变电二次设备及系统
变电二次设备简介
➢ 主保护：差动保护（比率差动、差动速段、零序差动、分 侧差动）
➢ 后备保护：复压（方向）过流、零序方向过流、阻抗保护 、过负荷、过激磁等。
二、变压器保护
高压侧
保
交流回路 护
A
控制回路 柜 信号回路
直流回路
保
护 B
测控
计量 直流电源
柜
低压侧
二、变压器保护
非电气量保护
➢ 瓦斯保护： 轻瓦斯：变压器内部过热,或局部放电,使变压器油油温上
常见保护类型
➢ 线路保护 ➢ 变压器保护 ➢ 母线保护 ➢ 开关保护
➢ 电容器保护 ➢ 电抗器保护 ➢ 滤波器保护 ➢ 直流保护
二、继电保护装置
变压器保护 电容器保护 电抗器保护
主一保护 主二保护 辅助保护
母线A套保护 母线B套保护 公用失灵保护
母线保护
35kV
断路器保护
220kV
变压器A套保护 变压器B套保护 变压器C套保护
目 Contents 录
1 二次设备概述 2 继电保护装置
3 安全自动装置
4 综合自动化系统
三、安全自动装置
安全自动装置包括：
➢ 电力系统稳定控制装置； ➢ 电力系统自动解列装置； ➢ 自动低频减负荷装置； ➢ 自动低压减负荷装置； ➢ 自动联切消除设备过负荷装置； ➢ 频率越限切机装置； ➢ 备用电源自动投入装置
保护性质 主保护 主保护 主保护 主保护 后备保护 后备保护 后备保护
备注
二、线路保护
电流差动原理 M IM
K1
IN N K2
IN
在MN线路外部K2点发生短路故障时，MN线路两 侧流过同一电流，两电流向量和为零。在MN线路内 部K1点发生故障时，两侧电流向量和为故障电流，说 明线路内部发生了故障。
变电站一二次设备、继电系统智能化分析
变电站一二次设备、继电系统智能化分析摘要：本文通过对变电站一二次设备以及继电系统的介绍和智能化分析，对现有的智能化技术进行了分析和与传统设备的比较，指明了变电站智能化的新要求和发展方向关键词：变电站；一二次设备；继电系统；智能化当电网出现故障，准确及时的判断出故障元件对电网恢复与完成可靠运行非常之重要。
电网一旦出现故障，大量故障信息会在短时间涌进电网调度中心，超越了调度主站中心与工作人员的故障处理能力范围，会使调度人员出现误，漏判的情况。
快速，准确的电网故障智能化分析是完成事故情形的合理调度、排故以及恢复供电的主要方法，所以电网一二次设备和继电保护系统信息智能化分析有极其重要意义。
1 一二次设备，继电保护系统的智能化1.1 一次设备数字智能化电子互感器替代了电磁式互感器，可以直接提供数字光纤以太网接口，站内用具备向外进行通信的智能化断路器和变压器等设施，或直接在一次设备上安装智能化终端系统完成信号数字转换和状态检测。
1.2 二次设备数字智能化二次设备检测作用主要有4个方面：1.2.1 电网交流测量采样系统，二次回路显示系统运行准确，良好的绝缘性，没有短路开路。
1.2.2 电网直流的控制和信号、操作回路运行准确、分合闸回路指示准确。
1.2.3 变电站数据通信系统。
1.2.4 智能化继电保护系统的自我检测。
智能化一二次设备技术的广泛应用，能随时获取设备的运行状态与损耗程度大小，根据检测结果在设备性能降到下线程度之前组织维护修理工作，并且调整相应的检测周期以及维修计划方案。
设备检修智能化技术与传统的故障检修模式相比不仅提高了设备的可靠性，而且降低了变电站全寿命周期成本。
智能化变电站二次设备还具备对外的光纤网络系统通信接口，智能化技术二次信号的传送由光纤以太网来完成工作。
1.3 变电站管理系统自动控制智能化变电站在设备的信号光纤传送、网络系统通信平台信息的共享方面更深层次的体现了变电站运行管理的智能化。
变电所二次系统基础知识
变电所二次系统原理
电流、电压、相位差测量原理
电流测量原理：通过测量导线上的电压和电阻，计算出电流的大小。 电压测量原理：通过测量电场在电容器上的电荷量，计算出电压的大小。 相位差测量原理：通过比较两个信号的相位差，计算出相位差的大小。
保护原理
继电保护：通过继电器实现电流、电压等电气量的测量和保护动作 差动保护：利用电流或电压的差值作为动作信号，实现快速切除故障 距离保护：通过测量故障点到保护装置的距离，实现选择性切除故障 零序保护：利用零序电流或电压实现接地故障的检测和切除
变电所二次系统设备
继电保护装置
