220kV線路電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)

1、220kV 線路電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 上篇推送我們就 220kV 線路縱聯(lián)保護(hù)中的閉鎖式高頻 保護(hù)進(jìn)行了介紹， 從介紹中可以看出，高頻保護(hù)的通道構(gòu) 成比較復(fù)雜， 通道中傳輸?shù)囊膊⒎鞘请姎饬浚?而是閉鎖 (允許 ) 信號(hào)。同時(shí)，高頻保護(hù)的啟、停信邏輯也較為復(fù)雜。隨著光 纖傳輸技術(shù)的發(fā)展，高頻保護(hù)現(xiàn)已逐漸被電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 所代替。 本篇推送將對(duì) 220kV 線路電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的相關(guān) 內(nèi)容進(jìn)行介紹。 電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)通過 傳輸通道將線路兩端的電氣量 (主要是電流量 )傳輸?shù)綄?duì)側(cè)， 保護(hù)裝置對(duì)線路兩端的電流量進(jìn)行比較計(jì)算，確定本段線路 范圍內(nèi)是否存在差流，從而判斷故障發(fā)生在區(qū)內(nèi)還是區(qū)

2、外， 進(jìn)而決定是否跳開線路兩側(cè)開關(guān)。光纖通道目前，電流縱聯(lián) 差動(dòng)保護(hù)中的數(shù)據(jù)傳輸通道一般均為光纖。光纖通道具有以 下優(yōu)點(diǎn)： (1)不怕超高壓與雷電電磁干擾； (2)對(duì)電場絕緣； (3) 頻帶寬、衰耗低。實(shí)際應(yīng)用中，電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的光纖通 道一般采用兩類： (1)專用光纖通道。專用光纖通道中僅傳輸 保護(hù)信息，其優(yōu)點(diǎn)是無需附加其他設(shè)備，不涉及通信裝置。 但光收發(fā)功率和光纖衰耗的限制，其傳輸距離一般在 100km 以內(nèi)。 (2)復(fù)用光纖通道。復(fù)用光纖通道利用數(shù)字脈沖編碼調(diào) 制(PCM)復(fù)接技術(shù)，將保護(hù)裝置的光纖出口與通信設(shè)備復(fù)接 形成復(fù)合通道 (即保護(hù)與通信共用一個(gè)通道 )。復(fù)用通道方式 主要用于

3、長距離輸電線路的保護(hù)。 保護(hù)動(dòng)作原理 （1） 基本原理 電流差動(dòng)保護(hù)的基本原理是基爾霍夫電流定律，即線路正常 運(yùn)行或發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，線路兩端流過的電流矢量和為0； 而發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，線路兩端電流的矢量和將不再為0，而 是等于故障電流。以流出母線為電流正方向，電流差動(dòng)保護(hù) 原理如圖 1 所示。圖 1 電流差動(dòng)保護(hù)原理示意圖從圖中可以 看出，流過差動(dòng)繼電器 KD 的電流： Ik=IM+IN 圖 2 線路故 障示意圖 1）正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí) （L 點(diǎn)）若不考慮系統(tǒng)不平 衡電流的影響，流過 M 側(cè)的電流 IM 與流過 N 側(cè)的電流 IN 大小相同，方向相反，其矢量和為 0，即 Ik=0 ，此時(shí)保護(hù)裝

4、 置不動(dòng)作。2）區(qū)內(nèi)故障時(shí) （K 點(diǎn) ）流過 M 側(cè)的電流 IM 與流過 N 側(cè)的電流 IN 大小相同，方向相同，其矢量和 Ik=IM+IN ，保 護(hù)裝置動(dòng)作切除故障。實(shí)際運(yùn)行中，線路兩端的電流受多方 面影響，正常運(yùn)行及區(qū)外故障時(shí)差動(dòng)繼電器中存在一定的不 平衡電流。為防止區(qū)外故障時(shí)保護(hù)誤動(dòng)，在保護(hù)整定時(shí)需躲 過區(qū)外故障時(shí)的最大不平衡電流，這將對(duì)電流差動(dòng)保護(hù)的可 靠性和靈敏度造成一定影響，因此電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)一般引 入比率制動(dòng)特性。 （2）比率制動(dòng)特性 比率制動(dòng)的特點(diǎn)是，以線路兩端電流的矢量和作為動(dòng)作電 流，以線路兩端電流的矢量差作為制動(dòng)電流。既可以保證外 部故障時(shí)不會(huì)誤動(dòng)，同時(shí)對(duì)于內(nèi)部故障可以

