葛洲坝电厂500kV开关站保 护及自动装置介绍2009年7月目录1 开关站主接线及常见故障类型简介 2 线路保护配置介绍 3 断路器保护配置介绍 4 母线保护介绍 5 大江稳控切机装置、故障路波装置介绍 1 开关站主接线及常见故障类型简介开关站主接线简介 500kV开关站采用3/2接线方式，有6条进线和6条出 线3/2接线方式的特点：运行方式灵活多变，操作简便，检修简单，不容易产 生误操作；在母线故障及检修时不停电；在母线故障及断路器同时拒动的情况下，仍能保证大 部分元件不停电，可靠性高投资大，维护工作量大，占地面积大。1 开关站主接线及常见故障类型简介断路器、隔刀、地刀的编号规律开关站为50字头，以线路为核心与线路有关的隔刀带6字地刀带7，靠母线侧为7，另为173/2接线中与母线邻近的断路器叫边开关，两组 母线中间的断路器称为中间断路器。靠近I母的边开关叫1DL中间断路器叫2DL靠近II母的边开关叫3DL1 开关站主接线及常见故障类型简介1 开关站主接线及常见故障类型简介500kV开关站常见故障类型1、线路故障2、母线故障3、断路器故障500kV开关站对保护配置要求能迅速切除各种故障，使被保护元件承受故障电 流时间最短，停电范围最小。500kV开关站配置的保护线路保护母线保护断路器保护电抗器保护1 开关站主接线及常见故障类型简介500kV继电保护配置原则 双重化双重化必须满足：工作电源独立出口回路独立测量回路独立高频通道独立1 开关站主接线及常见故障类型简介2 线路保护配置介绍 500kV开关站线路保护的配置 线路序号盘号型号名称葛凤 线套29PLFP-901 (包含SEL-551、SEL-351)高频距离方向微机保护 （短引线、过压远跳） 套30PSEL-321 (包含SEL-551、SEL-351)高频距离微机保护 （短引线、过压远跳） 葛双 回套39PLFP-901 (包含SEL-551、SEL-351 ）高频距离方向微机保护 （短引线、过压远跳）套40PSEL-321 (包含SEL-551、SEL-351)高频距离微机保护 （短引线、过压远跳） 葛双 回套47P (36P)SEL-321 (RCS-922、RCS-925)高频距离微机保护 （短引线、过压远跳）套49PRCS-901 (包含RCS-922、RCS-925)高频距离方向微机保护 （短引线、过压远跳）2 线路保护配置介绍线路序号盘号型号名称清葛 线套56P (37P )REL-521 (RCS-922、RCS-925)高频距离方向微机保护 （短引线、过压远跳）套57PRCS-901 (包含RCS-922、RCS- 925)高频距离微机保护 （短引线、过压远跳）葛朝 回套64PRCS-931 (包含RCS-922、RCS-925 ）高频距离微机保护 （短引线、过压远跳）套74PRCS-931 (包含RCS-922、RCS- 925)高频距离微机保护 （短引线、过压远跳）葛朝 回套66PRCS-931 (包含RCS-922、RCS- 925)高频距离微机保护 （短引线、过压远跳）套75PRCS-931 (包含RCS-922、RCS- 925)高频距离微机保护 （短引线、过压远跳）2 线路保护配置介绍主保护： 光纤电流纵差保护原理（高频距离保 护）后备保护: 距离保护零序方向过流保护动作后果：跳2DL、3DL2 线路保护配置介绍保护原理介绍电流差动保护规定TA的正极性端指向母线 侧，电流的参考方向以母线流向线 路为正方向。2 线路保护配置介绍光纤电流纵差保护原理 动作电流(差动电流)为： 制动电流为： 差流元件动作方程：2 线路保护配置介绍如图示：区内故障时，两侧实际短路电 流都是由母线流向线路，和参考方向一 致，都是正值，差动电流就很大，满足 差动方程，差流元件动作。