继电保护原理9线路保护Word格式文档下载.docx

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在激光光谱上波长在0.85μmü

、1.3μmü

、1.5μmü

左右的激光，在光纤中传输时光能衰耗较小，称为三个工作窗。

光纤包括单模、多模两种。

用于50~100

2.距离保护

距离保护是指利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值：

U/I=Z，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。

因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。

距离保护一般都作成三段式，第I段的保护范围一般为被保护线路全长的80％～85％，动作时间t1为保护装置的固有动作时间。

第Ⅱ段的保护范围需与下一线路的保护定值相配合，一般为被保护线路的全长及下一线路全长的30％～40％，其动作时限ｔ2要与下一线路距离保护第I段的动作时限相配合，一般为0.5s左右。

第Ⅲ段为后备保护，其保护范围较长，包括本线路和下一线路的全长乃至更远，其动作时限ｔⅢ按阶梯原则整定。

距离保护由启动元件、距离元件、时间元件组成。

启动元件的主要作用是在发生故障的瞬间启动整套保护，并和距离元件动作后组成与门。

启动出口回路动作于跳闸。

距离元件的主要作用实际上是测量短路点到保护安装地点之间的阻抗（亦即距离）。

时间元件的主要作用是按照故障点到保护安装地点的远近，根据预订的时限特性确定动作的时限，一保证保护动作的选择性。

3.零序保护

在大短路电流接地系统中发生接地故障后，就有零序电流、零序电压和零序功率出现，利用这些电气量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。

