500kV保护的工作原理和继电保护
500KV电力变压器的继电保护李轩
129C H I N A V E N T U R E C A P I T A LTECHNOLOGY APPLICATION |科技技术应用电路发生问题的时候，继电保护系统可以实现零件的自动切除，能够从根本上保证电路的可靠运作。
近年来，我国的社会经济实现了跨越式发展，供电企业也随着国民经济的稳健发展面临着更高的要求和挑战，全国联网战略的的实施就是大势所趋。
继电保护系统是保障电力系统供电的卫士，在当今的形势下，继电保护系统必然应当随着电力系统的发展而迅速壮大。
然而，继电保护装置目前还存在一些亟待解决的问题，只有把这些问题解决好，电力系统才能真正地实现安全、稳定运行。
一、继电保护概述作为一种自动化设备，继电保护装置目前被广泛地应用于变电站和断路器。
一旦电力系统发生故障或者电力系统中电力原件发生故障，使电力系统的正常运行受到威胁时，继电保护系统便能够及时检测到故障并迅速将警报信号传送给控制系统使其对断路器发出指令终止电力系统的运转，从而减小甚至杜浅析500KV 电力变压器的继电保护深圳供电局有限公司 李 轩绝因故障发生而造成的损失。
要完成这些高效率的动作指令，便必须要求继电保护装置具有高度的灵敏性和快速反应性。
同时，对故障的可靠判断以及根据故障情况而选择性的发出适当的指令，都是对继电保护装置的硬性要求。
继电保护装置在供电系统检测运行状态、控制断路器工作、记录故障等方面发挥着重要作用，是电力系统不可或缺的重要组成部分。
二、探究500KV 变压器的继电保护（一）电力变压器的常见故障1.油箱内部故障：常见的有高压侧或者低压侧绕组的相间短路、匝间短路、单相接地短路等。
内部故障一般都会出现电弧，很容易将内部元件烧坏，甚至引起爆炸。
2.油箱外部故障：这一部分主要包括绝缘套管和引出线的故障。
（二）常见保护类型摘 要：继电保护是电力系统运行中最常采用的提高经济效益、保证安全运行的重要手段。
继电保护为电力系统的正常运行做出了重要贡献，然而，技术上的缺陷往往引起继电保护装置本身发生事故，从而影响了电力系统的稳定、可靠运行。
500kV变电站电气二次部分介绍及保护配置
实用文档500kV变电站电气二次部分介绍及保护配置葛磊电力系统继电保护的基本知识一、电力系统继电保护的作用：1、电力系统的故障类型：电力系统故障可分为：单相接地故障 D（1）、两相接地故障 D（1.1）、两相短路故障 D（2）、三相短路故障 D（3）、线路断线故障2、电力系统故障产生的原因：外部原因：雷击，大风，地震造成的倒杆，线路覆冰造成冰闪，线路污秽造成污闪；内部原因：设备绝缘损坏，老化；系统中运行，检修人员误操作。
3、电力系统的不正常工作状态：电力系统不正常工作状态：电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏，但未发展成故障。
如：电力设备过负荷，如：发电机，变压器线路过负荷；电力系统过电压；电力系统振荡；电力系统低频，低压。
二、继电保护的基本任务：继电保护装置的基本任务是当电力系统中的电力元件发生故障时，向运行值班人员及时发出警告信号，或者向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展。
三、电力系统对继电保护的基本要求：（四性）1、选择性：电力系统故障时，使停电范围最小的切除故障的方式。
2、快速性：电力系统故障对设备人身，系统稳定的影响与故障的持续时间密切相关，故障持续时间越长，设备损坏越严重；对系统影响也越大。
因此，要求继电保护快速的切除故障。
3、灵敏性：继电保护装置在它的保护范围内（一般指末端）发生故障和不正常工作状态的反应能力。
4、可靠性：①保护范围内发生故障时，保护装置可靠动作切除故障,不拒动。
②保护范围外发生故障和正常运行时，保护可靠闭锁,不误动。
四、继电保护的几个名词解释：1、双重化配置：为了满足可靠性及运行维护的需要，500KV线路保护应按两套“独立”能瞬时切除线路全线各类故障的主保护来配置。
