正电源进行启动。
220kV某线路长度3kM,配置两套主保护。
2017年3月25日,电厂侧母差保护动作,给220kV线路主保护CSC103B远跳开入,变电站侧CSC-103B保护未动作。
纵联保护原理一、纵联保护:高频保护是利用某种通信设备将输电线路两端或各端的保护装置纵向连接起来,将各端的电气量(电流、功率方向等)传送到对端,将各端的电气量进行比较,以判断故障在本线路范围内还是范围外,从而决定是否切除被保护线路。
二、相差高频保护原理:(已经退出主流,不做解释)相差高频保护作为过去四统一保护来说,占据了很长一段时间的主导地位,随着微机保护的发展,相差高频保护已经退出实际运行。
相差高频保护是直接比较被保护线路两侧电流的相位的一种保护。
如果规定每一侧电流的正方向都是从母线流向线路,则在正常和外部短路故障时,两侧电流的相位差为180°。
在内部故障时,如果忽略两端电动势相量之间的相位差,则两端电流的相位差为零,所以应用高频信号将工频电流的相位关系传送到对侧,装在线路两侧的保护装置,根据所接收到的代表两侧电流相位的高频信号,当相位角为零时,保护装置动作,使两侧断路器同时跳闸,从而达到快速切除故障的目的。
侧电流侧电流侧电流侧电流启动元件:判断系统是否发生故障,发生故障才启动发信并开放比相。
操作元件:将被保护线路工频三相电流变换为单相操作电压,控制收发信机正半波发信,负半波停信。
作为相差高频保护,其启动定值有两个,一个低定值启动发信,另一个高定值启动比相,采取两次比相,延长了保护动作时间。
对高频收发信机调制的操作方波要求较高,区外故障时怕出现比相缺口引起误跳闸,因此被现有的方向高频所取代。
二、闭锁式高频保护原理方向纵联保护是由线路两侧的方向元件分别对故障的方向作出判断,然后通过高频信号作出综合的判断,即对两侧的故障方向进行比较以决定是否跳闸。
一般规定从母线指向线路的方向为正方向,从线路指向母线的方向为反方向。
闭锁式方向纵联保护的工作方式是当任一侧正方向元件判断为反方向时,不仅本侧保护不跳闸,而且由发信机发出高频信号,对侧收信机接收后就输出脉冲闭锁该侧保护。
在外部故障时是近故障侧的正方向元件判断为反方向故障,所以是近故障侧闭锁远离故障侧;在内部故障时两侧正方向元件都判断为正方向,都不发送高频信号,两侧收信机接收不到高频信号,也就没有输出脉冲去闭锁保护,于是两侧方向元件均作用于跳闸。
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 CD312K=0.75K=0.6I0dzIdzI 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 IN CDset(3). I . . .M I K I IN MN (4)***************************************************************************** 讲解例子IdES M IMINNERTA TAKr(a) 系统图IqdIr(b) 动作特性ESM II NMNERESM II NMNTA TAIKTA TAIK(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 。
RCS—931AM远跳功能
一、基本原理
RCS—931(利用光纤传输的是数字信号)利用数字通道,不仅实时交换两侧电流数据,同时也可以交换两侧开关量信息,其中包括远跳及远传。
(光纤通道传输的是数字信号,传输过程信号不会衰弱,优点是传输信号稳定,具有很高的可靠性)
24V光耦插件(OPT1)开入接点626为远跳开入。
保护装置采样得到远跳开入为高电平时,931装置就会起动远跳,经过校验处理,将信号转换成数字,利用光纤传输到对测的931A保护,对侧确认收到远跳信号后再结合本侧的判据)
