繼電保護(hù)的新進(jìn)展

1、手郵件教授、博導(dǎo)，清華大學(xué)ALSTOM電網(wǎng)研究中心主任；IET Fellow；CIGRE中國國家委員會委員，IEEE/CSEE高級會員；中國水力發(fā)電學(xué)會繼電保護(hù)專委會副主任委員；中國電工技術(shù)學(xué)會繼電保護(hù)專委會副主任委員；中國電機(jī)工程學(xué)會繼電保護(hù)專委會委員；全國繼電保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會委員；全國短路電流計算保準(zhǔn)化委員會委員；主要從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)教學(xué)和科研工作；發(fā)表SCI 、EI檢索論文300余篇；獲國家發(fā)明獎二等獎1項，北京/山東科技獎3項；獲授權(quán)發(fā)明專利40項，國際專利2項兩個內(nèi)容兩個內(nèi)容l智能配電網(wǎng)理論和技術(shù)智能配電網(wǎng)理論和技術(shù)l智能變電站的發(fā)展智能變電站的發(fā)展變電

2、站集成保變電站集成保護(hù)與控制系統(tǒng)護(hù)與控制系統(tǒng)繼電保護(hù)的新進(jìn)展（一）l問題的提出l智能配電網(wǎng)的配置與動作方案lDAP保護(hù)構(gòu)成與動作原理lDAP保護(hù)實現(xiàn)與試驗l結(jié)論l概述概述l智能配電網(wǎng)主要指傳統(tǒng)的配電線路自動化，包括數(shù)據(jù)采集、 無功控制與調(diào)壓、故障切除（定位）、故障區(qū)段隔離和自動恢復(fù)供電等l在最短的時間里完成對故障的切除（定位）、故障區(qū)段隔離和自動恢復(fù)供電是新建智能配電網(wǎng)最困難、最根本的任務(wù)l背景背景l(fā)繼電保護(hù)理論和技術(shù)日臻成熟完善l重高壓輸電線而輕中低壓配電線現(xiàn)象依然存在，配電自動化水平不高l原因有二：一是經(jīng)濟(jì)條件限制導(dǎo)致配網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理，二是沒有合適的配電線路繼電保護(hù)方式l電流速斷保護(hù)依然是配

3、網(wǎng)的主要保護(hù)方式，這種保護(hù)方式的缺點(diǎn)是無選擇性分支負(fù)荷分支負(fù)荷電源1SS斷路器過電流繼電器環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜負(fù)荷開關(guān)負(fù)荷開關(guān)負(fù)荷開關(guān)負(fù)荷開關(guān)負(fù)荷開關(guān)斷路器l1l2l3l4l5l6l7電源2l典型配電系統(tǒng)典型配電系統(tǒng)l系統(tǒng)構(gòu)成 7段線路、3個斷路器、5負(fù)荷開關(guān)，2套過電流繼電器等組成l故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式一 設(shè)線路l4上F點(diǎn)故障電源1SS斷路器1過電流繼電器環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜負(fù)荷開關(guān)1分支負(fù)荷分支負(fù)荷負(fù)荷開關(guān)2負(fù)荷開關(guān)3負(fù)荷開關(guān)4負(fù)荷開關(guān)6斷路器2l1l2l3l4l5l6l7電源2Fl故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式一 設(shè)線路l4上F點(diǎn)故障電源1SS斷路器1過電流繼電器環(huán)網(wǎng)開

4、關(guān)柜負(fù)荷開關(guān)1分支負(fù)荷分支負(fù)荷負(fù)荷開關(guān)2負(fù)荷開關(guān)3負(fù)荷開關(guān)4負(fù)荷開關(guān)6斷路器2l1l2l3l4l5l6l7電源2F負(fù)荷開關(guān)5l故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式一 設(shè)線路l4上F點(diǎn)故障電源1SS斷路器1過電流繼電器環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜負(fù)荷開關(guān)1分支負(fù)荷分支負(fù)荷負(fù)荷開關(guān)2負(fù)荷開關(guān)3負(fù)荷開關(guān)4負(fù)荷開關(guān)6斷路器2l1l2l3l4l5l6l7電源2Fl故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式一 設(shè)線路l4上F點(diǎn)故障電源1SS斷路器1過電流繼電器環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜負(fù)荷開關(guān)1分支負(fù)荷分支負(fù)荷負(fù)荷開關(guān)2負(fù)荷開關(guān)3負(fù)荷開關(guān)4負(fù)荷開關(guān)6斷路器2l1l2l3l4l5l6l7電源2Fl故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式一故障清除及