5、保證較高的靈敏 度。動(dòng)作電流： Id=|IM+IN| 制動(dòng)電流： Ir =|IM - IN| 比率制動(dòng) 的特性曲線如圖 3所示。圖 3 比率制動(dòng)特性曲線其動(dòng)作條件 為 IdIqdIdKrIr ，其中 Iqd 為啟動(dòng)電流， Kr 是 比率制動(dòng)系數(shù)。 1）正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí) （L 點(diǎn) ）此時(shí)動(dòng)作電流 Id=0 ，而制動(dòng)電流 Ir=|IM-IN| ，為兩倍的線路電流。 不滿足動(dòng) 作條件，處于制動(dòng)區(qū)，差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。2）雙電源區(qū)內(nèi)發(fā) 生故障時(shí) （K 點(diǎn)）此時(shí)動(dòng)作電流 Id=|IM+IN| 等于線路故障電流， 而制動(dòng)電流 Ir=0 。滿足動(dòng)作條件，電流縱差保護(hù)動(dòng)作跳開線 路兩側(cè)開關(guān)。通過分析可以看出

6、，采用比率制動(dòng)后，在區(qū)外 故障時(shí)，雖然差動(dòng)繼電器中會(huì)流入較大不平衡電流，但制動(dòng) 電流很大，同時(shí)制動(dòng)電流會(huì)隨著區(qū)外故障電流的增大而增 大，因此保護(hù)裝置不會(huì)誤動(dòng)。 而區(qū)內(nèi)故障時(shí)， 動(dòng)作電流很大， 制動(dòng)電流很小， 保護(hù)裝置能夠快速動(dòng)作， 具有較高的靈敏性。 3）單電源區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí) （K 點(diǎn)）若 M 側(cè)為電源側(cè)，則此時(shí)的 動(dòng)作電流和制動(dòng)電流相等，即 Id=Ir=|IM| ，等于線路故障電 流，為保證此時(shí)電流縱差保護(hù)正確動(dòng)作， Kr 的值應(yīng)小于 1， 且 Kr 應(yīng)取低定值用以提高保護(hù)裝置的可靠性。 4）CT 斷線單 側(cè) CT 斷線與單電源區(qū)內(nèi)發(fā)生故障的特征類似，為防止線路 某一側(cè)出現(xiàn) CT 斷線時(shí)電流

7、縱差保護(hù)誤動(dòng)，電流縱聯(lián)保護(hù)引 入了啟動(dòng)元件。啟動(dòng)元件包括電流突變量啟動(dòng)、零序電流啟 動(dòng)和弱饋低電壓啟動(dòng)元件，任一啟動(dòng)元件啟動(dòng)后，都將啟動(dòng) 保護(hù)并開放出口繼電器的正電源。當(dāng)線路某一側(cè)保護(hù)裝置的 電氣量達(dá)到啟動(dòng)值后，啟動(dòng)元件將動(dòng)作，并向?qū)?cè)發(fā)差動(dòng)允 許信號(hào)，只有線路兩側(cè)的啟動(dòng)元件均動(dòng)作后，線路電流縱差 保護(hù)才會(huì)動(dòng)作，這就有效避免了 CT 斷線對(duì)電流縱差保護(hù)的 影響。 不平衡電流 前文提到線路正常運(yùn)行及區(qū)外故障時(shí)差 動(dòng)繼電器中存在一定的不平衡電流，不平衡電流產(chǎn)生的原因 主要有以下幾個(gè)方面： (1)線路電容電流； (2)CT 飽和； (3)兩 側(cè) CT 特性不一致； (4) 采樣不同步。其中，采樣不同

8、步主要 是因?yàn)榫€路兩端保護(hù)裝置的電流采樣是獨(dú)立進(jìn)行的，其采樣 周期存在一定差異。這就造成差動(dòng)繼電器計(jì)算時(shí)的電流可能 并非同一時(shí)刻， 從而產(chǎn)生差流。 其他幾個(gè)原因此處不再贅述。 數(shù)據(jù)同步 與高頻保護(hù)傳輸?shù)拈]鎖信號(hào)不同，電流縱差保護(hù) 通道傳輸?shù)氖请娏髁浚娏髁恐挥袑?duì)同一時(shí)刻的計(jì)算才有 意義。因此，為保證差動(dòng)電流計(jì)算的正確性，需要保證計(jì)算 的電流是同一時(shí)刻，這就要求線路兩端對(duì)各電流數(shù)據(jù)進(jìn)行同 步化處理。目前，常用的同步處理方法有： (1)采樣數(shù)據(jù)修正 法； (2)采樣時(shí)刻調(diào)整法； (3)時(shí)鐘校正法； (4)基于參考矢量 的同步法； (5)GPS 同步法。 數(shù)據(jù)同步的實(shí)質(zhì)是通過計(jì)算線路 兩端采樣的時(shí)間差和通道數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r(shí)，進(jìn)而對(duì)采樣數(shù)據(jù) 或采樣時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整，其原理與智能站同步對(duì)時(shí)( 原文鏈接 ) 類似。 遠(yuǎn)跳功能 220kV 線路高頻保護(hù)中講到，高頻保護(hù)的 遠(yuǎn)