继电保护“六统一”标准化设计原则.ppt
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1、 国网国网“六统一六统一”标准化标准化设计原则设计原则雷振雷振锋锋 TELTEL:1目 录 一、标准制定的背景二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点三、元件保护及辅助装置标准化设计规范要点三、“六统一”继电保护的工程应用 2 一、标准制定的背景 上世纪七、八十年代制定的继电保护“四统一”原则,在规范我国继电保护设计、制造,促进继电保护设备更新换代,提高继电保护运行水平,保障电网安全方面发挥了举足轻重的作用。四统一:设计技术条件接线回路元件符号端子排编号3 一、标准制定的背景 随着微机保护的普遍应用,在微机保护技术已较成熟的今天,由于各厂家微机保护配置和功能不标准、不规范,逐渐在运行中暴露出一
2、些突出问题:1.1 当前微机保护装置设计、制造、应用的非标准化问题突出。1.2 各厂家微机保护装置的对外接口和回路配合要求各不相同。1.3 由于缺乏统一标准,导致同一类型的保护装置出现多个地区性版本。4 一、标准制定的背景 2006年8月,国调中心组织召开了有网省调、规划总院、设计院、运行维护单位和科研制造单位专家参加的“继电保护设备标准化工作研讨会”。会后,国调中心立即组织成立了由调度运行、规划设计、科研制造、试验研究等单位的专家和技术人员组成的国网公司企业标准继电保护设备标准化设计规范编制工作组。5 一、标准制定的背景 2006年12月,工作组首先启动了线路保护及辅助装置标准化设计规范编制
3、工作,经过多次讨论会,并广泛征求相关单位意见,规范制定完毕。并于2007年7月通过国网公司科技部组织的审查。已经先期发布。随后启动了元件保护及辅助装置标准化设计规范(以下简称设计规范)编制工作,经过工作组深入细致的工作,召开了多次工作组会议,在综合各有关单位意见基础上,于2008年2月15日发布。6 一、标准制定的背景设计规范的制定遵循了以下原则:2.1 功能配置统一的原则。解决各地区保护配置和组屏方式的差异造成的保护不统一。2.2 回路设计统一的原则。解决各地区运行习惯和设计原则不同造成的二次回路差异。2.3 端子排布置统一的原则。按照“功能分区,端子分段”的原则,解决交直流回路、输入输出回
4、路在端子排上排列位置不规范的问题。2.4 接口标准统一的原则。对继电保护装置接口的数量、类型等配置原则进行规范,避免出现不同时期、不同厂家保护装置接口杂乱无序的问题。2.5 屏柜压板统一的原则。对继电保护压板数量、颜色进行规范,对压板进行优化设计,减少不必要的压板,以方便现场运行。2.6 保护定值、报告格式统一的原则。提出标准的保护定值和打印报告格式,为现场运行维护创造条件。7 二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 1.总则l本标准中3/2断路器接线主要用于330 kV及以上系统,双母线接线主要用于220 kV系统;当330 kV及以上系统采用双母线接线,220 kV系统采用3/2断路器接
5、线,以及其他情况可参照执行。8 二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 总则l 优先通过继电保护装置自身实现相关保护功能,尽可能减少外部输入量,以降低对相关回路和设备的依赖。l优化回路设计,在确保可靠实现继电保护功能的前提下,尽可能减少屏(柜)内装置间以及屏(柜)间的连线。9 二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 一般规定l保护装置功能控制字“1”和“0”的定义应统一规范为“1”肯定所表述的功能;“0”否定所表述的功能;或 根据需要另行定义;说明:允许式通道:“1”代表允许式“0”代表闭锁式 通信内时钟:“1”代表内时钟“0”代表外时钟二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 一般规定l
6、软、硬压板采用“与门”逻辑关系(“停用重合闸”压板除外)。说明:保护总体功能投/退,如“纵联保护”,可由运行人员就地投/退硬压板或远方操作投/退软压板实现。运行中基本不变的、保护分项功能,如“距离I段”采用“控制字”投/退。有两个例外,1.重合闸中的“闭锁重合闸”的软硬压板。2.母线保护中“投单母方式”的软硬压板。允许远方修改定值是软压板,无硬压板对应,一般情况软硬压板应一一对应。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 一般规定l保护装置的采样回路应使用A/D冗余结构(公用一个电压或电流源),采样频率不应低于1000 Hz。保护装置的每个电流采样回路应能满足0.1 IN以下使用要求,在0.0