收到经检验确认的远跳信号后,若整定控制字“远跳受本侧控制”整定为“0”,则开放出口继电器正电源,同时无条件起动A、B、C三相出口跳闸继电器,并闭锁重合闸;若整定为“1”,起动A、B、C三相出口跳闸继电器,并闭锁重合闸,但并不开放出口继电器正电源(也就是不提供跳闸回路电源),需本装置(931保护)总起动元件起动才开放出口继电器正电源,即需本装置总起动元件起动才能出口跳闸。
(说明一下装置总起动元件起动和保护起动是不同的概念。
装置总起动元件先起动(整定的很灵敏,只要电压,电流,或零序电压电流有稍大的变化,就会起动,然后装置进行计算,判断是不是故障,这样保护就避免了保护频繁起动),然后进入故障判别程序,然后才是各保护起动。
所以总起动元件起动,保护不一定起动
二、远跳开入
上图,当13TJR、23TJR接点闭合时,24V光耦插件(OPT1)远跳开入接点1n626为高电平,保护装置采样得到远跳开入接点1n626为高电平,将向对侧保护装置传送远跳信号。
注:1n104为RCS—931 24V光耦插件(OPT1)+24V电源。
1n626为RCS—931 24V光耦插件(OPT1)远跳开入接点。
1D*、4D*为RCS—931保护柜接线端子排。
4n*为CZX—12R操作继电器箱背面接线端子。
13TJR、23TJR为CZX—12R操作继电器箱内13TJR继电器、23TJR继电器的常开接点。
下图为N 保护装置侧向M 保护装置传送远跳信号示意图:
三、下面分析13TJR 继电器、23TJR 继电器何时动作(常开接点闭合)为何要触发远跳功能 注:n1、n30分别为第一组操作电源+电源、-电源;n2、n31分别为第二组操作电源+电源、-电源。
结合开关控制回路图,得知:
1、母线保护中的:母差保护动作、失灵保护动作、线路跟跳;或者RCS —923保护中的:三相不一致保护、充电保护、过流保护、零序过流保护动作时,11TJR 、12TJR 、13TJR 、21TJR 、22TJR 、23TJR 继电器导通带电,其辅助接点动作。
(充电保护及过留保护平时是不投的,因为它们动作的话会直接三跳并闭锁重合闸。
充电保护一般对线路进行第一次充电的时候才投,因为第一次充电线路有故障多数是永久故障)
1、11TJR 继电器、12TJR 继电器其常开辅助接点闭合,用于第一组跳闸回路三相跳闸。
12TJR 继电器另外一对常开辅助接点闭合,用于三相失灵起动。
n40 4D95 n31
n2 23TJR 22TJR 21TJR 母线保护柜I
母线保护柜II
RCS —923 V V V n38 4D90 n30
n1 13TJR 12TJR 11TJR 母线保护柜I
母线保护柜II
RCS —923 V V V
2、21TJR继电器、22TJR继电器其常开辅助接点闭合,用于第二组跳闸回路三相跳闸。
22TJR继电器另外一对常开辅助接点闭合,用于三相失灵起动。
3、13TJR继电器、23TJR继电器其常开辅助接点闭合,用于触发远跳。
4、另外,结合跳闸逻辑图、及重合闸逻辑图可知,1TJR、12TJR、13TJR、21TJR、22TJR、23TJR继电器其辅助接点不用于起动重合闸(也就是闭锁重合闸)。
所以母线保护、RCS—923A保护动作跳闸不起动重合闸。
结论:母线保护动作或者RCS—923A动作三相跳闸并且不起动重合闸,同时还触发了RCS—931的远跳功能。
四、对侧保护装置确认收到远跳信号后,动作过程如下:
1、当本侧收到对侧的远跳信号且定值中“远跳受本侧控制”置“0”时:
(1)、当本侧收到对侧的远跳信号且定值中“远跳受本侧控制”置“0”时,开放出口继电器正电源500ms。
(2)、无条件起动A、B、C三相出口跳闸继电器,同时闭锁重合闸;(请参看RCS—931跳闸逻辑图)
2、当本侧收到对侧的远跳信号且定值中“远跳受本侧控制”置“1”时:
(1)、无条件起动A、B、C三相出口跳闸继电器,同时闭锁重合闸;(请参看RCS—931跳闸逻辑图)
(2)、当本侧收到对侧的远跳信号且定值中“远跳受本侧控制”置“1”时,不开放出口继电器正电源。
需本侧装置总起动元件起动,才开放出口继电器正电源7秒。
即远跳受本侧装置总起动元件控制。
注:“远跳受本侧控制”置“0”与“远跳受本侧控制”置“1”的区别在于,当本侧收到对侧的远跳信号时,是否开放出口继电器正电源。
