RCS-901、902、931保护.ppt

RCS-901、931 线路保护介绍,中国·南京·南瑞继保,内容介绍,装置硬件介绍 保护配置 以正序电压作为极化量的阻抗继电器和电抗继电器构成的距离保护 TV断线原理 振荡闭锁原理 工频变化量阻抗继电器 工频变化量方向继电器 纵联方向、纵联距离保护基本原理 输电线路电流纵差保护 弱馈防止拒动的措施,保护配置,硬件部分,,硬件部分,,硬件工作原理,,,三段式距离保护,,阻抗继电器由正序电压极化，因而对不对称短路有较大的保护过渡电阻的能力； 接地阻抗继电器 相间阻抗继电器 低压距离当正序电压下降至10% 以下时，进入三相低压程序，由正序电压的记忆量极化,三段式阻抗继电器的构成,用正序电压作极化量工作电压：极化电压：动作方程：相间阻抗继电器：接地阻抗继电器：在低压距离中用接地阻抗继电器，极化电压用正序电压记忆量：,三段式阻抗继电器动作特性,,正向不对称故障动作特性 正向对称故障暂态动作特性,三段式阻抗继电器动作特性,,对称故障稳态动作特性,三段式阻抗继电器动作特性,,反向不对称故障动作特性 反向对称故障暂态动作特性,,三段式阻抗继电器,当用于短线路时,为了进一步扩大保护过渡电阻的能力,还可将Ⅰ、Ⅱ段阻抗特性向+R方向偏移;为防止阻抗继电器在区外短路时超越,再加一个电抗继电器。

两个继电器构成逻辑‘与’的关系与接地阻抗继电器配合的叫零序电抗继电器,与相间阻抗继电器配合的叫相间电抗继电器TV断线对距离保护的影响,由于电流起动元件未起动，保护不会误动 将TV断线检测出来后①发TV断线信号②闭锁距离保护以避免在TV断线期间发生区外故障时保护误动RCS-900保护TV断线闭锁原理,⑴ ，且起动元件不动作，延时 1.25秒发断线信号 ⑵ ，且起动元件不动作，使用线路TV，TWJ不动或任一相电流满足 时，延时1.25秒发断线信号 ⑶ 且起动元件不动作，使用母线TV,延时1.25秒发断线信号系统振荡对阻抗继电器工作的影响,当振荡中心C位于动作特性内时，振荡时测量阻抗端点的变化轨迹 线必穿过动作特性当 时阻抗继电器将误动 为了在系统振荡时距离保护不误动，需加振荡闭锁对振荡闭锁的要求,在系统振荡（含全相振荡和非全相振荡）时，将距离保护闭锁 在下述短路情况下应开放距离保护：①正常运行下的第一次短路。

②区外短路后紧接着发生区内短路③振荡中发生短路④非全相运行中运行相发生短路 所以振荡闭锁应区分短路和振荡对振荡闭锁的总的考虑,振荡闭锁只闭锁距离保护Ⅰ、Ⅱ段，距离Ⅲ段相对独立如果阻抗继电器Ⅰ、Ⅱ段在振荡时不会误动应尽量不经振荡闭锁控制 对上述①的短路实行短时（160ms）开放保护的原则，以防止区外短路引起振荡时距离保护误动 对上述②~④的短路应重新开放保护 当短路已消失，振荡已仃息后振荡闭锁应复归起动元件连续7秒不动作整组保护复归振荡闭锁,由四部份组成: 起动元件开放瞬间，若按躲过最大负荷整定的正序过流元件不动作或动作时间尚不到10ms，则将振荡闭锁开放160ms 区内不对称故障开放振荡闭锁判据：区内对称故障开放振荡闭锁下式 在一段时间内一直在某一定范围内开放保护振荡闭锁,,非全相故障开放振荡闭锁非全相振荡时，距离继电器可能动作，但选相区为跳开相区非全相再单相故障时，距离继电器动作的同时选相区进入故障相区因此，可以以选相区不在跳开相区作为开放条件另外，非全相运行时，测量二个运行相相电流之差的工频变化量，当该电流突然增大达一定幅值时，说明运行相上又发生短路立即开放非全相运行振荡闭锁。

