220kV輸電線路保護方案的分析與設(shè)計 電力工程畢業(yè)論文

1、畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計(論文論文) 系 別電力工程系 專業(yè)班級電氣工程及其自動化專業(yè) 電氣 05k5 班 學(xué)生姓名于騰 指導(dǎo)教師李秀琴 徐玉琴 二二九年六月九年六月 題 目 220kv 輸電線路保護方案的 分析與設(shè)計 220kv 輸電線路保護方案的分析與設(shè)計 摘要 在電力系統(tǒng)中保護裝置是系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響著整個輸配電網(wǎng)的運 行穩(wěn)定及安全，任何的電力設(shè)備沒有保護是不能進網(wǎng)運行的?，F(xiàn)在新投入使用的高中壓 等級繼電保護設(shè)備幾乎均為微機保護產(chǎn)品。對于 220kv 輸電線路的微機保護方案，有多 種配置選擇，其中包括高頻保護、電流差動保護、距離保護、零序電流保護等等，高頻 保護和電流差動保護

2、常被用作輸電線路的主保護，距離保護和零序電流保護則是后備保 護。在 220kv 電壓等級的輸電線路上，一般要求裝設(shè)全線速動的保護裝置，對重要的 220kv 輸電線路，一般應(yīng)選擇兩套原理不同的保護作為主保護。本文對微機保護的起動 元件、選相元件以及采用閉鎖信號和允許信號的高頻保護、電流差動保護等主要保護類 型的原理和分類做了介紹，并根據(jù) 220kv 輸電線路保護配置的原則，初步選擇了一套 220kv 輸電線路的微機保護配置方案。 關(guān)鍵詞：微機保護； 高頻保護；電流差動保護； 距離保護 the analysis and design of 220kv transmission lines rela

3、y protection scheme abstract protection devices is a key part of power system ，which directly impact on the operation stability and security of the entire transmission and distribution grid. any electrical equipment without protection can not run in the system. relay devices of high and medium volta

4、ge grade which put into action recently are almost microprocessor-based protection products. for protection scheme of 220kv transmission lines, there are a variety of configuration options, including pilot protection, current differential protection, distance protection, and zero-sequence current pr

5、otection, etc. pilot protection and current differential protection is often used as the main protection. distance protection and zero-sequence current protection are used as the back- up protection. to the transmission line of 220kv voltage levels, non- time over fast protection devices need instal

6、ling. generally, to important 220kv transmission line, two sets of different principle protection are as main protection at the same time. in this paper, the pick-up elements, fault selection elements, pilot protection with block-signal and allow-signal, current differential protection principle and

7、 classification are introduced. according to the protection configuration principle of 220kv transmission lines, design a digital protection configuration scheme of 220kv transmission line. keyword：microprocessor-based protection；pilot protection；current differential protection；distance protection 目

8、 錄 220kv 輸電線路保護方案的分析與設(shè)計.i abstract.ii 1 緒論.1 1.1 課題背景.1 1.2 研究現(xiàn)狀.1 1.3 論文的主要工作.3 2 常用微機保護主保護原理分析.4 2.1 常用選相元件原理.4 2.1.1 相電流差突變量選相.4 2.1.2 序分量選相.5 2.1.3 其它選相元件.8 2.2 微機保護常用起動元件.8 2.3 高頻保護原理分析.9 2.3.1 高頻保護通道及收發(fā)信機.10 2.3.2 采用閉鎖信號的高頻保護.10 2.3.3 采用允許信號的高頻保護.14 2.4 差動保護工作原理.16 2.4.1 電流縱差保護基本原理.16 2.4.2 差動

9、保護制動特性及其元件.17 2.4.3 電流差動保護分類.18 3 微機后備保護原理分析.19 3.1 距離保護原理分析.19 3.1.1 距離保護的構(gòu)成及其原理.19 3.1.2 距離保護的阻抗元件.19 3.1.3 距離保護流程圖及邏輯框圖.21 3.2 零序電流保護原理分析.23 3.2.1 零序電流保護的配置及原理.23 3.2.2 零序保護中的零序功率方向元件.24 4 220kv 輸電線路保護方案設(shè)計 .26 4.1 220kv 輸電線路保護選擇原則 .26 4.2 主保護、后備保護的選擇.26 4.3 綜合重合閘的選擇原則.26 4.4 保護方案.27 5 結(jié)論.28 參考文獻(xiàn).

10、29 致謝.31 1 緒論 1.1 課題背景 輸電線路是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，而輸電線路的保護也成為了電力系統(tǒng)保護 中的重中之重。隨著微機保護的研究、應(yīng)用、推廣與實踐，現(xiàn)在新投入使用的高中壓等 級繼電保護設(shè)備幾乎均為微機保護產(chǎn)品1。 在地區(qū)電網(wǎng)中，220kv 系統(tǒng)是電力輸送主網(wǎng)架，220kv 線路多數(shù)都是環(huán)網(wǎng)運行，經(jīng)過 近幾年大規(guī)模的電網(wǎng)改造，220kv 變電站布點日趨緊密，造成 220 kv 線路越來越短， 220kv 系統(tǒng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進一步加強，電能潮流分布更加合理，但這對電網(wǎng)繼電保護性能帶來 新的問題，繼電保護的不正確動作會嚴(yán)重破壞原本合理、堅強的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，甚至使電網(wǎng) 瓦解，因此對繼電保