7、5 IN20 IN或者0.1 IN40 IN时测量误差不大于5。说明:1)冗余AD,防止单一AD出错引起保护误动;2)适应大变比CT;二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 一般规定l定值部分 1)参数(系统参数、装置参数);2)保护装置数值型定值部分;3)保护装置控制字定值部分;4)保护装置软压板部分。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 一般规定l保护装置应具备以下接口对时接口:使用RS-485串行数据通信接口接收站内统一设置的GPS时钟对时系统发出的IRIG-B(DC)时码;通信接口:3组通信接口(包括以太网或RS-485通信接口),调试接口、打印机接口。二、线路保护及辅助装置标准
8、化设计规范要点 一般规定l保护装置应具备以下接口对时接口:使用RS-485串行数据通信接口接收站内统一设置的GPS时钟对时系统发出的IRIG-B(DC)时码;通信接口:3组通信接口(包括以太网或RS-485通信接口),调试接口、打印机接口。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 一般规定l录波 保护装置应能记录相关保护动作信息,保留8次以上最新动作报告。每个动作报告应包含故障前2个周波、故障后6个周波的数据。保护装置记录的所有数据应能转换为IEC 60255-24的电力系统暂态数据交换通用格式(Common Format for Transient Data Exchange,简称COMTR
9、ADE)。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 一般规定l动作报告输出格式类别时间描述故障简况故障相别A、B、C等故障相电压XXXX V故障相电流XXXX A故障相差电流XXXX A保护动作情况年_月_日 时:分:秒:毫秒XXXX保护启动XXXX msXXXX保护动作启动时开入量状态保护启动时各开入量状态启动后开关量状态保护启动后各开关量状态二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 保护配置及二次回路的通用要求 1)对保护配置及组屏(柜)的要求 a)应遵循“强化主保护,简化后备保护和二次回路”的原则进行保护配置、选型与整定 说明:零序后备保护:两段零序过流保护或零序反时限;b)优先采用主、
10、后备保护一体化的微机型继电保护装置 c)对于含有重合闸功能的线路保护,当发生相间故障或永久性故障时,可只发三个分相跳闸命令,三相跳闸命令不宜引接至端子排。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 保护配置及二次回路的通用要求 2)对直跳回路的要求 a)对于可能导致多个断路器同时跳闸的直跳开入,应采取措施防止直跳开入的保护误动作。例如:在开入回路中装设大功率继电器,或者采取软件防误措施。大功率继电器的启动功率应大于5 W,动作电压在额定直流电源电压的55%70%范围内,额定直流电源电压下动作时间为10 ms35 ms,加入220 V工频交流电压不动作。说明:许继保护装置中的应用具体如下:1)本体
11、保护:跳闸回路采用大功率继电器2)主变失灵联跳:双开入故障量把关(相电流、零负序电流等)延时环节3)操作箱直跳回路采用专门的防交流混入措施二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 保护配置及二次回路的通用要求 )对于含有重合闸功能的线路保护,当发生相间故障或永久性故障时,可只发三个分相跳闸命令,三相跳闸命令不宜引接至端子排。说明:双母接线方式的线路保护,含有重合闸功能,一般情况下,两套保护之间的重合闸不需要互相起动和闭锁,联切机组和负荷也较少使用,所以,三相跳闸命令不宜引接至端子排。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 保护配置及二次回路的通用要求 )3/2断路器接线的断路器重合闸,先合断
12、路器合于永久性故障,两套线路保护均加速动作,发三相跳闸(永跳)命令。说明:1)三相跳闸(永跳)命令同时开入两个断路器保护的三跳开入,该开入不起动重合闸,但要起动失灵,后重合的断路器则放电不重合。)先合、后合断路器由重合闸延时定值决定。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 保护配置及二次回路的通用要求 5)3/2断路器接线“沟通三跳”功能由断路器保护实现,断路器保护失电时,由断路器三相不一致保护三相跳闸说明:简化了回路,当断路器保护故障或失电时,断路器保护中的单相重合闸不能实现,只能由断路器机构的三相不一致保护延时跳三相,比原有用断路器保护的常闭接点沟三的方式要慢一些,但由于断路器保护是单配
