第六章输电线路纵联保护.ppt

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1、电力系统继电保护原理,第六章 输电线路的纵联保护,6.1 输电线路纵联保护概述,一、反应单侧电气量保护的缺陷（电流保护和距离保护）,无法区分本线路末端短路与相邻线路出口短路。无法实现全线速动。,二、输电线路纵联保护的概念,输电线路纵联保护：就是利用通信通道将线路两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率方向等）传送到对端，将两端的电气量进行比较，判断故障在区内还是在区外，从而决定是否切断被保护线路。,三、通信通道的类型,导引线通道-导引线纵联差动保护,2.电力线载波通道-载波（高频）保护,3.微波通道（150MHZ20HZ）-微波保护,4.光纤通道-光纤保护,它只适用于 1520公

2、里的短线路。它在发电机、变压器、母线保护中应用得更广泛。,利用输电线路本身作为通道在工频电流上叠加载波信号（30500kHZ）传送两侧电气量的信息。,频带宽，需采用脉冲编码调制，适合于数字式保护，不经济。,采用脉冲编码调制PCM方式，光信号不受干扰。,四、纵联保护的分类,按照信息通道类型的不同分为：导引线纵联保护；载波保护（高频保护）；微波保护；光纤保护；,四、纵联保护的分类,按照保护动作原理分为：1.纵联电流差动保护；正常运行和外部短路时，内部短路时，2.电流相位比较式纵联保护；比较被保护线路两侧电流的相位；3.方向比较式纵联保护；比较被保护线路两侧的功率方向；,五、高频通道的构成,高频收发

3、信机接入输电线路的方式有：“相-相”制：连接在两相导线之间；“相-地”制：连接在输电线一相导线和大地之间。,高频保护由继电保护、高频收发信机和高频通道组成。,“相-地”制高频通道示意图,输电线,“相-地”制高频通道示意图,阻波器并联谐振回路，其谐振频率为载波频率。对载波电流：Z1000-将高频电流限制在被保护线路以内。对工频电流：Z0.04-工频电流可畅流无阻。,“相-地”制高频通道示意图,结合电容器 结合电容器的电容量很小，对工频电流具有很大的阻抗。对高频电流则阻抗很小，高频电流可顺利通过。结合电容器与连接滤波器共同组成带通滤波器，只允许通带内的高频电流通过。,“相-地”制高频通道示意图,连

4、接滤波器 连接滤波器是一个可调空心变压器。在其连接至高频电缆一侧的线圈中串接有电容器 连接滤波器与结合电容器共同组成带通滤波器，使所需频带的高频电流能够通过。,“相-地”制高频通道示意图,高频电缆将位于主控室的高频收、发信机与户外变电站的带通滤波器连接起来。,“相-地”制高频通道示意图,保护间隙 保护间隙是高频通道的辅助设备，用它保护高频收发信机和高频电缆免受过电压的袭击。,“相-地”制高频通道示意图,接地刀闸 接地刀闸也是高频通道的辅助设备。在调整或维修高频收发信机和连接滤波器时，将它接地，以保证人身安全。,“相-地”制高频通道示意图,高频收发信机 用来发出和接收高频信号。,六、高频通道工作

5、方式,(1)正常无高频电流方式(短期发信方式)短期发信是指在正常运行情况下，发信机不发信，高频通道中没有高频电流通过。只有在系统中发生故障时，发信机才由起动元件起动，高频通道中才有高频电流通过。,短期发信方式,六、高频通道工作方式,(2)正常有高频电流方式(长期发信方式),长期发信方式是指在正常运行情况下，收、发信机一直处于发信和收信工作状态，高频通道中始终有高频电流通过。,长期发信方式,六、高频通道工作方式,(3)移频方式 移频方式是指在正常运行情况下，发信机长期发送一个频率为 f1 的高频信号，其作用是闭锁保护和对通道进行连续检查。在被保护线路发生故障时，保护控制发信机移频，改为发送频率为

6、 f2 的高频信号。,移频发信方式,七、高频信号的应用,可分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号。,(1)跳闸信号,七、高频信号的应用,(2)允许信号,七、高频信号的应用,(3)闭锁信号,6.2 导引线电流纵联差动保护,I,一、导引线纵联电流差动保护的工作原理,正常运行或区外故障：,不动作,I,一、导引线纵联电流差动保护的工作原理,区内故障：,动作,二、影响纵联差动保护正确工作的因素,电流互感器的误差和不平衡电流；输电线路的分布电容电流；通道传输电流数据（模拟量或数字量）的误差；通道的工作方式和可靠性能,I,不平衡电流对纵联差动保护的影响,区外故障时，由于的传变误差使,为了保证纵差保护的选择性，其整

7、定值必须躲过最大不平衡电流整定。由于不平衡电流越小，则保护的灵敏度越好。因此，为减小不平衡电流，对于纵联差动保护应采用型号相同、磁化特性一致、剩磁小的高精度的电流互感器，如或级，表示考虑暂态的影响，表示用于保护，和表示不同的变比误差等级。,6.3 电流相位比较式纵联保护（相差高频保护）,一、基本原理,正常运行或区外故障,比较被保护线路两侧短路电流的相位。,连续信号,两侧电流相位相差180,区内故障,比较被保护线路两侧短路电流的相位。,间断信号,一、基本原理,两侧电流相位相同,起动元件：故障检测元件(区分正常运行和故障),2个起动元件由14组成：,其中：1和3灵敏度高（定值低）-起动发信,2和4