5、系統(tǒng)恢復(fù)模式一l故障依靠首端斷路器1切除l無選擇性，導(dǎo)致健全線l1、 l2、 l3、 l5停電l為恢復(fù)對于線路l1、 l2、 l3（這三段線路依靠電源1供電）、 l5（這段線路依靠電源2供電，前提是閉合環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜），需要進(jìn)行反復(fù)的分合閘操作。 操作步驟如下：跳開斷路器1、分開負(fù)荷開關(guān)5；閉合斷路器1，故障未消失再跳斷路器1；分開負(fù)荷開關(guān)4，再合斷路器1，合閘成功，線路l1、 l2、 l3恢復(fù)供電。閉合環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜，線路l5恢復(fù)供電l模式一所存在的問題模式一所存在的問題一段線路故障需要中斷與之相連的所有負(fù)荷供電；故障的清除和非故障線路的恢復(fù)供電需要反復(fù)的斷路器和負(fù)荷開關(guān)的配合操作；加重斷路器負(fù)擔(dān)；

6、增加對非故障線路以及負(fù)荷開關(guān)等電器設(shè)備的故障沖擊重合于故障上 這顯然是不合理的！l故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式二 依靠饋線終端單元FTU和通信的模式 電源1S斷路器1負(fù)荷開關(guān)2負(fù)荷開關(guān)3負(fù)荷開關(guān)4負(fù)荷開關(guān)5l1l2l3l4S環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜分支負(fù)荷分支負(fù)荷負(fù)荷開關(guān)6斷路器7l5l6l7電源2FTUFTUFTUFTUFTUFTUFTUFTU調(diào)度中心l故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式二 依靠饋線終端單元FTU和通信的模式 電源1S斷路器1負(fù)荷開關(guān)2負(fù)荷開關(guān)3負(fù)荷開關(guān)4負(fù)荷開關(guān)5l1l2l3l4S環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜分支負(fù)荷分支負(fù)荷負(fù)荷開關(guān)6斷路器7l5l6l7電源2FTUFTUFTUF

7、TUFTUFTUFTUFTU調(diào)度中心l故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式二 依靠饋線終端單元FTU和通信的模式 電源1S斷路器1負(fù)荷開關(guān)2負(fù)荷開關(guān)3負(fù)荷開關(guān)4負(fù)荷開關(guān)5l1l2l3l4S環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜分支負(fù)荷分支負(fù)荷負(fù)荷開關(guān)6斷路器7l5l6l7電源2FTUFTUFTUFTUFTUFTUFTUFTU調(diào)度中心l故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式二 依靠饋線終端單元FTU和通信的模式 電源1S斷路器1負(fù)荷開關(guān)2負(fù)荷開關(guān)3負(fù)荷開關(guān)4負(fù)荷開關(guān)5l1l2l3l4S環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜分支負(fù)荷分支負(fù)荷負(fù)荷開關(guān)6斷路器7l5l6l7電源2FTUFTUFTUFTUFTUFTUFTUFTU調(diào)度中心l故障清

8、除及系統(tǒng)恢復(fù)模式二故障清除及系統(tǒng)恢復(fù)模式二l由于負(fù)荷開關(guān)沒有足夠的熄弧能力， 區(qū)段l2上的故障要依靠首端斷路器CB1切除l這種切除沒有選擇性，導(dǎo)致未故障的線路l1、 l3停電l為了恢復(fù)對于線路l1、 l3的供電，需要借助于FTU所采集到的數(shù)據(jù)，通過通信網(wǎng)傳給調(diào)度中心，進(jìn)而做出哪些開關(guān)負(fù)荷開關(guān)閉合、哪些負(fù)荷開關(guān)斷開的決定，再有CB、S等完成分、合操作。l模式二所存在的問題模式二所存在的問題l一段線路故障需要中斷與之相連的所有負(fù)荷供電；l故障區(qū)段的隔離和非故障區(qū)段的恢復(fù)供電完全依賴通信，加大了成本，降低了可靠性。這不是最佳的配電線路自動化方案！l問題的解決問題的解決 只切除故障部分線路段只切除故障