13、置,还有重要的失灵保护功能,不允许断路器保护带病运行。断路器保护故障报警后,相应的断路器必须停运。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 保护配置及二次回路的通用要求 6)对双母线接线重合闸、失灵启动的要求l每一套线路保护均应含重合闸功能,不采用两套重合闸相互启动和相互闭锁方式;l对于含有重合闸功能的线路保护装置,设置“停用重合闸”压板。“停用重合闸”压板投入时,闭锁重合闸、任何故障均三相跳闸;说明:1.两套重合闸均投入,重合闸可以检有电流或跳位返回而不再重合,确保不会二次重合闸;2.单重方式时,一套保护单跳而另一套保护未动作时,单相跳位启动 重合闸可以保证两套重合闸的一致性。3.如需一套重
14、合闸停运,一套重合闸投运,则停运重合闸的保护控制 字置“禁止重合闸”(或断开出口压板)。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 保护配置及二次回路的通用要求 7)对双母线接线重合闸、失灵启动的要求l线路保护应提供直接启动失灵保护的跳闸接点,启动微机型母线保护装置中的断路器失灵保护;l双母线接线的断路器失灵保护,宜采用母线保护中的失灵电流判别功能。说明:不采用专用的失灵起动装置集中的方式,带来的好处:a.判别断路器是否断开的元件放在最后一级,提高了安全性。b.便于集中整定,从而简化了整定。c.只接入三个分相跳闸信号,三相不一致保护不起动失灵。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 保护配置及
15、二次回路的通用要求 8)3/2断路器接线配置原则 线路、过电压及远方跳闸保护:配置双重化的线路纵联保护,每套纵联保护应包含完整的主保护和后备保护;配置双重化的远方跳闸保护,采用一取一经就地判别方式。当系统需要配置过电压保护时,过电压保护应集成在远方跳闸保护装置中。断路器保护及操作箱 断路器保护按断路器配置。失灵保护、重合闸、充电过流(2段过流1段零序电流)、三相不一致和死区保护等功能应集成在断路器保护装置中;配置双跳闸线圈分相操作箱。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 保护配置及二次回路的通用要求 8)3/2断路器接线配置原则 线路、过电压及远方跳闸保护:配置双重化的线路纵联保护,每套纵
16、联保护应包含完整的主保护和后备保护;配置双重化的远方跳闸保护,采用一取一经就地判别方式。当系统需要配置过电压保护时,过电压保护应集成在远方跳闸保护装置中。断路器保护及操作箱 断路器保护按断路器配置。失灵保护、重合闸、充电过流(2段过流1段零序电流)、三相不一致和死区保护等功能应集成在断路器保护装置中;配置双跳闸线圈分相操作箱。短引线保护:配置双重化的短引线保护,每套保护应包含差动保护和过流保护。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 保护配置及二次回路的通用要求 9)双母线接线配置原则 线路、过电压及远方跳闸保护:配置双重化的线路纵联保护,每套纵联保护包含完整的主保护和后备保护以及重合闸功能
17、;当系统需要配置过电压保护时,配置双重化的过电压及远方跳闸保护。过电压保护应集成在远方跳闸保护装置中,远方跳闸保护采用一取一经就地判别方式;配置分相操作箱及电压切换箱。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 保护配置及二次回路的通用要求 9)双母线接线配置原则 线路、过电压及远方跳闸保护:配置双重化的线路纵联保护,每套纵联保护包含完整的主保护和后备保护以及重合闸功能;当系统需要配置过电压保护时,配置双重化的过电压及远方跳闸保护。过电压保护应集成在远方跳闸保护装置中,远方跳闸保护采用一取一经就地判别方式;配置分相操作箱及电压切换箱。说明:1.目前,远跳装置多采用光纤通道,通道可靠性高,通道采用
18、一取一方式;为了防止接口开入的误开入可能性,故增加故障启动就地判据。2.以前的二取二、二取一主要考虑通道不可靠因数。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 保护配置及二次回路的通用要求线路保护及辅助装置编号原则序号装置类型装置编号屏(柜)端子编号1线路保护1n1D2线路独立后备保护(可选)2n2D3断路器保护(带重合闸)3n3D4操作箱4n4D5交流电压切换箱7n7D6断路器辅助保护(不带重合闸)8n8D7过电压及远方跳闸保护9n9D8短引线保护10n10D9远方信号传输装置11n11D二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 技术原则 1)零序电流保护 零序电流保护应设置二段定时限,一段反
19、时限。其中定时限第一段带方向(PT断线时自动取消方向),第二段不宜带方向;应设置不大于100 ms短延时的后加速零序电流保护,在手动合闸或自动重合时投入使用;线路非全相运行时的零序电流保护不考虑健全相再发生高阻接地故障的情况,当线路非全相运行时自动将零序电流保护最末一段动作时间缩短0.5 s并取消方向元件,作为线路非全相运行时不对称故障的总后备保护,取消线路非全相时投入运行的零序电流保护的其他段;二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 技术原则 2)重合闸 取消“重合闸方式转换开关”,自动重合闸仅设置“停用重合闸”功能压板,重合闸方式通过控制字实现,其定义见表 说明:1.控制字“禁止重合闸”