4.重合闸

当断路器故障跳闸后，能够自动地将断路器重新合闸的装置。

第二节WXH-803A保护

WXH-803A以纵联差动保护为主保护，后备保护为距离保护及零序保护，可选择配置自动重合闸；

此外，装置还配置有三相不一致保护。

Ø

WXH-803A/B1/R1：

用于220kv及以上线路保护，配有差动保护、距离保护、零序保护、重合闸等功能。

WXH-803A/B1/R2：

双通道，用于广东地区200kv以上一个半开关的分开关接入线路保护，配有差动保护、距离保护、零序保护、重合闸等功能。

WXH-803A/B6/R1：

国网版本专用，配有纵联距离保护、距离保护、零序保护、重合闸等功能。

WXH-803A/B6/ZJ：

浙江地区国网版本专用，配有差动保护、距离保护、零序保护、重合闸等功能。

1.WXH-803A硬件介绍

1.1装置整体结构

保护装置采用新一代32位基于DSP的通用硬件平台。

整体大面板，全封闭机箱，硬件电路采用后插拔的插件式结构，CPU电路板采用6层板，并采用表面贴装技术，提高了装置可靠性。

装置有两个完全独立的、相同的CPU板，并具有独立的采样、A/D变换、逻辑计算及启动功能。

两块CPU板启动经二取二逻辑开放出口电源。

另有一块人机对话板，由一片DSP专门处理人机对话功能。

人机对话担负键盘操作和液晶显示功能。

正常时，液晶显示当前时间、各侧电流、电压、差电流。

人机对话中所有的菜单均为简体汉字。

通过本公司为保护提供的软件，可对保护进行更为方便、详尽的监视与控制。

模拟量变换由1～2块交流变换插件完成，功能是将TA、TV二次电气量转换成小电压信号。

保护开入、信号、出口各由1块对应插件完成，接点不足时有预留的扩展位置。

图9-2-1装置机箱端子图

其中：

1、2#交流输入；

3#采样保持；

4#、6#（主保护）DSP主板；

5#、7#光纤通讯插件；

8#开入插件；

9#信号插件；

A#出口插件；

B#、C#、D#、E#为备用插件；

F#通讯插件；

G#稳压电源。

1.2装置插件介绍

1.2.1交流变换插件（1＃、2＃）

本插件将系统电压互感器、电流互感器二次侧信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。

图9-2-2交流输入变换插件与系统接线图

如无特殊说明，2＃插件为主要采样插件，1＃插件备用。

、

，分别为三相电流和零序电流输入，

为三相电压输入；

为重合闸中检无压、检同期元件用的电压输入。

217，218端子为装置的接地点，应将该端子接至接地铜排。

交流插件中三相电流和零序电流输入，按额定电流可分为1A、5A两种，订货时请注明，投运前注意检查。

1.2.2CPU插件

CPU插件是在分析和借鉴了国内外同类产品基础上，从技术和开发手段的先进性，软硬件资源的通用性，系统的可靠性等方面出发，开发研制的DSP型保护插件。

作为基本的软硬件平台，在单块PCB板上完成数据采集、I/O、保护及控制功能等。

1.2.3开入插件

图9-2-3开入端子定义

开入电源为直流220V或110V；

其正电源连接到开入节点的公共端，负电源接到831－832端子。

807为是起动通道试验输入，用于闭锁式手动起动通道交换，一般在屏上设置通道试验按钮，允许式该输入不接。

808、809端子为重合闸方式选择开入，一般在屏上装设重合闸的方式选择切换开关，接点引入及方式如下：

端子

定义

单重

三重

综重

停用

808

重合方式1

1

809

重合方式2

注意：

重合闸方式开关打在停用位置，仅表明本装置的重合闸停用，保护仍是选相跳闸。

810端子是沟三闭重输入，其意义是：

（1）沟三跳，即单相故障保护也三跳；

（2）闭锁重合闸。

811、812、813端子分别为A、B、C三相的分相跳闸位置继电器接点（TWJA、TWJB、TWJC）输入，一般由操作箱提供。

位置接点的作用是：

（1）重合闸用（不对应启动重合闸、单重方式是否三相跳开）；

（2）判别线路是否处于非全相运行；

815、816端子分别为其它保护动作单跳启动重合闸、三跳启动重合闸输入。

这两个接点要求是瞬动接点，即保护动作返回而返回，单跳启动重合闸可为三相跳闸的或门输出，任一相跳闸即动作；

而三跳启动重合闸则必须为三相跳闸的与门输出。

如果不用本装置的重合闸或采用位置不对应启动重合闸，则不接这两个输入。

818端子是压力闭锁重合闸输入，仅作用于重合闸，不用本装置的重合闸时，该端子可不接。

825端子为检修压板，投入时可进行开出传动试验，同时装置产生的监控及继保信息将不上送；

827端子为纵联保护的收信输入。

830端子对闭锁式通道，为收发信机的3dB告警接点输入，用于通道交换时监视通道状态；

对允许式通道，830端子定义为导频消失输入，当不采用解除闭锁方式时，该端子不接。

1.2.4信号及出口插件

901－906端子为中央信号，当装置异常或保护动作时有相应信号开出。

其中，TV断线信号为瞬动接点，其余信号经磁保持继电器动作并保持，若要复位信号指示灯时，需按信号复归按钮或由通信口发远方信号复归命令才返回。

907－910为装置异常信号开出端子。

911－916为合闸开出端子，由重合闸功能模块控制；

917－928为发信继电器。

当用于闭锁式时，发信继电器动作则启动收发信机发信，发信继电器返回收发信机应停信；

用于允许式时，发信继电器动作则发允许命令。

闭锁式、允许式的选择由定值中的整定控制字确定；

装置给出多组接点，一组与通道设备连接，其它接点可用于记录等。