其中“独立”的含义：各套保护的直流电源取自不同的蓄电池；各套保护用的电流互感器、电压互感器的二次侧各自独立；各套保护分别经断路器的两个独立的跳闸圈出口；套保护拥有独立的保护通道（或复用通道）；各套保护拥有独立的选相元件；2、主保护：满足系统稳定和设备安全的要求，能以最快的速度有选择性的切除电力设备及输电线路故障的保护。
500kV变电站继电保护讲义
微机保护特点及原理简介
（2）保护软件 各CPU保护软件配置主程序和两个中断服务程序。 主程序：配置初始化和自检循环模块、保护逻辑 判断模块、跳闸（及后加速）处理模块；后两个 模块又称故障处理模块；保护逻辑判断模块随保 护装置而定，其它两模块基本相同； 定时采样中断服务程序（依采样算法和装置要求） 和串行口通信中断服务程序（按通信规约）
微机保护软件原理
微机保护的程序模块 主程序 采样中断服务程序 保护起动元件逻辑 故障处理程序 跳闸及后加速逻辑程序
微机保护软件原理
1。主程序框图
上电或复归 数据采集 系统初始化 初始化（一） 至监控 程序 调试 QDB=1 ZDB=1 开放中断 初始化（二） 不通过 等待60ms 全面自检
微机保护特点及原理简介
（3）CPU系统 由单片机CPU、RAM、EPROM、E2PROM等组 成，CPU负责数值、逻辑计算；RAM存放实时数 据；EPROM存放程序、E2PROM存放定值； （4）人机接口 由CRT、键盘、实时时钟、打印机等组成，方便修 改定值、查询及改变运行方式、调试等 （5）开关量输出 由I/O、信号和保护出口回路组成，完成保护动作 驱动及动作信号输出；
微机保护特点及原理简介
4。微机保护软件系统
微机保护软件包括接口软件和保护软件。 （1）接口软件 接口软件指人机接口软件，包括监控程序和运行程序两 部分；运行程序又分主程序和中断服务程序。 监控程序：键盘命令处理程序，完成调试和整定； 主程序：完成巡检、键盘扫描、信息排列及打印； 中断服务程序：分软件时钟程序（产生定时中断服务）、 对时程序、检测启动程序（保护是否起动）
微机保护特点及原理简介
（2）CPU系统 微机保护装置核心，现代的单片机（CPU）计算 速度快、位数高（32位）、功能强大、且总线不 出芯片，并有ROM、RAM、I/O接口，部份还具 有通信接口。 微机保护装置有单CPU、多CPU两种结构。简单 保护采用单CPU结构，复杂保护采用多CPU结构。
500kV线路保护、500kV开关保护说明
500kV 线路保护、500kV 开关保护说明500kV 线路保护500kV 线路保护配置说明：500kV 线路保护配置两套完全独立的、全线速断的ALSTOM P546数字式分相光纤差动主保护。
每一套线路保护均具有完整的三阶段式相间和接地距离ALSTOM LFZR111作为后备保护。
ALSTOM P546数字式主保护功能说明：分相差动特性差动保护的基本动作原理是计算进入一个保护段的电流和离开的电流之间的差值。
当差值超过某一整定值时，保护启动。
在外部故障的情况下，由于CT 饱和,也有可能产生差动电流。
为保证在穿越故障条件下的稳定性，继电器采用了制动技术。
差动电流指进入保护区电流的向量和。
电流制动量是指每个线端测量电流的平均值。
它等于在每一个终端电流的标量和除以2。
电流向量的时间同步：为了计算输电线两端的差动电流，必须保证每一个线端的电流采样值是同一时刻的。
这可以通过线端间通道传输延时的连续计算来实现，例如图所示的二端系统两个同样的继电保护设备，A 和B 在电线两端。
继电器A 在时间tA1、tA2等时对其电流信号进行采样，继电器B 在时间tB1、tB2等时进行采样。
注意，由于采样频率的微小偏移，端点端点数字通信连接采样时间传输延时电 流 向量电 流 向量继电器A 瞬时采样值 继电器B 瞬时采样值从继电器A 到B 的传输延时 从继电器B 到A 的传输延时 tA1信息到达继电器B 和 tB3发送的时间间隔tB3信息到达继电器A 的时间 TA1信息到达继电器B 的时间 继电器A 对tB3的采样时间一般来说两端的采样时刻不会一致或存在某种固定关系。
A接收的最后时标（即tA1）和延时时间td，即接收到信息时刻tB*与采样时间tB3的时间差，td=（tB3-tB*）。
经传输延迟时间tp2之后，信息到达A端。
其到达时间被继电器A记录为tA*。
，继电器A 能根据回送时间标签tA1测算所有流逝时间（tA*-tA1）。
(整理)500kV线路保护.