8、灵敏度低（定值高）-准备跳闸,由1和2接相电流I，作为三相短路的起动元件；,由3和4接负序电流I2，作为不对称短路的起动元件；,操作元件：由复合过滤器1+2和操作互感器构成；复合过滤器将三相电流转变为一个单相电流1+2，能够正确反应各种故障；操作互感器将过滤器的输出电流变成电压去控制发信机，使其正半周发信，负半周不发信。,(一般K=6或8),发信回路的否1元件：正常运行时，起动元件不动作，无操作电流，发信机不发信；故障时，起动元件动作，发信机是否发信，取决于本侧操作电流，当此电流为正半周时，发信机发出高频电流，若为负半周，则发信机停信。,比相元件：根据线路两侧电流的相位判断内外故障,区外故障时

9、，收到连续高频信号，否门被闭锁，保护不动作；,区内故障时，收到断续的高频信号，否门（在间断内）有输出，经延时并展宽后使保护动作；,二、闭锁角及相继动作,区内故障,区外故障,为了保证当外部故障时保护不误动，应找出外部故障可能出现的最大间隙角，并按此进行闭锁。这个角度就叫做闭锁角，表示为。,TA的角度误差：,保护装置操作元件复合滤过器的误差角：,高频信号传输带来的角误差：,裕度角：,闭锁角：,例：l=300km,1.闭锁角的确定,（）内部故障相继动作行为分析：,(2)内部故障相继动作行为分析：,M侧,(2)内部故障相继动作行为分析：,N侧,(2)内部故障相继动作行为分析：,例：l=300km,M侧

10、保护不能动作,N侧保护正确动作,为解决M端保护不能跳闸的问题，采用N侧跳闸的同时，立即停止本侧发信。N侧停信后，M 侧收信机只能收到自己所发的信号，间隔角为180，M侧保护可立即跳闸。保护装置的这种一端保护先动作，另一端保护再动作跳闸，称为“相继动作”。,6.4方向比较式纵联保护,以正常无高频电流而在区外故障时发出闭锁信号的方式构成。此闭锁信号由短路功率为负的一侧发出，这个信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁，故称闭锁式方向纵联保护（高频闭锁方向保护）。,一、概念,对BC线路：保护3和保护4的功率方向都为正，保护应动作于跳闸。,二、基本原理,B侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号，被对侧和

11、本侧保护接收，保护1、2均不动。,高频信号,对AB线路：,二、基本原理,C侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号，被对侧和本侧保护接收，保护5、6均不动。,对CD线路：,高频信号,二、基本原理,高频信号,高频信号,区外故障时，由短路功率为负的一端发闭锁信号，此信号被两端的收信机接收闭锁保护。对于故障线路，两侧保护均为正,不发闭锁信号，故两侧保护都收不到闭锁信号而动作于跳闸。,二、基本原理,优点,由于利用非故障线路的一端发闭锁信号，闭锁非故障线路不跳闸，而对于故障线路跳闸不需要闭锁信号，所以在区内故障伴随通道破坏时，保护仍能可靠跳闸。,三、闭锁式方向纵联保护的构成,I1低定值起动元件：灵敏度较高

12、，起动发信机发信；I2高定值起动元件：灵敏度较低，起动保护的跳闸回路；,采用两个灵敏度不同的起动元件，灵敏度高的起动发信机发闭锁信号，灵敏度低的起动跳闸回路，以保证在外部故障时，远离故障点侧起动元件开放跳闸时，近故障点侧起动元件肯定能起动发信机发闭锁信号。,三、闭锁式方向纵联保护的构成,S+功率方向元件：判断短路功率的方向；t1延时返回元件：外部故障切除后，保证近故障点侧继续发信t1时间，避免高频闭锁信号过早解除而造成远离故障点侧保护误动。,三、闭锁式方向纵联保护的构成,t3延时动作元件：防止外部故障时，远离故障侧的保护在未收到近故障点侧发送的高频闭锁信号而误动，要求延时t2大于高频信号在保护

13、线路上的传输时间。,三、闭锁式方向纵联保护的构成,6.5距离纵联保护,一、闭锁式距离纵联保护,闭锁式距离纵联保护是距离保护与电力线载波通道相结合，利用收发信机的高频信号传送对侧保护的测量结果，两端同时比较两侧距离保护的测量结果，实现内部故障瞬时切除，区外故障不动作。,一、闭锁式距离纵联保护,以两端距离III段作为故障起动元件，以两端距离II段作为方向判别元件和停信元件，若两端距离II动作且收不到闭锁信号，表明线路内部故障，立即跳闸。距离段作为两端各自独立跳闸段。,总结,输电线路纵联保护的应用：220kV及以上电压等级的电力系统输电线路中作为主保护，一般要求配置两套不同原理的纵联保护，且最好采用两种不同原理的通信通道；,本章学习重点,掌握高频保护的基本概念。掌握方向高频保护的工作原理，基本组成元件及作用。掌握相差高频保护的工作原理，基本组成元件及作用。掌握相差动高频保护闭锁角的计算及相继动作问题。,