因而非全相运行发生故障时能快速开放振荡闭锁特点,系统发生振荡时闭锁距离保护 正常运行时发生短路开放距离保护 区外短路并引起系统振荡时闭锁距离保护 区外短路后紧接着发生区内短路开放距离保护 振荡中发生区外短路距离保护不会误动，振荡中发生区内短路距离保护可动作跳闸 非全相振荡时闭锁距离保护，非全相运行又发生短路时开放距离保护,工频变化量继电器的理论基础,重叠原理的应用,工频变化量继电器的基本关系式,正向短路基本关系式,工频变化量继电器的基本关系式,反向短路基本关系式,工频变化量阻抗继电器的构成,用于构成快速的距离Ⅰ段 其动作方程为：为保护范围末端电压, 上式代表保护范围末端电压变化量大于 时继电器动作, 否则不动作 对相间阻抗继电器 对接地阻抗继电器为动作门槛，取故障前工作电压的记忆量工频变化量阻抗继电器工作原理,正向短路正向区内短路正向区外短路,工频变化量阻抗继电器工作原理,反向短路,工频变化量阻抗继电器工作原理,工频变化量阻抗继电器动作方程为:用 代替 故动作方程为:,正向短路动作特性,当 落在圆内继电器动作 保护过渡电阻的能力很强，该能力有很强的自适应能力。

由于 与 相位相同，所以过渡电阻附加阻抗是纯阻性的因此区外短路不会超越 正向出口短路没有死区 正向出口短路动作速度很快保护背后运行方式越大 ，本线路越长，动作速度越快 系统振荡时不会误动，不必经振荡闭锁控制 适用于串补线路反向短路动作特性,反向短路时 落在第Ⅲ象限，进入不了圆内因而继电器不会误动而有良好的方向性工频变化量方向继电器(RCS-901),工频变化量方向继电器测量电压、电流故障分量的相位 正方向元件的测量相角为：反方向元件的测量相角为：动作方程为：,,正方向故障时：反方向故障时：,工频变化量方向继电器,工频变化量方向继电器,在正方向方向元件中引入补偿阻抗 ，其值为：引入补偿阻抗 是为了在保护背后运行方式很大时，在正方向长线路末端短路，正方向方向元件能可靠动作工频变化量方向继电器特点,,,,⒈在RCS-901中构成纵联方向保护⒉测量的角度与故障类型无关，与运行方式无关， 只与故障方向有关即使非全相运行，该性能也不变在负荷端方向继电器动作行为也正确⒊测量的角度只与短路方向相反一侧的电源等值阻 抗的阻抗角有关。

因而与过渡电阻大小无关与 负荷电流大小无关⒋不反映系统振荡，灵敏度高因而用它构成的纵联保护可始终投入，而不是仅投入20-30ms⒌正、反方向元件相配合，提高安全性⒍适用于串补线路⒎动作速度5～10ms,,纵联方向保护基本原理,高频通道两种连接方式,,光纤通道六种连接方式,光纤通道的六种连接方式,,几个原则,1、先收讯后停讯的原则 区外故障，为防止起动元件(发讯)与正方向元件动作时间的不配合而误动作，特别是远端保护，需要近端的发讯信号闭锁，总结了多年运行经验，规定必须先收到信号10ms才允许正方向停讯 2、远方起动 在区外故障，由于某种原因，靠近故障侧的起动元件万一不能动作(如元器件损坏)，为了防止正方向误动作，发信机除了由起动元件启动外，还可由收信机的输出来启动这样在外部故障时即使只有一侧的起动元件启动，另一侧接收到远方传来的信号后也可将发信机启动起来，故称为远方启动发信机由收信机启动形成闭环带来的问题是在单侧电源线路发生内部故障时若受电侧被远方启动可能不能停信，保护会拒动功率倒方向,解决的办法是启动元件动作或收信机收信后经过一段时间（大于本保护的动作时间，小于相邻线断路器的跳闸时间）后尚未判为内部故障，就认为是外部故障，于是将保护闭锁一段时间，以避开两侧方向元件可能都处于动作状态的时间，见上图。