11、護配置與運行方案進行深入分析，合理地安排繼電保護設(shè)備的運行 方式，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行有重要意義2。 1.2 研究現(xiàn)狀 由于 220kv 及其以上的高壓、超高壓電網(wǎng)的系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，在 220kv 電壓等級的 輸電線路上，一般要求裝設(shè)全線速動的保護裝置。對于中長距離的 220kv 線路，一般采 用高頻保護作為主保護。對重要的 220kv 輸電線路，一般應(yīng)選擇兩套原理不同的高頻保 護作為主保護。對 220kv 的短線路（例如 5km 及以下的輸電線路），可選擇線路縱聯(lián)差 動保護作為全線速動的主保護。對于接地短路故障，零序電流保護的、段或接地距 離保護的、段作為接地故障的主保護。距離保護、段、零序

12、電流保護段以及 對本線路末端有足夠靈敏度的段為近后備保護。距離段及零序電流保護段為遠(yuǎn)后 備保護。重合閘一般選用綜合重合閘裝置4-5。 文獻(xiàn)6指出按照獲得對側(cè)電量方法的不同，縱聯(lián)保護可以分為四類：導(dǎo)引線縱聯(lián)差 動保護、輸電線路載波保護（高頻保護）、微波保護和光纖縱差保護。按照實現(xiàn)縱聯(lián)保 護的原理劃分，縱聯(lián)保護可以分為：縱聯(lián)方向保護和差動縱聯(lián)保護。 在現(xiàn)代輸電線路中（超）高壓輸電占據(jù)了絕大部分，而微機保護的研究也是從高壓 輸電線路開始的，微機保護已在全國電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。在微機型輸電線路 的高頻保護中，目前應(yīng)用最廣泛的是方向高頻保護。方向高頻保護的構(gòu)成原理主要有閉 鎖信號和允許信號兩種方

13、式。在環(huán)網(wǎng)或雙回線路上，當(dāng)一回線發(fā)生故障時，由于故障線 路兩側(cè)的斷路器相繼動作造成非故障線路的短路功率改變方向，從而有可能使得非故障 線路的方向高頻保護誤動6。 隨著微機保護與網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)的結(jié)合，變電站自動化系統(tǒng)、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)也已 經(jīng)在全國電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，進一步提高了電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠和 經(jīng)濟運行，為電網(wǎng)高質(zhì)量的電能傳輸和供電提供了更好的技術(shù)保障，也為變電站無人或 少人值班創(chuàng)造了必要的條件。文獻(xiàn)7根據(jù)目前電力通信系統(tǒng)狀況和線路保護的設(shè)備水平， 闡明了用于超高壓線路縱聯(lián)保護傳輸信號的通信方式，例如載波、光纖及微波通道等， 針對這些不同的通信方式的保護形式進行選擇分析后認(rèn)為

14、，在考慮 220kv 及以上電壓等 級的線路縱聯(lián)保護方案時，保護信號傳輸通道應(yīng)首選復(fù)用數(shù)字通信電路，逐漸淘汰載波 通道，保護形式應(yīng)首選分相電流差動保護；允許式方向或距離保護復(fù)用通信通道，經(jīng) rs232 串行口與通信終端連接，其起止式異步傳輸方式值得借鑒。 距離保護是利用短路時電壓，電流同時變化的特征，測量電壓與電流的比值，反映 故障點到保護安裝處的距離而工作的保護。通過判斷故障方向，測量并比較故障距離， 判斷出故障位于保護區(qū)內(nèi)還是保護區(qū)外，從而決定是否需要跳閘，實現(xiàn)保護。通常情況 下，距離保護可以通過測量短路阻抗的方法來間接的測量和判斷故障距離8。 在中性點直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障（包括單相

15、接地和兩相接地）時，出現(xiàn)零序 的分量電壓、零序電流及零序功率。而在系統(tǒng)正常運行和相間短路等情況下，理論上均 不存在零序分量。因此，利用零序分量構(gòu)成輸電線路的接地故障保護具有明顯的優(yōu)點9。 在采用單相重合閘的線路中（220kv 及以上電壓等級的輸電線路中），零序保護應(yīng)分 為兩部分，一部分是全相運行運行條件下的零序保護，通常由三段或四段組成，另一部 分是非全相運行條件下的零序保護，通常由兩段組成6。 在我國超高壓輸電系統(tǒng)中，由于選相跳閘的需要，選相元件成為超高壓輸電線路保 護裝置中的重要元件。在常規(guī)的保護裝置中，選相元件的作用是單相接地故障時準(zhǔn)確的 選出故障相實現(xiàn)單相重合閘功能，在兩相和三相故障時

16、實現(xiàn)三相跳閘。近年來。隨著數(shù) 字式微機保護裝置在系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，要求選相元件不僅要準(zhǔn)確判別出單相故障的故 障相，還要準(zhǔn)確判別相間故障的相別。因為此時選相元件不僅為自動重合閘服務(wù)，同時 也是保護裝置的測量元件（如距離元件）的正確動作和提供打印出故障故障類型所必需 的數(shù)據(jù)。此外，選相也是精確故障測距的重要一環(huán)9。 文獻(xiàn)9指出,早期的傳統(tǒng)保護通常采用相電流選相元件、低電壓選相元件和阻抗選相 元件。相電流和低電壓選相元件雖然實現(xiàn)簡單，但前者僅適用于電源側(cè)且靈敏度較低， 容易受負(fù)荷電流和系統(tǒng)運行方式的影響，因此只作為輔助選相之用。后者僅適用于電源 較小的受電側(cè)或線路很短的送電側(cè),應(yīng)用場合受到限制。阻抗

