华东电网500kV保护介绍

一、 基本概念

1、

主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有

选择地切除故障的保护。 2、

后备保护：当主保护或开关拒动时，用以切除故障的保护。

分近后备和远后备。

近后备：故障元件自身的后备保护动作切除故障。（失灵保护）

远后备：相邻元件的保护动作切除故障。

3、

辅助保护：补充主保护和后备保护性能，或当主保护和后

备保护退出时用以切除故障的保护。（短线保护、开关临时过流保护）

二、 3/2接线的特点（针对保护）

1、

一条出线对应两个开关

 线路保护CT采用和电流  有重合闸优先问题

 中间开关同时和两条出线（主变）有关联 2、

线路比母线重要（母线采用单相PT、线路采用三相）

 线路保护所需电压无需进行电压切换 3、

母差故障不能直接发信跳对侧开关，必须检测到有开关失

灵才发远跳使对侧相应开关跳闸 4、

有出线闸刀的接线需配置短线保护。

三、 500kV线路、开关保护配置

1、

对线路保护的总体要求

a. 保护范围内任何故障保护能正确动作，具体故障类型：  简单故障：单相接地、两相短路、两相接地、三相短路  振荡过程中故障  非全相运行时故障  转换性故障  重合于（后）故障  金属性故障

 带较大过渡电阻故障（300Ω）

b. 全线速动保护（与通道配合）要求0.1s内切除故障，出口故障或电网薄弱处尽可能更快； c. 出口故障，应能正确动作； d. 振荡时保护不能误动；

e. 重负荷、长线路短路电流与负荷水平很接近，保护既要能躲过最大负荷，又要能在经较大过渡电阻接地故障时正确动作； f. 超高压长线路故障时暂态过程长，尤其直流分量影响较大，保护应正确动作。（TPY） 2、

保护具体配置

*a. 主保护双重化

目前华东电网主保护的配置情况：  分相电流差动

ABB : REL561 RED670 GE : L90

AREVA : LFCB102 P4 P6 NARI : RCS-931D(M) 南自: PSL 603  高频距离

ABB : REL521 REL531 GE : DLP ALPS

AREVA : LFZP111 LFZR111 P443 SEL : SEL-321 SEL-421 三菱：MDF 南自: PSL 602 NARI : RCS-902D ASEA：RAZFE  方向高频

NARI : RCS-901D LFP-901D

*b. 阶段式后备距离双重化（包括三段式相间距离和三段式接地距离） *c. 反时限方向零流双重化(高阻接地、灵敏度高、延时较长)

 灵敏度很高，启动电流定值≤300A（一次值）；  动作时间较长 t≥1秒。

d. 过电压保护

满足条件：

 原则上，线路长度≥150kM才考虑配该保护；  测量电压≥1.3UN ,延时0.3秒保护动作；

 过电压保护动作发远跳跳对侧开关，本侧对应开关在分闸状态该保

护才投入，仅反应工频过电压。

e. 短线保护 满足条件：

 用于一个半开关接线带出线闸刀的场合；  躲正常不平衡电流，尽可能躲负荷电流；  本保护只有出线闸刀拉开后方可投跳。

f. 远方跳闸

目前有：失灵、过电压、高抗三种保护发远跳



没有远方跳闸就地判别装臵，直接由两路慢速通道构成远方跳闸逻辑(RTL)远跳回路(二取二、二取一、一取一)

RTL

目前该方式仅剩：泗南5118南桥侧



由两路慢速通道构成的远方跳闸逻辑(RTL) + 一套就地判别装臵构成的远跳回路。

1) 正常情况下采用就地判别装臵构成的远方跳闸，当就地判别装

臵退出运行时，自动切换至采用远方跳闸逻辑(RTL)构成的远方跳闸回路。

慢速通道1(含跳频和监频信号) 远方跳闸逻RTL远方跳闸出口

辑(RTL) 3 慢速通道2(含跳频和监频信号) 1 就地判别装置 远方跳闸出口

2 就地判别装置远方跳闸出口

目前采用该方式的线路有：江陵5292线（江都侧）、斗南5265线(武南侧)、东南5263线、繁东5904线(东善桥侧)、任上5237线(上河侧)、上江5241线(上河侧)、上江5242线、 扬江5203/5204线

