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1、xx電廠保護及安全自動裝置介紹,xx電廠保護分部,目錄,1 基本概念2 主接線圖簡介3 大江廠房保護裝置4 500KV開關站保護裝置5 安全自動裝置6保護相關二次回路,一、基本概念,1 繼電保護裝置的定義 當電力系統中的電力元件（如發電機、線路等）或電力系統本身發生了故障或危及其安全運行的事件時，發出告警信號或跳閘命令，以終止這些事件發展的成套硬件設備。保護電力元件的稱繼電保護裝置；保護電力系統的稱安全自動裝置。為了保護電力運行設備及電力系統的正常運行，任何時候任何設備都不允許無保護狀態運行。2 繼電保護裝置的任務 將故障的電力設備從電力系統中切除，使其損壞程度減少到最小，保證無故障電力設備繼2、續正常運行。反應不正常運行狀態，發信號，在無人值班的變電所，保護可作用于減負荷或延時跳閘。,3 對繼電保護裝置的基本要求：選擇性：保護裝置選擇故障元件的能力。即只切除故障設備或線路，以保證無故障部分正常運行。快速性：快速切除故障設備或線路，保證系統的穩定。靈敏性：對其保護范圍內發生故障和不正常狀態的反應能力。可靠性：包括安全性（即不拒動）和可信賴性（即不誤動）。安全性是指應該動作的故障不應拒動；可信賴性是指不應該動作的故障不應誤動。,二、主接線圖簡介,1 大江電廠主接線圖簡介 xx電廠共裝機21臺，大江電廠安裝 14臺機組，二江電廠安裝7臺機組，總容量271.5萬千瓦，年均發電量157億千瓦時3、。大江電廠為擴大單元接線方式，共4個擴大單元14臺機組。500KV開關站采用3/2接線方式，六條進線六條出線，其中4條進線由大江廠房引入，2條進線通過聯變從二江廠房引入，1條出線（葛鳳線）送到武漢鳳凰山，2條出線（葛雙I、葛雙II）送到荊門的雙河變電站，再由姚雙線與河南的姚孟電廠連接，1條出線（葛崗線）送到湖南的崗市變電站，2條出線（葛換I、葛換II）與換流站相連，再經超高壓直流輸電送到上海的蘭橋換流站，與華東網相連。,2 3/2接線方式的特點 運行方式靈活多變，操作簡便；投資大，維護工作量大，占地面積大。3 斷路器、隔刀、地刀的編號規律 廠房為8字頭，以發電機為核心 開關站為50字頭，以線路4、為核心 與線路有關的隔刀帶6字 地刀帶7，靠母線側為7，另為17,三、大江廠房保護,廠房保護裝置主要有機組保護裝置主變單元保護裝置廠用變保護裝置,1 機組保護：主要故障類型：定子繞組相間短路，定子繞組同一相匝間短路，定子繞組接地故障，轉子一點、兩點接地故障，轉子回路低勵或失去勵磁電流。不正常工作狀態：過負荷，定子繞組過電流，定子繞組過電壓，三相電流不對稱，失步，過勵磁等機組保護配置情況 大江電廠機組保護裝置為能達公司生產的WYB-021型微機繼電保護裝置，包括子一系統、子二系統、管理機及出口層。,表1 8F21F機組保護配置,保護的作用及原理(1）縱差保護：反應發電機線圈及其引出線的相間短路。5、(2）不對稱保護：用于反應定子繞組同一相或分支短路。（3）失磁保護：反應發電機端測量阻抗，作為發電機全失磁或部分失磁保護，三個判據 靜穩阻抗判據；無功方向判據；變勵磁電壓判據。（4）過電壓保護：用于反應發電機突然甩掉負荷時引起定子繞組過電壓。（5）低壓過流保護：用于反應發電機外部短路引起的過電流及負荷超過發電機額定容量引起的三相對稱過負荷。,（6）負序過流保護：用于反應外部不對稱短路或不對稱故障引起的過電流及過負荷。（7）轉子過流保護：用于反應勵磁回路故障或強勵時間過長而引起的轉子繞組過負荷。（8）串并變過流保護：用于反應勵磁用串并變發生故障引起的過電流。