500kV线路保护培训一、基本概念1、主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除故障的保护。
2、后备保护：当主保护或开关拒动时，用以切除故障的保护。
分近后备和远后备。
近后备：故障元件自身的后备保护动作切除故障。
（失灵保护）远后备：相邻元件的保护动作切除故障。
3、辅助保护：补充主保护和后备保护性能，或当主保护和后备保护退出时用以切除故障的保护。
（短线保护、开关临时过流保护）二、3/2接线的特点（针对保护）1、一条出线对应两个开关线路保护CT采用和电流有重合闸优先问题中间开关同时和两条出线（主变）有关联线路发生故障时，必须跳开两个开关才能切除故障点2、线路保护比母线保护重要500kV线路PT接于线路刀闸外侧，因此保护所需电压无需进行电压切换500kV母线PT只安装在A相，用于开关检同期；而500kV 线路PT采用A、B、C三相。
500kV母差保护无母线复合电压闭锁条件，只要差动元件动作，即可出口跳闸，切除所有连接在该段母线上的开关。
由于采用3/2接线方式，因此当母差保护动作切除所有连接在该段母线上的开关，并不影响对线路的供电，因此500kV母差保护应保证其可靠性，一旦母差保护拒动，则后果不堪设想。
3、有出线闸刀的接线方式需配置短线保护保证在线路停运而开关完整运行的特殊方式下，引线范围内发生故障，有快速保护动作切除故障。
三、500kV线路保护介绍（一）通道介绍500kV通道按类型可分为：1、载波通道采用相—相耦合，一般取A、B两相。
载波机工作原理采用移频键控方式，即：正常发监频，故障时，频率跃变，发跳频，通道中传送的为允许信号。
载波通道按照通道传输延时又可分为快速通道和慢速通道。
(1)慢速通道：传输远方跳闸信号的通道(2) 快速通道传输线路保护允许信号的通道。
当线路发生AB相间故障时，由于载波通道的高频加工设备是A、B相－相耦合，故通道中的允许信号无法传到对侧，这种特殊方式下，载波机监频消失，同时无法受到跳频，则载波机将发送UNBLOCKING命令150ms,保护装置此时若判为正方向相间故障，则高频保护快速动作。
500kV线路保护
500kV线路保护培训一、基本概念1、主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除故障的保护。
2、后备保护：当主保护或开关拒动时，用以切除故障的保护。
分近后备和远后备。
近后备：故障元件自身的后备保护动作切除故障。
（失灵保护）远后备：相邻元件的保护动作切除故障。
3、辅助保护：补充主保护和后备保护性能，或当主保护和后备保护退出时用以切除故障的保护。
（短线保护、开关临时过流保护）二、3/2接线的特点（针对保护）1、一条出线对应两个开关线路保护CT采用和电流有重合闸优先问题中间开关同时和两条出线（主变）有关联线路发生故障时，必须跳开两个开关才能切除故障点2、线路保护比母线保护重要500kV线路PT接于线路刀闸外侧，因此保护所需电压无需进行电压切换500kV母线PT只安装在A相，用于开关检同期；而500kV 线路PT采用A、B、C三相。
500kV母差保护无母线复合电压闭锁条件，只要差动元件动作，即可出口跳闸，切除所有连接在该段母线上的开关。
由于采用3/2接线方式，因此当母差保护动作切除所有连接在该段母线上的开关，并不影响对线路的供电，因此500kV母差保护应保证其可靠性，一旦母差保护拒动，则后果不堪设想。
3、有出线闸刀的接线方式需配置短线保护保证在线路停运而开关完整运行的特殊方式下，引线范围内发生故障，有快速保护动作切除故障。
三、500kV线路保护介绍（一）通道介绍500kV通道按类型可分为：1、载波通道采用相—相耦合，一般取A、B两相。
载波机工作原理采用移频键控方式，即：正常发监频，故障时，频率跃变，发跳频，通道中传送的为允许信号。
载波通道按照通道传输延时又可分为快速通道和慢速通道。
(1)慢速通道：传输远方跳闸信号的通道(2) 快速通道传输线路保护允许信号的通道。