注：扬江5203/5204线远方跳闸慢速通道，一路走载波，一路走微波。

2) 远方跳闸逻辑(RTL)构成的远跳回路与就地判别装臵构成的远

跳回路串联运行，就地判别装臵无压板投退

RTL远方跳闸出口 1 就地判别装置远方跳闸出口 2 远方跳闸出口

目前该方式仅剩：天瓶05/06线

远方跳闸就地判别装臵双重化配臵（一对一）

就地判别装置1 慢速通道1(含跳频和监频信号) 远方跳闸出口

就地判别装置2 就地判别装置1远方跳闸出口



慢速通道2(含跳频和监频信号) 就地判别装置2远方跳闸出口

基本上90%以上的高频保护线路采用此配臵方式。

 分相电流差动保护走光纤通道，没有RTL和就地判别装臵，线路保

护中含有远方跳闸功能，利用光纤通道，（延时20ms）直接传送远方跳闸信号至对侧。（数字信号）

目前所有分相电流差动保护均采用该方式。 

距离保护走光纤通道，仍有远方跳闸就地判别装臵，远方跳闸通道和线路主保护共用，没有单独的慢速通道。（接点信号）

目前采用该方式的线路有：上盐5239、斗南5266、秦乔13/14、秦王15/16、牌渡5913、上江5241/5242、斗南5265、斗牌5267、宁双5906/德龙5916（载波和光纤可以自动切换）。

g. 开关保护  三相不一致

·据华东电调[2001]706号文要求华东网调调度管辖范围内500kV

和220kV带有三相不一致保护的开关采用开关本体三相不一致保护。

·开关三相常开、常闭节点串、并联后经延时出口三跳本开关。 ·考虑到和开关重合闸的配合，要求母线侧开关本体三相不一致保

护时间整定2秒，中间开关本体三相不一致保护时间整定3.5秒。 对于不完整串要求靠近出线的边开关本体三相不一致保护时间整定2秒，远离出线的边开关本体三相不一致保护时间整定3.5秒。

对于双母线、内桥接线方式的开关本体三相不一致保护时间整定2秒。

 失灵 ·前提条件

① 不考虑两只开关同时失灵 ② 仅考虑故障相开关的失灵 ·起动（采用单相和三相起动）

基本上所有跳开关的保护（线路、母线、短线、主变和高抗的电气量保护）均起动开关失灵保护，除： ① 主变本体保护

② 开关本体三相不一致保护 ③ 远方跳闸

·原理

起动回路应由能瞬时复归的保护出口接点与电流元件串联组成；

单相跳闸经本相电流控制；三相跳闸经任一相电流控制；用于发变组的开关失灵保护应具有负序或零序电流判别元件，其时间定值与相电流的时间定值应分别整定。

·动作过程

① 瞬时重跳本开关故障相（主变开关瞬时重跳三相） ② 延时三跳本开关和跳相邻开关的两个跳闸线圈同时

启动两套远方跳闸（或母差、变压器保护）。（中开关、边开关有所不同）  重合闸 ·前提条件

采用的是单相一次重合闸 ·起动（华东）

速动且具有选相功能的线路保护起动重合闸，开关位置不起动 ·优先问题

① 早期有优先回路

② 新上工程取消了优先回路，从合闸延时时间上进行

配合

·重合闸延时时间

① 时间的确定（0.7s～1.3s） 开关本身灭弧性能＋系统稳定 ② 延时时间

1) 不完整线路串或线变串

边开关：0.7s， 中开关：1.0s; 边开关：1.0s， 中开关：1.2s;

边开关：1.2s， 中开关：1.2s;（正常中开关重合闸停用，边停，中间用） 2) 线线串

边开关：0.7s、0.7s， 中开关：1.0s; 边开关：0.7s、1.0s， 中开关：1.2s; 边开关：1.0s、1.0s， 中开关：1.2s;

边开关：1.2s、1.0s， 中开关：1.2s; （正常中开关重合闸停用）

边开关：1.2s、1.2s， 中开关：1.2s; （正常中开关重合闸停用） ·顺序重合闸问题

发电厂出口的500kV线路，当发生故障起动重合闸时，要求先合系统侧开关，电厂侧检三相电压正常后再合本侧开关，目的是减少对机组不必要的冲击。 ·重合闸闭锁条件 1) 手动合闸；

2) 线路保护后加速动作； 3) 开关失灵保护延时段动作； 4) 压力降低；

5) 带延时的后备保护动作；

6) 母线、主变、高抗、失灵、远方跳闸、短线保护等元件保护动作；

7)