17、選相元件受負(fù)荷電流和過渡 電阻的影響較大，現(xiàn)在也不單獨使用，往往作為輔助判據(jù)。在數(shù)字式微機保護中，選相 元件通常由軟件實現(xiàn)，這給選相元件的實現(xiàn)帶來了很大的靈活性。目前主要采用工頻相 電流差突變量選相和序分量相結(jié)合的選相元件。并對突變量選相、序分量選相、基于故 障暫態(tài)量選相、基于人工智能的選相元件、同桿并架雙回線故障選相進行了很好的歸納 總結(jié)。 文獻(xiàn)11對目前實用的突變量及穩(wěn)態(tài)量選相元件進行了比較，指出了其特點和存在的 不足。重點分析了目前選相方案的弱饋側(cè)選相、靈敏度配合以及在系統(tǒng)振蕩條件下存在 的阻抗識別失配等問題，提出了改進的實用選相方案。 1.3 論文的主要工作 超高壓輸電線路的保護是現(xiàn)代

18、電力系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它直接影響著整個輸配 電網(wǎng)的運行穩(wěn)定及安全。對于 220kv 輸電線路的微機保護方案，有多種配置選擇，而每 一種配置都有著各自的特點。本文著重介紹了其中的主要原理，首先分析微機保護的起 動元件和選相元件的原理及各種形式分類；然后重點介紹了采用閉鎖式信號和允許式信 號的高頻保護，并對其中出現(xiàn)的問題進行了分析；之后介紹了差動保護的工作原理；對 于微機保護常用的后備保護，本文也作了詳細(xì)的介紹，通過對距離保護和零序電流保護 的原理分析，進一步了解了后備保護的配置；本文在最后根據(jù) 220kv 輸電線路保護配置 的原則，初步選擇了一套保護方案。 2 常用微機保護主保護原理分析 2

19、.1 常用選相元件原理 在我國(超)高壓輸電系統(tǒng)中，選相元件已經(jīng)成為(超)高壓輸電線路保護裝置中的重要 元件。在傳統(tǒng)常規(guī)保護裝置中，選相元件的作用是單相接地故障時準(zhǔn)確判斷出故障相實 現(xiàn)單相重合閘功能，在兩相和三相故障時實現(xiàn)三相跳閘。隨著微機保護裝置在現(xiàn)代電力 系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，要求選相元件不僅要準(zhǔn)確判別出單相故障的故障相，還要準(zhǔn)確判別 相間故障的相別。因為此時選相元件不僅為自動重合閘服務(wù)，同時也是保護裝置中的測 量元件(如距離元件)的正確動作和提供打印出故障類型所必需的數(shù)據(jù)。此外，選相也是精 確測量故障距離的重要一環(huán)。 選相元件可由電流元件和電壓元件來實現(xiàn)。電流元件可作為輔助元件，零序電壓元

20、件可作為接地故障與相間故障的識別元件。但應(yīng)用最廣泛的選相元件為阻抗選相元件。 就是用接地阻抗元件擔(dān)任選擇故障相別的任務(wù)。隨著微機保護裝置的不斷更新，為采用 新型選相元件提供了條件。因為，在微機保護裝置中選相元件只不過是一段程序。 2.1.1 相電流差突變量選相 在數(shù)字式微機保護中，利用其記憶功能，可以很容易的獲得電流或電壓的突變量(即 故障分量)。目前廣泛采用的相電流差突變量選相是利用不同故障時兩相工頻電流差的變 化量的幅值特征選相，附加鑒別有無零序分量區(qū)分兩相短路和兩相短路接地 。該元件在 故障初期靈敏度高，不受負(fù)荷電流和過渡電阻影響9。 相電流差突變量選相有如下的結(jié)論： 當(dāng)發(fā)生單相接地故障

21、時，非故障的兩相電流差為零，與故障相有關(guān)的兩個差電流絕 對值相等；當(dāng)發(fā)生兩相或兩相接地故障時，故障兩相的差電流最大，而包含非故障相的 兩個差電流相等；對于三相電路，三個相電流差相等6。 根據(jù)以上我們分析得出的結(jié)果，在微機保護中實現(xiàn)選相元件的做法是： 故障后首計算出、，將、進行比較排隊，可分為大、 ab i bc i ca i ab i bc i ca i 中、小量。 當(dāng)滿足條件 1：大量小量，且中量小量，則為單相故障，小量所對應(yīng)的相別為非 故障相。當(dāng)不滿足上述條件時，為相間故障。按以下條件判別故障相別。 當(dāng)滿足條件 2：(大量一中量) (中量一小量)時，大量所對應(yīng)的相別為故障相別。 例如:當(dāng)發(fā)