当线路发生AB相间故障时，由于载波通道的高频加工设备是A、B相－相耦合，故通道中的允许信号无法传到对侧，这种特殊方式下，载波机监频消失，同时无法受到跳频，则载波机将发送UNBLOCKING命令150ms,保护装置此时若判为正方向相间故障，则高频保护快速动作。
500KV高压线路保护
一、电力系统继电保护的基 本知识
• 4.3 辅助保护
• 辅助保护：为补充主保护和后备保护的性 能，或当主保护，后备保护退运行时而增 设的保护。
• 如：一个半开关接线的短线保护，远方跳 闸保护，过电压保护 ，这些在500kV电网中 都有应用。
一、电力系统继电保护的基 本知识
• 4.4异常运行保护 • 异常运行保护：反应被保护线路和设备异
开关量输入回路示意图如图
K
外部接点
-E
+5V
至各CPU插件 光隔片
1
2
六、阻抗继电器 jX
1、全阻抗继电器
（1）动作方程: |ZJ|<|ZZ| （2）动作特性
2、方向阻抗继电器
（1）动作方程: |ZJ-1/2ZZ|<|1/2ZZ| （2）动作特性
3、偏移特性阻抗继电器
（1）动作方程: |ZJ-ZO|<|ZZ-ZO| （2）动作特性
允许式高频保护
动作条件
本侧距离二段启动 收到对侧允许信号
t II op1
toIp2
t
保护范围
线路全长
通道异常怎么办 如通道异常,,载波机会发个解除闭锁命令(Unblock)
在收到命令的200ms内二段启动，加速跳闸； 在收到命令的200ms后二段启动，不加速跳。
就地判别装置
原 理 根据所采集的交流量和保
3/2接线保护配置及TA\TV的应用
远方故障 启动装置
I母差动
断路器保护 及重合闸
线路保护* *
断路器保护 及重合闸
变压器保护*
*
断路器保护 及重合闸
II母差动
每串四组TA
母线1
母线I差动保护：TA1
500KV变电站保护配置
500KV变电站继电保护的配置一、500KV变电站的特点：1）容量大、一般装750MVA主变1-2台，容量为220KV变电站5-8倍。
2）出线回路数多一般500KV出线4-10回220KV出线6-14回3）低压侧装大容量的无功补偿装置（2×120MAR）4）在电力系统中一般都是电力输送的枢纽变电站。
其地位重要，变电站的事故或故障将直接影响主网的安全稳定运行。
5）500KV系统容量大，一次系统时常数增大（50-200ms）。
保护必须工作在暂态过程中，需用暂态CT。
6）500KV变电站，电压高、电磁场强、电磁干扰严重，包括对一些仪器仪表工作的干扰。
二、500KV变电站主设备继电保护的要求1）500KV主变、线路、220KV线路，500KV‘220KV母线均采用双重化配置。
2）近后备原则3) 复用通道（包用复用截波通道，微波通道，光纤通道）。
三、500KV线路保护的配置1、500KV线路的特点a)长距离200-300km ，重负荷可达100万千瓦。
使短路电流接近负荷电流，甚至可能小于负荷电流例：平式初期：姚双线在双河侧做人工短路试验。
姚侧故障相电流仅1200多A。
送100万瓦千负荷电流=1300Ab)500KV线路有许多同杆并架双回线，因其输送容易大，发生区内异名相跨线故障时，不允许将两回线同时切除。
否则将影响系统的安全运行,线路末端跨线故障时，首端距离保护，会看成相间故障。
c)500KV一般采用1个半开关接线，线路停电时，开关要合环，需加短线保护。
d)线路输送功率大，稳定储备系数小，要保证系统稳定，要求保护动作速度快，整个故障切除时间小于100ms。
保护动作时间一般要≤50ms。
（全线故障）e)线路分布电容大500KV线路、相间距离为13m、线分裂距离45cm、正四角分裂、相对地距离12m。
线路空投时，未端电压高。
要加并联电抗器,并联电抗器保护需跳对侧开关,需加远方跳闸保护。
f)500KV线路一般采用单相重合闸，为限制潜供电流，中性点要加小电抗器2、配置原则：1）500KV线路保护配置原则：设置两套完整、独立的全线速动保护，其功能满足：每一套保护对全线路内部发生的各种故障（单相接地、相间短路，两相接地、三相短路、非全相再故障及转移故障）应能正确反映每套保护具有独立的选相相功能，实现分相和三相跳闸，当一套停用时，不影响另一套运行。