两相及以上故障。

四、 全范围速动保护的构成

1、

复用载波通道（高频保护）

500kV线路保护采用允许式、相相耦合方式  正常情况高频允许式保护动作条件： 1) 本侧正方向元件动作 2) 收到对侧允许信号

 UNBLOCKING方式（内部多相故障，通道被堵塞） 满足条件： 1) 监频消失； 2) 跳频没有出现； 3) 两相及以上故障；

4) 没有闭锁信号（如PT断线、系统振荡）。 采取措施：

 早期：短时开放本侧保护（150ms内），在此时间若本侧正方向元件动作则快速出口，若不动150ms后闭锁保护；

 现在：1）和2）信号由收发信机给出，在加上保护本身的3）、4）判别条件满足，则给保护一个模拟收信信号。

 弱馈回授式（混合式） 弱电源侧满足如下条件：

1) 收到对侧允许信号； 2) 本侧正方向元件不动； 3) 本侧反方向元件也不动；

4) 没有闭锁信号（如PT断线、系统振荡）。 采取措施：

 弱电源侧把接收到的允许信号转发回去，一般仅转发200ms，然后停发。  功率倒向问题 采取措施：

 由不动到动的一侧，保护延时出口发信和跳本侧开关。（20～60ms）  同杆异名相故障问题 采取措施：  采用四通道方式 2、

光纤通道（分相电流差动、高频保护）

光纤的架设方式有两种：

OPGW――地线复合光缆； ADSS――支撑式光缆

 专用光纤芯（线路长度<50km）

 专用光纤芯＋放大器（线路长度50km~100km）

 复用PCM

PCM是脉冲编码技术，将k的电信号转换成2M的电信号。

 高频保护复用PCM 3、

微波通道（分相电流差动）

五、 保护原理

1、

距离保护

 基本原理 Z=U/I

四边行特性阻抗的优点：保护弧光电阻能力强，适合短线路 圆特性阻抗的优点：躲暂态超越能力强，适合长线路  需要解决的问题 1) 振荡闭锁  振荡现象  振荡采取的措施

① 短时间开放（判故障、国内保护采用） ② 长时间开放（判振荡、国外保护采用）  振荡闭锁元件

距离Ⅰ、Ⅱ段经振荡闭锁；距离Ⅲ段不经振荡闭锁，依靠时间躲过。 2) PT断线

 早期：依靠电压平衡继电器

 现在：电压电流综合判别：电压有突变，电流没有突变。

不对称故障――零序电流和零序电压或负序电流和负序电压；

对称故障――突变量电流和突变量电压 3) CT开路

仅发告警，不闭锁保护 4) 出口短路

 出口不对称短路――极化电压含正序分量即可  出口三相短路――极化电压含故障前分量即可  手合故障（不区分区内和区外故障）――开关节点变位＋故障判别元件动作

2、

分相电流差动保护

 基本原理

假设：母线流向线路的方向为电流正方向

IdiffImIn 差动电流

Ibias1II 制动电流 mn2

差动保护满足如下条件之一即可跳闸： a.

IbiasIs2IdiffK1IbiasIs1

b.

IbiasIs2IdiffK2Ibias(K2K1)Is2Is1

需要解决的技术难题：

a. 传输容量大――采用光纤通道 b. 比较同一时刻的电流值（同步问题） 3、

两种保护的比较

 分相电流差动保护优点： 1) 不受振荡影响； 2) 跨线故障不误动；

3）所需电气量最少，可以不受PT断线的影响（不考虑电容补偿）

4）弱馈电源不影响保护动作（国外）

5）非全相运行不受影响； 6）灵敏度高、动作速度快。  分相电流差动保护缺点：

1) 传输信息量大，需要光纤通道，成本相对较高； 2) 对通道的依赖性很高。

六、 保护的整定原则

1、

总原则：

a. 局部电网服从主网； b. 下级电网服从上级电网； c. 局部问题自行解决；

d. 尽可能照顾下级电网和局部电网的需求。 2、

距离保护

a. 距离Ⅰ段（速动）

 本线线路阻抗的0.6～0.8倍，伸不到相邻线路，无需考虑配合。

b. 距离Ⅱ段（延时动作：0.4s～1.6s）

 本线线路阻抗的1.3～1.7倍，伸到相邻线路，需要考虑和相邻线的配合。 配合方式如下：

1) 首先考虑和所有相邻线的距离Ⅰ段配合，若全能配合，则tⅡ=Δt=0.4s；

2) 若和相邻线的距离Ⅰ段不能配合，则和相邻线的距离Ⅱ

段配合，tⅡ=相邻线距离Ⅱ段延时＋0.4s；

3) 若和相邻线的距离Ⅱ段不能配合，或配合时间过长，则和相邻线高频保护配合，tⅡ=0.8s。

c. 距离Ⅲ段（延时动作：1.6s～3.2s）

 本线线路阻抗的1.8倍及以上，伸到相邻线路，需要考虑和相邻线的配合。 配合方式如下：

1) 首先考虑和所有相邻线的距离Ⅱ段配合，若全能配合，则tⅢ=max(相邻线距离Ⅱ段延时＋Δt，１.6s)； 2) 若和相邻线的距离Ⅱ段不能配合，则和相邻线的距离Ⅲ段配合，tⅢ=相邻线距离Ⅲ段延时＋0.4s；