22、生 a 相單相接地故障時，必有又由于幾接近于零， ca i ab i bc i bc i 故可滿足條件 1，判為 a 相故障。 當(dāng)發(fā)生 bc 兩相故障或 bc 兩相接地故障時，必有：或。 caabbc iii abcabc iii 理論分析表明，發(fā)生 bc 兩相故障或 bc 兩相接地故障時有，所以(中量一小量) abca ii 的理論值為零，故可滿足條件 2。如要區(qū)分兩相故障和兩相接地故障，可加人零序電流的 判斷條件。 對于三相故障，由于三相對稱，故、三個量的大、中、小排隊順序可 ab i bc i ca i 能有三種情況，由于三個相電流差值相等，不可能滿足條件 1。因此，三相故障可判為 ab

23、 或 bc 或 ca 故障。而對于距離保護來說，對稱短路時，取任意相間的電壓、電流的 阻抗計算結(jié)果完全一樣。圖 2-1 是相電流差突變量選相元件部分流程圖。 入口 a相接地 ab兩相接地或ab兩相短路至其他選相程序段 abbc ii？ cabc ii？ - abcacabc iiii（）（）？ y yy n , abbcca iii比較 ，的大小 , abbcca iii計算 ， abcabc iii n 圖 2-1 相電流差突變量選相元件流程圖 2.1.2 序分量選相 系統(tǒng)故障時，可分為正常網(wǎng)絡(luò)和故障附加網(wǎng)絡(luò)的疊加。對故障附加網(wǎng)絡(luò)運用對稱分 量法進行分析，可得到各序電流或電壓分量在不同故障下

24、的相位和幅值特征。 利用故障分量的正序和負(fù)序電流比較相位可構(gòu)成選相元件。圖 2-2 是發(fā)生各種不對稱 故障時正序電流與負(fù)序電流的相位關(guān)系圖。 1ai 2ai 由圖2-2的電流向量圖可以看出： 1)a相接地時，與同相位。 1ai 2ai 2)b相接地時，超前。 2ai 1ai 120o 3)c相接地時，滯后。 2ai 1ai 120o 4)bc兩相接地和bc兩相短路時，與相位相反。 2ai 1ai 5)ca兩相接地和ca兩相短路時，滯后。 2ai 1ai 60o 6)ab兩相接地和ab兩相短路時，超前60。2ai 1ai 圖2-2 各種不對稱短路與的相位關(guān)系 1ai 2ai 根據(jù)以上分析，針對單

25、相接地故障，我們可以將平面劃分為三個動作區(qū)。如圖2-3所 示。每個動作區(qū)為120。 針對兩相接地和兩相故障，我們也可以將平面劃分為三個動作區(qū)。如圖2-4所示。每 個動作區(qū)為120。 由圖2-3和圖2-4的選相元件動作區(qū)我們可以看出，單相故障與相間故障的動作區(qū)有重 疊部分;兩相短路與兩相接地短路的動作區(qū)相同。為此，我們需要另加判斷條件。 （1）為區(qū)別單相接地故障和兩相接地故障，可比較正序電流與負(fù)序電流的絕對值的 差，注意到圖2-4，單相接地時，正序電流與負(fù)序電流的絕對值相等，因此，其差值為零； 而兩相接地短路時，正序電流的絕對值大于負(fù)序電流的絕對值，其差值為某一值。合理 設(shè)值門檻值，當(dāng)正序故障電

26、流和負(fù)序故障電流的絕對值的差值大于門檻值時時，則為 2mk i 兩相接地故障，否則，為單相故障。 （2）判斷零序電流是否大于某一門檻值來區(qū)別是否為接地故障，若大于門檻值， 1mk i 則為接地故障，否則就是相間故障。 圖2-3 單相故障選相元件動作區(qū) 圖2-4 相間故障選相元件動作區(qū) 在考慮上述附加判別條件后，可以得到選相元件的判別方程，列寫如下： a相單相接地 o a ao i i 60arg60 2 1 b相單相接地 o a ao i i 60arg180 2 1 c相單相接地 o a ao i i 180arg60 2 1 ab兩相和ab兩相接地故障 o a ao i i 0arg120

27、 2 1 bc兩相和bc兩相接地故障 o a ao i i 240arg120 2 1 ca兩相和ca兩相接地故障 o a ao i i 120arg0 2 1 2.1.3 其它選相元件 由故障分析的基本概念可知，當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生任何類型的故障時，都可以看成是正常 運行狀態(tài)與故障狀態(tài)的疊加。在微機保護中，獲得故障分量是比較容易實現(xiàn)。采用克拉 克變換法，可將故障分量分解為模 1 分量、模 2 分量和零模分量。模分量選相在微機保 護中也是非常重要的，通過故障時獲取的模分量的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)處理，可以清晰地反 映出相間故障，兩相故障以及兩相接地故障。 提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性，對保護的動作速度提出了更高標(biāo)準(zhǔn)

28、。傳統(tǒng)的單純依靠工 頻量的保護原理不易滿足為快速切除故障而帶來的對系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求。因此，新型的 基于故障暫態(tài)量的超高速保護引起了人們的注意。由于暫態(tài)保護的動作速度大為提高， 作為繼電保護重要環(huán)節(jié)的選相元件的選相隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的日益擴大，大容量機組和 超高壓輸電線路的增多，為了增大輸電線路傳輸速度和容量也提出了更高的要求。為適 應(yīng)發(fā)展需要，展開了基于故障暫態(tài)量的選相元件研究。 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ann)是模擬人類神經(jīng)系統(tǒng)傳輸、處理信息過程的一種人工智能技術(shù)。 它包括分布式存儲知識的結(jié)構(gòu)，不僅可以存儲大量信息，而且連接的權(quán)和連接結(jié)構(gòu)都可 通過學(xué)習(xí)和訓(xùn)練得到，具有自適應(yīng)和自組織能力。不管輸電線路發(fā)生

