4.4 縱聯(lián)電流差動保護

1、4.4 縱聯(lián)電流差動保護,縱聯(lián)電流差動保護 縱聯(lián)電流相位差動保護,4.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理,1.縱聯(lián)電流差動保護原理,kd,4.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理,1.縱聯(lián)電流差動保護原理 在正常行運行及區(qū)外故障時， ，流過差動繼電器的電流（不平衡電流）為： 電流繼電器正確動作時，差動電流（動作電流） 應(yīng)躲過最大不平衡電流，即：,4.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理,在工程上，不平衡電流穩(wěn)態(tài)值采用電流互感器的10%的誤差曲線按下式計算：,可見：不平衡電流的大小和外部短路電流的大小有關(guān)，短路電流越大，不平衡電流越大。,4.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理,因此，差動保護的判據(jù)有兩種思路：,（1）躲過最

2、大不平衡電流iunb.max，這種方法可以防止區(qū)外短路的誤動，但對區(qū)內(nèi)故障則降低了差動保護的靈敏度；,（2）采用浮動門坎，即帶制動特性的差動保護。因為區(qū)外故障時流過差動回路的不平衡電流與短路電流的大小有關(guān)系，短路電流小，不平衡電流也越小，因此可以根據(jù)短路電流的大小調(diào)整差動保護的動作門坎。,4.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理,外部短路時穿過兩側(cè)電流互感器的實際短路電流 可以采用以下方法計算：,在差動繼電器的設(shè)計中，差動的動作門坎隨著 的增大而增大， 起制動作用，稱為制動電流。動作方程為：,比率制動方式,標(biāo)積制動方式,4.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理,2.輸電線路縱聯(lián)電流差動保護特性分析 （1）不帶

3、制動特性的差動繼電器特性 動作方程： 的選擇方法： 1）躲過外部短路時的最大不平衡電流 2）躲過最大負(fù)荷電流,外部短路時流過電流互感器 的最大短路電流（二次值）,線路正常運行時的最大負(fù)荷電流的二次值,取兩者中的較大者作為整定值。,可靠系數(shù)，取1.22,非周期分量系數(shù)，差動回路采用速飽和變流器時取1；采用串聯(lián)電阻時取1.52；,互感器10%誤差系數(shù),互感器同型系數(shù)，取0.5或1,4.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理,（1）不帶制動特性的差動繼電器特性 靈敏度檢驗：保護應(yīng)滿足在單側(cè)電源運行發(fā)生內(nèi)部短路時有足夠靈敏度的要求。,單側(cè)最小電源作用且被保護線路末端短路時，流過保護的最小短路電流。,若縱差動保護

4、不滿足靈敏度要求，可采用帶制動特性的縱差動保護。,4.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理,（2）帶制動特性的差動繼電器特性 這種原理的差動繼電器有兩組線圈：制動線圈和動作線圈。制動線圈流過兩側(cè)互感器的電流之差（循環(huán)電流） ， 動作線圈流過兩側(cè)互感器的電流之和 ，動作條件為：,4.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理,區(qū)外故障時（k2點短路），,很大，制動作用強,很小，動作作用弱,提高了外部短路時 不動作的可靠性。,4.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理,區(qū)內(nèi)故障時（k1點短路），,較小，制動作用較弱,很大，動作作用很強,提高了內(nèi)部短路時 保護動作的靈敏性,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護,1.縱聯(lián)電流相位差動保護

5、的工作原理 縱聯(lián)電流差動保護要求傳輸兩端的電流相量，對傳輸設(shè)備的容量和速率都有較高的要求，并要求兩端的數(shù)據(jù)要嚴(yán)格同步，利用電力線載波通道很難滿足要求。因此縱聯(lián)電流差動保護主要用于發(fā)電機、變壓器和母線等元件上。 縱聯(lián)電流相位差動保護僅利用輸電線路的兩端電流相位在區(qū)外短路時相差180、區(qū)內(nèi)短路時相差0來區(qū)分故障范圍。此時需要傳遞兩端各自的相位信息，需要傳遞的信息量小。,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護,在傳遞相位信息時，兩端保護僅在本端正半波（負(fù)半波）時啟動發(fā)信機發(fā)送高頻信號，這樣外部故障時兩端電流按照規(guī)定的正方向相位為反相，則輸電線路上將出現(xiàn)連續(xù)的高頻信號；若是內(nèi)部故障，兩端電流近似同相，輸電線