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Ⅰ母 Ⅱ母 2180 218 2110
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220kV线路保护复习
220kV Ⅰ母PT
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Байду номын сангаас
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K1点发生单相接地故障
220kV月昌线
220kV月爱线
K2点发生相间短路故障
Ⅰ母 Ⅱ母 2180 218 2110
500kV中性点电抗器（中性点小抗）
作用： １、中心点电抗器与三相电抗器 相配合，补偿相间电容和相对的 电容，限制过电压，消除潜供电 流。 2、限制电抗器非全相断开时的 谐振过电压 3、保证线路单相自动重合闸正 常工作
五、500kV线路保护的配置
500kV线路保护配置原则
1、每一5套00保kV护线对路全应线设路置内两部套发完生整的、各独种立故的障全（线单速相动接保地护、，相间短 路，两相其接功地能、满三足相：短路、非全相再故障及转移故障）应能正确 反映 每套保护具有独立的选相功能，实现分相和三相跳闸，当一 套停用时，不影响另一套运行。 2、两套保护的交流电流、电压、直流电源彼此独立。
2） 500kV一般采用1个半开关接线，线路停电时，开关要合 环 ，需加短引线保护。
3）并联电抗器保护需跳对侧开关,需加远方跳闸保护。
500kV线路的特点
4 ）线路输送功率大，稳定储备系数小，要保证系统稳定， 要求包动作速度快，整个故障切除时间小于100ms。保护 动作时间一般要≤50ms。（全线故障）
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220kV线路保护复习
220kV Ⅰ母PT
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发出报 警信号
220kV月昌线
220kV月爱线
三、继电保护的分类
继电保护分类（按被保护元件）
按照被保护元件可分为线路保护、变压器保护、
瓦)机组，短路电流倍数增加，500kV线路采用4分裂异线 4×300mm。 • 6）500kV变电站电压高、电流大、电磁场强、电磁干扰严 重，包括对一些仪器仪表工作的干扰。
500kV线路的特点
1）长距离200-300km ，重负荷可达100万千瓦。使短路电流 接近负荷电流，甚至可能小于负荷电流。 例：500kV姚双线在双河侧做人工短路试验。 姚侧故 障相电流仅1200多A。送100万瓦千负荷电流=1300A。
母保线护开保等护等关、。保发护电机？保护、安电控容系器保统护？、电抗器
继电保护分类（按保护地位）
主保护：满足系统稳定和设备安全的要求，能以最快的速 度有选择性的切除电力设备及输电线路故障的保护。
对于220kV以上线路,要求主保护全线速动，则其主保护为 高频方向，高频距离,光纤差动，距离保护不是主保护。
（2）当发生不正常工作情况时，能自动、及时 地选择信号上传给运行人员进行处理，或者切除那 些继续运行会引起故障的电气设备。
继电保护的四性
保护范围内发生故 可靠性
障，保护装置可靠动作
快速性
，而在任何不应动作的
情况下，保护装置不应
误动。
保护
保护装置动作时仅将故
四性
障元件从电力系统中切除
，使停电范围尽可能缩小
A变电站
保护全线速动概念
B变电站
继电保护分类（按保护地位）
后备保护 后备保护：当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。
后备保护可分为远后备保护和近后备保护。 近后备保护：当主保护或断路器拒动时，由本线路其它保护
或本电力设备其它保护切除故障，当开关失灵时，由开关 失灵保护切除故障。 500kV只用近后备。 远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻线路保护切 除故障.