图9-2-4保护信号及开出端子定义

1.2.5出口插件

本插件主要提供保护的出口接点、信号接点及遥信接点。

图9-2-5开出端子定义

该插件输出5组跳闸出口接点、1组启动切机接点和2组启动重合闸接点，均为瞬动接点；

一般而言，上述的跳合闸输出接点是够用的，如果不够，则可在B＃插件处同A＃插件相同的开出插件，这样可扩展一倍的输出接点。

1.2.6通讯插件

通讯插件提供可用于就地打印的RS232C串口及与保护管理机、变电站自动化系统的双通信接口（RS485，RS232，以太网口）等功能；

其中RS485接口可以扩展为以太网口。

具体定义如图所示。

GPS对时接口有脉冲接点、RS485串口和RS232串口，对MMI进行GPS对时；

保护CPU的GPS对时接口在电源插件上。

F01、F02为打印机电源控制接点，将打印机电源线中串入此接点，则正常时打印机不带电，在有报文需要打印时，管理机将该接点闭合，导通打印机交流电源。

F04、F05为GPS对时脉冲接点，可进行脉冲对时（分脉冲或秒脉冲）或B码对时。

推荐使用，该接点进行GPS对时。

F06、F07、F08为内部LON网端子，通过将各装置的LON网互联，可实现多台保护装置共享一个管理机。

F09－F17为RS485或RS232串口，另外配有两个以太网接口，可实现与监控系统、信息子站，故障录波系统等不同系统、不同通信接口的相互连接。

F21、F22为GPS对时RS485串口；

F23，F24为打印机串口。

F15、F20端子为各串口的公共地，各串口的屏蔽地需与此接点相连。

图9-2-6通信插件通信接口定义

1.2.7稳压电源插件

本插件为直流逆变电源插件。

直流220V或110V电压输入经抗干扰滤波回路后，利用逆变原理输出本装置需要的三组直流电压，即5V、±

15V及24V。

电源插件具有失电告警功能。

G01、G02为GPS对时脉冲接点，对保护CPU对时，可进行脉冲对时（分脉冲或秒脉冲）或B码对时。

G03、G04为内部LON网端子，通过将各装置的LON网互联，可实现多台保护装置共享一个管理机。

上述接点与通信管理机插件中的端子定义有重复，这主要是考虑到在实现多台装置共享管理机时，部分保护装置可以不带通信管理插件时的情况。

G05、G06为强电复归开入接点，可直接从外接进220V或110V对保护装置进行复归。

G07－G10为两组失电告警接点，保护正常运行时此接点断开，保护装置失电后，接点闭合。

用于对保护装置工作电源的监视。

G11为装置工作电源正极性端，G13为装置工作电源负极性端，该装置可外接220V或110V直流工作电源。

G15为装置屏蔽地，应将此接点直接连到接地铜排。

图9-2-7电源插件端子定义

2.保护原理介绍

本装置的保护功能设计，基于许继公司开发的可视化逻辑开发环境（VLD），同时采用分层、分模块的设计思想，将保护功能实现按数据处理、元件计算、保护逻辑、出口逻辑等进行划分；

纵联保护、距离保护的动作特性按故障特征采用多种特性自适应变化实现严重故障快速动作，弱故障可靠动作；

2.1启动元件

在保护装置中，启动元件主要用于系统故障检测、开放故障处理逻辑及开放出口继电器的正电源功能。

启动元件动作，在满足复归条件后返回。

保护启动元件包含相电流突变量启动、零序电流启动、静稳破坏启动、差流启动等启动元件，任一启动元件动作后开放故障处理逻辑。

2.1.1相电流突变量启动元件

通过实时检测各相电流采样的瞬时值的变化情况，来判断被保护线路是否发生故障；

该元件在大多数故障的情况下均能灵敏启动，为保护的主要启动元件。

其判据为：

（Φ＝A、B、C）

为电流采样值突变量，

为电流突变量启动定值。

为浮动门槛，随着变化量变化而自动调整，取1.25倍可保证门槛电流始终略高于不平衡输出。

2.1.2零序电流启动元件

主要用于在高阻接地故障情况下保护可靠启动，作为辅助启动元件，元件本身带30ms延时。

为三倍零序电流，

为零序电流启动定值。

2.1.3静稳破坏启动元件

当“距离保护经振荡闭锁”控制字投入时增设静稳破坏启动元件，元件本身带30ms延时。

正序电流大于静稳电流定值门槛，且突变量启动元件未启动。

2.1.4差流启动元件（用于WXH-803A）

差动保护设有分相差流启动元件，用于一侧为弱电源或高阻故障时的辅助启动元件，由差流动作元件复合电压启动元件构成；

差流动作元件其判据为：

式中

，

为相量差动电流定值；

复合电压启动元件其判据为：

任一侧

或

。

2.2选相元件

本装置的选相元件用于距离保护及零序保护动作的选相跳闸，在光纤通道良好，两端数据正确下，选相元件将优先选用基于双端的差流选相；

在无正确的两侧数据情况下采用单端量选相，单端量选相元件分为快速选相元件及延时选相元件，快速选相元件采用故障分量选相元件，延时选相元件采用稳态量选相元件。

2.2.1工作电压突变量选相

基于工作电压突变量的选相元件不仅灵敏度高，且可以较好的解决跨线故障、短时转换故障、弱馈故障、振荡中故障等特殊情况的选相问题；

具体方案为：

求取△UopA、△UopB、△UopC、△UopAB、△UopBC、△UopCA

利用突变量幅值的关系，在六个变化量中选出最大者，并利用各种故障类型的特征进一步判别，从而确定故障相。

2.2.2序电流复合选相

基于序电流相位关系的序分量选区元件，是根据单相接地故障及两相接地故障等类型下零序、负序电流的相位关系进行判别，该元件选相灵敏度高、允许接地故障时过渡电阻较大、选相不受非全相运行的影响。

