调控人员继电保护培训教材
目录
一、继电保护基本原理........................................................................................................... 2
1、电力系统故障的基本特征................................................................................... 2
2、继电保护装置的基本构成................................................................................... 2
3、继电保护的常用原理........................................................................................... 3
4、继电保护的基本要求........................................................................................... 3
二、断路器保护、充电保护的原理及应用。..................................... 错误！未定义书签。
1、非全相保护......................................................................... 错误！未定义书签。
2、充电保护............................................................................. 错误！未定义书签。
三、220kV 线路保护 . .............................................................................................................. 5
3.1 110~220kV等级线路保护的基本配置要求 . .................... 错误！未定义书签。
3.2 纵联保护基本类型及应用特点........................................ 错误！未定义书签。
3.3 距离保护及特点................................................................ 错误！未定义书签。
3.4 三段式电流保护................................................................ 错误！未定义书签。
四、母差保护......................................................................................................................... 24
母线差动保护分析.......................................................................... 错误！未定义书签。
5.1故障母线的选择................................................................. 错误！未定义书签。
5.2差动回路构成..................................................................... 错误！未定义书签。
五、220kV 及以下电力变压器的保护 . ................................................ 错误！未定义书签。
六、110kV 线路保护 . ............................................................................................................ 38
七、备自投装置..................................................................................................................... 42
八、35kV 及以下线路的保护 . .............................................................................................. 46
九、电容器组的保护............................................................................................................. 47
一、继电保护基本原理
1、电力系统故障的基本特征
电力系统中常常会受到各种扰动，而其中对电力系统的运行有较大影响的就是电力系统
中发生的各种故障。电力系统故障分为短路（多数情况下）和断线（少数情况下）两大类。短路故障分为四种类型：三相短路、两相短路、单相短路接地和两相短路接地，其中三相短路称为对称短路，其余为不对称短路。短路故障也可称为横向故障。断线分为一相断线和两相断线故障，断线故障又称为纵向故障。电力系统中两处以上同时发生不对称故障称为复杂故障。电力系统受到扰动后处于暂态过程中，各种运行参量可能会发生较大变化，造成对电力系统的危害。电力系统短路故障的基本特征是供电回路的总阻抗减小，产生暂态过程，短路电流急剧增加，电力网络中电压降低，功率分布发生变化。
2、继电保护装置的基本构成
继电保护装置的基本构成：通常继电保护装置都是由测量部分、逻辑部分和执行部分组
成，其框图如图1所示。
测量部分用于测量被保护元件的电流、电压、阻抗等，并同整定值进行比较来确定是否
发生故障或不正常工作情况然后输出相应信号至逻辑部分。逻辑部分根据测量输入的信号进行逻辑判断，以确定应使断路器跳闸还是发出信号，并将此信号输入到执行部分。执行部分
根据逻辑送来的信号去执行保护装置的任务，跳闸或发出信号。
3、继电保护的常用原理
当电力系统发生短路时，线路中的电流由负荷电流上升为短路电流；电压由额定电压变
为残余电压；测量阻抗由负荷阻抗降低为由母线到故障点的线路阻抗。总之根据电流、电压、阻抗等的变化，就可区分是正常运行还是故障状态。这些电量的变化就是构成各种不同原理保护的根据。如反应故障时电流升高而动作的过流保护；反应故障时电压降低而动作的低电压保护；反应故障时阻抗降低而动作的阻抗保护；除此以外，还可以根据被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、方向高频保护等。
4、继电保护的基本要求
电力系统对继电保护的基本要求是：可靠性、选择性、快速性、灵敏性。这些要求之间，
有的相辅相成，有的相互制约，需要针对不同的使用条件，分别进行协调。
可靠性：保护装置可靠性又分为可信赖性与安全性。可信赖性要求在继电保护范围内发
生属于它动作的故障时，应可靠动作，即不应拒动；安全性要求继电保护发生不属于它动作的故障时，则应可靠不动，即不应误动。可信赖性与安全性，都是继电保护必备的性能，但两者相互矛盾。需根据被保护对象适当地予以协调。例如，对传送大功率的线路保护，宜强调安全性；而对与其他线路的保护，则强调可信赖性。可靠性是电力系统对保护装置性能的最基本要求。
选择性：继电保护选择性是指在对系统影响可能最小的处所，实现断路器的控制操作，以终止故障或事故的发展。
快速性：继电保护快速性是指保护应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发展，减轻故障元件的损坏程度，提高重合闸的成功率，有利于电力系统同步运行的稳定性。
灵敏性：继电保护灵敏性是指对其保护范围内发生故障或不正常运行反应能力。在事先规定的保护范围内故障时，不论短路点的位置、短路的类型及系统运行方式如何，都能灵敏反应。保护装置的灵敏性，用灵敏系数（灵敏度）来衡量，即故障时通入装置的故障量和给定的整定值之比。灵敏系数应根据常见的不利运行方式和不利的短路形式计算。
5、 主保护、后备保护、辅助保护的定义
根据保护装置作用不同，可分为主保护、后备保护、辅助保护。电力系统中的每一个被保护元件都应装设主保护和后备保护，必要时可再增设辅助保护。
主保护是指能以最短的时限，有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。它既能满足系统稳定运行及设备安全要求，也能保证系统中其他非故障部分继续运行。如差动保护、高频保护等。
后备保护指主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护装置。如距离保护、零序保护、过流保护等。后备保护不仅可以对本线路或设备的主保护起后备作用，而且对相邻线路也可以起后备作用。因此，后备保护又可分为远后备和近后备两种方式。远后备是指本元件的主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。近后备是指主保护拒绝动作时，由本设备或线路的另一套保护实现的后备；当断路器拒绝动作时，可由该元件的保护或断路器失灵保护断开同一连接母线的断路器，以切除故障。
辅助保护作为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护，例如电流速断通常就可作为这类性质的保护。还有一种异常运行保护，是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护，如过负荷保护，发电机的过电压保护。
二、母差保护
母线电流差动保护由母线各连接元件电流回路相量和构成，用于切除母线的各类故障，主要特点有：
（1）差动回路是由一个母线大差动和各段母线小差动所组成的
（2）大差动是指除母联开关和分段开关以外的母线上所有其余支路电流相量和所构成的差动回路；
（3）某段母线小差动是指与该段母线相连接的各支路电流相量和构成的差动回路，其中包括了与该段母线相关联的母联开关和分段开关；
（4）母线上所有元件极性相同，母联CT 极性同I 母或II 母线(不同厂家要求不一样) 上元件极性一致；
（5）大差动判别是否有母线故障，小差动判别故障母线是哪一段？
（6）母线分列运行时，大差比率差动元件自动转用比率制动系数低值
（7）母线互联运行，小差比率差动元件自动退出——保护不进行故障母线的选择，一旦发生故障同时切除两段母线。
母线差动保护，主要由三个分相差动元件构成，同时在保护中还设置有启动元件、复合电压闭锁元件、TA 二次回路断线闭锁元件及TA 饱和检测元件等。
双母线或单母线分段一相母差保护的逻辑框图如下图所示。
图 双母线或单母线分段母差保护逻辑框图（以一相为例）
由图可以看出：当小差元件、大差元件及启动元件同时动作时，母差保护出口继电器才动作；此外，只有复合电压元件也动作时，保护才能去跳各断路器。如果TA 饱和鉴定元件鉴定出差流越限是由于TA 饱和造成时，立即将母差保护出口短暂闭锁。
为提高母差保护的动作可靠性，设置有专用的启动元件，只有在启动元件启动之后，母差保护才能动作。不同型号母差保护，采用的启动元件有差异。通常采用的启动元件有：电压工频变化量元件、电流工频变化量元件及差流越限元件。
母线的某一出线元件故障时，其TA 可能产生饱和，其二次电流大大减少（严重饱和时TA 二次电流等于零）。为防止区外故障时由于TA 饱和母差保护误动，在保护中设置TA 饱和鉴别元件：
1） 根据TA 饱和时其二次电流具有存在一个时域为3~5ms的线性传递区，TA 二次电流
与一次电流成正比。TA 饱和后其励磁阻抗大大减小，使其内阻大大降低，严重时内阻等于零。TA 饱和后，其二次电流偏于时间轴一侧，致使电流的正、负半波不对称，电流中含有很大的二次和三次谐波电流分量。目前，在国内广泛应用的母差保护装置中，TA 饱和鉴别元件均是根据饱和后TA 二次电流的特点及其内阻变化规律原理构成的
2） 也有利用谐波制动原理防止TA 饱和差动元件误动的。比如同步识别法，当母线上
发生故障时，母线电压及各出线元件上的电流将发生很大的变化，与此同时在差动元件中出现差流，即电压或工频电流的变化量与差动元件中的差流是同时出现。当母差保护区外发生故障某组TA 饱和时，母线电压及各出线元件上的电流立即发生变化，但由于故障后3~5msTA磁路才会饱和，因此，差动元件中的差流比故障电压及故障电流晚出现3~5ms。
3） 南瑞保护的自适应阻抗加权抗饱和法：在该方法中，采用了工频变化量阻抗元件∆Z 。
∆Z 是母线电压的变化量与差回路中电流变化量的比值。当区外发生故障时，母线电压将发生变化，即出现了工频变化量电压；当TA 饱和之后，差动元件中出现了差流，即出现工频变化量差流。出现了工频变化量阻抗∆Z 。而当区内发生故障时，母线电压的变化与差动元件中差流的变化与阻抗的变化将同时出现。
为防止保护出口继电器误动或其他原因误跳断路器，通常采用复合电压闭锁元件。只有当母差保护差动元件及复合电压闭锁元件均动作之后，才能作用于去跳各路断路器。
复合电压元件逻辑框图如下图所示。
复合电压元件逻辑框图
可以看出：当低电压元件、零序过电压元件及负序电压元件中只要有一个或一个以上的元件动作，立即开放母差保护跳各路开关的回路。
闭锁方式：为防止差动元件出口继电器误动或人员误碰出口回路造成的误跳断路器，复合电压闭锁元件采用出口接点的闭锁方式，即复合电压闭锁元件各对出口接点，分别串联在差动元件出口继电器的各出口接点回路中。跳母联或分段断路器的回路可不串复合电压元件的输出接点。
(二) 母差保护配置
常用的母差保护有深圳南瑞的BP-2A 、BP-2B ，南京南瑞的RCS-915等。220kV 母线一般配置两套同型号的母差保护，每套母差保护包括有母差、失灵保护的功能。110 kV母线一般配置一套母差保护。
(三) 练习
1．差保护出现CT 断线闭锁信号时，运行人员如何处理？
答：CT 二次回路断线或差流大于告警整定值，经延时启动闭锁继电器，闭锁母差保护并发信号，无论该信号是否自动复归，此时运行人员应将该套保护解除，通知检修人员对CT 二次回路进行检查处理，未经处理不得擅自复归。复归后待保护运行10秒无闭锁信号，才可将保护改为跳闸。