9、部分線路段 把所有負(fù)荷開關(guān)更換為斷路器，使之具有切除故障的能力；所有斷路器都配置合適的繼電保護(hù)，使之具有良好的可靠性、選擇性、靈敏性和較好的速動性電源1SS斷路器1無通道保護(hù)環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜斷路器2分支負(fù)荷分支負(fù)荷斷路器3斷路器4斷路器5斷路器6斷路器7l1l2l3l4l5l6l7電源2電源1SS斷路器1無通道保護(hù)環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜斷路器2分支負(fù)荷分支負(fù)荷斷路器3斷路器4斷路器5斷路器6斷路器7l1l2l3l4l5l6l7電源2電源1SS斷路器1無通道保護(hù)環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜斷路器2分支負(fù)荷分支負(fù)荷斷路器3斷路器4斷路器5斷路器6斷路器7l1l2l3l4l5l6l7電源2電源1SS斷路器1無通道保護(hù)環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜斷路器2

10、分支負(fù)荷分支負(fù)荷斷路器3斷路器4斷路器5斷路器6斷路器7l1l2l3l4l5l6l7電源2q可行性分析可行性分析斷路器價格和負(fù)荷開關(guān)的價格相差無幾適用于高壓線路的電流差動保護(hù)是不合適的，存在分支負(fù)荷適用于高壓線路的縱聯(lián)方向保護(hù)是不合適的，方向不確定三段式電流保護(hù)難以取得選擇性三段式距離保護(hù)難以取得選擇性方向電流保護(hù)具有良好的選擇性，但是它有兩個缺點(diǎn)： （1）動作速度太慢，越靠近電源故障切除時間越長 （2）不適合于單電源輻射狀線路無通道保護(hù)是合理的選擇僅使用單端電氣量構(gòu)成的繼電保護(hù)能夠保護(hù)被保護(hù)線路全長以帶有定時限的方向過電流保護(hù)或者低電壓低電流保護(hù)為基礎(chǔ)構(gòu)成根據(jù)對端斷路器動作之后造成的非故障相

11、電流變化為動作依據(jù) 類似于79年南自所、80年代初華中陳德樹劉沛教授等提出的相繼速動，這樣的加速保護(hù)理念已經(jīng)被現(xiàn)場普遍接受。 無通道保護(hù)定義 利用對側(cè)開關(guān)動作信息判斷故障發(fā)生在保護(hù)區(qū)內(nèi)或區(qū)外，從而決定是否加速本端保護(hù)動作的繼電保護(hù)方式。依靠單端量取得縱聯(lián)保護(hù)的效果。relayrelayCTVTF1F2CBCBendSendRcommunication linkprotected zoneM1M2l 配電線路無通道保護(hù)分類配電線路無通道保護(hù)分類lAOP1雙電源無分支線 對端開關(guān)動作后健全相電流變?yōu)榱?lAOP2雙電源帶分支線 對端開關(guān)動作后健全相電流發(fā)生突變 lAOP3輻射狀線路，無電源端必須動

12、作跳閘，從而為本端保護(hù)加速動作創(chuàng)造條件 無電源端安裝低電壓低電流繼電器lDAP單電源單斷路器結(jié)構(gòu)的配電線路。 只有一個斷路器和繼電器，同時承擔(dān)有電源端和無電源端的保護(hù)動作以及加速動作任務(wù)l故障發(fā)生以及對端切除后的特征n單相故障發(fā)生，故障相電流增大，非故障相電流不變n一端保護(hù)首先動作切除本端三相電路，但當(dāng)對端斷路器動作后，健全相被切斷，負(fù)荷電流變?yōu)榱悖铀俦径吮Ｗo(hù)動作。iaibiciaibicl故障發(fā)生以及對端切除后的特征n單相故障發(fā)生，故障相電流增大，非故障相電流不變n一端保護(hù)首先動作切除本端三相電路，但當(dāng)對端斷路器動作后，健全相被切斷，負(fù)荷電流變?yōu)榱?，加速本端保護(hù)動作。l故障發(fā)生以及對端切除