定义：继电保护装置是用于监测电力系 统中的异常情况，并在必要时采取措施 防止设备损坏或系统崩溃的自动装置。
作用：继电保护装置的主要作用是快速、 准确地切除故障设备，并防止事故扩大。
组成：继电保护装置通常由测量元件、逻 辑元件和执行元件三部分组成。
工作原理：继电保护装置通过比较测量 值与给定值的大小，根据比较结果输出 相应的控制信号，以实现设备的保护和 控制。
控制原理
控制原理是变电 所二次系统的重 要组成部分，用 于实现变电所的 自动控制和调节。
控制原理主要包 括输入、输出、 比较和执行等环 节，通过比较设 定值与实际值来 控制输出。
控制原理的实现 依赖于各种控制 元件和传感器， 如继电器、接触 器、变阻器等。
控制原理的应用 范围广泛，不仅 限于电力系统， 还可应用于其他 工业领域。
二次系统的分类： 按功能分为保护、 控制、测量和通 信等类型
二次系统的基本要求
可靠性：确保二次 系统的稳定运行， 避免因故障导致的 一次系统停运。
安全性：保证二次 系统的安全，防止 对一次系统的破坏 和危害。
变电二次设备及系统(重点)
正常运行时
A
QF1
B
Z
QF2
U Zm Z f I C I
短路阻抗， 其值较小 QF3
jX
U
短路故障时
A
QF1
B Z
I
Zm
U ZK I C
QF3
ZK
U
QF2
K
Zf
R
ZK
f
变电二次设备及系统
2.2.1.2 220kV线路保护 ----后备保护
距离保护的由来
U Z K Z 0l I
• 对一次设备起控制、保护、调节、测量等 作用的设备称为二次设备，如控制与信号 、继电保护及安全自动装置、电气测量仪 表、操作电源等。 • 二次设备及其相互间的连接电路称为二次 接线或二次回路。
变电二次设备及系统
1
变电站二次系统的构成
变电站二次系统的构成包括： • 1.监控子系统 • 2.保护子系统 • 3.自动控制系统 • 4.人机联系
变电二次设备及系统
课上练习
• 3、当系统发生故障时，正确地切断离故障点最近 的断路器，是继电保护的（ B ）的体现。 （A）快速性；（B）选择性；（C）可靠性；（ D）灵敏性。 • 4、以允许的可能最快速度动作于断路器跳闸，以 断开故障或终止异常状态的发展，是继电保护的 （ B ）的体现。 （A）灵敏性；（B）快速性；（C）可靠性；（ D）选择性。
变电二次设备及系统
2.1.2 继电保护的基本要求
可靠性 敌不动 我不动 拒动
敌一动
我乱动
误动
变电二次设备及系统
2.1.3 继电保护基本构成
执行部分根据逻辑部分送来的信号，按照预定的任务，动作于断路 逻辑部分是根据测量部分输出的信号，按照预定的逻辑关系，判断 测量部分的作用是测量被保护元件的运行参数，并与保护的 器跳闸或发出信号。 保护装置是否应该动作，即实现选择性的要求，并向执行部分发出 整定值进行比较，以判断被保护元件是否发生故障。 信号。
变电站二次系统设备介绍
变电站二次系统设备介绍变电站的二次设备主要是对一次设备进行爱护、掌握，通过采集电流电压量和一次设备的位置信息，反映故障点位置，并精确快速的动作于故障点，确保一次设备的平安，保证电力系统的供电牢靠。
正如大家普遍所知，变电站二次系统设备多，且电压等级越高涉及到的爱护、测控、计量等设备就越多。
而二次设备和一次设备不同，一次设备摆在那里看得到，知道它的名称基本能猜出它的作用，二次设备原理较简单，直观上也无法确定其作用，二次设备柜安装于二次设备室，一排排的柜子也不知道如何区分，更不知道哪些柜子对一次设备起爱护作用，哪些柜子能够对一次设备进行掌握。
撰写这篇文章目的是为了让大家能对变电站的二次设备有一个也许了解，盼望让大家明白二次系统的设备都有哪些，都是如何划分归类的。
110kV系统爱护为单套配置，220kV系统爱护为双套配置，其他设备配置基本一样，下面我以电网220kV变电站为例为大家做介绍。
变电站二次系统主要包含：系统继电爱护、系统调度自动化、通信系统、变电站自动化系统、元件爱护及自动装置、其他二次系统。
一、系统继电爱护及平安自动装置1、线路爱护装置：220kV线路爱护装置、110kV线路爱护装置，这些线路爱护装置包括送入到此变电站的装置和送出到其他系统变电站的线路。
2、母线爱护装置：220kV母线爱护装置、110kV母线爱护装置。