为什么仅在电压互感器低压侧安装空气开关或保险？
运行中的电压互感器不得短路， 运行中的电流互感器不能开路。
继电保护动作的结果
（1）当电力系统发生故障或异常时，自动、迅 速、有选择地将故障设备从电力系统中切除，防止 故障进一步扩大，保证系统其余部分迅速恢复正常 运行。（跳开相应的断路器）
（2）当发生不正常工作情况时，能自动、及时 地选择信号上传给运行人员进行处理。 （向监控人 员发出报警信号）
继电保护系统结构图
PT
CT
测量回路 保护装置 单、三相操作箱 跳合闸机构
控制部分
二次回路
输电线路
母线保护1线路保护电流互感故器障的录接波线示例高频距离用 母线保护2
电度计量
测量
电压互感器二次回路图 计量(电度 表)
主变保护
5011断路 器保护
主变测控
进行二次回路相关知识的学习！！！
互感器的开路和短路
500kV保护的工作原理 和继电保护
一、继电保护的概念及作用
继电保护的作用和任务
继电保护 的作用
指能反应电力系统中电气设备发生故 障和不正常运行状态，并动作于断路器跳 闸或发出信号的一种自动装置。
继电保护 基本任务
（1）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有 选择地将故障设备从电力系统中切除，防止故障进 一步扩大，保证系统其余部分迅速恢复正常运行。
继电保护分类（按保护地位）
辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能，或当主保护， 后备保护退运行时而增设的保护。 如：一个半开关接线的短引线保护，远方跳闸保护，过 电压保护 ，这些在500kV电网中都有应用。
四、500kV系统的基本特点
500kV变电站的特点
• 1）主变容量大。 • 2）出线回路数多。 • 3）低压侧装大容量的无功补偿装置（2×120MAR） • 4）在电力系统中一般都是电力输送的枢纽变电站。 • 5）500kV系统容量大，单机容量大，(30万千瓦、70万千
5 ）线路分布电容大 500kV线路相间距离为13m、线分裂距离45cm、正三角分
裂、正四角分裂、相对地距离12m。线路空投时，未端电 压高。要加并联电抗器。
线路 并联电抗器
1、降低线路末端工 频电压的升高
2、降低操作过电压 3、有利于单相重合
闸
潜供电流
为限制潜供电流，提高单相重合闸的成功率，线 路电抗器中性点应加小电抗器
，以保证系统中无故障部
分继续运行。
选择性
灵敏性
保护装置应尽快将故障 设备从系统中切除，目的 是提高系统稳定性，减轻 故障设备和线路的损坏程 度，缩小故障波及范围。
保护装置在其保护 范围内发生故障或不正 常运行时的反应能力。
二、继电保护动作的前与后
保护量（开关量）的来源
前面说到，保护能够反应电力系统中电气设备发生 故障和不正常运行状态。那么保护是如何来做到四性， 如何对设备进行保护，又是一些什么量让让保护发出反 应呢？他们从哪里来？