,發電機縱差保護（故障分量比率制動式）6、,圖FC-1 比率制動式縱差保護原理接線,圖FC-2 比率制動特性,圖FC-3 故障分量比率制動特性圖,二,動作邏輯發電機縱差保護采用故障分量方式，分單相式差動和互鎖式差動（相間），邏輯框圖分別如圖FC-4，圖FC-5。,圖FC-4 發電機單相差動邏輯,圖FC-5 發電機相間縱差保護邏輯,說明：1、圖FC-4 中示出C相差動內部邏輯，A、B相內部邏輯同虛框中C相。2、圖FC-5 中A相差動、B相差動、C相差動內部邏輯圖，同圖FC-4虛框中C相。3、具體選擇單相式或相間式差動由保護控制字的D6位決定。當D6=0時為單相式差動；當D6=1時為相間差動，推薦投相間。4、CT斷線閉鎖差動由保護控制字的7、D0位決定，當D0=0時，CT斷線不閉鎖差動；當D0=1時CT斷線閉鎖差動。且只適用于單相式差動。,失磁保護動作邏輯1.失磁保護動作判據（1）由無功方向、靜穩阻抗和PT斷線構成，保護動作邏輯如圖 SC-6,圖SC-6 失磁保護動作邏輯（1）,2.失磁保護動作判據（2）由無功方向、靜穩阻抗、轉子低壓和PT斷線構成，保護動作邏輯如圖 SC-7,圖SC-7 失磁保護動作邏輯（2）,3.失磁保護動作判據（3）由無功方向、靜穩阻抗、轉子低壓、系統低壓和PT斷線構成，保護動作邏輯如圖 SC-8,圖SC-8 失磁保護動作邏輯（3）,2 主變保護：主要故障類型 內部故障：各相繞組之間發生的相間短路，單相繞組部8、分線匝之間發生的匝間短路，單相繞組或引出線通過外殼發生的單相接地故障。外部故障：絕緣套管閃絡或破碎而發生的單相接地短路，引出線之間發生的相間故障。不正常工作狀態：外部短路或過負荷引起的過電流，油箱漏油造成的油面降低，變壓器中性點電壓升高，外加電壓過高或頻率降低引起的過激磁等。機組保護配置情況 第一、四單元保護裝置為能達公司生產的WYB-3C型微機變壓器保護裝置，第二、三單元保護裝置為南自廠生產的WBZ-500H型微機變壓器保護裝置，具體保護配置情況如下表2、表3。,表3 WBZ-500H型變壓器保護配置表,表2 WYB-3C型變壓器保護配置表,保護的作用及原理(1）差動保護：采用差電流原理。構9、成：比例制動差動保護二次諧波制動五次諧波制動差速斷，反應變壓器繞組和引出線的多相短路，大接地電流電網側繞組和引出線接地短路以及繞組匝間短路。為了避免由于各個電流互感器的飽和特性和勵磁電流不同及其他原因引起不平衡電流造成保護誤動而設置比例制動。在變壓器空載投入或外部短路故障切除后，電壓恢復過程中，變壓器一側會產生激磁電流，此電流二次諧波分量含量多，此時設置二次諧波制動以防保護誤動。由于發電機勵磁系統的誤操作或失調，或電力系統的不正常運行，激磁電流中五次諧波電流分量很大，所以取五次諧波制動以防保護誤動。對于大型變壓器，為防止在較高的短路水平時，由于電流互感器飽和時高次諧波量增加，產生極大的制動力矩10、而使差動元件拒動，設置差速斷快速動作。,復合過流：由一個負序電壓繼電器和一個接在相間電壓上的低電壓繼電器共同組成的電壓復合元件，兩個繼電器只有一個動作，同時過電流繼電器也動作，裝置即啟動。過激磁：大型變壓器的額定工作磁密和它的飽和工作磁密相差不大，據B=KU/f，當U/f增加時，工作磁密B增加，當鐵心飽和后，勵磁電流急劇增大，造成變壓器過激磁，此時應裝設過激磁保護。重瓦斯：變壓器的主要保護，能有效反應變壓器內部故障,3 廠用變保護：差動、速斷、過流、過激磁、瓦斯保護等,四、500KV開關站保護裝置,500KV開關站保護裝置主要有線路保護母線保護斷路器保護聯變保護電抗器保護,1 500KV繼電保11、護配置原則雙重化 雙重化必須滿足：工作電源獨立 出口回路獨立 測量回路獨立 高頻通道獨立,斷路器一體化保護由北京四方公司的 CSC-121A+CSC-123A組成.CSC-121A為數字綜合重合閘及斷路器輔助保護裝置,主要適用與220KV及以上電壓等級的一個半斷路器接線方式.