2．某站220kV 系统主接线方式如下图（各间隔CT 变比如下标），母联并列运行，该站220kV 母差保护配置BP-2B 保护，各支路电流所标为二次电流，请分析k 点发生故障时，流过母联CT 二次电流为多少，母差大差及I 、II 母小差电流及制动电流为多少，并说明母差动作行为
（高值K=2，低值K=0.5，动作门坎2.5A ）。
Ⅰk
Ⅱ
2400/5
答：流过母联CT 二次电流为：(600/5*15+1200/5*12.5)/(2400/5)=10A
BP-2B 保护选CT 最大值作为基准变比，大差差电流为除母联外所有间隔电流矢量和，制动电流为所有电流绝对值的和。动作条件为ID>IDZ,且ID>K(IR-ID)。
大差差电流：10+12+（18/2）=31A；大差制动电流31A ，
I 母小差差电流：12+9+10=31A，I 段小差制动电流31A ，
II 母小差差电流：0A ，II 段小差制动电流20A ，
并列运行时，大差K 值取大值,ID>2.5A, 且31>2(31-31),能够可靠动作；I 母小差动作(31>2.5,且31>2(31-31)，I 段上所有支路及母联跳开；
并列运行时，II 母小差电流为零，不会动作，当母联跳闸后，母联CT 电流被封，II 母可靠动作[10>2.5,且10>0.5(10-10)]。
说明：RCS-９１５保护以可整定的变化作为基准变化。
母联开关拒动时的动作行为。
3．某变电站220kV 侧为双母双分段接线，配置BP-2B 微机母线差动失灵保护屏四面，即Ⅰ、Ⅱ段母线和Ⅲ、Ⅳ段母线各有两套母差失灵保护，相互独立。正常运行时，母联25M 、26M 和母分250、260均在运行，如图所示。某日，发生母分250开关两组母差保护电流回路断线，试分析对系统的运行有何影响，并提出最佳处理方案。（本题7分）
250
26M
260 25M
答案
⑴根据保护配置方式，分段电流是支路量，由于两组母差保护电流回路均断线，将造成各套母差保护均被闭锁，此时若发生母线故障，切除故障的时间将较长，且停电范围大。（1分）
⑵最佳方案：断开母分250开关，母差保护将迅速恢复正常；再将250开关隔离，处理电流回路异常。
说明：母联CT 断线时，母差保护退出小差保护，保留大差保护，母线上任何点故障直接跳开各段母线上的开关。
4．某变电站110kV 侧双母线分列运行，各馈线及主变中压侧均在运行；地调下令合上母联17M 开关，此时，BP －2B 母差保护装置面板报“开入异常”，两段母线小差出现差流，请分析原因。如果不处理会有何后果？
答案
⑴合上母联开关后，母差保护屏上“分列”压板未解除，母联电流无法接入，小差出现差流，并报“开入异常”。
⑵若不处理，当任一母线发生故障时，两段母线均将跳闸。
说明：“分列”运行时，母差保护将母联CT 短接，即母联电流不计入小差保护；同时将大差保护的比例系数降低，即提高大差保护的灵敏度。
5．某站接线图如下所示，保护配置如图上标注，请分析在k1、k2点发生金属性故障甲站所有设备及甲乙I 、II 线路的保护动作行为；并分析当甲乙I 、II 线重合闸置单重位置，甲乙I 线发生k3点发生金属性故障，甲乙II 线甲站侧收发信机故障，此时甲站所有设备及甲乙I 、II 线路的保护动作行为。
乙站Ⅰ
甲站
Ⅱ
(1)k1点发生故障，该故障点对于甲乙I 、II 线而言是区外故障，因而主保护均不动作，此时甲站I 段母线差动保护动作，跳开母联开关及挂接于I 段运行的所有间隔，跳甲乙I 线开关时，TJR 继电器同时动作，RCS-931保护收到远跳开入，向对侧传送远跳信号，乙站甲乙I 线RCS-931保护远跳动作，跳开甲乙I 线开关；此时甲乙II 线仅启动。
(2)k2点发生故障，甲站I 段母线差动保护动作，跳开母联开关及挂接于I 段运行的所有
间隔，跳甲乙I 线开关时，TJR 继电器同时动作，RCS-931保护收到远跳开入，向对侧传送远跳信号，乙站甲乙I 线RCS-931保护远跳动作，跳开甲乙I 线开关；母联开关跳闸后，经50MS 延时后，封母联CT ，甲站II 段母线差动保护动作，跳开挂接于II 段运行的所有间隔，跳甲乙II 线开关时，TJR 继电器同时动作，RCS-931保护收到远跳开入，向对侧传送远跳信号，乙站甲乙II 线RCS-931保护远跳动作，跳开甲乙II 线开关。
(3)k3点发生故障，甲乙I 、II 线重合闸置单重位置，当发生的是单相瞬时性故障，则甲乙I 线两侧RCS-902纵联距离或零序保护动作，距离I 段动作、零序I 段动作，RCS-931电流差动保护动作，距离I 段动作、零序I 段动作，且两套装置重合闸动作并重合成功，若发生单相永久性故障，两套保护重合后又加速三跳。当发生的是相间或三相短路，则甲乙I 线两侧RCS-902纵联距离保护动作，距离I 段动作，RCS-931电流差动保护动作，距离I 段动作三相跳闸。I 、II 段母差保护均不动作。若甲站甲乙I 线开关拒动，则启动失灵保护，跳开母联及挂接于II 段运行的所有间隔开关。甲乙II 线甲站侧收发信机故障，则乙站甲乙II 线RCS-902纵联距离或零序保护将误动作。
6．RCS-915母差保护I 段母差逻辑图
△Z
BLCD1
跳I母
BLCD
跳母联
BLCD1
BLCD2
BLCD1' : I母比率差动元件（K=0.2）
BLCD : 大差比率差动元件BLCD1 : I母比率差动元件SW : 母差保护投退控制字YB : 母差保护投入压板
△U1 : I母电压工频变化量元件 △Z : 工频变化量阻抗元件
△BLCD1: I母工频变化量比率差动元件△BLCD : 大差工频变化量比率差动元件
BLCD' : 大差比率差动元件（K=0.2）
三、220kV 线路保护
(一) 保护的基本原理
我国110kV 及以上电压等级的电网均属中性点直接接地的电网，即所谓大电流接地系统，线路无论发生相间故障还是接地故障，都需要断开断路器，然后进行重合，因此，线路上应装设防御相间短路和接地短路的保护及自动重合闸装置。
220kV 线路主要采用纵联电流差动保护、高频相差保护、高频方向保护，高频距离保护，高频远方跳闸保护作为区内故障的主保护，采用两套不同原理的高频保护或纵联电流差动作为互为后备的方式，同时采用多段式距离保护构成相间故障的近后备方式，采用带或不带方向元件的多段式零序电流保护或多段式接地距离保护构成接地故障的近后备方式，采用失灵保护作为断路器拒动时的近后备保护。
由于220kV 线路的断路器采用分相操作的断路器，故重合闸方式根据线路的不同情况，可以采用三相重合闸，即跳开三相、重合三相；可以采用单相重合闸，即单相故障跳开单相、重合单相、重合不成功，再跳开三相，不再重合，相间故障时，跳开三相，不进行重合；可以采用综合重合闸，即单相故障时同于单相重合闸，相间故障时，跳开三相，重合三相，重合不成功，再跳开三相，不再重合。
高频保护利用两侧保护继电器反映本侧电气量，利用通道将继电器对故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保护根据两侧保护继电器的动作经过逻辑判断区分是区内还是区外故障。这类保护是间接比较线路两侧的电气量，在通道中传送的是逻辑信号。比如RCS901,RCS902保护，判别方向元件不同，RCS901用的是方向高频和零序高频，RCS902用的是距离高频和零序高频。根据工作方式不同一般分为允许式和闭锁式。
纵联电流差动保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。这类保护反映的是两侧的电气量。类似于差动保护，因此也叫纵联电流差动保护。比如RCS931。
距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置。其动作和选择性取决于本地测量参
数（阻抗、电抗、方向）与设定的被保护区段参数的比较结果，而阻抗、电抗又与输电线的距离成正比，故名距离保护。距离保护是主要用于输电线的保护，一般是三段式或四段式。第一段保护线路的70％～80％，第二段保护余下的10％～20％并作相邻母线的后备保护。第三段带方向或不带方向，有的还设有不带方向的第四段，作本线及相邻线段的后备保护。整套距离保护包括故障启动、故障距离测量、相应的时间逻辑回路与电压回路断线闭锁，有的还配有振荡闭锁等基本环节以及对整套保护的连续监视等设置。
零序电流保护可构成阶段式保护。通常可采用三段式保护，或采用四段式保护。第Ⅰ段为无时限零序电流速断保护，第Ⅱ段为限时零序电流速断保护，第Ⅲ段为零序过电流保护。零序电流I 段按不超过本线范围整定。
(二) 常用的220KV 线路保护 目前常用的220KV 线路保护有：
南京南瑞的RCS(早期为LFP) 系列，如RCS902、RCS901、RCS931， 北京四方的CSC 系列，如CSC101、CSL103， 国电南自的PSL 系列，如PSL602、PSL603等。
220KV 线路保护一般由两套不同原理的保护构成两个保护屏，如一屏配RCS931电流差动保护+RCS-923另一屏配PSL602GM 高频距离保护+GXC-01（光纤），或一屏配PSL603GC 电流差动保护另一屏RCS901 高频距离保护+RCS-923+ LFX912。
(三) 练习题
1. 我省对220kV 线路保护重合闸投入方式是如何规定的？
答：220千伏重合闸投入方式：不同厂家的保护两套重合闸均投相同重合闸方式位置，合闸出口压板投入与本站旁路保护相同配置的一套（602视同101保护），另一套重合出口压板退出。若一套保护（或高频保护）停役或其重合闸停役时，则应投入另一套保护重合出口压板。同厂家的两套保护重合出口压板均投入。
无旁路开关配置的两套保护重合出口压板正常运行时优先级顺序如下：投电流差动保护的合闸出口压板（双差动保护优先南瑞900系列保护，另一套保护重合出口压板退出）；投
入南瑞900系列保护合闸出口压板，投入其他厂家保护合闸出口压板；线路另一套重合出口压板退出。
2. 闭锁式保护和允许式保护工作原理上及运行要求要什么不同。
传输信号不同：闭锁式保护传输信号为闭锁信号，允许式保护传输信号为允许信号；传输介质不同：闭锁式保护按通道类型分为高频闭锁式及光纤闭锁式，允许式保护按通道类型分为高频载波允许式及光纤允许式，随着光纤网络覆盖率越来越高，光纤保护使用率越来越高，高频通道传输设备受外界环境影响大，目前已逐步退出运行；工作原理：正常运行闭锁式保护不发闭锁信号，仅故障或系统扰动发闭锁信号，允许式保护正常运行时发导频信号，正方向故障发允许信号；出口跳闸条件不同：（1）闭锁式：A ）判断为正方向故障，B ）短时间（6-8ms ）收到闭锁信号，C ）之后收不到对侧的闭锁信号则允许跳闸出口；（2）允许式：A ）判断为正方向故障，B ）收到对侧的允许信号则允许跳闸出口；运行要求：高频闭锁式保护要求值班人员每日进行通道试验，检查通道是否正常，允许式无需对保护通道进行测试；直流失地时，断闭锁式保护电源前，除解除本侧出口压板，还要求解除对侧高频保护压板；允许式仅需解除本侧出口压板，对侧压板无需解除。
3. 闭锁式高频向保护动作跳闸的条件是什么？以下5图为例，简述保护1至保护6的行为。
答：闭锁式高频保护动作跳闸的条件为：低定值启动元件启动发信；高定值启动元件动作；正向元件动作停信；收不到对侧闭锁信号。
图中k 点故障；3、4侧保护启动发信 正向元件动作停信，且无闭锁信号，于是跳闸；2、5感受到反向故障发信，闭锁两侧保护，不跳闸；1、6正方向元件动作，收到对侧闭锁信号，不跳闸。
4. 某型号纵联方向保护都装有正方向动作的方向元件F+ 和反方向动作的方向元件F- 两个方向元件。试回答：
(1) 当下图中k 点发生故障时，故障线路两侧和非故障线路两侧这两个方向元件的动作行为。
(2) 按下面四个时段分别叙述在NP 线路上发生k ，QF3单相跳闸又再重合于故障线路的过
程中，装于MN 线路两侧的闭锁式纵联零序方向保护发信和收信情况。 2) 启动元件启动开始6~8ms； 3) 从上述6~8ms到QF3跳闸前； 4) 从QF3单相跳闸后到重合前； 5) 重合于永久性故障情况。 答：
（1） 故障线路NP ：两侧F + 都动作，F - 都不动作。 非故障线路MN ：近故障点的一侧F + 不动，F - 动作； 远离故障点的一侧F + 动作，F - 不动作。
（2） NP 线路发生k ，QF3单相跳闸又再重合的过程中，装于MN 线路两侧的闭锁式
纵联零序方向保护发信和收信情况：
1) 启动元件启动后的6~8ms这段时间内，线路MN 两侧都发信，两侧收信都收到
闭锁信号。
2) 从6~8ms到QF3单相跳闸前M 侧不发信（停信），N 侧继续发信，两侧都收到
闭锁信号。
3) 从QF3单相跳闸到重合闸前，故障线路NP 的QF3处于非全相运行，M 侧都收
（1）
（1）
不到闭锁信号。
4) QF3重合于永久性故障线路时，M 侧不发信，N 侧发信，两侧都收到闭锁信号。
5. 在220kV 及以上线路保护中后端子上设有TWJ 的开入量触点输入，当TWJ 动作后，闭锁式的纵联保护在启动元件未启动情况下，要将远方启信推迟100~160ms，请说明此功能的作用。
答：如果不设上述功能，则在一侧断路器三相断开的情况下发生本线路的故障（下图中N 侧断路器三相断开，线路发生内部故障）时，只有线路断路器合入的一侧（下图中的M 侧）能够感受到故障，M 侧启动元件动作后立即发信，但N 侧由于断路器三相断开而不能感受到故障，启动元件不启动，经远方启信后连续发信10s ，M 侧收到N 侧的信号将闭锁纵联保护，造成纵联保护拒动。为此，加入上述功能，N 侧纵联保护在TWJ 动作的情况下收到对端信号，如果启动元件未动作，则将远方启信功能推迟100~160ms,在此时间内M 侧纵联保护可以跳闸。
6. 什么是功率倒向？功率倒向时高频保护为什么有可能误动？目前保护采取了什么主要措施？
答：某线路发生故障，当近故障侧断路器先于远故障侧断路器跳闸时，将会引起与故障线路并行的线路上电流方向反转的情况，该现象称之为功率倒向。
非故障线路发生功率倒向后，反向转正向侧纵联方向（或超范围距离）保护如不能及时收到对侧闭锁信号（或对侧的允许信号不能及时撤除），则可能发生误动。
目前采取的主要措施有：反方向元件的动作范围大于对侧正方向元件动作范围；反方向元件动作速度快于正方向元件；反方向元件返回带一定的延时；反方向元件闭锁正方向元件；保护装置感受到故障方向由反方向转为正方向时，延时跳闸等。
如图：装置内设有功率倒方向延时回路，该回路是为了防止区外故障后，在断合开关的过程中，故障功率方向出现倒方向，短时出现一侧正方向元件未返回， 另一侧正方向元件已动作而出现瞬时误动而设置的，本装置设于1、2二端，若图示短路点发生故障，1为正方向，2为反方向，M 侧停信，N 侧发信，开关3跳开时，故障功率倒向可能使1为反方向，2为正方向, 如果N 侧停信的速度快于M 侧发信，则N 侧可能瞬间出现正方向元件动作同时无收信信号，这种情况可以通过当连续收信40ms 以后，方向比较保护延时25ms 动作的方式来躲过。