29、何種故障，只要利 用仿真結(jié)果對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行訓(xùn)練，使其產(chǎn)生所需要的響應(yīng)，即可將其應(yīng)用于故障選相。 2.2 微機保護常用起動元件 所有微機繼電保護裝置中都設(shè)有起動元件。起動元件的動作表示故障的開始；只有 起動元件動作以后，保護才能出口；保護邏輯回路中一些時序回路的時間是由起動元件 起動后開始計時的；主要測量元件的延時是由測量元件本身起動后才開始計時的。有些 測量元件也可以在起動元件起動后才開始測量，這樣該測量元件可以完全不受故障影響， 但這將給測量元件的動作增加了起動元件的起動時間。因此，起動元件對所有各種類型 的故障都應(yīng)能快速、靈敏地反映。加速起動元件的動作速度，將有利于提高整組保護裝 置的動作

30、速度。對于微機型繼電保護裝置，一般是在起動元件起動后才轉(zhuǎn)入故障處理程 序的。 文獻(xiàn)13保護起動元件用于開放保護跳閘出口電源，并使程序轉(zhuǎn)入故障處理程序。各 保護采用的的起動元件原理相同，只是有的起動元件某些保護不采用。包括以下幾種起 動元件： （1）相電流差突變量起動元件： 該元件在大部分故障情況下均能靈敏起動，是主起動元件。其判據(jù)為： 或iiqd3 0iiqd 其中：， ( )()()(2) ()( kk nk nkn iiiii 指 ab、bc、ca 三種相別，為零序電流突變量，iqd 為突變量起動定值。3 0i 當(dāng)任一相電流差突變量連續(xù) 4 次超過起動門檻時，保護起動。 （2）兩健全相電流

31、差突變量起動元件 發(fā)展性故障靠反映兩個健全相相電流差突變量的元件起動。 電流差突變量起動元件動作后，投入監(jiān)視發(fā)展性故障的兩健全相電流差突變量起動 元件。該元件投入的條件除了電流差突變量起動元件動作，還有另一個條件為故障處理 程序判為單相故障或其它保護動作跳開單相。 該元件采用模糊控制方法實現(xiàn)，具有自適應(yīng)功能，不需用戶整定。振蕩周期越短元 件動作門檻值越大，可以防止振蕩中元件誤起動；門檻值還可以自適應(yīng)地隨第一次故障 短路電流水平的提高而提高。 （3）零序電流輔助起動元件： 作為在單相經(jīng)大電阻接地(220kv 考慮 100, 500kv 考慮 300)或零序四段范圍內(nèi)故 障而按照木線路末端故障整定

32、的電流差突變量起動元件靈敏度不夠時的起動元件，它可 以整定的比較靈敏，是輔助起動元件，帶 150ms 延時動作。其判據(jù)為： 3 004ii 其中：為 3 倍的零序電流，為零序電流輔助啟動定值。3 0i04i 2.3 高頻保護原理分析 現(xiàn)代電力系統(tǒng)大多是多電源系統(tǒng)，這就為輸電線路的保護提出了更高的要求。例如 一個雙側(cè)電源系統(tǒng)，在輸電線路兩側(cè)都裝設(shè)了三段式距離保護。每側(cè)距離保護的第一段 的保護范圍為線路全長的 85%。當(dāng)線路發(fā)生故障時，當(dāng)故障點位于靠近線路兩側(cè)的各 15%范 圍時，總有一側(cè)要以距離保護二段的時間切除故障。這樣長的故障切除時間對于 220kv 及其以上的高壓、超高壓電網(wǎng)不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)

33、定的要求。因此在 220kv 及以上電壓等級 的輸電線路上，必須裝設(shè)全線路故障都能快速動作的保護。 所謂高頻保護， 即是應(yīng)用載波技術(shù)，以輸電線路本身作為通道，將線路兩側(cè)工頻 電氣量( 或兩側(cè)階段式保護中測量元件的判別結(jié)果) 調(diào)制在頻率為40500 khz 的高頻電 波上，沿通道互相傳送；兩側(cè)保護收到此高頻電波后，再將其還原為工頻電氣量( 或判別 結(jié)果) 并在各自的保護中比較這些數(shù)據(jù)量，以判斷是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障，并達(dá)到保護 線路的目的。而要構(gòu)成能反應(yīng)兩端電氣量的保護，必須具有能反應(yīng)兩端電氣量的信號和 傳輸這個信號的通道。實現(xiàn)全線速動的保護必須反映線路兩側(cè)的電量，由于線路兩側(cè)在 地理上是兩個不

34、同位置的變電站，這就有一個如何獲得對側(cè)電量方法的問題。根據(jù)獲得 對側(cè)電量方法上的不同，縱聯(lián)保護可以分為：導(dǎo)引線縱聯(lián)差動保護，輸電線路載波保護 （高頻保護），微波保護和光纖縱差保護。 由于輸電線路正常傳送 50hz 的工頻信號，傳送對側(cè)電量的載波信號必須與工頻信號 在頻率上有很大差別。通常工程上采用 40500 khz 的信號作為載波信號，所以采用這種 通道的保護又稱為高頻保護。由于利用輸電線路作為信號傳送的通道，它的可靠性較高。 但在線路發(fā)生內(nèi)部故障時有可能造成通道損壞，信號不能及時傳送到對端，這對于采用 允許信號的高頻保護會造成拒動發(fā)生的情況。由于其它原因造成的通道破壞對采用閉鎖 信號的高頻