裝置包括綜合重合閘、失靈保護、死區保護、三相不一致保護等功能元件。CSC123A為數字式短引線保護裝置。當一串斷路器中一條線路停用，則該線路側的隔離開關將斷開，此時線路主保護停用，沒有快速保護切除故障，為此設置了短引線縱聯差動保護。由隔離開關的輔助觸點控制，在隔離開關合上時短引線保護停用。南京南瑞的RCS-922、美國SE12、L的SEL551也為短引線保護裝置。,RCS-925為過壓遠跳保護裝置。500kV的長線路主要聯接電廠到遠方的系統，送出大量的電力。當系統一側的斷路器因故斷開以后，電廠側的母線電壓將因為線路的電容效應而升高，有可能超過1.3倍的最高運行電壓，嚴重考驗設備的電壓耐受水平和電力設備絕緣水平。此時如果電廠側斷路器跳閘，將使斷路器在超過要求的條件下切斷線路，后果難以預料。電廠側電壓升高隨著水輪發電機的轉速飛升，相對繼電保護快速動作來說是一個緩慢過程。所以當線路受端側斷路器斷開的同時，發出遙切命令將電廠側線路隨即斷開，此時機組尚處于額定轉速，電壓也在允許條件下。美國SEL的SEL351-7也能實現過壓遠13、跳功能。,2 線路保護的配置,3 微機線路保護的介紹（RCS-901A型為例）RCS-901A包括以縱聯變化量方向和零序方向元件為主體的快速主保護，由工頻變化量距離元件構成的快速段保護，有三段式相間和接地距離及二個延時段零序方向過流作為后備的全套后備保護。軟件 圖4 保護程序結構框圖,主程序按固定的采樣周期接受采樣中斷進入采樣程序，在采樣程序中進行模擬量采集與濾波，開關量的采集、裝置硬件自檢、交流電流斷線和起動判據的計算，根據是否滿足起動條件而進入正常運行程序或故障計算程序。硬件自檢內容包括RAM、E2PROM、跳閘出口三極管等。正常運行程序中進行采樣值自動零漂調整、及運行狀態檢查，運行狀態檢14、查包括交流電壓斷線、檢查開關位置狀態、變化量制動電壓形成、重合閘充電、通道檢查、準備手合判別等。不正常時發告警信號，信號分兩種，一種是運行異常告警，這時不閉鎖裝置，提醒運行人員進行相應處理；另一種為閉鎖告警信號，告警同時將裝置閉鎖，保護退出。故障計算程序中進行各種保護的算法計算，跳閘邏輯判斷以及事件報告、故障報告及波形的整理。,硬件 圖5 硬件模塊圖,微機保護硬件系統通常包括五個部分 數據處理單元，主要指數字信號處理器DSP；數據采集單元，包括低通濾波、A/D變換器等 數字量輸入輸出接口，包括外部開入接口、光隔插件、出口跳閘插件、信號插件等 通信接口，包括通信插件、人機對話模塊、打印等 電源插15、件,保護原理簡介 工頻變化量距離繼電器 電力系統發生短路故障時，其短路電流、電壓可分解為故障前負荷狀態的電流電壓分量和故障分量，工頻變化量距離繼電器測量工作電壓的工頻變化量的幅值，其動作方程為：U Z 對相間故障：U OP=U I Z ZD=AB,BC,CA 對接地故障：U OP=U(I+K 3 I 0)Z ZD=A,B,C Z ZD為整定阻抗，一般取0.80.85 倍線路阻抗；U Z為動作門坎，取故障前工作電壓的記憶量。,為保護區內外各點金屬性短路時的電壓分布，設故障前系統各點電壓一致，即各故障點故障前電壓為U Z.區內故障時，可見，U OP E F1，繼電器動作。反方向故障時，可見，U O16、P E F 2，繼電器不動作。區外故障時，可見，U OP E F 3，繼電器不動作。,工頻變化量方向繼電器 RCS-901A由工頻變化量方向和零序功率方向繼電器,經通道交換信號構成全線路快速跳閘的方向保護。變化量方向繼電器測量電壓、電流故障分量的相位，當測量相角反相位時動作。其正方向元件測量相角為 其反方向元件測量相角為 其中 為電壓、電流變化量的正負序綜合分量，無零序分量；為模擬阻抗；為補償阻抗。