定值中“远跳受本侧控制”是指远跳受本侧装置总起动元件控制。
五、母线保护动作或者RCS—923A动作,为何要触发远跳功能,其作用是
如下图,如果在N侧线路开关与CT之间发生故障,该故障属于母差保护范围,母差保护动作跳开N侧母线上所有开关,但是故障并没有完全切除。
而对于线路保护属于区外故障,主保护将不动作,M侧只能通过后备保护跳开M侧开关(这样的话故障将不能快速切除)。
(不能理解为是母差保护的死区)
为使母线故障及开关与CT之间故障时对侧保护能快速跳闸,(931)保护装置设计了一个远跳开入端子。
用于向对侧保护传送本侧母差保护、失灵保护等动作信号。
如上图,在母差保护动作跳开N开关的同时,13TJR接点、23TJR接点闭合触发远跳开入,向对侧传送远跳信号。
对侧收到经检验确认的远跳信号后,若整定控制字“远跳受本侧控制”整定为“0”,则开放出口继电器正电源,同时无条件起动A、B、C三相出口跳闸继电器,并闭锁重合闸;若整定为“1”,起动A、B、C三相出口跳闸继电器,并闭锁重合闸,但并不开放出口继电器正电源,需本装置总起动元件起动才开放出口继电器正电源,即需本装置总起动元件起动才能出口跳闸。
六、南瑞RCS—931AM与四方CSC—103远跳的比较
其基本原理相同,但在某些方面略有不同。
例如,四方CSC—103可整定为远跳受本侧装置总起动元件控制,也可以整定为远跳受II距离元件起动控制。
南瑞RCS—931A定值中“远跳受本侧控制”只包含远跳受本侧装置总起动元件控制。
具体可参看RCS—931A跳闸逻辑方框图。
另外RCS—931AMM 后本版,远跳开入受主保护硬压板的控制。
RCS—931AM无此限制。
七、RCS—902A 与RCS—931AM的比较
1、RCS—902A没有远跳功能。
因为RCS—931AM利用数字通道(即光纤通道,传输数字信号,有通信功能),不仅实时交换两侧电流数据,同时也可以交换两侧开关量信息,其中包括远跳及远传。
由于数字通信采用了CRC校验,并且所传开关量又专门采用了字节互补校验及位互补校验,因此具有很高的可靠性。
而RCS—902A的通信通道只传送“允许”信号或“闭锁”信号(不能传输数字信号,远跳信号)。
2、RCS—902A有类似远跳的功能。
同样能够使母线故障及开关与CT之间故障时对侧保护能快速跳闸。
注:1n104为RCS —902A 24V 光耦插件(OPT )+24V 电源。
1n612为RCS —902A 24V 光耦插件(OPT )“其他保护动作停信”接点。
1D* 为RCS —902A 保护柜接线端子排。
4D*为
RCS —931AM 保护柜接线端子排。
4n*为CZX —12R 操作继电器箱背面接线端子。
13TJR 、23TJR 为CZX —12R 操作继电器箱内13TJR 继电器、23TJR 继电器的常开接点。
n1、n30分别为第一组操作电源+电源、-电源;n2、n31分别为第二组操作电源+电源、-电源。
母线保护中的:母差保护动作、失灵保护动作、线路跟跳;或者RCS —923保护中的:三相不一致保护、充电保护、过流保护、零序过流保护动作时,13TJR 继电器、23TJR 继电器其常开辅助接点闭合,1n612为RCS —902A 24V 光耦插件(OPT )“其他保护动作停信(或发信)”接点为高电平。
1、对于“闭锁”式纵联保护,“其他保护动作停信” 1n612接点为高电平时,停止向对侧发送闭锁信号。
对侧收不到闭锁信号,正方向元件动作,反方向元件不动作,则对侧纵联保护动作。
(对对侧纵联保护来说是正方向,故障时停发闭锁信号,但本侧是反方向,所以仍发闭锁信号,对侧纵联保护收到闭锁信号不会动作,所以当本侧母差保护动作后停止向对侧发闭锁信号,对侧纵联保护不发也收不到闭锁信号因此会动作)
2、对于“允许”式纵联保护,“其他保护动作发信” 1n612接点为高电平时,向对侧发送允许信号。
对侧收到允许信号,正方向元件动作,反方向元件不动作,则对侧纵联保护动作。
投退原则:当母线保护屏或光纤差动保护屏有工作时,要求退出远跳压板,是否需要两边同时投退。