7. 某线路在4s 内发生了两次单相接地故障，第一次为瞬时性故障，第二次断路器直接三跳，试问为什么第二次开关直接三跳并分析如何区分单相永久性故障和重复性故障？
答：开关在第一次跳闸后重合，第二次故障虽为单相接地短路但由于重合闸充电未充满(一般为10-15秒) ，所以开关也直接三跳。单相永久性故障时保护动作开关单相跳闸并重合后后加速动作开关三相跳闸，单相重复性故障时保护动作开关单相跳闸重合成功，重合闸开始充电，若重合闸充电满后再单相故障则开关单跳后可再重合，若重合闸充电未满再单相故障则开关直接三跳不重合。
8. 2006年10月16日23时19分10秒461毫秒，某220kV 变电站220kV 出线故障，保护动作跳闸。故障前本站运行方式为正常运行方式，故障前线路负荷正常。TA 变比：1200/5，根据所给出的保护报告进行以下分析：
1．分析保护动作报告所有信息。
2．将保护的定值折算到一次值。 3．分析存在的问题。
厂站：南瑞继保 线路编号：902 装置地址：000 打印时间：2006-10-16 23：19：10
动作序号 序 号 01 02 03 04 05
故障测距结果 故障相电流值 故障零序电流
53.00km 034.78A 038.02A
001 动作相
C C
起动绝对时间 动作相对时间 00019 00643
2006-10-16 23：19：10：461 动作元件 距离I 段动作 重合闸动作
图 微机保护打印报告
起动时开关量状态
01 02 03
高频保护 ：1 距离保护 ：1 零序保护 ：1
09 10 11
跳闸起动重合 ：0 三跳起动重合 ：0 收发信机告警 ：0
04 05 06 07 08
重合闸方式１ ：0 重合闸方式２ ：0 闭重三跳 ：0 通道实验 ：0 其他保护停信 ：0
12 13 14 15 16
Ａ相跳闸位置 ：0 Ｂ相跳闸位置 ：0 Ｃ相跳闸位置 ：0 合闸压力降低 ：0 收信 ：0
起动后变位报告
01 02 03 04
保护定值
01 电流变化量起动值 ：1.0A 02 零序电流起动值 ：0.5A 03 工频变化量阻抗 ：4.2Ω 04 接地距离I 段定值 ：2.0Ω 05 相间距离I 段定值 ：2.0Ω
22 23 24 25 26
正序灵敏角 ：84° 单相重合闸时间 ：0.6s 零序补偿系数 ：0.44 线路零序阻抗 ：23.5Ω 线路总长度 ：52km
00001ms 00015ms 00058ms 00075ms
收信 0→1 收信 1→0 C 相跳闸位置 0→1 C 相跳闸位置 1→0
09 10 11 12
06 07
27 28 42
零序过流III 段时间 ：2.5s
21 零序过流III 段定值 ：2.5A
9. CT 断线的问题
鉴于CT 断线可能引发的问题，原则上线路CT 断线时均不闭锁差动保护，会误动(没有区外故障时，差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件: ① 本侧起动元件起动， ② 本侧差动继电器动作， ③ 收到对侧‘差动动作’的允许信号。 这样当本侧TA 断线，由于电流有突变或者有‘零序电流’，起动元件可能起动，差动继电器也可能动作，但对侧没有断线，起动元件没有起动，差动继电器没有进行计算，不能向本侧发‘差动动作’的允许信号，所以本侧不误动；在区外故障时两侧保护都启动且都有差流，就有可能误动) ，(CT断线时二次会产生高电压，危及人身及设备安全，若此时发生区外故障情况将更严重，所以考虑不闭锁差动作保护，区外故障时让差动跳开线路两侧的开关消除断线) ；母差保护CT 断线闭锁，主变CT 断线闭锁低值段差动，不闭锁高值段差动保护。对于所有型号的 220千伏及以上线路差动保护装置，应在厂站端的综自系统后台中增加“CT 断线”信号独立光字牌报警（可采取软报文转光字牌报警方式）。(0线路差动,0.5主变差动,1母差)
乙站
Ⅰ
甲站
Ⅱ
10.RCS-901A 故障测量程序中闭锁式纵联保护逻辑
纵联保护出口
11.RCS-901A 故障测量程序中允许式纵联保护逻辑
纵联保护出口
三、主变保护
1. 电力变压器保护的配置
间隙零序电流
1.1
非电量保护
瓦斯保护分为本体瓦斯保护、有载调压瓦斯保护。本体轻瓦斯保护动作发信，本体重瓦斯保护动作跳闸，0秒跳开主变各侧开关。
压力释放、油温高、冷却器全停一般动作于发信。 1.2
引出线、套管及变压器内部短路的保护
1.2.1 电流速断保护
适用于小容量的变压器。如10kV 配变、厂用变等。 1.3
差动保护
差动保护反应各侧开关CT 电流和，保护范围为各侧开关CT 往主变方向的范围，动作后0秒跳开主变各侧开关。
瓦斯能反应主变油箱内部故障，包括绕组匝间短路，差动保护反应各侧开关CT 以内的范围，但不能反应绕组匝间短路
于大、中容量的变压器（6.3MV A 及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，10MV A 及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器）。 1.4
相间短路的后备保护
1.4.1 过电流保护
适用于小容量的变压器。 1.4.2 复合电压启动的过电流保护
适用于大、中容量的变压器。复合电压启动元件包括各侧的相间低电压、负序电压。 1.5
接地短路保护
1.5.1 零序电流保护
适用于中性点直接接地运行的变压器，反应外部接地短路引起的的过电流，主要保护母线，同时也对相邻线路的接地故障、变压器内部接地故障起后备保护作用。 1.5.2 间隙零序电流和零序电压保护
适用于变压器的中性点不接地运行方式下，外部接地短路引起的中性点过电压或间隙过电流。
1.6 过负荷保护
反应于变压器的过负荷情况，采用单相式，动作后发信。 2. 电力变压器的主保护：包括有差动保护、瓦斯保护 2.1
比率差动保护原理
由于变压器变比、联接组别的影响，变压器运行时，各侧电流大小、相位不同，差动保护要消除这些影响。微机差动保护都采用数字的方法对变比、相位进行补偿。
比率差动保护动作特性如下：
Isd
Iqd
制动电流Iz
差动电流为变压器各侧电流的向量和，制动电流有的取变压器各侧电流绝对值和的一半，有的取各侧电流绝对值中最大值，根据保护型号不同而不同。A 点称为比例差动的拐点，对应的制动电流Izd 称为拐点电流，通常取主变额定值，对应的动作电流值Iqd 称为差动保护电流定值（最小动作电流），通常取主变额定值的一半。直线AB 的斜率称为差动保护的比率系数K ，通常整定为0.5。
为了在变压器内部严重故障时快速跳开各侧开关，设有差动电流速断保护，当差动电流大于差动电流速断整定值Isd 时，动作跳闸。
动作后0秒跳开主变各侧开关 2.2
励磁涌流的鉴别
变压器空载投入电网时，会有励磁涌流产生，将引起变压器差动保护的误动，因此应增
设涌流判别，来闭锁差动保护，防止误动。 2.2.1 谐波制动原理
变压器空投产生的励磁涌流含有很大比率的二次谐波，而在内部和外部故障时，故障电流中的二次谐波比率很小。利用二次谐波制动原理可有效的防止涌流的影响。一般二次谐波制动系数取15％，即当差动电流中二次谐波分量达到或超过基波分量的15％时，装置判别为励磁涌流，闭锁差动保护。 2.2.2 间断角判别原理
变压器励磁涌流波行是间断性的，而变压器内部故障时，电流波形是连续的或间断角很小。利用此特点可构成鉴别涌流间断角的差动保护。 3. 电力变压器的后备保护 3.1
高压侧后备保护
3.1.1 复合电压过流保护
复合电压过流保护有复压元件和电流元件构成，两个元件同时动作才延时出口。复压元件由低电压元件和负序元件构成，两个为或门关系。通常复合电压过流保护经各侧复压元件闭锁，任一侧复压元件动作均满足复压条件。当动作时限为达到时，复压元件返回，则保护亦随之恢复正常。复合电压过流保护作为变压器的后备保护时，要求跳各侧的时间不大于2.0秒。
动作后经延时跳开主变各侧开关
作为主变差动保护及瓦斯保护的后备保护 3.1.2 零序电流保护
零序电流保护电流取自主变中性点CT 或由软件自产产生（3Io=Ia+Ib+Ic），通常不经零序电压闭锁，保护带两个时限，一时限跳母联开关，缩小故障影响范围，二时限跳变压器各侧开关。通常不采用零序保护互跳方式。 3.1.3 间隙保护（间隙过流、零序过压保护）
间隙电流保护电流取自变压器中性点的间隙CT ，当间隙击穿，间隙电流达整定值时延时动作。零序电压一般取自母线PT 开口三角电压（或软件自产3Uo ），当电压达整定值时延时动作。间隙电流和零序电压采用并联关系，保护动作后相互保持，间隙零序电流按一次值100A 整定，零序电压按额定60%整定180V(103V)，动作后0.5秒跳变压器各侧开关。 3.1.4 过负荷保护
根据主变的额定电流整定，保护延时发告警信号。 3.2
中压侧（低压侧）后备保护
3.2.1 复合电压过流保护
原理同高压侧后备保护，保护时限与所带的线路保护配合整定，一时限跳分段开关，二时限跳本侧开关，三时限跳各侧开关。动作电流、时限应与本侧出线配合。作为本侧母线及出线的后备保护。 3.2.2 过负荷保护
根据主变的额定电流整定，保护延时发告警信号。 3.2.3 零序过压保护
110kV 变压器中、低压侧为不接地系统，有的设有零序过压保护作为接地故障时的保护，动作发信告警。
4．主变的保护配置
220KV 主变一般配置两套电气量保护及一套非电量保护；110KV 主变一般配置一套电气量保护及一套非量保护，根据反措要求，差动保护及各侧后备保护不能合在一起，均应单独配置。
常用的220KV 主变的保护有南瑞RCS978系列，南自公司的PST1200系列；常用的110KV 主变的保护有南瑞RCS9600系列，南自公司的PST1200系列。
练习
1、某站一次主接线如下图所示，#1、2主变高中压侧并列运行，低压侧分列运行；#1主变高中压侧中性点接地刀闸均断开，#2主变高中压侧中性点接地刀闸均合上。此时，#2主变中压侧d 点发生单相高阻接地故障，13B 开关拒动，⑴试分析主变保护的动作行为；⑵该定值单存在什么问题？（两台主变的定值相同，见表一、二，主变后备保护电流均取自开关TA ）。另：１３A 或13B 死区故障动作行为。
答案
⑴故障点在#2主变差动范围内，差动保护动作跳三侧开关；（1分）由于13B 开关拒动，#1主变将继续向故障点提供电流，由定值单可知，主变中压侧零序Ⅰ段带方向，并指向系统，因此#2主变零序Ⅰ段无法动作跳母联（电流取开关TA ，反方向故障）；（2分）#1主变中性点不接地，且110kV 侧仍并列运行，因此，#1主变零序过流和间隙保护均无法动作；（2分）#2主变零序Ⅱ段不带方向，但一时限跳本侧，二时限跳三侧，由于开关拒动，仍无法切除故障；故障继续发展，可能引起复压过流保护动作，切除故障。（1分）
⑵定值单中零序段定值应有跳母联的时限。
表一：220kV 侧定值单
2、某220kV 变电站的主接线如图所示：运行方式为：#2主变的220kV 、110kV 侧中性点接地运行，#1主变的220kV 、110kV 侧中性点经间隙接地运行，#1、2
主变三侧并列运行。
试分析：D 点发生单相接地时，保护及开关的动作行为。 另：２３A 或２3B 开关拒动动作行为。
参考答案：D 点发生单相接地时，是220kV 母线保护范围，因此，220kV 母线保护动作跳开220kV#1母线上的全部元件，但接地故障D 点发生在#1主变220kV 侧开关和CT 之间，故障并未切除，而 #1主变的220kV 侧中性点经间隙接地运行，则220kV 侧成为不接地系统，由于在220kV#1母线被切除后，#1主变220kV 侧的间隙保护电压元件失去了电压， 而间隙保护的电流元件，会因时断时续的间隙击穿电流，而无法使时间元件动作到底，因而，不能跳开主变三侧开关。
3、某220KV 变电站#1主变（接线方式Y-Y0-Δ/11）运行中突然差动保护动作，外观巡视检查未发现明显故障点，调取保护装置录波及主变故障录波，波形如下，保护装置差动电流取开关侧CT ，主变故障录波取套管CT ，请按照提供波形确定故障点位置及并对事故进行定性分析，分析保护动作行为。
NO
123
I:02.40 IN/1
TZ
DIA
DIB
Time(ms
00026
Trip PHASE AB
BLCD
Trip Relay
DIC IAH IBH ICH IAL IBL ICL IAM IBM ICM (-60ms)
图 1 图图图图图图图图图图图图图
NO
Time(ms
)
PHASE
123
I: 20.40A/1
ML CK ALL
U: 41.20V /1
UB
UC
UL
IA
IB
IC
I0
I0g (T=-60mS)
UA
图 2 图图图图图图图图图图图图图图图图
启动前二个周波后八个周波有效值（共十周波）
1
1 2.203（A ）2 2.207（A ）3 8.091（A ）4 8.113（A ）5 8.813（A ）6 6.821（A ）7 1.321（A ）8 0.448（A ）9 0.145（A ）10 0（A ）
2
2.229（A ）2.233（A ）12.07（A ）12.75（A ）12.86（A ）12.88（A ）1.905（A ）0.731（A ）0.246（A ）0.061（A ）
3
2.218（A ）2.228（A ）3.961（A ）4.014（A ）4.521（A ）5.97（A ）1.024（A ）0.254（A ）0.044（A ）0（A ）
40（A ）0（A ）0.096（A ）0.104（A ）0.107（A ）0.104（A ）0.057（A ）0（A ）0（A ）0（A ）
5
1.818（A ）1.818（A ）0.798（A ）1.914（A ）1.967（A ）0.472（A ）0.079（A ）0（A ）0（A ）0（A ）
6
1.824（A ）1.828（A ）19.37（A ）18.86（A ）18.79（A ）18.65（A ）2.625（A ）1.102（A ）0.423（A ）0.123（A ）
7
1.826（A ）1.821（A ）3.002（A ）3.075（A ）2.793（A ）0.821（A ）0.060（A ）0（A ）0（A ）0（A ）
8
0.025（A ）0（A ）21.59（A ）19.26（A ）19.02（A ）18.54（A ）2.628（A ）1.139（A ）0.465（A ）0.156（A ）
