1、什么是繼電保護及安全自動裝置
當(dāng)電力系統(tǒng)中的電力元件（如發(fā)電機、變壓器、線路等）或電力系統(tǒng)本身發(fā)生了故障或危及其安全運行的事件時，及時向運行值班人員發(fā)出告警信號，或者直接向所控制的斷路器發(fā)出跳閘命令，以終止故障或異常事件發(fā)展而起到保護電力元件作用的裝置，稱為繼電保護裝置；用于保護電力系統(tǒng)的，則稱為電力系統(tǒng)安全自動裝置，如備自投裝置、安全穩(wěn)定控制裝置等。
2、繼電保護裝置的任務(wù)
（1）自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其它無故障部份迅速恢復(fù)正常運行
（2）反應(yīng)電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)運行維護條件而動作于發(fā)信號，減負荷或跳閘。
3、電力系統(tǒng)對繼電保護的基本要求
可靠性、選擇性、快速性、靈敏性
4、主保護、后備保護、輔助保護和異常運行保護
（1）主保護是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇地切除被保護設(shè)備和線路故障的保護；
（2）后備保護是當(dāng)主保護或斷路器拒動時，用來切除故障的保護。后備保護可分為遠后備和近后備兩種。遠后備保護是當(dāng)主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護來實現(xiàn)的后備保護；近后備保護是當(dāng)主保護拒動時，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護來實現(xiàn)后備的保護；當(dāng)斷路器拒動時，由斷路器失錄保護來實現(xiàn)后備保護。
（3）輔助保護是為了補充主保護和后備保護的性能或當(dāng)主保護和后備保護退出運行而增設(shè)的簡單保護；
（4）異常運行保護是反應(yīng)電力設(shè)備或線路異常運行狀態(tài)的保護。
二、電力系統(tǒng)的基本常識
1、電力系統(tǒng)中性點接地方式：我國電力系統(tǒng)中性點接地方式有三種：
（1）中性點直接接地方式。
110kV及以上電壓等級電網(wǎng)的中性點均采用此種方式。在這種系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時接地短路電流很大，故稱為大接地電流系統(tǒng)。在大接地電流系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障的概率較高，可占總故障的70%左右，因此要求其接地保護能靈敏、可靠、快速地切除接地短路故障。
（2）中性點經(jīng)消弧線圈接地方式。
利用消弧線圈的感性電流補償接地故障時的容性電流，使接地故障電流減小。有三種方式：欠補償、全補償、過補償，電力系統(tǒng)一般采用過補償方式。
（3）中性點不接地方式。
3~35kV電壓等級電網(wǎng)的中性點采用第（2）、（3）種接地方式。在這種系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時短路電流很小，故稱為小接地電流系統(tǒng)。在小接地電流系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，并不破壞系統(tǒng)線電壓的對稱性，系統(tǒng)還可運行1-2小時，只有在特殊情況或電網(wǎng)比較復(fù)雜，接地電流比較大時，才裝設(shè)有選擇性的接地保護，動作于信號或跳閘。
2、短路的特點
以電力線路為例，如圖所示：
當(dāng)線路正常運行時，對于單電源系統(tǒng)，如上圖所示，電流從電源端流向負荷端，系統(tǒng)中電流為負荷電流，越靠近電源端的線路上的負荷電流越大，同時，各電壓母線上的電壓，一般都在額定電壓的±5%-10%的范圍內(nèi)變化，且越靠近電源端母線電壓越高。
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時，如圖中d點，則短路點電壓降到0，從電源到短路點之間將流過很大的短路電流，各電壓母線上的電壓也將在不同程度上有很大的降低，距短路點越近時降低得越多。所以，發(fā)生短路之后，總會伴隨有電流增大、電壓降低、線路始端測量阻抗減小以及電壓與電流之間的相位角的變化。因此，利用正常運行與故障時這些基本參數(shù)的區(qū)別，便可以構(gòu)成不同原理的繼電保護，如反應(yīng)電流增大而動作的過電流保護，反應(yīng)電壓降低而動作的低電壓保護，反應(yīng)短路點到保護安裝處之間的阻抗而動作的距離保護（低阻抗保護）等。
三、高壓輸電線路的保護配置（以110kV線路為例）
1、保護配置：現(xiàn)場運用的線路保護有多個廠家多個型號，但保護配置及保護原理基本是相同的，一般有以下幾種：
1.1光纖差動保護（主保護）
1.2距離保護，分別為相間距離保護、接地距離保護（后備保護）
1.3零序電流保護（后備保護）
1.4其它
保護配置以下圖為例：
這是一條110kV線路保護的二次原理接線圖，從圖中可看出電流互感器及相應(yīng)保護的配置情況。
從上圖可以看出，110kV線路電流互感器共有四個二次繞組，3組P級，變比為600/5，第一個繞組用于線路保護(光差保護、距離保護、零序保護)，第二個繞組用于故障錄波，第三個繞組用于母線保護。第四個繞組為0.5S級，變比400/5，用于測量及計量。
2、保護原理