3、母联爱护装置：220kV母联爱护装置、110kV母联爱护装置。
4、故障录波器装置：包含220kV、110kV线路故障录波器装置、主变故障录波装置。
5、网络报文分析记录仪：包含站内全部网络报文分析记录装置。
6、爱护及故障录波信息子站：许多智能站将此系统集成到监控系统功能中，无需单独设立此屏柜。
7、平安自动装置：有平安稳定掌握装置、低频低压减载装置等。
8、继电爱护试验电源柜。
9、继电爱护测试仪。
二、系统高度自动化1、调度数据网设备。
2、关口电能计量设备。
3、同步相量测量装置。
4、二次平安防护系统设备。
500kV变电站一次二次设备介绍电力系统
REB103母差保护（用于一条母线）
500kV母线配置REB103型母差保护，其差动继 电器回路由下列主要元件构成：a、差动回路变流 器Tmd ；b、SR起动继电器（作为开启元件或闭 锁元件）；c、DR动作继电器（动作电压UDZ> 制动电压US时，DR带电）；SR与DR旳接点串接 至出口，只有SR、DR都有电时，保护才干出口动 作，这么可防止任一种继电器误动引起跳闸；d、 AR断线继电器（经5s延时闭锁保护出口，并发告 警信号）；e、制动电阻RS1+ RS2(建立制动电 压)；f、动作电阻RDZ建立动作电压。中间变流 器Tmo与可变电阻及稳压二极管构成限压保护回 路。
一、500kV变电站一次接线简介： 1、一种半开关旳接线
老站或发电厂：因为当初电网联络单薄旳缘故和 强调输电旳可靠性，装配线刀，并配置双套短线 保护（正常运营时短线保护停用或放信号位置）， 当线路或主变停役时，要求合环运营，有增强联 络旳意义。（瓶窑站、兰亭站、秦山核电站）。
新站：因为500kV电网已较此前有很大旳发展， 网络联络大大加强，尤其是上海地域500kV系统 已实现了双环网，不再装配线刀，不配置短线保 护，线路或主变停役时，不要求合环运营。（天 一站、乔司站、台南站、河姆站）。
很显然，此时保护可靠动作。
内部故障时，CT有时也会饱和，但保护能在CT饱 和前抢先动作。（利用负载旳CT其二次侧等效一种 大电抗，电流不能突变）
5、距离保护、过激磁保护、过负荷保护简介
一、 A1 CT1
A2 CT2
A3 CT3
母线
SR
Tmd
Tmo
AR
Rz1
Rz2
整流器
RDZ
DR
RD11
RS1
RS2
变电站二次系统 第1部分：通用要求-最新国标
变电站二次系统第1部分：通用要求1范围本文件规定了变电站二次系统技术原则、体系架构，明确了相关术语和定义、设备及系统功能、安全防护、建设和检测等总体要求。
本文件适用于35kV及以上电压等级变电站（新建站、改扩建站），发电厂、新能源场站参照使用。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T17626电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T26865.2电力系统实时动态监测系统第2部分：数据传输协议DL/T364光纤通道传输保护信息通用技术条件DL/T476电力系统实时数据通信应用层协议DL/T634.5104远动设备及系统-第5-104部分：传输规约采用标准传输规约集的IEC60870-5-101网络访问DL/T860（所有部分）电力自动化通信网络和系统3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。
3.1变电站二次系统substation secondary system由具备采集、测量、保护、控制、通信、监测、巡视、计量等功能的设备及软件构成，实现对电网及变电站的主辅设备运行监视、操作控制、异常告警、故障隔离、稳定控制、安全防护和运维管理，并为远方主站提供监视、操作、运维等支撑服务的系统。
3.2变电站二次设备对电网及一次设备进行控制、调节、保护、监测和计量的设备，及支撑对这些设备进行操作、运行、管理的相关设备。
注：如采集执行设备、继电保护及安全自动装置、监控主机、辅助监控设备、计量装置等。
3.3网络安全防护体系substation cyber security protection architecture为保障变电站二次系统的网络空间安全而建立的一整套由安全防护、安全监测、安全响应、安全评估四部分组成的综合安全防护体系。