6、路上將出現(xiàn)間斷的高頻信號。 因此可以從高頻信號的連續(xù)和間斷反應(yīng)兩端電流相位比較結(jié)果，構(gòu)成相位縱聯(lián)保護。 下面結(jié)合圖形具體說明。,區(qū)外故障時,180,360,180,360,當(dāng)某端的電流處于正半波時，由該端保護向輸電線上發(fā)出高頻信號。 該高頻信號可以同時被本端保護和對端保護所接收。 可見，區(qū)外故障時，兩端電流反向，輸電線路上存在連續(xù)的高頻信號。,區(qū)內(nèi)故障時,180,360,180,360,可見，區(qū)內(nèi)故障時，兩端電流同相，向線路發(fā)送高頻信號的時刻基本相同，因此，輸電線路上的高頻信號是不連續(xù)的。,過 濾 器,&,啟 發(fā) 信,收 信,跳閘,對稱短路 時啟動,不對稱短 路時啟動,發(fā)信機操作 元件，正波發(fā)

7、信,啟動跳閘 元件,故障啟動發(fā)信機元件,收信比較時間元件，功能分析見后頁,收信比較時間 元件 時間元件 在收到輸電線路上的高頻信號后，將延時 后有輸出，并展寬 時間。 延時 時間才有輸出的原因,區(qū)外故障,區(qū)內(nèi)故障,區(qū)外故障時，延時 后，仍然有高頻信號，保護不跳閘； 區(qū)內(nèi)故障時，延時 后，高頻信號出現(xiàn)了間斷，保護跳閘。,實際上，考慮短路前兩側(cè)電勢的相角差、分布電容的影響、高頻信號的傳輸延遲等因素，在區(qū)外短路時受到的高頻信號不完全連續(xù)，內(nèi)部短路時，高頻電流間斷的時間也會小于半個周波，因而需要對t3進行整定。,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護,2.縱聯(lián)電流相位差動保護的動作特性和相繼動作 縱聯(lián)電流相

8、位差動保護的閉鎖角及其整定：為了保證在任何外部短路條件下保護都不誤動，需要分析區(qū)外短路時兩側(cè)收到的高頻電流之間可能出現(xiàn)的最大不連續(xù)時間，據(jù)此得到對應(yīng)工頻的相角差，以整定t3延時。,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護,（1）區(qū)外故障 考慮互感器誤差：+7 考慮器件延時：+15 考慮傳播延時：+ 考慮裕量 ：+15 閉鎖角：,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護,180,360,180,360,由于各種因素的影響，在區(qū)外故障時，高頻信號可能出現(xiàn)間斷，間斷角為 ，可見，只有合理設(shè)置時間t3才能夠防止其誤動作。,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護,當(dāng)按照上述原則整定閉鎖角以后，還要校驗在區(qū)內(nèi)短路最不利于動作時

9、保護的動作靈敏度。 對于如圖所示的系統(tǒng)：,m,n,超前 約70，設(shè)在靠近n側(cè)發(fā)生三相短路；,m側(cè)電流 滯后 的角度考慮最不利情況，設(shè)為60；,n側(cè)電流 滯后 的角度考慮最不利情況，設(shè)為90；,因此兩側(cè)電流相位差可達到100。,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護,當(dāng)按照上述原則整定閉鎖角以后，還要校驗在區(qū)內(nèi)短路最不利于動作時保護的動作靈敏度。 對于如圖所示的系統(tǒng)：,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護,保護動作的判據(jù)為兩側(cè)電流同相位，而此時兩側(cè)電流相位相差100，因此，對保護動作很不利。 若再考慮互感器誤差、保護裝置的角度誤差和高頻信號由滯后的n側(cè)傳輸?shù)絤側(cè)的時間延遲，則在m側(cè)收到的高頻信號相位差最大

10、可達：,隨著線路的增長，兩側(cè)電流相位差增大，高頻信號不連續(xù)的間隔縮短，有可能進入不動作區(qū)。 如下圖所示。,m,n,180,360,延遲,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護,若再考慮互感器誤差、保護裝置的角度誤差和高頻信號由滯后的m側(cè)傳輸?shù)絥側(cè)的時間延遲，則在n側(cè)收到的高頻信號相位差最大可達：,隨著線路的增長，兩側(cè)電流相位差減小，高頻信號不連續(xù)的間隔增加，則保護可以動作。 如下圖所示。,（2）區(qū)內(nèi)故障,m,n,180,360,延遲,4.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護,從上述分析可以看到，由于誤差的影響，m側(cè)保護可能不能跳閘，為了解決這一問題，當(dāng)n側(cè)跳閘后，則停發(fā)高頻信號，m側(cè)則只能收到自己發(fā)出的高頻信號，間隔180，滿足跳閘條件，隨機跳閘。 這種一側(cè)保護隨著另一側(cè)保護動作而動作的情況稱為保護的“相繼速動”，保護的相繼速動使得一側(cè)的保護切除故障時間減慢。,4.4.3 影響縱聯(lián)電流差動保護正確動作的因素,1.電流互感器誤差和不平衡電流 由縱聯(lián)電流差動保護的原理可知，在外部短路情況下，輸電線兩側(cè)一次電流雖然大小相等，方向相反，理論上其和為零，但由于電流互感器傳變的幅值誤差和相位誤差，使其和不再等于零，保護可能進入動作區(qū)。 為了減