此方法的缺点是如果紧接着发生内部故障则保护的动作稍有延迟，不过延时很短，是可容忍的单侧电源线路上发生短路纵联方向、纵联距离保护拒动的原因(以闭锁式为例),如果负荷侧起动元件未起动,则将由远方起信起动发信,闭锁了电源侧的纵联保护 如果负荷侧起动元件起动的话,则由于方向元件或阻抗元件不动作而不能停信闭锁了电源侧的纵联保护,防止纵联方向（距离）保护在单侧电源线路上发生短路时拒动的措施,负荷侧如果起动元件未起动，则检查当任一个相电压或相间电压降低到小于0.6倍额定电压时,将远方起信推迟100mS让电源侧跳闸 负荷侧如果起动元件起动,再加入一个超范围的工频变化量阻抗继电器 (901),或反方向动作的阻抗继电器 (902)当其它的方向元件、阻抗元件不动作而 元件动作或 元件不动作的话则停信，让电源侧跳闸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，继电器动作输电线路电流纵差保护原理,线路内部短路动作电流:制动电流:因为 继电器动作 凡是路内部有流出的电流，都成为动作电流。

输电线路电流纵差保护原理,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，只产生制动电流输电线路电流纵差保护的主要问题,⑴ 电容电流的影响电容电流是从线路内部流出的电流，因此它构成动作电流由于负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流所以线路投运空载合闸和区外故障切除时，由于高频分量电容电流与工频电容电流叠加使电容电流增大很多，最容易造成保护误动空载运行时，负荷电流是零只有动作电流（电容电流），也要防止保护误动 解决方法： ① 提高起动电流定值但这将降低内部短路的灵敏度 ② 必要时进行电容电流补偿 ③ 在软、硬件设计中滤除高频分量电流输电线路电流纵差保护的主要问题,⑵ 重负荷情况下线路内部经高电阻接地短路，灵敏度可能不够负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流而不产生动作电流经高电阻短路，短路电流很小，因此动作电流很小因而灵敏度可能不够解决方法：采用工频变化量比率差动继电器和零序差动继电器,输电线路电流纵差保护的主要问题,⑶ TA断线，差动保护会误动为了在单侧电源线路内部短路时电流纵差保护能够动作，因此差动继电器在动作电流等于制动电流时应能保证动作。

这样在一侧TA断线时差动保护会误动解决方法：采取措施防止TA断线时差动继电器误动输电线路电流纵差保护的主要问题,⑷ 由于两侧TA暂态特性和饱和程度的差异、二次回路时间常数的差异在区外故障或区外故障切除时出现差动电流（动作电流），容易造成差动继电器误动解决方法：提高比率制动特性的起动电流和制动系数在制动量上增加浮动门槛输电线路电流纵差保护的主要问题,⑸ 两侧采样不同步，造成不平衡电流的加大线路纵差保护与主设备保护中用的纵差保护不同，线路纵差保护两侧电流是由不同装置采样的两侧电流采样时间不一致，使动作电流不是同一时刻的两侧电流的相量和，最大的误差是相隔一个采样周期（931保护是0.833ms,折合工频电角度为 ）这将加大区外故障时的不平衡电流解决方法：使两侧采样同步，或进行相位补偿931保护采用小步幅调整采样周期达到采样同步931保护中差动继电器的种类和特点,工频变化量分相差动继电器的构成动作电流:制动电流:取为定值单中‘差动电流高定值’、4倍实测电容电流和 中的最大值由于大于电容电流,依靠定值躲电容电流影响.,931保护中差动继电器的种类和特点,工频变化量差动继电器的特点不受负荷电流的影响。

因此负荷电流不会产生制动电流 受过渡电阻的影响也较小 在单侧电源线路上发生短路，只要短路前有负荷电流，短路后无电源侧的工频变化量电流也会形成动作电流由于上述原因该继电器很灵敏提高了重负荷 线路上发生经高电阻短路时的灵敏度931保护中差动继电器的种类和特点,稳态Ⅰ段分相差动继电器的构成动作电流:制动电流:取为定值单中‘差动电流高定值’、4倍实测电容电流和 中的最大值依靠定值躲电容电流。