12站内监控系统substation monitoring and control system站内监控系统具有监控功能及巡视功能，实现继电保护装置、安全自动装置、测控/PMU 装置、录波及分析设备、计量及电能质量设备、辅助监控设备、时钟同步装置、交换机、防火墙、安全隔离装置等设备信息的统一采集、监视、控制、分析及管理，并为调度系统、集中监控系统等主站系统提供远程支持服务的变电站综合监控系统。
变电所二次系统
控制开关SA
三个位置：合位、分位、零位置
2
3
1
4
手柄平时处于“零位置”
顺时针方向旋转45 合闸 因为合闸位是个不固定旳位置，操
作完毕后控制开关手柄在弹簧力作用下， 自动沿逆时针方向转45返回中间零位。
逆时针方向45 分闸 松手后复位
变电所信号装置
变电所中，运营人员为了及时发觉与分析 故障，迅速消除和处理事故，统一调度 和协调生产，除了依托测量仪表或监视 系统监视设备运营外，还必须借助灯光 和音响信号装置反应设备正常和非正常 旳运营状态。
不同，控制电路分为： 灯光监视控制回路 音响监视控制回路。
（三）控制电路旳基本技术性能
1、能进行正常旳人工分闸与合闸，又能进行故障时旳自动分 闸或自动重叠闸。
2、能够指示断路器旳分、合闸位置状态，自动分、合闸时应 有明显旳信号显示。
3、能监视控制电源及下一次操作电路旳完整性。
4、不论断路器旳操动机构中是否设有预防跳跃旳机械闭锁装 置，控制电路中均应设预防跳跃旳电气闭锁装置。
高压开关旳控制信号电路
一、控制信号电路概述
（一）控制电路旳基本构成
变电所旳断路器、隔离开关旳控制电路一般是由 指令单元、闭锁单元、连锁单元、中间传送放 大单元、执行单元和连接它们旳导线等二次电 气设备构成。
（二）控制电路旳类型
按指令电器与操作机构之间距离旳远近，电气控 制旳方式可分为：
远动控制 距离控制 就地控制 按对断路器工作状态、控制电路完整性监视方式
变电所二次系统
二次接线（二次系统）
二次设备：与一次设备保持电气隔离旳低 电压、小容量旳相应设备。 二次设备：对一次设备进行监察，测量， 控制，保护，调整旳补贴设备。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
100％
变电二次设备及系统
2.1.2 继电保护的基本要求
可靠性
敌不动
我不动
拒动
敌一动
我乱动
误动
变电二次设备及系统
2.1.3 继电保护基本构成
逻执辑行部分是根根据据逻测辑量部部分分送输来出的的信信号号，，按按照照预预定定的的任逻务辑，关动系作，于判断断路
保测护量装部置分是的否作应用该是动测作，器量即跳被实闸保现或护选发元择出件性信的的号运要。行求，参并数向，执并行与部保分护发的出 整定值进行比较，以判断信被号。保护元件是否发生故障。
变电二次设备及系统
2.1.4 继电保护分类
按被保护的对象
发电机保护
2 输电线路保护
1
6 电容器保护
5
变压器保护 3 4
母线保护
电动机保护
变电二次设备及系统
2.1.4 继电保护分类
• 按保护所反应的物理量
电 流 保 护
电 压 保 护
方 向 电 流 保
距 离 保 护
差
高
瓦
动
频
斯
保
保
保
护
护
护
护
变电二次设备及系统
＝
I k.min I set
变电二次设备及系统
2.1.2 继电保护的基本要求
灵敏性
② 对反应数值下降而动作的欠量保护（如低电压保护）
K sen
保护的动作参数 保护区内金属性短路时故障参数的最大计算值
＝ U set U k.max
变电二次设备及系统
2.1.2 继电保护的基本要求
可靠性
正确动作率
正确动作次数 动作总次数
变电二次设备及系统
1 变电站二次系统的构成
变电站二次系统的构成包括： • 1.监控子系统 • 2.保护子系统 • 3.自动控制系统 • 4.人机联系
变电二次设备及系统
2 继电保护基本知识
电力系统故障
变电二次设备及系统
2 继电保护基本知识
所谓短路是指相与相之间或相与地之间的短接，以及电 机或变压器同一相绕组不同线匝之间的短接。电力系统 短路的基本形式有三相短路、两相短路、单相接地短路、 两相接地短路及发电机或变压器同一相绕组不同线匝之
间的短接（简称匝间短路）。
变电二次设备及系统
2.1 继电保护基本知识