图9-28序分量选区

当发生接地故障时，先利用零序电流I0与负序电流I2A的比相结果进行选相分区，根据

的角度关系划分三个区；

-60°

<

φ<

60°

对应AN或BCN；

60°

180°

对应BN或CAN；

180°

300°

对应CN或ABN；

落入选相区后，对相间阻抗进行判别，如相间阻抗大于整定阻抗，排除相间接地故障的可能性，判为相应选相区的单相接地故障。

2.3非全相运行

2.3.1非全相状态识别

当跳闸固定动作或跳闸位置继电器TWJ动作且无流时置非全相状态。

2.3.2非全相运行状态下，相关保护的投退

非全相运行状态，退出与断开相相关的相、相间快速距离，同时将零序Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段退出，保留零序Ⅳ段。

2.3.3单相运行时切除三相

当线路因任何原因切除两相，由单相运行三跳元件切除三相，其判据为：

当任一保护投入时，有两相TWJ动作且另外一相有流，则延时200ms发单相运行三跳命令。

2.4数字通信接口及同步调整

2.4.1通信接口

1）通道方式

a）采用专用光纤通道，传输速率2Mb/s；

b）采用复接PDH或SDH系统的数字接口，传输速率2Mb/s；

2）通道连接方式

1）复用方式

图9-29复用连接方式

2）专用方式

图9-210专用连接方式

2.4.2双通道工作方式

差动保护提供双通道工作方式，双通道（CHA、CHB）并行工作，独立收发数据。

一通道中断不影响另一通道工作，提高了通道的可靠性。

双通道工作方式时注意两侧保护双通道不要混接，即M侧装置CHA通道的接收、发送接N侧装置CHA的发送、接收；

M侧装置CHB通道接收、发送接N侧装置CHB的发送、接收。

2.4.3通道信息和误码监测

通道状态信息在浏览菜单中，运行人员查看。

保护提供通道显示信息如下：

通道延时

通道的时延

TS

两侧采样时刻偏差

秒误码率%

当前1s内的误码率

严重误码秒数

通道累计出现严重误码的秒数

秒误码数

当前1s内的误码数

丢帧数

当前1s内通道的累计丢帧数

误码秒数

通道的累计产生误码的秒数

通信模块接收到的每一帧数据都需经过CRC检验，舍弃或修复错误数据。

如果通道误码率>

0.02%，将给出通道异常告警报文信息，表示通道不可靠。

通道误码严重或通道中断时，将给出通道异常告警信号，差动保护将被闭锁。

通道恢复后，保护自动投入。

提示：

秒误码数与丢帧数是衡量通道当前状况的重要指标。

如果显示秒误码数与丢帧数较大时，可以将通道直接使用尾纤自环然后观察这两个指标以判断引起误码的原因。

如果自环后误码与丢帧依然较大，则查看通道时钟模式定值是否整定错误（应为内时钟方式）或者光纤插件的法兰盘是否有损坏处；

如果自环后误码与丢帧数均降低至0，则可以确定引起通道误码或丢帧原因在外部通道，再逐级查找。

2.4.4同步调整

高压输电线路两端保护装置上电时刻不同和采样晶振偏差，再加上一端采样数据传送到另一端的时间延迟，因此，两端电流量的采样时刻通常不一致，不能直接进行差动计算。

为使进行计算的两端电流量的采样时刻一致，需设定一端的采样时刻为参考基准（主端），另一端参照基准调整自己的采样时刻（从端），这样将两侧保护采样时刻调整一致的过程称为同步调整。