35、保護在區(qū)外故障時會產(chǎn)生誤動情況的發(fā)生。 2.3.1 高頻保護通道及收發(fā)信機 在高頻保護系統(tǒng)組成中，高頻通道占有非常重要的地位，同時也發(fā)揮著至關(guān)重要作 用。高頻保護運行的好壞，不僅取決于高頻保護裝置本身很大程度上也取決于高頻通道 的工作狀況。因此，高頻保護通道的工作好壞是高頻保護正確動作的重要前提。輸電線 路的高頻保護是利用線路作為信號的傳送通道，所以在保護裝置的運行中要對輸電線路 進行高頻加工。 (1) 相地制高頻保護通道的組成 1）阻波器。由電感線圈與電容器并聯(lián)組成。其參數(shù)對該線路上的高頻信號呈現(xiàn)很大 的阻抗，阻止高頻信號向母線分流。對工頻信號阻波器的電感線圈僅呈現(xiàn)很低的阻抗 （約為 0.0

36、4），因此，對工頻信號的傳送沒有影響。 2）結(jié)合電容器。對高頻信號呈現(xiàn)低阻抗對工頻信號呈現(xiàn)高阻抗。保證高頻信號順利 傳送到輸電線上，防止高電壓侵入收發(fā)信機。 3）接地刀閘。4）高頻電纜。5）放電間隙。6）收發(fā)信機。7）保護設(shè)備。8）結(jié)合 濾波器。 (2) 相相制高頻保護通道 主要應(yīng)用到采用允許信號的高頻保護中。詳見本文對允許式高頻保護的原理分析。 (3) 高頻保護中的收發(fā)信機 在高頻保護中，都裝設(shè)發(fā)出和接受高頻信號的裝置，即高頻收發(fā)信機。目前在高頻 保護中應(yīng)用的收發(fā)信機主要有兩種形式，一種是專用發(fā)信機，另一種復(fù)用載波機。采用 閉鎖信號時為專用收發(fā)信機方式，而采用允許信號時為復(fù)用載波機方式。 專

37、用收發(fā)信機一般為單頻率、調(diào)輻式。正常時發(fā)信機不向高頻通道發(fā)出高頻信號， 故障時由保護的起動元件(突變量電流元件或反方向元件)起動發(fā)信，當(dāng)正方向元件動作后 控制發(fā)信機停信。 微機保護中的收發(fā)信機有以下幾大部分： 1）頻率合成電路 2）輸入接口 3）功率放大電路 4）輸出濾波電路 5）收信濾波器 6）解調(diào)電路 7）收信輸出 8）前置放大電路 2.3.2 采用閉鎖信號的高頻保護 在微機型輸電線路的高頻保護中，應(yīng)用最為廣泛的是方向高頻保護。方向高頻保護 的構(gòu)成原理主要有閉鎖信號和允許信號兩種方式。 (1) 閉鎖式高頻保護原理 設(shè)如圖 2-5 所示雙側(cè)電源系統(tǒng)。在 mn 線路上發(fā)生故障時，對于故障線路

38、mn，流過 m 側(cè)和 n 側(cè)的電流均為母線向線路的方向；對于非故障的線路 np，流過 n 側(cè)的電流為 由線路向母線，而流過 p 側(cè)的電流為由母線向線路。在微機保護裝置中，設(shè)有突變電流 起動元件，當(dāng)故障時，該起動元件可靠動作，控制發(fā)信機發(fā)出高頻信號，當(dāng)故障電流為 由母線流向線路時，正方向元件動作，控制發(fā)信機使其停止發(fā)信；當(dāng)故障電流為由線路 流向母線時，正方向元件不動作，發(fā)信機受起動元件控制，仍處于發(fā)信狀態(tài)；保護的跳 閘條件為：正方向元件動作，且收不到高頻閉鎖信號。因此對于內(nèi)部故障的 mn 線路來 說，線路兩側(cè)的正方向元件都動作，兩側(cè)的發(fā)信機均停止發(fā)信，于是，兩側(cè)的方向高頻 保護都滿足跳閘條件，使

39、斷路器跳閘。對于感受為區(qū)外故障的 np 線路來說，線路 n 側(cè) 的正方向元件不動作，n 側(cè)發(fā)信機一直處在發(fā)信狀態(tài)。所以，n 側(cè)保護不滿足跳閘條件。 線路 p 側(cè)的正方向元件動作，但是，由于收到 n 側(cè)發(fā)來的高頻閉鎖信號，所以，p 側(cè)保 護也不滿足跳閘條件，從而非故障線路上的高頻保護不動作。 圖 2- 5 雙側(cè)電源系統(tǒng)圖 可見，采用閉鎖信號時，高頻信號是在無故障的輸電線路上傳送，而在發(fā)生故障的 線路上并不傳送高頻信號。這樣，區(qū)內(nèi)故障時，由于故障造成高頻信號傳送通道破壞， 高頻信號無法傳送時，不會造成保護拒動，這是采用閉鎖信號的優(yōu)點。 (2) 閉鎖式高頻保護幾個注意問題 在實際的線路保護運行過程中