20、置1和屏上重合闸出口压板“退出”对应,或门关系;2.停用重合闸硬压板、软压板、控制字或门关系。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 技术原则 3)3/2接线断路器失灵保护v设置线路保护三个分相跳闸开入,变压器、线路保护(永跳)共用一个三相跳闸开入;v设置相电流元件,零、负序电流元件,发变组单元设置低功率因数元件。保护装置内部设置“有无电流”的相电流元件判别元件,其最小电流门槛值应大于保护装置的最小精确工作电流(0.05 IN);v失灵保护不设功能投/退压板;v断路器保护屏(柜)上不设失灵开入投/退压板,需要投/退线路保护的失灵启动回路时,通过投/退线路保护屏(柜)上各自的启动失灵压板实现;
21、v三相不一致保护如需增加零、负序电流闭锁,其定值可以和失灵保护的零、负序电流定值相同,均按躲过最大负荷时的不平衡电流整定。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 技术原则 3)3/2接线断路器失灵保护v由于失灵保护误动作后果比较严重,且3/2断路器接线的失灵保护无电压闭锁,根据具体情况,对于线路保护分相跳闸开入和发变组(线路)三相跳闸开入,应采取措施,防止由于开关量输入异常导致失灵保护误启动,失灵保护应采用不同的启动方式:v任一分相跳闸接点开入后经电流突变量或零序电流启动并展宽后启动失灵;v三相跳闸接点开入后不经电流突变量或零序电流启动失灵;v失灵保护动作经母差保护出口时,应在母差保护装置中
22、设置灵敏的、不需整定的电流元件并带50 ms的固定延时。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 技术原则 3)3/2接线断路器失灵保护 说明:消除了误开入引起的误动问题单相跟跳、单相失灵:电流启动条件单跳开入相电流(0.06In)(零序电流或负序电流)两相跟跳、三相跟跳、三相失灵:电流启动或三跳启动两相或三相跳闸开入(零序电流或负序电流或相电流(躲负荷电流定值)或低功率因数角)二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 技术原则 4)远方跳闸保护远方跳闸保护的就地判据应能反映一次系统的故障、异常运行状态,应简单可靠、便于整定,宜采用如下判据:v零、负序电流;v零、负序电压;v电流变化量;v低电
23、流;v分相低功率因数(当电流小于精工电流时,开放判据);v分相低有功;v远方跳闸保护宜采用一取一经就地判别方式过电压保护v当本侧工频过电压保护动作时可选择是否跳本侧断路器,发远方跳闸信号可选择是否经本侧断路器分相跳闸位置闭锁。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 技术原则 4)远方跳闸保护说明:可以作为就地故障判别元件起动量的有:反映故障和异常的故障分量,如零负序电流、零序电压、反映对侧断开的低有功、低电流、低功率因数(在不满足低功率计算的电流电压幅值门槛时,就地判据开放)等。就地故障判别元件应保证对其所保护的相邻线路或电力设备故障有足够灵敏度。整定原则:因为它只是一个远方跳闸令的闭锁元件
24、,所以应确保灵敏度,允许经常起动,避免长期开放。为了防止远跳信号的误开入,远方跳闸保护宜采用一取一经就地判别方式。PT断线时,与电压有关的判别元件,如低有功、零负序电压、低功率因数退出,不开放。二、线路保护及辅助装置标准化设计规范要点 技术原则 4)短引线保护v 3/2断路器接线,当线路或元件退出运行时,在该间隔两组断路器之间发生故障能有选择地切除故障;v保护应能由线路或元件隔离刀闸辅助接点自动投/退。三、元件保护及辅助装置标准化设计规范要点 330 kV及以上电压等级变压器以高压侧3/2断路器接线、中压侧双母双分段接线、低压侧单母接线,变压器低压侧有总断路器的分相自耦变压器为例。三、元件保护
25、及辅助装置标准化设计规范要点 220 kV电压等级变压器以高中压侧双母线接线、低压侧双分支单母分段接线的三卷变压器为例。三、元件保护及辅助装置标准化设计规范要点 母线以3/2断路器接线和双母双分段接线为例。母联(分段)以双母双分段接线的分段断路器为例。三、元件保护及辅助装置标准化设计规范要点 保护配置及二次回路的通用要求:4.2保护配置及二次回路的通用要求 对保护配置及组屏(柜)的要求 a)应遵循“强化主保护,简化后备保护和二次回路”的原则进行保护配置、选型与整定;b)优先采用主、后备保护一体化的微机型继电保护装置,保护应能反映被保护设备的各种故障及异常状态;c)双重化配置的继电保护装置应分别
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