,當正方向故障時，如圖，并假設系統的負序阻抗等于正序阻抗，將工頻變化量電壓電流分解為對稱分量，則 正方向經過渡電阻故障計算圖 其中M為轉換因子，根據不同的故障類型，裝置可選擇不同的轉換因子，以提高靈17、敏度。設系統阻抗角與 的阻抗角一致，則正方向元件測量相角為 反方向元件測量相角為 可見，正方向故障時，正方向元件可靠動作，反方向元件可靠不動。,反方向故障時，如圖，為線路至對側系統的正序阻抗，將電壓電流分解為對稱分量有：圖 反方向故障計算用圖 設系統阻抗角與 的阻抗角一致，則正方向元件測量相角為 反方向元件測量相角為 可見，正方向故障時，正方向元件可靠動作，反方向元件可靠不動,1.應用范圍 RCS931系列裝置為由微機實現的數字式超高壓線路成套快速保護裝置，可用作220KV及以上電壓等級輸電線路的主保護及后備保護。2.保護配置 RCS931系列保護包括以分相電流差動和零序電流差動為主體的快速主18、保護，由工頻變化量距離元件構成的快速I段保護，由三段式相間和接地距離及多個零序方向過流構成的全套后備保護，RCS931系列保護有分相出口，配有自動重合閘功能，對單或雙母線接線的開關實現單相重合、三相重合和綜合 重合閘。,3.保護程序結構 保護程序結構框圖如圖所示,主程序,采樣程序,故障計算程序,正常運行程序,起動？,N,Y,通信插件（COM）,繼電器出口1插件（OUT1）,本插件提供輸出空接點，如下圖所示,4 母線保護的配置 母線保護主要元件：電流差動 失靈保護 CT斷線,5 斷路器保護的配置斷路器保護主要元件：失靈 三相不一致 死區 充電 重合閘,五 安全自動裝置,xx大江電廠決策機與雙河變19、xx大江電廠執行機通過光纖通信組成穩控系統。xx大江電廠決策機按雙套配置組成，雙柜并列運行。xx大江電廠執行機按雙套配置組成，雙柜主輔運行xx大江電廠決策機穩定控制裝置檢測葛雙雙回、葛玉線、備用元件1、備用元件2的故障，查找策略表切除機組。接收雙河變發送的切機容量，切除機組。檢測500kV母線，高周切除機組。葛玉線故障時，將故障信息發送到雙河變。xx大江電廠執行機穩定控制裝置采集14臺機組電氣量，判斷機組跳閘。接收決策機發送的切機容量，切機臺數，切除機組。,六 保護相關二次回路,二次設備是指對一次設備進行監測、控制、調節、保護以及運行、維護人員提供運行工況或生產指揮信號所需的低壓電氣設備。如20、熔斷器、控制開關、繼電器、控制電纜等。由二次設備相互連接，構成對一次設備進行監測、控制、調節和保護的電氣回路成為二次回路或二次接線系統。,連接保護裝置的二次回路有以下幾種回路：(1)從電流互感器、電壓互感器二次側端子開始到有關繼電保護裝置的二次回路。(2)從繼電保護直流分路熔斷絲開始到有關保護裝置的二次回路。(3)從保護裝置到控制屏和中央信號屏間的直流回路。(4)繼電保護裝置出口端子排到斷路器操作箱端子排的跳、合閘回路。,二次回路的故障常會破壞或影響電力生產的正常運行。例如若差動保護的二次回路接線有錯誤，則當變壓器帶負荷較大或發生穿越性相間短路時，就會發生誤跳閘；若線路保護接線有錯誤時，一旦系統發生故障，則可能會使斷路器該跳閘的不跳閘，不該跳閘的卻跳了閘，造成設備損壞，系統瓦解；若測量回路有問題，影響計量，少收或多收用戶的電費，同時也很難判定電能質量是否合格。,為了便于安裝、運行和維護，二次回路進行標號，采用數字或數字與文字的組合，表明回路的性質和用途。一般用三位數字組成，需要標明回路的相別或某些主要特征時，可在數字標號的前面增注文字符號。電氣設備的觸點、線圈、電阻、電容等元件所間隔的線段，視為不同的線段，給予不同的編號。如：電流A521 B521 C521電壓A601 N601,請領導和專家批評指正,謝謝！,