相别序号
－0.04
Ia 1Ib 2Ic 33I 04Ia 5Ib 6Ic 7
3I08
0.06
答： 从上面几张图可看出，故障点应在主变中压侧套管CT 到开关CT 之间B 相接地，原因如下：故障录波器中有中压侧B 相故障电流，而差动保护及中后备保护无中压侧B 相故障电流。故障录波录取为套管CT ，保护为开关CT 电流。 对于星形侧接线，IDA=（IA-IB ）*K
IDB=（IB-IC ）*K
IDC=（IC-IA ）*K
中压侧B 相故障，进入差动电流侧高压侧电流，中压侧电流分解为三个序分量 IB=IBM1+IBM2+IBM0， 中压侧：
I I BM1BM2BM0
I
高压侧：
（Y 接线中性点不接地，无零序）
I I CH
按照：I D A =(I A -I B ) ∙k =-3I BH 1∙k
I
D B
=(I B -I C ) ∙k =3I BH 1∙k
I
D C
=(I C -I A ) ∙k =0
所得差电流与电流波形一致，仅有AB 两相差流，C 相为零，A 、B 两相差电流大小相等，方向相反。
4、某站发生主变差动保护动作，经站内检查发现，主变低压侧10kV 母线桥B 相瓷瓶有放电痕迹，运行人员将其判断为故障原因并汇报调度，试述其正确性（低压侧为不接地系统）。 答：由于10kV 侧为不接地系统，仅发生单相故障，不足以引起主变差动动作，不是唯一故障点。
5、某主变型号为SFSZ 9-180000/220，配置南瑞RCS-978H 保护，其Ⅱ侧（110kV 侧）的部分保护定值如下表：
（说明：控制字“TV 断线保护投退原则”，1为本侧过流保护可经其他侧复压闭锁，0为本侧过流保护不经其他侧复压闭锁）
某日，110kV 侧发生母线TV 断线，现场运行人员分析后认为必须投入“退主变110kV 侧电压”压板，否则可能影响其他侧的保护。⑴试分析上述结论的正确性；（3分）⑵根据省公司2009版二次反措，110kV 侧TV 断线期间后备保护应改为纯过流，应如何处理。（3分） 答案
⑴上述结论有误，保护判为TV 断线后，本侧电压自动退出，不会影响其他侧。（3分）⑵要
变为纯过流保护，须将“TV 断线保护投退原则”改为0, 且不能投入退电压压板。（3分） 六、110kV 线路保护 1．主保护和后备保护
线路的主保护从时间上可划分为全线瞬时动作、按阶梯时限动作两类。
110KV 线路允许一侧以保护的第二时限切除故障时，采用具有阶梯时限特性的距离保护、接地距离保护、零序电流保护作为主保护。
110kV 及以下电压等级电网一般采用远后备原则，当本保护或断路器拒动时，由电源侧上一级的保护动作来切除故障。 2．110kV 线路的保护和重合闸装置
单电源的单回线路，一般装设三段式相间距离保护作为相间故障的保护，同时装设三段式接地距离保护、多段式零序电流保护作为接地故障的保护。采用无检定的三相重合闸。
双电源的单回线路，一般装设三段式相间距离保护作为相间故障的保护，同时装设三段式接地距离保护、多段式零序电流保护作为接地故障的保护。采用一侧检无压(可同时包括有检同期) 、另一侧检同期的三相重合闸。
并列运行的双回线，一般装设全线瞬时动作的保护作为主保护，如高频保护、光纤差动保护等，同时装设三段式相间距离、三段式接地距离保护、多段式零序电流保护作为后备保护。采用一侧检无压、另一侧检同期的三相重合闸。 3．常见的110kV 线路保护：
（1） LFP-941A （RCS-941A ）、NSR-201、DFP-201微机线路保护
距离保护采用阻抗圆特性，具有三段式距离保护、三段式接地距离保护、四段式零序电流保护、重合闸、双回线相继速动、不对称故障相继速动等功能。 （2） PSL-621C 、CSL-160B 、DF3220微机线路保护
距离保护采用四边形特性，具有三段式距离保护、三段式接地距离保护、四段式零序电流保护、重合闸、双回线相继速动、不对称故障相继速动等功能。
（3） 双回线相继速动保护
双回线相继速动保护仅在保护启动后的300ms 内投入。如图，两条线路中的Ⅲ段距离元件先启动然后又返回时，向另一回线路输出一个加速信号，加速其Ⅱ段距离元件动作跳闸。
双回线Ⅱ段距离相继动作的判据为： （i ） （ii ） （iii ）
本线Ⅱ段阻抗启动。
故障开始未收到加速信号，其后又收到同侧另一回线路来的加速信号。 本线Ⅱ段阻抗在满足（ii ）条件后经一个短延时仍不返回。
（4） 不对称相继速动保护
线路末端发生不对称故障时，对侧阻抗Ⅰ段先动作三相跳闸，非故障相的电流亦同时被切除。本侧可利用该判据来加速本侧阻抗Ⅱ段跳闸。
不对称相继速动的判据为：
（i ） （ii ） （iii ）
本侧阻抗Ⅱ段启动。
任一相由故障时有电流突然变为无电流。
本侧阻抗Ⅱ段在满足（ii ）条件后经短延时不返回。
5、距离、接地距离、零序整定原则
距离、接地距离I 段一般按本线70－80%范围整定, 零序电流I 段按不超过本线范围整定。
练习
1、某站启动送电，系统接线如下：181开关热备用，当由乙站对甲站进行冲电时，出现#1、#2主变同时差动保护动作跳闸跳开高低压侧开关及桥开关，乙站171间隔（旧间隔）RCS-941保护距离II 段动作（充电时，距离II 时间定值改为0秒），151间隔PSL-621保护装置均出现零序I 段动作（该段保护不带方向）以及距离I 段动作，152间隔PSL-621保护装置均出现零序I 段动作（该段保护不带方向）以及距离I 段动作，请根据以下电流波形分析故障点，并分析主变保护及线路保护动作行为。
乙站相621
相
波形图
621
相9671相
波形图621
相9671
甲站
＃2主变＃1主变
601602
答案：从图上电流波形大致分析出，故障点应该在152CT 出口到181开关出口这段距离，
原因如下：故障电流由171往151，152送，若故障在#1或#2主变或桥开关，152应无电流，与现场不符；若故障点在151到171这段线路，则151电流应该较小， 152无电流，这些均与现场录波波形不符。故障点定位后，分析甲站开关CT 极性的正确性（线路保护CT 极性均靠母线侧，主变保护CT 极性靠线路侧），由于为穿越性故障电流，151电流应与171反相，152电流应与171同相， 从图可以看出，151供PSL-621C 的电流波形不正确，极性接反，151与152供给#1、#2主变差动保护和152供PSL-621C 的电流波形正确，所以区外故障151线路PSL-621C 零序及距离I 段保护均动作。151及152供#1、#2主变电流均正确，但区外故障为何两台主变均动作，原因仅可能出现在150开关CT 接线上，供两台主变的电流回路极性均接反，导致主变差动动作。乙站171间隔（旧间隔）RCS-941保护距离II 段动作延伸到甲站主变及152出线，因距离II 时间定值改为0秒，在151CT 出口到181开关出口这段距离故障，实现跳闸，也正确。
综上所述，本次故障仅152线路PSL-621保护和乙站RCS-941正确动作，甲站#1、#2主变差动保护及PSL-621距离I 段动作属误动作。
2、某站110kV 线路均配置RCS-941A 微机线路保护，某日发生110kV 母线TV 断线，运行人员确认后将保护屏上的“投距离保护”压板解除，请说明其操作的正确性及影响。 答：当发生母线TV 断线时，线路距离保护将被闭锁，同时自动投入“TV 断线相过流保护”，对于RCS —900系列保护，“TV 断线相过流保护”功能受“投距离保护”压板控制，若将压板解除，该功能将无法实现；在此期间发生线路相间故障时，将越级跳闸
3、某变电站110kV 馈线配置LFP －941线路保护，天气状况为雷阵雨，10：05站内出现如下以下信号：
音响信号：警铃、喇叭响；控制屏信号：110kV 115线路控制屏出现“重合闸动作、保护跳闸”光字牌亮；保护屏：装置液晶显示“00030MS 、NO.53、LO1、Z1、C 相21.3kM ”。面板上TJ 、HJ 、TWJ 红灯亮。
运行人员对现场进行检查，查保护范围内现场设备无异常现象，115开关三相SF6气体压力表指示均在正常值。液压机构压力检查情况正常，开关本体检查正常。开关在分闸位置。当值值班长随即向调度汇报：115开关跳闸，零序I 段、距离I 段保护动作。重合闸动作，重合不成功。C 相故障，保护测距21.3KM 。
请分析运行人员的汇报存在什么问题？该如何正确的汇报和处理呢？（本题10分） 答：这是一起常见的线路故障的事故，运行人员仅根据115线路控制屏出现“重合闸动作”光字牌信号就判定开关重合闸动作，重合不成，未认真分析若重合不成将会有“保护后加速”动作信号。即保护液晶屏上将出现“CF ”信号。（6分）
正确的汇报和处理应该为：向调度汇报115开关跳闸，零序I 段、距离I 段保护动作。重合闸动作，开关未重合上。C 相故障，保护测距21.3KM 。此时可不经调度同意立即试送一次。并上报115开关机构存在缺陷，问题可能出现在合闸回路上。
七、备自投装置 1. 概述
1.1 备自投装置的作用及应用范围
110kV 及以下供电系统中，通常采用辐射型的供电方式。在这些系统接线方式中，为提高对用户供电的可靠性，可采用备用电源自动投入装置，简称BZT 装置，使系统自动装置与继电保护装置相结合。这是一种提高对用户不间断供电的经济而有效的重要技术措施之一。 1.2
备自投装置的基本原则
1.2.1 只有工作电源切实被断开后，备用电源才能投入。
工作电源失压后，需确认工作断路器已断开后，才能投入备用电源，以防备用电源合在故障上。
1.2.2 备用电源自投切除工作电源断路器必须经延时。
经延时切除工作电源断路器是为了躲过工作母线引出线故障造成的母线电压下降，因此，延时应大于最长的外部故障切除时间(包括对侧开关重合闸时间) 。
上述的延时是对常规失压启动的备自投而言，对于如具有加速启动或跳位启动功能的备自投保护，当工作断路器跳闸，经小延时确认工作电源断路器已断开，或收到工作断路器跳位信号，则应再跳工作电源断路器并联切电容器等设备，之后才合备用电源断路器。 1.2.3 人工切除工作电源断路器时 ，备自投不应动作。
在就地或远控切除断路器时，备自投应放电不能动作。 1.2.4 应具有闭锁备自投装置的功能。
原则上故障时保护跳闸后导致满足备自投启动条件，但此时若合备用电源将合于故障上，则该保护应同时闭锁备自投。如作为高压侧的分段备自投时，与其相关的主变保护动作跳闸时，应闭锁备自投保护。
1.2.5 备用电源不满足有压条件，备自投保护不应动作。
1.2.6 工作电源失压时，应检查工作电源无流，即应有“无流判断”功能，才能启动备自投
保护，以防PT 三相断线造成误动。 1.2.7 备自投装置只允许动作一次。
1.2.8 备自投装置应能根据一次方式实现自适应，不需要人工切换QK 。
目前基本采用充放电的模式实现。当备自投允许工作的各条件均具备后开始充电，经10″左右的延时，则充电完成；当备自投动作后或一个闭锁及退出备自投条件出现时，则瞬时放电。
2. 常见的备自投方式 2.1
110kV 进线备自投方式
1# 进线1# PT
2# 进线
2# PT
方式一（1#进线运行，2#进线热备用）
充电条件：a) Ⅰ、Ⅱ段母线有压，2#进线线路有压（可投退）。 b) 1DL、3DL 在合位，2DL 在分位。
经延时后完成充电。
放电条件：a) 2#进线线路无压。
b) 2DL合上。 c) 手跳1DL 或3DL 。 d) 其他外部闭锁信号。
动作过程：充电完成后，若Ⅰ、Ⅱ母均无压，2#进线线路Ux2有压，I1无流，延时跳开1DL ，确认1DL 跳开后合2DL 开关。
方式二（1#进线热备用，2#进线运行），类似方式一。 2.2
110kV 桥开关备自投方式
方式三、四（两段母线分列运行，桥开关热备用） 充电条件：a) Ⅰ、Ⅱ段母线有压。
放电条件：a) Ⅰ、Ⅱ段母线均无压。
b) 3DL合上。 c) 手跳1DL 或2DL 。 d) 其他外部闭锁信号。
方式三动作过程：充电完成后，若Ⅰ母无压，进线I1无流，Ⅱ母有压，延时跳开1DL ，确认1DL 跳开后合3DL 开关。
方式四动作过程：充电完成后，若Ⅱ母无压，进线I2无流，Ⅰ母有压，延时跳开2DL ，确认2DL 跳开后合3DL 开关。
动作时限：躲开对侧线路最长跳闸时限及重合闸时限 2.3
10kV 分段开关备自投方式
1# PT
2# PT
方式一、二（两段母线分列运行，分段开关热备用） 充电条件：a) Ⅰ、Ⅱ段母线有压。
放电条件：a) Ⅰ、Ⅱ段母线均无压。
b) 3DL合上。 c) 手跳1DL 或2DL 。 d) 其他外部闭锁信号。
方式一动作过程：充电完成后，若Ⅰ母无压，进线I1无流，Ⅱ母有压，延时跳开1DL ，确认1DL 跳开后合3DL 开关。
方式二动作过程：充电完成后，若Ⅱ母无压，进线I2无流，Ⅰ母有压，延时跳开2DL ，确认1DL 跳开后合3DL 开关。
动作时限：躲开主变跳10KV 侧开关最长限、对侧线路最长跳闸时限及重合闸时限且、110KV 备投配合
八、35kV 及以下线路的保护 1. 概述
35kV 及以下线路属中性点非直接接地的电网，其主要故障类型是各种形式的相间短路，不同地点的两点接地短路及单相接地。对于相间短路，要求保护动作于跳闸，对于单相接地，由于短路电流小，同时线电压仍对称，对用户无大的影响，可以继续运行，动作于发信。但当对人身、设备安全产生危害时，应动作于跳闸。 2. 相间短路保护的配置
相间短路通常采用远后备保护方式，保护力求简单，通常采用三段式或两段式电流保护。 3. 单相接地保护
通常设有零序电流保护，接于线路出线电缆的零序CT 上，动作于信号。 4. 自动重合闸
通常采用控制开关与断路器位置不对应起动、重合闸后加速保护的一次三相重合闸方式。根据实际情况可采用一侧检无压，另一侧检同期的重合闸等。 九、电容器组的保护
1. 电容器组的故障类型及异常运行方式 1.1 1.2 1.3 1.4
电容器组与断路器之间连线的短路。 电容器内部故障及其引出线短路。
若干电容器切除后，其余电容器电压升高可能超过允许值。 电容器组单相接地故障。
2. 电容器组保护的配置 2.1
限时电流速断保护
通常按电容器组额定电流的3-5倍整定。带0.1-0.2秒延时，防止电容器组投入时误动。 2.2
过电流保护
按电容器组额定电流的1.5-2倍整定。时限一般为0.4-1.0秒。 2.3
过压保护
按电容器组额定电压的1.1倍整定，动作时间小于1min 。不同组时限不一样。 2.4
失压保护
应在母线失压时可靠动作，防止母线再次来电，引起电容器组过电压损坏。时限应与本侧线路后备保护时限配合，防止线路近端故障误动。通常设有电流闭锁，防止PT 断线时保护误动。 2.5
不平衡保护
有单星型接线电容器组开口三角电压不平衡保护、双星型接线电容器组中性线电流不平衡保护等。通常按躲不平衡电压或电流整定。时限为0.1-0.2秒。