3) 若和相邻线的距离Ⅲ段不能配合，则 定值不配，时间配。

3、分相电流差动保护

a. 门槛电流

 可靠躲线路充电电流；  尽可能躲线路负荷电流。

b. 制动系数、拐点、饱和值等（厂家提供） c. 电容补偿原则（100km以上考虑）

4、开关保护 a. 失灵

 小方式下保护范围末端金属性故障可能出现的最小故障电流有灵敏度；

 延时200ms（变电站）。

b. 重合闸

 取消优先回路，进行时间上的配合，延时时间：0.7s~1.2s

c. 三相不一致

 延时时间：边开关2s，中开关3.5s

七、 保护运行说明

1、

总则

a. 带有电压的电气设备或线路，不允许无保护状态运行； b. 系统运行中，保护定值一般以整定单为准，如有特殊情况需对定值进行调整，参照继电保护的临时整定单或特殊说明。 c. 需要在线路保护复用通道设备上工作，必须履行申请手续，严格按有关规定执行；

d. 对继电保护运行设备严格按现场运行规程进行具体操作； e. 保护装置的

投：先投制动量，再投动作量，再投装置电源，最后投出口压板；

退：与投相反。 2、

线路保护运行说明

 运行状态

a. 全线速动保护：４种

跳闸：保护装置交、直流回路正常运行；保护通道正常运行；

保护出口回路（跳闸、起动失灵和重合闸等）正常运行。 无通道跳闸：保护装置交、直流回路正常运行；保护出口回路

（跳闸、起动失灵和重合闸等）正常运行；保护装置的分相电流差动功能停用或通道停用。

*信号：保护装置交、直流回路正常运行；保护通道正常运行；

保护出口回路（跳闸、起动失灵和重合闸等）停用。 停用：保护装置交、直流回路停用；保护出口回路（跳闸、起

动失灵和重合闸等）停用。 b. 后备保护：３种

跳闸：保护装置交、直流回路正常运行；保护出口回路（跳闸、

起动失灵和重合闸等）正常运行。

*信号：保护装置交、直流回路正常运行；保护出口回路（跳

闸、起动失灵和重合闸等）停用。

停用：保护装置交、直流回路停用；保护出口回路（跳闸、起

动失灵和重合闸等）停用。 特殊说明：

a. 远方跳闸慢速通道（２种状态：跳闸和停用） b. 重合闸（３种状态：用上、信号和停用）

用上：保护装置交、直流回路正常运行；重合闸出口回路正常

运行；重合闸方式开关置单重位置，线路保护的跳闸方式置单跳位置。

信号：保护装置交、直流回路正常运行；重合闸方式开关置停

用位置或出口回路停用。

停用：保护装置交、直流回路停用；重合闸方式开关置停用位

置或出口回路停用。

一般情况，调度发令停用××××线路重合闸，此时 若装设线路保护跳闸方式开关则线路保护跳闸方式置三跳位置，同时，相关开关重合闸改信号状态；

若没有装设线路保护跳闸方式开关可将线路保护启动重合闸的压板断开，重合闸沟三跳压板打上，同时，相关开关重合闸改信号状态。  运行说明

a. 高频保护或差动保护一侧改信号，线路对侧的相应保护也要求同时改信号；

b. 线路高频或差动保护全停时，若线路仍需运行，须经华东网调相关领导批准。保护应采取如下措施：

1) 本线距离Ⅱ段时间按整定单要求调整（时间改0.4s）； 2) 所有相邻线全线速动保护不能全停； 3) 停用本线路重合闸。 c. 线路停役，一侧开关合环运行： 4) 停用线路两侧远方跳闸； 5) 方向高频改无通道跳闸； 6) 分相电流差动保护改信号。

d. 当线路主保护改为信号时，其对应的后备保护也改为信号状态，后备保护调度不单独发令；仅当后备保护发生装置故障或其他特殊情况，需单独处理时，在现场和网调调度确认后备保护可单独停役后，由调度发令将后备保护改至信号状态。 e. 线路CVT检修，线路应陪停。

f. 线路发生CVT断线，应将相关的线路保护停用后再处理。 g. 一般开关不允许无失灵保护运行；如出现此情况，需调交中心总工批准后对一次方式进行必要的调整。