40、，隨時會有各種復(fù)雜的故障，其中包括發(fā)生的區(qū)外故 障，這時應(yīng)考慮如何保證保護不誤動。由圖 2-5 看出，在區(qū)外故障時，應(yīng)由近故障點側(cè)的 保護(3qf)發(fā)出閉鎖信號，將遠(yuǎn)故障點側(cè)的保護(4qf)閉鎖。一旦閉鎖信號消失，而遠(yuǎn)故障 點側(cè)的正方向元件處于動作狀態(tài)，必將造成遠(yuǎn)故障點側(cè)保護誤動。以下分析區(qū)外故障可 能發(fā)生誤動的幾種情況。 1) 采用啟動元件帶來的問題。當(dāng)高頻閉鎖保護中啟動元件啟動發(fā)信時，在區(qū)外故障 的某一點故障時，如故障電流剛好等于起動元件的定值，由于電流互感器的誤差和起動 元件動作值的離散性，可能造成近故障點側(cè)的起動元件不動作不能發(fā)出閉鎖信號，從而 造成遠(yuǎn)故障點側(cè)保護誤動。解決方法是采用兩

41、個靈敏度不同的起動元件。其中低定值的 起動元件靈敏度高，用于起動發(fā)信；高定值的起動元件靈敏度較低，用于開放跳閘回路； 高定值起動元件的定值為低定值起動元件定值的 1. 62. 0 倍。這樣保證只要有一側(cè)的高 定值起動元件動作，兩側(cè)的低定值起動元件必然都動作。在微機保護中也可采用正、反 兩個方向元件，正方向元件用于停信，反方向元件用于發(fā)信。要求反方向元件的靈敏度 高于正方向元件的靈敏度，或采取反方向元件優(yōu)先的原則，即反方向元件動作后閉鎖正 方向元件。 2）區(qū)外故障時，如果近故障點側(cè)的起動發(fā)信元件拒動而不能起動發(fā)信時，則造成遠(yuǎn) 故障點側(cè)保護誤動。如圖 2-5 中 d 點故障時，3qf 處的起動發(fā)信

42、元件有問題而不能起動 發(fā)信，就會造成遠(yuǎn)離故障點側(cè)的方向高頻保護誤動。解決這一問題的方法是在發(fā)信機的 起動發(fā)信回路中增設(shè)遠(yuǎn)方起動發(fā)信回路，即收到對側(cè)的高頻信號后也可以起動發(fā)信。區(qū) 外故障為保證通過遠(yuǎn)方起信回路可靠發(fā)信應(yīng)在停信回路中略帶延時，即故障時，即使故 障電流為正方向，也要短時發(fā)信。這樣，如果區(qū)外故障時近故障點側(cè)的起動元件拒動而 不能發(fā)信，可由遠(yuǎn)故障點側(cè)的起動元件起動后短時發(fā)信，該信號經(jīng)高頻通道傳送到對側(cè)， 通過遠(yuǎn)方起動發(fā)信回路使發(fā)信機發(fā)信。此延時應(yīng)大于高頻信號在輸電線路上傳送一個來 回所需的時間。采用遠(yuǎn)方起信回路的高頻保護應(yīng)設(shè)有解環(huán)時間，一般為 10ms。 當(dāng)然，在發(fā)生了區(qū)內(nèi)故障時，線路兩

43、側(cè)均感受為正方向，也會短時發(fā)信。由于兩側(cè) 均為正方向，經(jīng)短延時后會停止發(fā)信。綜合以上分析，采樣閉鎖信號的方向高頻保護的 跳閘條件可歸納為： a 相電流差突變量電流起動元件動作。 b 正方向元件動作。 c 先收到 l0ms 高頻信號。 d 然后收不到閉鎖信號。 采用故障時起動發(fā)信、閉鎖信號構(gòu)成高頻保護時，在正常運行條件下，高頻通道上 不傳送高頻信號，因此，對高頻通道的完好性無法監(jiān)視，一旦通道破壞而又發(fā)生區(qū)外故 障，就會造成保護的誤動。所以，應(yīng)由值班員定時對高頻通道進行檢查，以監(jiān)視高頻通 道的狀態(tài)。 3）區(qū)外故障切除由于近故障點側(cè)的啟動發(fā)信元件先返回，而遠(yuǎn)故障點側(cè)的正方向元 件后返回造成的誤動。解

44、決的方法是在發(fā)信回路增加延時措施，一般延時返回時間取 0.25s 即可。 4）采用閉鎖信號且設(shè)有遠(yuǎn)方起動發(fā)信回路后，在單側(cè)電源發(fā)生內(nèi)部故障時，電源側(cè) 保護會拒動。為解決這一問題，通常采取的措施是在發(fā)信控制回路加入斷路器跳閘停信 回路。由于增加了跳閘停信回路，使起動元件不動作的一側(cè)的發(fā)信機就不發(fā)閉鎖信號， 從而使保護正確動作。 (3) 閉鎖式高頻保護邏輯框圖 圖 2-6 閉鎖式高頻保護邏輯框圖 2.3.3 采用允許信號的高頻保護 (1) 允許式高頻保護工作原理 如圖 2-6，在 mn 和 np 線路上都裝設(shè)了允許信號的高頻保護。在 mn 線路上發(fā)生故 障時，故障線路 mn ，流過 m 側(cè)和 n