2.6
单缸熔丝保护
调控人员继电保护培训教材
目录
一、继电保护基本原理........................................................................................................... 2
1、电力系统故障的基本特征................................................................................... 2
2、继电保护装置的基本构成................................................................................... 2
3、继电保护的常用原理........................................................................................... 3
4、继电保护的基本要求........................................................................................... 3
二、断路器保护、充电保护的原理及应用。..................................... 错误！未定义书签。
1、非全相保护......................................................................... 错误！未定义书签。
2、充电保护............................................................................. 错误！未定义书签。
三、220kV 线路保护 . .............................................................................................................. 5
3.1 110~220kV等级线路保护的基本配置要求 . .................... 错误！未定义书签。
3.2 纵联保护基本类型及应用特点........................................ 错误！未定义书签。
3.3 距离保护及特点................................................................ 错误！未定义书签。
3.4 三段式电流保护................................................................ 错误！未定义书签。
四、母差保护......................................................................................................................... 24
母线差动保护分析.......................................................................... 错误！未定义书签。
5.1故障母线的选择................................................................. 错误！未定义书签。
5.2差动回路构成..................................................................... 错误！未定义书签。
五、220kV 及以下电力变压器的保护 . ................................................ 错误！未定义书签。
六、110kV 线路保护 . ............................................................................................................ 38
七、备自投装置..................................................................................................................... 42
八、35kV 及以下线路的保护 . .............................................................................................. 46
九、电容器组的保护............................................................................................................. 47
一、继电保护基本原理
1、电力系统故障的基本特征
电力系统中常常会受到各种扰动，而其中对电力系统的运行有较大影响的就是电力系统
中发生的各种故障。电力系统故障分为短路（多数情况下）和断线（少数情况下）两大类。短路故障分为四种类型：三相短路、两相短路、单相短路接地和两相短路接地，其中三相短路称为对称短路，其余为不对称短路。短路故障也可称为横向故障。断线分为一相断线和两相断线故障，断线故障又称为纵向故障。电力系统中两处以上同时发生不对称故障称为复杂故障。电力系统受到扰动后处于暂态过程中，各种运行参量可能会发生较大变化，造成对电力系统的危害。电力系统短路故障的基本特征是供电回路的总阻抗减小，产生暂态过程，短路电流急剧增加，电力网络中电压降低，功率分布发生变化。
2、继电保护装置的基本构成
继电保护装置的基本构成：通常继电保护装置都是由测量部分、逻辑部分和执行部分组
成，其框图如图1所示。
测量部分用于测量被保护元件的电流、电压、阻抗等，并同整定值进行比较来确定是否
发生故障或不正常工作情况然后输出相应信号至逻辑部分。逻辑部分根据测量输入的信号进行逻辑判断，以确定应使断路器跳闸还是发出信号，并将此信号输入到执行部分。执行部分
根据逻辑送来的信号去执行保护装置的任务，跳闸或发出信号。
3、继电保护的常用原理
当电力系统发生短路时，线路中的电流由负荷电流上升为短路电流；电压由额定电压变
为残余电压；测量阻抗由负荷阻抗降低为由母线到故障点的线路阻抗。总之根据电流、电压、阻抗等的变化，就可区分是正常运行还是故障状态。这些电量的变化就是构成各种不同原理保护的根据。如反应故障时电流升高而动作的过流保护；反应故障时电压降低而动作的低电压保护；反应故障时阻抗降低而动作的阻抗保护；除此以外，还可以根据被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、方向高频保护等。
4、继电保护的基本要求
电力系统对继电保护的基本要求是：可靠性、选择性、快速性、灵敏性。这些要求之间，
有的相辅相成，有的相互制约，需要针对不同的使用条件，分别进行协调。
可靠性：保护装置可靠性又分为可信赖性与安全性。可信赖性要求在继电保护范围内发
生属于它动作的故障时，应可靠动作，即不应拒动；安全性要求继电保护发生不属于它动作的故障时，则应可靠不动，即不应误动。可信赖性与安全性，都是继电保护必备的性能，但两者相互矛盾。需根据被保护对象适当地予以协调。例如，对传送大功率的线路保护，宜强调安全性；而对与其他线路的保护，则强调可信赖性。可靠性是电力系统对保护装置性能的最基本要求。
选择性：继电保护选择性是指在对系统影响可能最小的处所，实现断路器的控制操作，以终止故障或事故的发展。
快速性：继电保护快速性是指保护应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发展，减轻故障元件的损坏程度，提高重合闸的成功率，有利于电力系统同步运行的稳定性。
灵敏性：继电保护灵敏性是指对其保护范围内发生故障或不正常运行反应能力。在事先规定的保护范围内故障时，不论短路点的位置、短路的类型及系统运行方式如何，都能灵敏反应。保护装置的灵敏性，用灵敏系数（灵敏度）来衡量，即故障时通入装置的故障量和给定的整定值之比。灵敏系数应根据常见的不利运行方式和不利的短路形式计算。
5、 主保护、后备保护、辅助保护的定义
根据保护装置作用不同，可分为主保护、后备保护、辅助保护。电力系统中的每一个被保护元件都应装设主保护和后备保护，必要时可再增设辅助保护。
主保护是指能以最短的时限，有选择地切除被保护设备和全线路故障的保护。它既能满足系统稳定运行及设备安全要求，也能保证系统中其他非故障部分继续运行。如差动保护、高频保护等。
后备保护指主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护装置。如距离保护、零序保护、过流保护等。后备保护不仅可以对本线路或设备的主保护起后备作用，而且对相邻线路也可以起后备作用。因此，后备保护又可分为远后备和近后备两种方式。远后备是指本元件的主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。近后备是指主保护拒绝动作时，由本设备或线路的另一套保护实现的后备；当断路器拒绝动作时，可由该元件的保护或断路器失灵保护断开同一连接母线的断路器，以切除故障。
辅助保护作为补充主保护和后备保护的不足而增设的简单保护，例如电流速断通常就可作为这类性质的保护。还有一种异常运行保护，是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护，如过负荷保护，发电机的过电压保护。
二、母差保护
母线电流差动保护由母线各连接元件电流回路相量和构成，用于切除母线的各类故障，主要特点有：
（1）差动回路是由一个母线大差动和各段母线小差动所组成的
（2）大差动是指除母联开关和分段开关以外的母线上所有其余支路电流相量和所构成的差动回路；
（3）某段母线小差动是指与该段母线相连接的各支路电流相量和构成的差动回路，其中包括了与该段母线相关联的母联开关和分段开关；
（4）母线上所有元件极性相同，母联CT 极性同I 母或II 母线(不同厂家要求不一样) 上元件极性一致；
（5）大差动判别是否有母线故障，小差动判别故障母线是哪一段？
（6）母线分列运行时，大差比率差动元件自动转用比率制动系数低值
（7）母线互联运行，小差比率差动元件自动退出——保护不进行故障母线的选择，一旦发生故障同时切除两段母线。
母线差动保护，主要由三个分相差动元件构成，同时在保护中还设置有启动元件、复合电压闭锁元件、TA 二次回路断线闭锁元件及TA 饱和检测元件等。
双母线或单母线分段一相母差保护的逻辑框图如下图所示。
图 双母线或单母线分段母差保护逻辑框图（以一相为例）
由图可以看出：当小差元件、大差元件及启动元件同时动作时，母差保护出口继电器才动作；此外，只有复合电压元件也动作时，保护才能去跳各断路器。如果TA 饱和鉴定元件鉴定出差流越限是由于TA 饱和造成时，立即将母差保护出口短暂闭锁。
为提高母差保护的动作可靠性，设置有专用的启动元件，只有在启动元件启动之后，母差保护才能动作。不同型号母差保护，采用的启动元件有差异。通常采用的启动元件有：电压工频变化量元件、电流工频变化量元件及差流越限元件。
母线的某一出线元件故障时，其TA 可能产生饱和，其二次电流大大减少（严重饱和时TA 二次电流等于零）。为防止区外故障时由于TA 饱和母差保护误动，在保护中设置TA 饱和鉴别元件：
1） 根据TA 饱和时其二次电流具有存在一个时域为3~5ms的线性传递区，TA 二次电流
与一次电流成正比。TA 饱和后其励磁阻抗大大减小，使其内阻大大降低，严重时内阻等于零。TA 饱和后，其二次电流偏于时间轴一侧，致使电流的正、负半波不对称，电流中含有很大的二次和三次谐波电流分量。目前，在国内广泛应用的母差保护装置中，TA 饱和鉴别元件均是根据饱和后TA 二次电流的特点及其内阻变化规律原理构成的
2） 也有利用谐波制动原理防止TA 饱和差动元件误动的。比如同步识别法，当母线上
发生故障时，母线电压及各出线元件上的电流将发生很大的变化，与此同时在差动元件中出现差流，即电压或工频电流的变化量与差动元件中的差流是同时出现。当母差保护区外发生故障某组TA 饱和时，母线电压及各出线元件上的电流立即发生变化，但由于故障后3~5msTA磁路才会饱和，因此，差动元件中的差流比故障电压及故障电流晚出现3~5ms。
3） 南瑞保护的自适应阻抗加权抗饱和法：在该方法中，采用了工频变化量阻抗元件∆Z 。
∆Z 是母线电压的变化量与差回路中电流变化量的比值。当区外发生故障时，母线电压将发生变化，即出现了工频变化量电压；当TA 饱和之后，差动元件中出现了差流，即出现工频变化量差流。出现了工频变化量阻抗∆Z 。而当区内发生故障时，母线电压的变化与差动元件中差流的变化与阻抗的变化将同时出现。
为防止保护出口继电器误动或其他原因误跳断路器，通常采用复合电压闭锁元件。只有当母差保护差动元件及复合电压闭锁元件均动作之后，才能作用于去跳各路断路器。
复合电压元件逻辑框图如下图所示。
复合电压元件逻辑框图
可以看出：当低电压元件、零序过电压元件及负序电压元件中只要有一个或一个以上的元件动作，立即开放母差保护跳各路开关的回路。
闭锁方式：为防止差动元件出口继电器误动或人员误碰出口回路造成的误跳断路器，复合电压闭锁元件采用出口接点的闭锁方式，即复合电压闭锁元件各对出口接点，分别串联在差动元件出口继电器的各出口接点回路中。跳母联或分段断路器的回路可不串复合电压元件的输出接点。
(二) 母差保护配置
常用的母差保护有深圳南瑞的BP-2A 、BP-2B ，南京南瑞的RCS-915等。220kV 母线一般配置两套同型号的母差保护，每套母差保护包括有母差、失灵保护的功能。110 kV母线一般配置一套母差保护。
(三) 练习
1．差保护出现CT 断线闭锁信号时，运行人员如何处理？
答：CT 二次回路断线或差流大于告警整定值，经延时启动闭锁继电器，闭锁母差保护并发信号，无论该信号是否自动复归，此时运行人员应将该套保护解除，通知检修人员对CT 二次回路进行检查处理，未经处理不得擅自复归。复归后待保护运行10秒无闭锁信号，才可将保护改为跳闸。