电力系统故障的危害有哪些？
变电二次设备及系统
2.1 继电保护基本知识
• 故障点的电弧使故障设备损坏。 • 短路电流使故障回路中的设备遭到损坏。 • 短路时可能使电力系统的电压大幅度下降，使用
户的正常工作遭到破坏，影响用户产品质量。严 重时可能造成电压崩溃，引起大面积停电。 • 破坏电力系统运行的稳定性。可能引起系统振荡 ，甚至造成电力系统的瓦解。
变电二次设备及系统
课程结构图
变电二次系统构成
继电保护基本知识
线路保护
变电二次设备及系统
微机保护系统 安全自动装置
继电保护配置及原理 变压器保护
微机保护装置组成
母线保护
监控系统
变电二次设备及系统
1 变电站二次系统的构成
• 一次设备是直接生产、输送和分配电能的设备， 如发电机、变压器、断路器、隔离开关、电力电 缆、母线、输电线、电抗器、避雷器、高压熔断 器、电流互感器、电压互感器等。
变电二次设备及系统
2.1.4 继电保护分类
• 按保护所反应的故障类型
相间短路保护
接地保护
失磁保护
匝间短路保护
变电二次设备及系统
2.1.4 继电保护分类
主保护
能以最快速度有选择性地 切除被保护设备和线路故
障的保护。
后备保护
一般用于弥补主 保护某些性能的 不足，而装设的
一种保护 。
辅助保护
当主保护或断路器拒 绝动作时起作用的继 电保护。有远后备和 近后备两种方式。远 后备：由相邻电力设 备或线路的保护来实 现；近后备：由本电 力设备或线路的另一 套保护来实现的保护。
• 一次设备及其相互间的连接电路称为一次接线或 主接线，是构成电力系统的主体。
变电二次设备及系统
1 变电站二次系统的构成
• 对一次设备起控制、保护、调节、测量等作用的 设备称为二次设备，如控制与信号、继电保护及 安全自动装置、电气测量仪表、操作电源等。
• 二次设备及其相互间的连接电路称为二次接线或 二次回路。
变电二次设备及系统
为什么线路停电时要先拉开线路侧隔离开关？
这是为了防止ห้องสมุดไป่ตู้路器触头实际上没有断开（假分）时， 带负荷拉合母线侧隔离开关，造成母线短路而扩大事故。
停电时先拉线路侧隔离开关，即使带负荷拉隔离开关造 成三相弧光短路，因故障点在线路保护的范围内，线路两侧 保护动作，切除故障；若先拉母线侧隔离开关，则故障点在 母线保护的范围内，母线保护动作，扩大了停电的范围。
简称“四性”
选择性
速动性
灵敏性
可靠性
变电二次设备及系统
2.1.2 继电保护的基本要求
选择性
有选择性
例1：
A
11
k1
B
2
5
3
4
C
6
7
D
8
当k1点短路时，保护1、2动→跳1QF,2QF
变电二次设备及系统
2.1.2 继电保护的基本要求
选择性
例2：
A1
3
2B
55 4
有选择性
k2
66 C 7
8D
当k2点短路时，保护5、6动→跳5QF、6QF
课上练习
• 选择题
• 1、下列不属于电力系统继电保护的四项基 本性能要求的是（B）。 （A）可靠性；（B）安全性；（C）选择 性；（D）快速性。
• 2、属于二次设备的是（D）。 （A）母线；（B）断路器；（C）电流互 感器；（D）继电器。
变电二次设备及系统
选择性
A1
例：
3
2.1.2 继电保护的基本要求
2B
55 4
停电 非选有择选性择性
6 C 77
k3 88 D
当k3点短路时，若保护7拒动或7QF拒动，保护5动（远后备） →跳5QF 有选择性
当k3点短路时，若保护7正确动作和7DL跳闸，保护5动 →跳5DL，则越级跳闸（非选择性）
变电二次设备及系统
变电二次设备及系统
2 .1.1 继电保护的作用
继电保护的接线简图
继电保护与一次侧电力系 统设备之间的连接简图。
继电保护就是通过二次 侧弱电系统来控制（如 跳开、闭合）一次侧强 电系统设备。
内部故障时发出跳闸命令
不正常工作时发出告警信号
变电二次设备及系统
2.1.2 继电保护的基本要求
继电保护的要求
2.1.2 继电保护的基本要求
速动性
作用 于断 路器 跳闸 的保 护都 要求 动作 迅速
可以提高系统稳定性 减少用户在低电压下工作时间 减少故障元件损坏程度 避免故障进一步扩大
变电二次设备及系统
2.1.2 继电保护的基本要求
灵敏性 对反应于数值上升而动作的过量保护（如电流保护）
K sen
保护区内金属性短路时故障参数的最小计算值 保护的动作参数