区内故障示意图2 线路保护配置介绍区外故障时，一侧电流由母线流向线路，为正 值，另一侧电流由线路流向母线，为负值，两 电流大小相同，方向相反，所以差动电流为零 ，差流元件不动作。区外故障示意图2 线路保护配置介绍高频距离保护（允许式） 每端的保护必须在方向元件动作，同时又收到对端的 允许信号之后，才能动作于跳闸，只有故障线路的保 护符合这个条件。允许式方向纵联保护工作原理 （a）网络接线及允许信号的传送 （b）基本框图2 线路保护配置介绍允许信号的纵联保护在500kV线路中应用较多 。目前国产的在500kV线路中应用的允许信号 的纵联保护是超范围允许式纵联保护。 起动元件起动； D+元件动作；D_元件不 动作；同时满足上述二个条件向对侧发高频信 号。收到对侧的高频信号。同时满足上述三 个条件8ms后发跳闸命令。2 线路保护配置介绍距离保护是反应输电线路一端电气量的变化的保护。将输电线路一端的电压、电流加到阻抗继电器中，阻 抗继电器反应的是它们的比值，称之为测量阻抗。阻抗继电器的测量阻抗反应了短路点的远近，也就反 应了短路点到保护安装处的距离，所以把以阻抗继电 器为核心构成的反应输电线路一端电气变化量的保护 称作距离保护。距离保护2 线路保护配置介绍距离保护的保护范围距离保护I段：只保护本线路的一部分（瞬跳)距离保护II段：可靠保护本线路的全长，它的保护 范围延伸到相邻线路(带延时）距离保护III段：作为本线路I、II段的后备，在本 线路末端短路要有足够的灵敏度(带延时）距离保护的优点：受运行方式的变化影响小2 线路保护配置介绍输电线路的零序电流保护是反应输电线路一端零序电 流的保护。正常运行无零序电流只有在接地短路时才有零序电流零序方向过流保护零序保护的保护范围 零序电流I段：只保护本线路的一部分，按躲过本 线路末端接地时流过保护的最大零序电流整定（ 未投入）零序电流II段：能以较短的延时尽可能的切除本线 路范围内的故障(带延时）零序电流III段：应可靠保护本线路的全长，在本 线路末端金属性接地短路时要有一定的灵敏度(带 延时）零序电流IV段：做为I、II、III段保护的后备，保 护本线路的高阻接地短路。零序电流保护的特点：受运行方式的变化影响大，只能反映 接地短路故障。零序IV段灵敏度高，保护过渡电阻的能力 很强。2 线路保护配置介绍3 断路器保护配置介绍断路器保护的配置断路器厂家及型号名称 1DL 2DL 3DL四方公司 CSI123进线短引线保护 四方公司 CSI121A 数字式综合重合闸装置 四方公司 FCX-22J 分相操作箱 四方公司 CSFU-104选控及信号扩展 3 断路器保护配置介绍进线短引线保护短引线保护用于一个半接线方式的主接线中，当一串出线或进 线退出运行，隔刀拉开，且要求闭环运行时，需要投入短引线 保护。3 断路器保护配置介绍如上图所示，隔离开关拉开，线路侧PT停电，线路保护停用，因 此短引线范围内的故障失去主保护，需投入短引线保护短引线保护采纵联差动保护短引线保护的投入和退出受隔离开关辅助接点控制，在隔离开关 合闸时停用短引线保护的动作后果：出线停用：跳2DL、3DL进线停用：跳1DL、2DL3 断路器保护配置介绍当输电线路、变压器、母线或者其他主设备发生短路 ，保护装置动作并发出跳闸指令，但故障设备的断路 器仍拒绝动作跳闸，称之为断路器失灵 失灵的原因主要有：断路器跳闸线圈断线断路器操作机构发生故障液压式断路器的液压低直流电源消失及控制回路故障断路器失灵保护3 断路器保护配置介绍1DL失灵： 启动I母启动主变保护跳2DL 2DL失灵： 跳1DL启动主变保护跳3DL启动远跳 3DL失灵： 启动II母跳2DL启动远跳失灵保护动作后果3 断路器保护配置介绍（1）瞬跳故障相 （2）延时三跳故障断路器 （3）延时跳相邻断路器失灵保护由线路保护或主变保护启动失灵保护的动作顺序3 断路器保护配置介绍当本断路器不管任何原因只有一相或两相跳开，处于 非全相状态时可由本保护跳开三相。