13、后的特征n單相故障發(fā)生，故障相電流增大，非故障相電流不變n一端保護(hù)首先動作切除本端三相電路，但當(dāng)對端斷路器動作后，健全相被切斷，負(fù)荷電流變?yōu)榱悖铀俦径吮Ｗo(hù)動作。iaibicl故障發(fā)生以及對端切除后的特征n單相故障發(fā)生，故障相電流增大，非故障相電流不變n一端保護(hù)首先動作切除本端三相電路，但當(dāng)對端斷路器動作后，健全相被切斷，負(fù)荷電流變?yōu)榱?，加速本端保護(hù)動作。ia=0ib =0icl故障發(fā)生以及對端切除后的特征n單相故障發(fā)生，故障相電流增大，非故障相電流不變n一端保護(hù)首先動作切除本端三相電路，但當(dāng)對端斷路器動作后，健全相被切斷，負(fù)荷電流變?yōu)榱?，加速本端保護(hù)動作。iaibic無分支負(fù)荷無分支負(fù)荷re

14、layrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayLOADLOADLOADLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3有分支負(fù)荷有分支負(fù)荷relayrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayLOADLOADLOADLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.

15、3繼電器的動作時間1.3LOADB1LLOADB2LLOADB3LLOADB4LLOADB1LLOADB2LLOADB3LLOADB4L輻射狀配電線路輻射狀配電線路relayrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayLOADLOADLOADLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3LOAD單斷路器輻射狀配電線路單斷路器輻射狀配電線路LOADB1LLOADB2LLOADB3LLOADB4Lrelayrelayre

16、layrelayrelayrelayrelayrelayLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3LOADrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayLOADLOADLOADLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3無分支負(fù)荷relayrelayr

17、elayrelayrelayrelayrelayrelayLOADLOADLOADLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3relayrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayLOADLOADLOADLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3relayre

18、layrelayrelayrelayrelayrelayrelayLOADLOADLOADLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3relayrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayLOADLOADLOADLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.60.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3rel

19、ayrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayLOADLOADLOADLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.60.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3relay0.9 relayrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayLOADLOADLOADLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.60.50.50.90.11.3繼

20、電器的動作時間1.3relay0.9 LOADB1LLOADB2LLOADB3LLOADB4LrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3LOAD單斷路器輻射狀配電線路LOADB1LLOADB2LLOADB3LLOADB4LrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB

21、2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3LOADLOADB1LLOADB2LLOADB3LLOADB4LrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3LOADLOADB1LLOADB2LLOADB3LLOADB4Lrelayrelayrelayrelayrelayr

22、elayrelayrelayLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3LOADLOADB1LLOADB2LLOADB3LLOADB4LrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3LOADLOADB1LLOA

23、DB2LLOADB3LLOADB4LrelayrelayrelayrelayrelayrelayrelayLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3LOADrelayrelayrelayLOADB1LLOADB2LLOADB3LLOADB4LrelayrelayrelayrelayrelayrelayLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.

24、10.90.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3LOADrelayrelayLOADB1LLOADB2LLOADB3LLOADB4LrelayrelayrelayrelayrelayrelayLINE1LINE2LINE3LINE4B1FB1RB2FB2RB3FB3RB4FB4RR1FR1RR2FR2RR3FR3RR4FR4R0.10.60.50.50.90.11.3繼電器的動作時間1.3LOAD0.9 l保護(hù)構(gòu)成同時扮演有電源側(cè)和無電源側(cè)故障狀態(tài)檢測角色lPD潮流方向判別，決定投入相應(yīng)的保護(hù)模塊lOC有電源側(cè)以方向過電流保護(hù)為基礎(chǔ)lDUVC無電源側(cè)以低電壓低電流保護(hù)為基礎(chǔ)lAOC有源側(cè)加速動作，依據(jù)健全相電流突變lADUVC無源側(cè)加速動作，依據(jù)健全相電流突變l保護(hù)進(jìn)入哪個流程以及對應(yīng)的整定值（包括時間）由正常運(yùn)行時的功率流向決定OCS1B1電源側(cè)LINE1R1LOADLOADR2LOADB2負(fù)荷側(cè)DUVC電源側(cè)負(fù)荷側(cè)LOADL