2．某站220kV 系统主接线方式如下图（各间隔CT 变比如下标），母联并列运行，该站220kV 母差保护配置BP-2B 保护，各支路电流所标为二次电流，请分析k 点发生故障时，流过母联CT 二次电流为多少，母差大差及I 、II 母小差电流及制动电流为多少，并说明母差动作行为
（高值K=2，低值K=0.5，动作门坎2.5A ）。
Ⅰk
Ⅱ
2400/5
答：流过母联CT 二次电流为：(600/5*15+1200/5*12.5)/(2400/5)=10A
BP-2B 保护选CT 最大值作为基准变比，大差差电流为除母联外所有间隔电流矢量和，制动电流为所有电流绝对值的和。动作条件为ID>IDZ,且ID>K(IR-ID)。
大差差电流：10+12+（18/2）=31A；大差制动电流31A ，
I 母小差差电流：12+9+10=31A，I 段小差制动电流31A ，
II 母小差差电流：0A ，II 段小差制动电流20A ，
并列运行时，大差K 值取大值,ID>2.5A, 且31>2(31-31),能够可靠动作；I 母小差动作(31>2.5,且31>2(31-31)，I 段上所有支路及母联跳开；
并列运行时，II 母小差电流为零，不会动作，当母联跳闸后，母联CT 电流被封，II 母可靠动作[10>2.5,且10>0.5(10-10)]。
说明：RCS-９１５保护以可整定的变化作为基准变化。
母联开关拒动时的动作行为。
3．某变电站220kV 侧为双母双分段接线，配置BP-2B 微机母线差动失灵保护屏四面，即Ⅰ、Ⅱ段母线和Ⅲ、Ⅳ段母线各有两套母差失灵保护，相互独立。正常运行时，母联25M 、26M 和母分250、260均在运行，如图所示。某日，发生母分250开关两组母差保护电流回路断线，试分析对系统的运行有何影响，并提出最佳处理方案。（本题7分）
250
26M
260 25M
答案
⑴根据保护配置方式，分段电流是支路量，由于两组母差保护电流回路均断线，将造成各套母差保护均被闭锁，此时若发生母线故障，切除故障的时间将较长，且停电范围大。（1分）
⑵最佳方案：断开母分250开关，母差保护将迅速恢复正常；再将250开关隔离，处理电流回路异常。
说明：母联CT 断线时，母差保护退出小差保护，保留大差保护，母线上任何点故障直接跳开各段母线上的开关。
4．某变电站110kV 侧双母线分列运行，各馈线及主变中压侧均在运行；地调下令合上母联17M 开关，此时，BP －2B 母差保护装置面板报“开入异常”，两段母线小差出现差流，请分析原因。如果不处理会有何后果？
答案
⑴合上母联开关后，母差保护屏上“分列”压板未解除，母联电流无法接入，小差出现差流，并报“开入异常”。
⑵若不处理，当任一母线发生故障时，两段母线均将跳闸。
说明：“分列”运行时，母差保护将母联CT 短接，即母联电流不计入小差保护；同时将大差保护的比例系数降低，即提高大差保护的灵敏度。
5．某站接线图如下所示，保护配置如图上标注，请分析在k1、k2点发生金属性故障甲站所有设备及甲乙I 、II 线路的保护动作行为；并分析当甲乙I 、II 线重合闸置单重位置，甲乙I 线发生k3点发生金属性故障，甲乙II 线甲站侧收发信机故障，此时甲站所有设备及甲乙I 、II 线路的保护动作行为。
乙站Ⅰ
甲站
Ⅱ
(1)k1点发生故障，该故障点对于甲乙I 、II 线而言是区外故障，因而主保护均不动作，此时甲站I 段母线差动保护动作，跳开母联开关及挂接于I 段运行的所有间隔，跳甲乙I 线开关时，TJR 继电器同时动作，RCS-931保护收到远跳开入，向对侧传送远跳信号，乙站甲乙I 线RCS-931保护远跳动作，跳开甲乙I 线开关；此时甲乙II 线仅启动。
(2)k2点发生故障，甲站I 段母线差动保护动作，跳开母联开关及挂接于I 段运行的所有
间隔，跳甲乙I 线开关时，TJR 继电器同时动作，RCS-931保护收到远跳开入，向对侧传送远跳信号，乙站甲乙I 线RCS-931保护远跳动作，跳开甲乙I 线开关；母联开关跳闸后，经50MS 延时后，封母联CT ，甲站II 段母线差动保护动作，跳开挂接于II 段运行的所有间隔，跳甲乙II 线开关时，TJR 继电器同时动作，RCS-931保护收到远跳开入，向对侧传送远跳信号，乙站甲乙II 线RCS-931保护远跳动作，跳开甲乙II 线开关。
(3)k3点发生故障，甲乙I 、II 线重合闸置单重位置，当发生的是单相瞬时性故障，则甲乙I 线两侧RCS-902纵联距离或零序保护动作，距离I 段动作、零序I 段动作，RCS-931电流差动保护动作，距离I 段动作、零序I 段动作，且两套装置重合闸动作并重合成功，若发生单相永久性故障，两套保护重合后又加速三跳。当发生的是相间或三相短路，则甲乙I 线两侧RCS-902纵联距离保护动作，距离I 段动作，RCS-931电流差动保护动作，距离I 段动作三相跳闸。I 、II 段母差保护均不动作。若甲站甲乙I 线开关拒动，则启动失灵保护，跳开母联及挂接于II 段运行的所有间隔开关。甲乙II 线甲站侧收发信机故障，则乙站甲乙II 线RCS-902纵联距离或零序保护将误动作。
6．RCS-915母差保护I 段母差逻辑图
△Z
BLCD1
跳I母
BLCD
跳母联
BLCD1
BLCD2
BLCD1' : I母比率差动元件（K=0.2）
BLCD : 大差比率差动元件BLCD1 : I母比率差动元件SW : 母差保护投退控制字YB : 母差保护投入压板
△U1 : I母电压工频变化量元件 △Z : 工频变化量阻抗元件
△BLCD1: I母工频变化量比率差动元件△BLCD : 大差工频变化量比率差动元件
BLCD' : 大差比率差动元件（K=0.2）
三、220kV 线路保护
(一) 保护的基本原理
我国110kV 及以上电压等级的电网均属中性点直接接地的电网，即所谓大电流接地系统，线路无论发生相间故障还是接地故障，都需要断开断路器，然后进行重合，因此，线路上应装设防御相间短路和接地短路的保护及自动重合闸装置。
220kV 线路主要采用纵联电流差动保护、高频相差保护、高频方向保护，高频距离保护，高频远方跳闸保护作为区内故障的主保护，采用两套不同原理的高频保护或纵联电流差动作为互为后备的方式，同时采用多段式距离保护构成相间故障的近后备方式，采用带或不带方向元件的多段式零序电流保护或多段式接地距离保护构成接地故障的近后备方式，采用失灵保护作为断路器拒动时的近后备保护。
由于220kV 线路的断路器采用分相操作的断路器，故重合闸方式根据线路的不同情况，可以采用三相重合闸，即跳开三相、重合三相；可以采用单相重合闸，即单相故障跳开单相、重合单相、重合不成功，再跳开三相，不再重合，相间故障时，跳开三相，不进行重合；可以采用综合重合闸，即单相故障时同于单相重合闸，相间故障时，跳开三相，重合三相，重合不成功，再跳开三相，不再重合。
高频保护利用两侧保护继电器反映本侧电气量，利用通道将继电器对故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保护根据两侧保护继电器的动作经过逻辑判断区分是区内还是区外故障。这类保护是间接比较线路两侧的电气量，在通道中传送的是逻辑信号。比如RCS901,RCS902保护，判别方向元件不同，RCS901用的是方向高频和零序高频，RCS902用的是距离高频和零序高频。根据工作方式不同一般分为允许式和闭锁式。
纵联电流差动保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。这类保护反映的是两侧的电气量。类似于差动保护，因此也叫纵联电流差动保护。比如RCS931。
距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置。其动作和选择性取决于本地测量参
数（阻抗、电抗、方向）与设定的被保护区段参数的比较结果，而阻抗、电抗又与输电线的距离成正比，故名距离保护。距离保护是主要用于输电线的保护，一般是三段式或四段式。第一段保护线路的70％～80％，第二段保护余下的10％～20％并作相邻母线的后备保护。第三段带方向或不带方向，有的还设有不带方向的第四段，作本线及相邻线段的后备保护。整套距离保护包括故障启动、故障距离测量、相应的时间逻辑回路与电压回路断线闭锁，有的还配有振荡闭锁等基本环节以及对整套保护的连续监视等设置。
零序电流保护可构成阶段式保护。通常可采用三段式保护，或采用四段式保护。第Ⅰ段为无时限零序电流速断保护，第Ⅱ段为限时零序电流速断保护，第Ⅲ段为零序过电流保护。零序电流I 段按不超过本线范围整定。
(二) 常用的220KV 线路保护 目前常用的220KV 线路保护有：
南京南瑞的RCS(早期为LFP) 系列，如RCS902、RCS901、RCS931， 北京四方的CSC 系列，如CSC101、CSL103， 国电南自的PSL 系列，如PSL602、PSL603等。
220KV 线路保护一般由两套不同原理的保护构成两个保护屏，如一屏配RCS931电流差动保护+RCS-923另一屏配PSL602GM 高频距离保护+GXC-01（光纤），或一屏配PSL603GC 电流差动保护另一屏RCS901 高频距离保护+RCS-923+ LFX912。
(三) 练习题
1. 我省对220kV 线路保护重合闸投入方式是如何规定的？
答：220千伏重合闸投入方式：不同厂家的保护两套重合闸均投相同重合闸方式位置，合闸出口压板投入与本站旁路保护相同配置的一套（602视同101保护），另一套重合出口压板退出。若一套保护（或高频保护）停役或其重合闸停役时，则应投入另一套保护重合出口压板。同厂家的两套保护重合出口压板均投入。
无旁路开关配置的两套保护重合出口压板正常运行时优先级顺序如下：投电流差动保护的合闸出口压板（双差动保护优先南瑞900系列保护，另一套保护重合出口压板退出）；投
入南瑞900系列保护合闸出口压板，投入其他厂家保护合闸出口压板；线路另一套重合出口压板退出。
2. 闭锁式保护和允许式保护工作原理上及运行要求要什么不同。
传输信号不同：闭锁式保护传输信号为闭锁信号，允许式保护传输信号为允许信号；传输介质不同：闭锁式保护按通道类型分为高频闭锁式及光纤闭锁式，允许式保护按通道类型分为高频载波允许式及光纤允许式，随着光纤网络覆盖率越来越高，光纤保护使用率越来越高，高频通道传输设备受外界环境影响大，目前已逐步退出运行；工作原理：正常运行闭锁式保护不发闭锁信号，仅故障或系统扰动发闭锁信号，允许式保护正常运行时发导频信号，正方向故障发允许信号；出口跳闸条件不同：（1）闭锁式：A ）判断为正方向故障，B ）短时间（6-8ms ）收到闭锁信号，C ）之后收不到对侧的闭锁信号则允许跳闸出口；（2）允许式：A ）判断为正方向故障，B ）收到对侧的允许信号则允许跳闸出口；运行要求：高频闭锁式保护要求值班人员每日进行通道试验，检查通道是否正常，允许式无需对保护通道进行测试；直流失地时，断闭锁式保护电源前，除解除本侧出口压板，还要求解除对侧高频保护压板；允许式仅需解除本侧出口压板，对侧压板无需解除。
3. 闭锁式高频向保护动作跳闸的条件是什么？以下5图为例，简述保护1至保护6的行为。
答：闭锁式高频保护动作跳闸的条件为：低定值启动元件启动发信；高定值启动元件动作；正向元件动作停信；收不到对侧闭锁信号。
图中k 点故障；3、4侧保护启动发信 正向元件动作停信，且无闭锁信号，于是跳闸；2、5感受到反向故障发信，闭锁两侧保护，不跳闸；1、6正方向元件动作，收到对侧闭锁信号，不跳闸。
4. 某型号纵联方向保护都装有正方向动作的方向元件F+ 和反方向动作的方向元件F- 两个方向元件。试回答：
(1) 当下图中k 点发生故障时，故障线路两侧和非故障线路两侧这两个方向元件的动作行为。
(2) 按下面四个时段分别叙述在NP 线路上发生k ，QF3单相跳闸又再重合于故障线路的过
程中，装于MN 线路两侧的闭锁式纵联零序方向保护发信和收信情况。 2) 启动元件启动开始6~8ms； 3) 从上述6~8ms到QF3跳闸前； 4) 从QF3单相跳闸后到重合前； 5) 重合于永久性故障情况。 答：
（1） 故障线路NP ：两侧F + 都动作，F - 都不动作。 非故障线路MN ：近故障点的一侧F + 不动，F - 动作； 远离故障点的一侧F + 动作，F - 不动作。
（2） NP 线路发生k ，QF3单相跳闸又再重合的过程中，装于MN 线路两侧的闭锁式
纵联零序方向保护发信和收信情况：
1) 启动元件启动后的6~8ms这段时间内，线路MN 两侧都发信，两侧收信都收到
闭锁信号。
2) 从6~8ms到QF3单相跳闸前M 侧不发信（停信），N 侧继续发信，两侧都收到
闭锁信号。
3) 从QF3单相跳闸到重合闸前，故障线路NP 的QF3处于非全相运行，M 侧都收
（1）
（1）
不到闭锁信号。
4) QF3重合于永久性故障线路时，M 侧不发信，N 侧发信，两侧都收到闭锁信号。
5. 在220kV 及以上线路保护中后端子上设有TWJ 的开入量触点输入，当TWJ 动作后，闭锁式的纵联保护在启动元件未启动情况下，要将远方启信推迟100~160ms，请说明此功能的作用。
答：如果不设上述功能，则在一侧断路器三相断开的情况下发生本线路的故障（下图中N 侧断路器三相断开，线路发生内部故障）时，只有线路断路器合入的一侧（下图中的M 侧）能够感受到故障，M 侧启动元件动作后立即发信，但N 侧由于断路器三相断开而不能感受到故障，启动元件不启动，经远方启信后连续发信10s ，M 侧收到N 侧的信号将闭锁纵联保护，造成纵联保护拒动。为此，加入上述功能，N 侧纵联保护在TWJ 动作的情况下收到对端信号，如果启动元件未动作，则将远方启信功能推迟100~160ms,在此时间内M 侧纵联保护可以跳闸。
6. 什么是功率倒向？功率倒向时高频保护为什么有可能误动？目前保护采取了什么主要措施？
答：某线路发生故障，当近故障侧断路器先于远故障侧断路器跳闸时，将会引起与故障线路并行的线路上电流方向反转的情况，该现象称之为功率倒向。
非故障线路发生功率倒向后，反向转正向侧纵联方向（或超范围距离）保护如不能及时收到对侧闭锁信号（或对侧的允许信号不能及时撤除），则可能发生误动。
目前采取的主要措施有：反方向元件的动作范围大于对侧正方向元件动作范围；反方向元件动作速度快于正方向元件；反方向元件返回带一定的延时；反方向元件闭锁正方向元件；保护装置感受到故障方向由反方向转为正方向时，延时跳闸等。
如图：装置内设有功率倒方向延时回路，该回路是为了防止区外故障后，在断合开关的过程中，故障功率方向出现倒方向，短时出现一侧正方向元件未返回， 另一侧正方向元件已动作而出现瞬时误动而设置的，本装置设于1、2二端，若图示短路点发生故障，1为正方向，2为反方向，M 侧停信，N 侧发信，开关3跳开时，故障功率倒向可能使1为反方向，2为正方向, 如果N 侧停信的速度快于M 侧发信，则N 侧可能瞬间出现正方向元件动作同时无收信信号，这种情况可以通过当连续收信40ms 以后，方向比较保护延时25ms 动作的方式来躲过。