图9-2-11梯形图

本保护从端首先采用“梯形算法”，计算出两侧保护装置的采样偏差；

再通过采样序号调整，对齐两端采样序号；

从端完成同步调整后，通知主端进入同步状态，至此两侧完成同步调整过程。

2.5纵联差动保护

本装置差动元件针对线路保护区内各种故障类型配置了分相稳态量差动、分相故障分量差动及零序电流差动。

稳态量差动元件设置快速区元件及灵敏区元件，快速区元件采用短窗相量自适应算法实现快速动作，使保护典型金属性故障小于18ms；

灵敏区采用全周付氏向量算法作为快速区的补充；

故障分量差动不受负荷影响，对于区内高阻故障及振荡中故障性能优越，元件本身采用全周付氏向量算法并略带延时保证其可靠性。

零序电流差动作为稳态量差动及故障分量差动的后备，延时100ms动作，主要针对缓慢爬升高阻故障。

2.5.1分相稳态量差动元件

动作方程：

式中：

动作电流

，为两侧电流矢量和的幅值；

制动电流

，为两侧电流矢量差的幅值；

为相量差动电流定值，由用户整定；

整定时应保证末端短路有足够的灵敏度。

整定值应大于1.5倍本线路稳态电容电流值。

2.5.2分相故障分量差动元件

，为两侧电流变化量矢量和的幅值；

为相量差动电流定值。

2.5.3零序电流差动元件

，为两侧零序电流矢量和的幅值；

，为两侧零序电流矢量差的幅值；

为零序差动电流定值，由用户整定；

零序差流动作整定值，按保证经大过渡电阻接地时有足够的灵敏度整定。

该元件满足条件后延时100ms动作。

零序差动元件配合差流选相元件选择差流最大相出口。

图9-212差动保护动作特性

图9-2为差动保护动作特性图，各差动元件动作特性区别仅在于差动电流定值及制动系数的不同，图中

为相应差动元件的动作定值门槛，Coef_K为相应差动元件的比率制动系数。

2.6阶段式距离元件

装置设置了三段式相间距离及三段式接地距离保护；

相间距离保护由圆特性阻抗复合负荷线构成，接地距离保护由多边形特性阻抗元件构成。

2.6.1三段式接地距离

由多边形特性阻抗元件、零序电抗元件、零序功率方向元件复合构成接地距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护。

1）Ⅰ、Ⅱ段动作特性：

a接地距离多边形特性b零功方向元件特性

图9-2-13

零序电抗线：

零序功率方向：

注：

在非全相过程中动作元件的特性不变，方向由工频变化量方向代替；

2）Ⅲ段动作特性：

a接地距离多边形特性b零功方向元件特性

图9-2-14

在非全相过程中动作元件的特性不变，无零序功率方向元件。

3）测量方程（X，R的测量）

KZ为零序电流补偿系数。

2.6.2三段式相间距离

相间距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护采用由正序电压极化的圆特性。

1.Ⅰ、Ⅱ段动作特性：

a正方向故障的动作特性（带记忆）b正方向故障的动作特性（稳态）

图9-2-15

2.Ⅲ段动作特性：

a正方向不对称故障时动作特性b三相故障时动作特性（偏移阻抗）

图9-2-16

Zm1为背后系统正序阻抗，相间距离Ⅲ段固定反偏，偏移阻抗Zp=min{0.3Ω，0.5ZD3}，其中ZD3为相间阻抗Ⅲ段定值。

正序极化电压较高时，由正序电压极化的距离继电器有很好的方向性；

当正序电压下降至20%以下时，由正序电压记忆量极化。

为保证正方向故障能可靠动作，反方向故障不动作，设置了偏移特性。

在I、II段距离继电器暂态动作后，改用反偏阻抗继电器，保证继电器动作后能保持到故障切除。

在I、II段距离继电器暂态不动作时，改用上抛阻抗继电器，保证母线及背后故障时不误动。

对后加速则一直使用反偏阻抗继电器。

3.动作方程

Ⅰ、Ⅱ比相圆：

θ为偏移角；

电抗线：

Ⅲ段比相圆：

为极化电压。

全相时采用正序极化，非全相过程中改为健全相相间电压极化；

为工作电压。

9、辅助元件

2.7辅助元件

2.7.1TV断