判据：不一致投入 控制字投入。 任一相TWJ动作且该相无电流，确认为该相 断路器在跳闸位置。 按的判别方法又判断并非三相开关都处于 跳闸位置，确认为断路器三相不一致。 不一致零序过流元件动作或不一致负序过流 元件动作，此判据可由不一致经零负序电流控制字投 退。 动作后果：满足上述判据经可整定的时间延时出口跳开 本断路器。断路器三相不一致保护3 断路器保护配置介绍投入条件：断路器对线路或变压器充电而合于 故障元件上时，由充电保护作为此种情况下的 保护。 构成：充电保护由两段式的电流保护实现。动作后果：保护动作后跳本断路器充电保护3 断路器保护配置介绍在断路器和电流互感器之间发生短路时，在很多情况 下往往保护动作跳开断路器后故障并未切除死区保护的动作判据为：当装置收到三跳信号，例如 线路三跳、发变三跳 , 或A、B 、C三个分相跳闸同时 动作，这时如果死区过流元件动作，对应的断路器已 跳开，装置收到三相的动作接点，经整定的时间延时 起动死区保护。死区保护的出口与失灵保护相同，动作后跳相邻断路 器。死区保护3 断路器保护配置介绍500kV开关站采用单跳启动重合闸重合闸由二种方式起动：位置不对应起动和外 部跳闸起动。重合闸3 断路器保护配置介绍线路上短路保护要跳边、中两个断路器，重合 闸自然也要合两个断路器。考虑到有可能重合 于永久性故障线路上，为减少冲击这两个断路 器不应该同时重合，应有一个顺序。（先合后 合问题）如果重合于永久性故障线路上，保护应再次跳 开该断路器，此时假若断路器失灵，为尽量减 少对系统的影响，重合闸应先合边断路器。待 边断路器重合成功后（线路有电压）再合中断 路器。重合闸应按断路器设置。3/2接线对重合闸的要求3 断路器保护配置介绍4 母线保护介绍母线保护的配置母线 序号 盘号厂家及型号名称 母 86P 深圳南瑞 BP-2B型母线保护 87P 南京南瑞 RCS-915E型母线保护 母 88P 深圳南瑞 BP-2B型母线保护 89P 南京南瑞 RCS-915E型母线保护 4 母线保护介绍母线保护装置可以实现母线差动保护、断 路器失灵保护出口等功能。 母线保护的功能：4 母线保护介绍母线差动保护区内故障时，各元件实际短路电 流都是由线路流向母线，和参考方向 一致，都是正值，此时差动电流很大 ，差流元件动作。4 母线保护介绍母线差动保护区外故障时，如线路3上发生故障，此时线路1、2、4短路 电流是流向母线，为正值，线路3电流是流出母线，为负值 。把母线看成电路上的一个节点，由节点电流定理，各元件 电流相量和为0，所以差动电流为0，差动保护不动作。4 母线保护介绍以电流判据为主的差动元件，可以用复合电压闭 锁元件来配合，提高保护整体的可靠性。复合电压闭 锁元件的动作表达式为：母差保护动作后果：跳与母线相连的所有开关4 母线保护介绍5 大江稳控切机装置、故障录波装置介绍大江稳控切机装置采用由南瑞集团生产的 FWK-300分布式稳定控制装置 装置可用于区域性电网或大区互联电网的安全稳 定控制，既可适应单个厂站的就地控制，又能构成大 型的稳定控制系统，满足电力系统安全稳定控制的需 要。装置是一种分布式、模块化、拼装式结构的通用 性很强的稳定控制装置，能适应电网暂态稳定控制、 频率稳定与电压稳定控制、主变或线路过负荷控制等 。稳控装置5 大江稳控切机装置、故障路波装置介绍葛洲坝大江电厂决策机与双河变、葛洲坝大江电厂执 行机通过光纤通信组成稳控系统。葛洲坝大江电厂决策机按双套配置组成，双柜并列运 行。葛洲坝大江电厂执行机按双套配置组成，双柜主 辅运行葛洲坝大江电厂决策机稳定控制装置检测葛双双回、 葛玉线、葛宜双回（备用）、备用元件1、备用元件2 的故障，查找策略表切除机组。