7. 某线路在4s 内发生了两次单相接地故障，第一次为瞬时性故障，第二次断路器直接三跳，试问为什么第二次开关直接三跳并分析如何区分单相永久性故障和重复性故障？
答：开关在第一次跳闸后重合，第二次故障虽为单相接地短路但由于重合闸充电未充满(一般为10-15秒) ，所以开关也直接三跳。单相永久性故障时保护动作开关单相跳闸并重合后后加速动作开关三相跳闸，单相重复性故障时保护动作开关单相跳闸重合成功，重合闸开始充电，若重合闸充电满后再单相故障则开关单跳后可再重合，若重合闸充电未满再单相故障则开关直接三跳不重合。
8. 2006年10月16日23时19分10秒461毫秒，某220kV 变电站220kV 出线故障，保护动作跳闸。故障前本站运行方式为正常运行方式，故障前线路负荷正常。TA 变比：1200/5，根据所给出的保护报告进行以下分析：
1．分析保护动作报告所有信息。
2．将保护的定值折算到一次值。 3．分析存在的问题。
厂站：南瑞继保 线路编号：902 装置地址：000 打印时间：2006-10-16 23：19：10
动作序号 序 号 01 02 03 04 05
故障测距结果 故障相电流值 故障零序电流
53.00km 034.78A 038.02A
001 动作相
C C
起动绝对时间 动作相对时间 00019 00643
2006-10-16 23：19：10：461 动作元件 距离I 段动作 重合闸动作
图 微机保护打印报告
起动时开关量状态
01 02 03
高频保护 ：1 距离保护 ：1 零序保护 ：1
09 10 11
跳闸起动重合 ：0 三跳起动重合 ：0 收发信机告警 ：0
04 05 06 07 08
重合闸方式１ ：0 重合闸方式２ ：0 闭重三跳 ：0 通道实验 ：0 其他保护停信 ：0
12 13 14 15 16
Ａ相跳闸位置 ：0 Ｂ相跳闸位置 ：0 Ｃ相跳闸位置 ：0 合闸压力降低 ：0 收信 ：0
起动后变位报告
01 02 03 04
保护定值
01 电流变化量起动值 ：1.0A 02 零序电流起动值 ：0.5A 03 工频变化量阻抗 ：4.2Ω 04 接地距离I 段定值 ：2.0Ω 05 相间距离I 段定值 ：2.0Ω
22 23 24 25 26
正序灵敏角 ：84° 单相重合闸时间 ：0.6s 零序补偿系数 ：0.44 线路零序阻抗 ：23.5Ω 线路总长度 ：52km
00001ms 00015ms 00058ms 00075ms
收信 0→1 收信 1→0 C 相跳闸位置 0→1 C 相跳闸位置 1→0
09 10 11 12
06 07
27 28 42
零序过流III 段时间 ：2.5s
21 零序过流III 段定值 ：2.5A
9. CT 断线的问题
鉴于CT 断线可能引发的问题，原则上线路CT 断线时均不闭锁差动保护，会误动(没有区外故障时，差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件: ① 本侧起动元件起动， ② 本侧差动继电器动作， ③ 收到对侧‘差动动作’的允许信号。 这样当本侧TA 断线，由于电流有突变或者有‘零序电流’，起动元件可能起动，差动继电器也可能动作，但对侧没有断线，起动元件没有起动，差动继电器没有进行计算，不能向本侧发‘差动动作’的允许信号，所以本侧不误动；在区外故障时两侧保护都启动且都有差流，就有可能误动) ，(CT断线时二次会产生高电压，危及人身及设备安全，若此时发生区外故障情况将更严重，所以考虑不闭锁差动作保护，区外故障时让差动跳开线路两侧的开关消除断线) ；母差保护CT 断线闭锁，主变CT 断线闭锁低值段差动，不闭锁高值段差动保护。对于所有型号的 220千伏及以上线路差动保护装置，应在厂站端的综自系统后台中增加“CT 断线”信号独立光字牌报警（可采取软报文转光字牌报警方式）。(0线路差动,0.5主变差动,1母差)
乙站
Ⅰ
甲站
Ⅱ
10.RCS-901A 故障测量程序中闭锁式纵联保护逻辑
纵联保护出口
11.RCS-901A 故障测量程序中允许式纵联保护逻辑
纵联保护出口
三、主变保护
1. 电力变压器保护的配置
间隙零序电流
1.1
非电量保护
瓦斯保护分为本体瓦斯保护、有载调压瓦斯保护。本体轻瓦斯保护动作发信，本体重瓦斯保护动作跳闸，0秒跳开主变各侧开关。
压力释放、油温高、冷却器全停一般动作于发信。 1.2
引出线、套管及变压器内部短路的保护
1.2.1 电流速断保护
适用于小容量的变压器。如10kV 配变、厂用变等。 1.3
差动保护
差动保护反应各侧开关CT 电流和，保护范围为各侧开关CT 往主变方向的范围，动作后0秒跳开主变各侧开关。
瓦斯能反应主变油箱内部故障，包括绕组匝间短路，差动保护反应各侧开关CT 以内的范围，但不能反应绕组匝间短路
于大、中容量的变压器（6.3MV A 及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，10MV A 及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器）。 1.4
相间短路的后备保护
1.4.1 过电流保护
适用于小容量的变压器。 1.4.2 复合电压启动的过电流保护
适用于大、中容量的变压器。复合电压启动元件包括各侧的相间低电压、负序电压。 1.5
接地短路保护
1.5.1 零序电流保护
适用于中性点直接接地运行的变压器，反应外部接地短路引起的的过电流，主要保护母线，同时也对相邻线路的接地故障、变压器内部接地故障起后备保护作用。 1.5.2 间隙零序电流和零序电压保护
适用于变压器的中性点不接地运行方式下，外部接地短路引起的中性点过电压或间隙过电流。
1.6 过负荷保护
反应于变压器的过负荷情况，采用单相式，动作后发信。 2. 电力变压器的主保护：包括有差动保护、瓦斯保护 2.1
比率差动保护原理
由于变压器变比、联接组别的影响，变压器运行时，各侧电流大小、相位不同，差动保护要消除这些影响。微机差动保护都采用数字的方法对变比、相位进行补偿。
比率差动保护动作特性如下：
Isd
Iqd
制动电流Iz
差动电流为变压器各侧电流的向量和，制动电流有的取变压器各侧电流绝对值和的一半，有的取各侧电流绝对值中最大值，根据保护型号不同而不同。A 点称为比例差动的拐点，对应的制动电流Izd 称为拐点电流，通常取主变额定值，对应的动作电流值Iqd 称为差动保护电流定值（最小动作电流），通常取主变额定值的一半。直线AB 的斜率称为差动保护的比率系数K ，通常整定为0.5。
为了在变压器内部严重故障时快速跳开各侧开关，设有差动电流速断保护，当差动电流大于差动电流速断整定值Isd 时，动作跳闸。
动作后0秒跳开主变各侧开关 2.2
励磁涌流的鉴别
变压器空载投入电网时，会有励磁涌流产生，将引起变压器差动保护的误动，因此应增
设涌流判别，来闭锁差动保护，防止误动。 2.2.1 谐波制动原理
变压器空投产生的励磁涌流含有很大比率的二次谐波，而在内部和外部故障时，故障电流中的二次谐波比率很小。利用二次谐波制动原理可有效的防止涌流的影响。一般二次谐波制动系数取15％，即当差动电流中二次谐波分量达到或超过基波分量的15％时，装置判别为励磁涌流，闭锁差动保护。 2.2.2 间断角判别原理
变压器励磁涌流波行是间断性的，而变压器内部故障时，电流波形是连续的或间断角很小。利用此特点可构成鉴别涌流间断角的差动保护。 3. 电力变压器的后备保护 3.1
高压侧后备保护
3.1.1 复合电压过流保护
复合电压过流保护有复压元件和电流元件构成，两个元件同时动作才延时出口。复压元件由低电压元件和负序元件构成，两个为或门关系。通常复合电压过流保护经各侧复压元件闭锁，任一侧复压元件动作均满足复压条件。当动作时限为达到时，复压元件返回，则保护亦随之恢复正常。复合电压过流保护作为变压器的后备保护时，要求跳各侧的时间不大于2.0秒。
动作后经延时跳开主变各侧开关
作为主变差动保护及瓦斯保护的后备保护 3.1.2 零序电流保护
零序电流保护电流取自主变中性点CT 或由软件自产产生（3Io=Ia+Ib+Ic），通常不经零序电压闭锁，保护带两个时限，一时限跳母联开关，缩小故障影响范围，二时限跳变压器各侧开关。通常不采用零序保护互跳方式。 3.1.3 间隙保护（间隙过流、零序过压保护）
间隙电流保护电流取自变压器中性点的间隙CT ，当间隙击穿，间隙电流达整定值时延时动作。零序电压一般取自母线PT 开口三角电压（或软件自产3Uo ），当电压达整定值时延时动作。间隙电流和零序电压采用并联关系，保护动作后相互保持，间隙零序电流按一次值100A 整定，零序电压按额定60%整定180V(103V)，动作后0.5秒跳变压器各侧开关。 3.1.4 过负荷保护
根据主变的额定电流整定，保护延时发告警信号。 3.2
中压侧（低压侧）后备保护
3.2.1 复合电压过流保护
原理同高压侧后备保护，保护时限与所带的线路保护配合整定，一时限跳分段开关，二时限跳本侧开关，三时限跳各侧开关。动作电流、时限应与本侧出线配合。作为本侧母线及出线的后备保护。 3.2.2 过负荷保护
根据主变的额定电流整定，保护延时发告警信号。 3.2.3 零序过压保护
110kV 变压器中、低压侧为不接地系统，有的设有零序过压保护作为接地故障时的保护，动作发信告警。
4．主变的保护配置
220KV 主变一般配置两套电气量保护及一套非电量保护；110KV 主变一般配置一套电气量保护及一套非量保护，根据反措要求，差动保护及各侧后备保护不能合在一起，均应单独配置。
常用的220KV 主变的保护有南瑞RCS978系列，南自公司的PST1200系列；常用的110KV 主变的保护有南瑞RCS9600系列，南自公司的PST1200系列。
练习
1、某站一次主接线如下图所示，#1、2主变高中压侧并列运行，低压侧分列运行；#1主变高中压侧中性点接地刀闸均断开，#2主变高中压侧中性点接地刀闸均合上。此时，#2主变中压侧d 点发生单相高阻接地故障，13B 开关拒动，⑴试分析主变保护的动作行为；⑵该定值单存在什么问题？（两台主变的定值相同，见表一、二，主变后备保护电流均取自开关TA ）。另：１３A 或13B 死区故障动作行为。
答案
⑴故障点在#2主变差动范围内，差动保护动作跳三侧开关；（1分）由于13B 开关拒动，#1主变将继续向故障点提供电流，由定值单可知，主变中压侧零序Ⅰ段带方向，并指向系统，因此#2主变零序Ⅰ段无法动作跳母联（电流取开关TA ，反方向故障）；（2分）#1主变中性点不接地，且110kV 侧仍并列运行，因此，#1主变零序过流和间隙保护均无法动作；（2分）#2主变零序Ⅱ段不带方向，但一时限跳本侧，二时限跳三侧，由于开关拒动，仍无法切除故障；故障继续发展，可能引起复压过流保护动作，切除故障。（1分）
⑵定值单中零序段定值应有跳母联的时限。
表一：220kV 侧定值单
2、某220kV 变电站的主接线如图所示：运行方式为：#2主变的220kV 、110kV 侧中性点接地运行，#1主变的220kV 、110kV 侧中性点经间隙接地运行，#1、2
主变三侧并列运行。
试分析：D 点发生单相接地时，保护及开关的动作行为。 另：２３A 或２3B 开关拒动动作行为。
参考答案：D 点发生单相接地时，是220kV 母线保护范围，因此，220kV 母线保护动作跳开220kV#1母线上的全部元件，但接地故障D 点发生在#1主变220kV 侧开关和CT 之间，故障并未切除，而 #1主变的220kV 侧中性点经间隙接地运行，则220kV 侧成为不接地系统，由于在220kV#1母线被切除后，#1主变220kV 侧的间隙保护电压元件失去了电压， 而间隙保护的电流元件，会因时断时续的间隙击穿电流，而无法使时间元件动作到底，因而，不能跳开主变三侧开关。
3、某220KV 变电站#1主变（接线方式Y-Y0-Δ/11）运行中突然差动保护动作，外观巡视检查未发现明显故障点，调取保护装置录波及主变故障录波，波形如下，保护装置差动电流取开关侧CT ，主变故障录波取套管CT ，请按照提供波形确定故障点位置及并对事故进行定性分析，分析保护动作行为。
NO
123
I:02.40 IN/1
TZ
DIA
DIB
Time(ms
00026
Trip PHASE AB
BLCD
Trip Relay
DIC IAH IBH ICH IAL IBL ICL IAM IBM ICM (-60ms)
图 1 图图图图图图图图图图图图图
NO
Time(ms
)
PHASE
123
I: 20.40A/1
ML CK ALL
U: 41.20V /1
UB
UC
UL
IA
IB
IC
I0
I0g (T=-60mS)
UA
图 2 图图图图图图图图图图图图图图图图
启动前二个周波后八个周波有效值（共十周波）
1
1 2.203（A ）2 2.207（A ）3 8.091（A ）4 8.113（A ）5 8.813（A ）6 6.821（A ）7 1.321（A ）8 0.448（A ）9 0.145（A ）10 0（A ）
2
2.229（A ）2.233（A ）12.07（A ）12.75（A ）12.86（A ）12.88（A ）1.905（A ）0.731（A ）0.246（A ）0.061（A ）
3
2.218（A ）2.228（A ）3.961（A ）4.014（A ）4.521（A ）5.97（A ）1.024（A ）0.254（A ）0.044（A ）0（A ）
40（A ）0（A ）0.096（A ）0.104（A ）0.107（A ）0.104（A ）0.057（A ）0（A ）0（A ）0（A ）
5
1.818（A ）1.818（A ）0.798（A ）1.914（A ）1.967（A ）0.472（A ）0.079（A ）0（A ）0（A ）0（A ）
6
1.824（A ）1.828（A ）19.37（A ）18.86（A ）18.79（A ）18.65（A ）2.625（A ）1.102（A ）0.423（A ）0.123（A ）
7
1.826（A ）1.821（A ）3.002（A ）3.075（A ）2.793（A ）0.821（A ）0.060（A ）0（A ）0（A ）0（A ）
8
0.025（A ）0（A ）21.59（A ）19.26（A ）19.02（A ）18.54（A ）2.628（A ）1.139（A ）0.465（A ）0.156（A ）
相别序号
－0.04
Ia 1Ib 2Ic 33I 04Ia 5Ib 6Ic 7