如上圖所示，當(dāng)在線路AB上d點發(fā)生短路時，線路兩側(cè)的電流流向短路點，A、B母線電壓降低，保護安裝處到短路點的阻抗減小，越靠近短路點，電壓越低，電流越大，保護安裝處至短路點的阻抗越小。所以，差動保護是反應(yīng)電流增加的保護，距離保護是反應(yīng)線路阻抗減小的保護，并可以根據(jù)線路阻抗測出短路點至保護安裝處的距離，零序保護是反應(yīng)接地短路時零序電流增大的保護。
3、現(xiàn)場保護調(diào)試
在電力系統(tǒng)中，我們規(guī)定電流的正方向是母線流向線路，當(dāng)線路正常運行時，流進線路AB兩側(cè)保護裝置的電流方向為一正一負，故保護裝置中的電流為兩側(cè)電流相減。當(dāng)線路發(fā)生d點短路時，流過線路兩側(cè)保護裝置的電流同時為正方向，故保護裝置中的電流為兩側(cè)電流之和，若大于差動保護定值，保護動作出口跳開線路兩側(cè)斷路器。
動作方程：Id=Ida+Idb＞Icd
3.1差動保護的調(diào)試
3.1.1本側(cè)裝置的本體調(diào)試
首先在裝置上將光纖通道進行自環(huán)，在保護裝置的電流回路端子上加入差動保護的動作電流，光纖差動保護動作，因此時在保護裝置內(nèi)只有本側(cè)電流，動作電流只有整定值的二分之一。
3.1.2光纖通道的聯(lián)調(diào)
在本側(cè)保護裝置調(diào)試正常后，要與對側(cè)進行聯(lián)調(diào)，此時恢復(fù)光纖通道，投入差動保護壓板，檢查裝置無通道告警信號，在本側(cè)及對側(cè)分別加入電流，裝置應(yīng)能正常采集并顯示兩側(cè)的電流幅值，加入差動保護的動作值，差動保護應(yīng)正確動作出口，跳開兩側(cè)斷路器。
3.2距離保護的調(diào)試
距離保護是低阻抗保護，在調(diào)試前只投入距離保護壓板，差動保護及零序保護壓板要退出。在保護裝置的電流回路及電壓回路分別用調(diào)試儀器加入電流及電壓，模擬相間故障，相間距離保護動作。模擬接地故障，接地距離保護動作。
3.3零序保護的調(diào)試
零序保護是接地故障保護，在調(diào)試前投入零序保護壓板，差動保護及距離保護壓板要退出。在保護裝置的電流回路及電壓回路分別用調(diào)試儀器加入電流及電壓，模擬接地故障，零序保護動作。
無論做什么原理的繼電保護裝置調(diào)試，最終的目的是檢驗保護裝置的保護動作邏輯是否正常，是否對相應(yīng)的斷路器發(fā)出跳閘命令以及斷路器正確跳閘的過程。當(dāng)滿足這些條件，繼電保護裝置就能投入運行了。
從上圖可以看出，110kV線路電流互感器共有四個二次繞組，3組P級，變比為600/5，第一個繞組用于線路保護(光差保護、距離保護、零序保護)，第二個繞組用于故障錄波，第三個繞組用于母線保護。第四個繞組為0.5S級，變比400/5，用于測量及計量。
2、保護原理
如上圖所示，當(dāng)在線路AB上d點發(fā)生短路時，線路兩側(cè)的電流流向短路點，A、B母線電壓降低，保護安裝處到短路點的阻抗減小，越靠近短路點，電壓越低，電流越大，保護安裝處至短路點的阻抗越小。所以，差動保護是反應(yīng)電流增加的保護，距離保護是反應(yīng)線路阻抗減小的保護，并可以根據(jù)線路阻抗測出短路點至保護安裝處的距離，零序保護是反應(yīng)接地短路時零序電流增大的保護。
3、現(xiàn)場保護調(diào)試
在電力系統(tǒng)中，我們規(guī)定電流的正方向是母線流向線路，當(dāng)線路正常運行時，流進線路AB兩側(cè)保護裝置的電流方向為一正一負，故保護裝置中的電流為兩側(cè)電流相減。當(dāng)線路發(fā)生d點短路時，流過線路兩側(cè)保護裝置的電流同時為正方向，故保護裝置中的電流為兩側(cè)電流之和，若大于差動保護定值，保護動作出口跳開線路兩側(cè)斷路器。
動作方程：Id=Ida+Idb＞Icd
3.1差動保護的調(diào)試
3.1.1本側(cè)裝置的本體調(diào)試
首先在裝置上將光纖通道進行自環(huán)，在保護裝置的電流回路端子上加入差動保護的動作電流，光纖差動保護動作，因此時在保護裝置內(nèi)只有本側(cè)電流，動作電流只有整定值的二分之一。
3.1.2光纖通道的聯(lián)調(diào)
在本側(cè)保護裝置調(diào)試正常后，要與對側(cè)進行聯(lián)調(diào)，此時恢復(fù)光纖通道，投入差動保護壓板，檢查裝置無通道告警信號，在本側(cè)及對側(cè)分別加入電流，裝置應(yīng)能正常采集并顯示兩側(cè)的電流幅值，加入差動保護的動作值，差動保護應(yīng)正確動作出口，跳開兩側(cè)斷路器。
3.2距離保護的調(diào)試
距離保護是低阻抗保護，在調(diào)試前只投入距離保護壓板，差動保護及零序保護壓板要退出。在保護裝置的電流回路及電壓回路分別用調(diào)試儀器加入電流及電壓，模擬相間故障，相間距離保護動作。模擬接地故障，接地距離保護動作。
3.3零序保護的調(diào)試
零序保護是接地故障保護，在調(diào)試前投入零序保護壓板，差動保護及距離保護壓板要退出。在保護裝置的電流回路及電壓回路分別用調(diào)試儀器加入電流及電壓，模擬接地故障，零序保護動作。
無論做什么原理的繼電保護裝置調(diào)試，最終的目的是檢驗保護裝置的保護動作邏輯是否正常，是否對相應(yīng)的斷路器發(fā)出跳閘命令以及斷路器正確跳閘的過程。當(dāng)滿足這些條件，繼電保護裝置就能投入運行了。
鄂公網(wǎng)安備 42011202002153號