3I08
0.06
答： 从上面几张图可看出，故障点应在主变中压侧套管CT 到开关CT 之间B 相接地，原因如下：故障录波器中有中压侧B 相故障电流，而差动保护及中后备保护无中压侧B 相故障电流。故障录波录取为套管CT ，保护为开关CT 电流。 对于星形侧接线，IDA=（IA-IB ）*K
IDB=（IB-IC ）*K
IDC=（IC-IA ）*K
中压侧B 相故障，进入差动电流侧高压侧电流，中压侧电流分解为三个序分量 IB=IBM1+IBM2+IBM0， 中压侧：
I I BM1BM2BM0
I
高压侧：
（Y 接线中性点不接地，无零序）
I I CH
按照：I D A =(I A -I B ) ∙k =-3I BH 1∙k
I
D B
=(I B -I C ) ∙k =3I BH 1∙k
I
D C
=(I C -I A ) ∙k =0
所得差电流与电流波形一致，仅有AB 两相差流，C 相为零，A 、B 两相差电流大小相等，方向相反。
4、某站发生主变差动保护动作，经站内检查发现，主变低压侧10kV 母线桥B 相瓷瓶有放电痕迹，运行人员将其判断为故障原因并汇报调度，试述其正确性（低压侧为不接地系统）。 答：由于10kV 侧为不接地系统，仅发生单相故障，不足以引起主变差动动作，不是唯一故障点。
5、某主变型号为SFSZ 9-180000/220，配置南瑞RCS-978H 保护，其Ⅱ侧（110kV 侧）的部分保护定值如下表：
（说明：控制字“TV 断线保护投退原则”，1为本侧过流保护可经其他侧复压闭锁，0为本侧过流保护不经其他侧复压闭锁）
某日，110kV 侧发生母线TV 断线，现场运行人员分析后认为必须投入“退主变110kV 侧电压”压板，否则可能影响其他侧的保护。⑴试分析上述结论的正确性；（3分）⑵根据省公司2009版二次反措，110kV 侧TV 断线期间后备保护应改为纯过流，应如何处理。（3分） 答案
⑴上述结论有误，保护判为TV 断线后，本侧电压自动退出，不会影响其他侧。（3分）⑵要
变为纯过流保护，须将“TV 断线保护投退原则”改为0, 且不能投入退电压压板。（3分） 六、110kV 线路保护 1．主保护和后备保护
线路的主保护从时间上可划分为全线瞬时动作、按阶梯时限动作两类。
110KV 线路允许一侧以保护的第二时限切除故障时，采用具有阶梯时限特性的距离保护、接地距离保护、零序电流保护作为主保护。
110kV 及以下电压等级电网一般采用远后备原则，当本保护或断路器拒动时，由电源侧上一级的保护动作来切除故障。 2．110kV 线路的保护和重合闸装置
单电源的单回线路，一般装设三段式相间距离保护作为相间故障的保护，同时装设三段式接地距离保护、多段式零序电流保护作为接地故障的保护。采用无检定的三相重合闸。
双电源的单回线路，一般装设三段式相间距离保护作为相间故障的保护，同时装设三段式接地距离保护、多段式零序电流保护作为接地故障的保护。采用一侧检无压(可同时包括有检同期) 、另一侧检同期的三相重合闸。
并列运行的双回线，一般装设全线瞬时动作的保护作为主保护，如高频保护、光纤差动保护等，同时装设三段式相间距离、三段式接地距离保护、多段式零序电流保护作为后备保护。采用一侧检无压、另一侧检同期的三相重合闸。 3．常见的110kV 线路保护：
（1） LFP-941A （RCS-941A ）、NSR-201、DFP-201微机线路保护
距离保护采用阻抗圆特性，具有三段式距离保护、三段式接地距离保护、四段式零序电流保护、重合闸、双回线相继速动、不对称故障相继速动等功能。 （2） PSL-621C 、CSL-160B 、DF3220微机线路保护
距离保护采用四边形特性，具有三段式距离保护、三段式接地距离保护、四段式零序电流保护、重合闸、双回线相继速动、不对称故障相继速动等功能。
（3） 双回线相继速动保护
双回线相继速动保护仅在保护启动后的300ms 内投入。如图，两条线路中的Ⅲ段距离元件先启动然后又返回时，向另一回线路输出一个加速信号，加速其Ⅱ段距离元件动作跳闸。
双回线Ⅱ段距离相继动作的判据为： （i ） （ii ） （iii ）
本线Ⅱ段阻抗启动。
故障开始未收到加速信号，其后又收到同侧另一回线路来的加速信号。 本线Ⅱ段阻抗在满足（ii ）条件后经一个短延时仍不返回。
（4） 不对称相继速动保护
线路末端发生不对称故障时，对侧阻抗Ⅰ段先动作三相跳闸，非故障相的电流亦同时被切除。本侧可利用该判据来加速本侧阻抗Ⅱ段跳闸。
不对称相继速动的判据为：
（i ） （ii ） （iii ）
本侧阻抗Ⅱ段启动。
任一相由故障时有电流突然变为无电流。
本侧阻抗Ⅱ段在满足（ii ）条件后经短延时不返回。
5、距离、接地距离、零序整定原则
距离、接地距离I 段一般按本线70－80%范围整定, 零序电流I 段按不超过本线范围整定。
练习
1、某站启动送电，系统接线如下：181开关热备用，当由乙站对甲站进行冲电时，出现#1、#2主变同时差动保护动作跳闸跳开高低压侧开关及桥开关，乙站171间隔（旧间隔）RCS-941保护距离II 段动作（充电时，距离II 时间定值改为0秒），151间隔PSL-621保护装置均出现零序I 段动作（该段保护不带方向）以及距离I 段动作，152间隔PSL-621保护装置均出现零序I 段动作（该段保护不带方向）以及距离I 段动作，请根据以下电流波形分析故障点，并分析主变保护及线路保护动作行为。
乙站相621
相
波形图
621
相9671相
波形图621
相9671
甲站
＃2主变＃1主变
601602
答案：从图上电流波形大致分析出，故障点应该在152CT 出口到181开关出口这段距离，
原因如下：故障电流由171往151，152送，若故障在#1或#2主变或桥开关，152应无电流，与现场不符；若故障点在151到171这段线路，则151电流应该较小， 152无电流，这些均与现场录波波形不符。故障点定位后，分析甲站开关CT 极性的正确性（线路保护CT 极性均靠母线侧，主变保护CT 极性靠线路侧），由于为穿越性故障电流，151电流应与171反相，152电流应与171同相， 从图可以看出，151供PSL-621C 的电流波形不正确，极性接反，151与152供给#1、#2主变差动保护和152供PSL-621C 的电流波形正确，所以区外故障151线路PSL-621C 零序及距离I 段保护均动作。151及152供#1、#2主变电流均正确，但区外故障为何两台主变均动作，原因仅可能出现在150开关CT 接线上，供两台主变的电流回路极性均接反，导致主变差动动作。乙站171间隔（旧间隔）RCS-941保护距离II 段动作延伸到甲站主变及152出线，因距离II 时间定值改为0秒，在151CT 出口到181开关出口这段距离故障，实现跳闸，也正确。
综上所述，本次故障仅152线路PSL-621保护和乙站RCS-941正确动作，甲站#1、#2主变差动保护及PSL-621距离I 段动作属误动作。
2、某站110kV 线路均配置RCS-941A 微机线路保护，某日发生110kV 母线TV 断线，运行人员确认后将保护屏上的“投距离保护”压板解除，请说明其操作的正确性及影响。 答：当发生母线TV 断线时，线路距离保护将被闭锁，同时自动投入“TV 断线相过流保护”，对于RCS —900系列保护，“TV 断线相过流保护”功能受“投距离保护”压板控制，若将压板解除，该功能将无法实现；在此期间发生线路相间故障时，将越级跳闸
3、某变电站110kV 馈线配置LFP －941线路保护，天气状况为雷阵雨，10：05站内出现如下以下信号：
音响信号：警铃、喇叭响；控制屏信号：110kV 115线路控制屏出现“重合闸动作、保护跳闸”光字牌亮；保护屏：装置液晶显示“00030MS 、NO.53、LO1、Z1、C 相21.3kM ”。面板上TJ 、HJ 、TWJ 红灯亮。
运行人员对现场进行检查，查保护范围内现场设备无异常现象，115开关三相SF6气体压力表指示均在正常值。液压机构压力检查情况正常，开关本体检查正常。开关在分闸位置。当值值班长随即向调度汇报：115开关跳闸，零序I 段、距离I 段保护动作。重合闸动作，重合不成功。C 相故障，保护测距21.3KM 。
请分析运行人员的汇报存在什么问题？该如何正确的汇报和处理呢？（本题10分） 答：这是一起常见的线路故障的事故，运行人员仅根据115线路控制屏出现“重合闸动作”光字牌信号就判定开关重合闸动作，重合不成，未认真分析若重合不成将会有“保护后加速”动作信号。即保护液晶屏上将出现“CF ”信号。（6分）
正确的汇报和处理应该为：向调度汇报115开关跳闸，零序I 段、距离I 段保护动作。重合闸动作，开关未重合上。C 相故障，保护测距21.3KM 。此时可不经调度同意立即试送一次。并上报115开关机构存在缺陷，问题可能出现在合闸回路上。
七、备自投装置 1. 概述
1.1 备自投装置的作用及应用范围
110kV 及以下供电系统中，通常采用辐射型的供电方式。在这些系统接线方式中，为提高对用户供电的可靠性，可采用备用电源自动投入装置，简称BZT 装置，使系统自动装置与继电保护装置相结合。这是一种提高对用户不间断供电的经济而有效的重要技术措施之一。 1.2
备自投装置的基本原则
1.2.1 只有工作电源切实被断开后，备用电源才能投入。
工作电源失压后，需确认工作断路器已断开后，才能投入备用电源，以防备用电源合在故障上。
1.2.2 备用电源自投切除工作电源断路器必须经延时。
经延时切除工作电源断路器是为了躲过工作母线引出线故障造成的母线电压下降，因此，延时应大于最长的外部故障切除时间(包括对侧开关重合闸时间) 。
上述的延时是对常规失压启动的备自投而言，对于如具有加速启动或跳位启动功能的备自投保护，当工作断路器跳闸，经小延时确认工作电源断路器已断开，或收到工作断路器跳位信号，则应再跳工作电源断路器并联切电容器等设备，之后才合备用电源断路器。 1.2.3 人工切除工作电源断路器时 ，备自投不应动作。
在就地或远控切除断路器时，备自投应放电不能动作。 1.2.4 应具有闭锁备自投装置的功能。
原则上故障时保护跳闸后导致满足备自投启动条件，但此时若合备用电源将合于故障上，则该保护应同时闭锁备自投。如作为高压侧的分段备自投时，与其相关的主变保护动作跳闸时，应闭锁备自投保护。
1.2.5 备用电源不满足有压条件，备自投保护不应动作。
1.2.6 工作电源失压时，应检查工作电源无流，即应有“无流判断”功能，才能启动备自投
保护，以防PT 三相断线造成误动。 1.2.7 备自投装置只允许动作一次。
1.2.8 备自投装置应能根据一次方式实现自适应，不需要人工切换QK 。
目前基本采用充放电的模式实现。当备自投允许工作的各条件均具备后开始充电，经10″左右的延时，则充电完成；当备自投动作后或一个闭锁及退出备自投条件出现时，则瞬时放电。
2. 常见的备自投方式 2.1
110kV 进线备自投方式
1# 进线1# PT
2# 进线
2# PT
方式一（1#进线运行，2#进线热备用）
充电条件：a) Ⅰ、Ⅱ段母线有压，2#进线线路有压（可投退）。 b) 1DL、3DL 在合位，2DL 在分位。
经延时后完成充电。
放电条件：a) 2#进线线路无压。
b) 2DL合上。 c) 手跳1DL 或3DL 。 d) 其他外部闭锁信号。
动作过程：充电完成后，若Ⅰ、Ⅱ母均无压，2#进线线路Ux2有压，I1无流，延时跳开1DL ，确认1DL 跳开后合2DL 开关。
方式二（1#进线热备用，2#进线运行），类似方式一。 2.2
110kV 桥开关备自投方式
方式三、四（两段母线分列运行，桥开关热备用） 充电条件：a) Ⅰ、Ⅱ段母线有压。
放电条件：a) Ⅰ、Ⅱ段母线均无压。
b) 3DL合上。 c) 手跳1DL 或2DL 。 d) 其他外部闭锁信号。
方式三动作过程：充电完成后，若Ⅰ母无压，进线I1无流，Ⅱ母有压，延时跳开1DL ，确认1DL 跳开后合3DL 开关。
方式四动作过程：充电完成后，若Ⅱ母无压，进线I2无流，Ⅰ母有压，延时跳开2DL ，确认2DL 跳开后合3DL 开关。
动作时限：躲开对侧线路最长跳闸时限及重合闸时限 2.3
10kV 分段开关备自投方式
1# PT
2# PT
方式一、二（两段母线分列运行，分段开关热备用） 充电条件：a) Ⅰ、Ⅱ段母线有压。
放电条件：a) Ⅰ、Ⅱ段母线均无压。
b) 3DL合上。 c) 手跳1DL 或2DL 。 d) 其他外部闭锁信号。
方式一动作过程：充电完成后，若Ⅰ母无压，进线I1无流，Ⅱ母有压，延时跳开1DL ，确认1DL 跳开后合3DL 开关。
方式二动作过程：充电完成后，若Ⅱ母无压，进线I2无流，Ⅰ母有压，延时跳开2DL ，确认1DL 跳开后合3DL 开关。
动作时限：躲开主变跳10KV 侧开关最长限、对侧线路最长跳闸时限及重合闸时限且、110KV 备投配合
八、35kV 及以下线路的保护 1. 概述
35kV 及以下线路属中性点非直接接地的电网，其主要故障类型是各种形式的相间短路，不同地点的两点接地短路及单相接地。对于相间短路，要求保护动作于跳闸，对于单相接地，由于短路电流小，同时线电压仍对称，对用户无大的影响，可以继续运行，动作于发信。但当对人身、设备安全产生危害时，应动作于跳闸。 2. 相间短路保护的配置
相间短路通常采用远后备保护方式，保护力求简单，通常采用三段式或两段式电流保护。 3. 单相接地保护
通常设有零序电流保护，接于线路出线电缆的零序CT 上，动作于信号。 4. 自动重合闸
通常采用控制开关与断路器位置不对应起动、重合闸后加速保护的一次三相重合闸方式。根据实际情况可采用一侧检无压，另一侧检同期的重合闸等。 九、电容器组的保护
1. 电容器组的故障类型及异常运行方式 1.1 1.2 1.3 1.4
电容器组与断路器之间连线的短路。 电容器内部故障及其引出线短路。
若干电容器切除后，其余电容器电压升高可能超过允许值。 电容器组单相接地故障。
2. 电容器组保护的配置 2.1
限时电流速断保护
通常按电容器组额定电流的3-5倍整定。带0.1-0.2秒延时，防止电容器组投入时误动。 2.2
过电流保护
按电容器组额定电流的1.5-2倍整定。时限一般为0.4-1.0秒。 2.3
过压保护
按电容器组额定电压的1.1倍整定，动作时间小于1min 。不同组时限不一样。 2.4
失压保护
应在母线失压时可靠动作，防止母线再次来电，引起电容器组过电压损坏。时限应与本侧线路后备保护时限配合，防止线路近端故障误动。通常设有电流闭锁，防止PT 断线时保护误动。 2.5
不平衡保护
有单星型接线电容器组开口三角电压不平衡保护、双星型接线电容器组中性线电流不平衡保护等。通常按躲不平衡电压或电流整定。时限为0.1-0.2秒。
2.6
单缸熔丝保护