45、側(cè)的電流都是母線向線路的方向；對于非故障的線 路 np，流過 n 側(cè)的電流為由線路向母線，而流過 p 側(cè)的電流為由母線向線路。文獻(xiàn)6中 采用允許信號時，當(dāng)某一側(cè)的正方向元件動作后，立即向?qū)?cè)發(fā)出允許信號。保護跳閘 的條件是： 1）相電流差突變量起動元件動作。 2）本側(cè)正方向元件動作。 3）收到對側(cè)發(fā)來的允許信號。 這樣，對于故障線路 mn，每側(cè)的正方向元件都可靠動作，因而可向?qū)?cè)發(fā)送允許信 號，兩側(cè)的高頻保護均滿足跳閘條件，可靠動作。而對于非故障的 np 線路，n 側(cè)正方位 元件不動作，因而，不能向?qū)?cè)發(fā)送允許信號。p 側(cè)正方向元件動作，可向 n 側(cè)發(fā)送允 許信號，但由于 n 側(cè)正方向元件不動

46、作，故保護不能跳閘。p 側(cè)雖然正方向元件動作， 但由于收不到 n 側(cè)發(fā)來的允許信號，也不滿足跳閘條件。圖 2-8 為允許式高頻保護邏輯 框圖。 (2) 允許式高頻保護運行中出現(xiàn)的問題及解決方案 采用允許信號時，區(qū)內(nèi)故障時，高頻通道上有高頻信號傳送。這樣就會造成通道破 壞會引起保護拒動。為此，采用允許信號的高頻保護的收發(fā)信機一般為復(fù)用載波機。收 發(fā)信機為長期發(fā)信方式，采用移頻鍵控式工作方式。故障時，立即停發(fā)監(jiān)頻信號，改發(fā) 跳頻(即允許信號)信號。監(jiān)頻信號與跳頻信號的頻率不同。而每側(cè)的收信機只能接收對側(cè) 的導(dǎo)頻或跳頻信號。不像閉鎖信號的高頻保護，收發(fā)信機采用單頻率調(diào)幅工作方式，每 側(cè)的收信機既可接

47、收本側(cè)高頻信號，也可接收對側(cè)的高頻信號。 另外，采用允許信號時，高頻通道多采用相一相制工作方式，即高頻信號主要在兩 加工相傳送。這樣，在區(qū)內(nèi)發(fā)生相間故障時，由于故障可能造成允許信號無法傳送到對 側(cè)，從而使保護被閉鎖，不能跳閘。為此，在微機型高頻保護中，應(yīng)設(shè)有解除閉鎖式。 解除閉鎖式就是針對區(qū)內(nèi)相間故障通道破壞保護拒動而采取的一種措施。解除閉鎖式跳 閘的條件是：起動前收到的導(dǎo)頻信號正常；起動后收不到導(dǎo)頻信號，同時也收不到跳頻 信號； 故障為相間故障；本側(cè)正方向元件連續(xù)動作一段時間（20ms）。 當(dāng)滿足以上條件時，保護可發(fā)出跳閘命令。 圖 2-7 允許式高頻保護邏輯框圖 2.4 差動保護工作原理

48、差動保護是利用通道將本側(cè)電流的波形或代表電流相位的信號傳送到對側(cè)，每側(cè)保 護根據(jù)對兩側(cè)電流的幅值和相位比較的結(jié)果區(qū)分是區(qū)內(nèi)還是區(qū)外故障?？梢娺@類保護在 每側(cè)都直接比較兩側(cè)的電氣量。高壓輸電線路電流差動保護由于其原理簡單，性能可靠， 是保護高壓線路的可行方案。 2.4.1 電流縱差保護基本原理 電流縱聯(lián)差動保護就是將被保護線路各端電流的大小和相位送至對端并進行比較， 從而判定本線路范圍內(nèi)是否發(fā)生短路故障的保護方法。由于這種保護無須與相鄰線路的 保護在動作參數(shù)上進行配合，因而可以實現(xiàn)全線速動。 mn imin ig id 圖 2-8 電流縱聯(lián)差動保護原理圖 圖中輸電線兩側(cè)裝設(shè)性能和變比完全相同的電

49、流互感器。m.n 分別為線路兩端母線。 和分別為兩端電流向量，正方向為由母線指向線路。忽略線路電容電流及其它不平mi ni 衡電流，當(dāng)輸電線外部短路(如圖中 d 點所示)時，m 側(cè)電流為正，n 側(cè)電流為負(fù)，線路 兩側(cè)電流大小相等，方向相反： 0 bad iii 保護不動作。 當(dāng)輸電線內(nèi)部出現(xiàn)短路故障(如圖中 g 點所示)時，流經(jīng)輸電線兩側(cè)斷路器的故障電流 均從母線流向線路，即線路兩側(cè)電流同相。g 點流過的短路電流為 ig，此時兩端差動電 流： 0 bad iii 所以可以根據(jù) ig 的值來判定 mn 段線路內(nèi)是否發(fā)生了短路故障，保護速動。 用于高壓輸電線路的電流差動保護原理的基本動作判據(jù)可表示

50、 為： 021 )(iifki 式中：i1 為線路各端電流的相量和，f(i2)為各端電流的函數(shù)，k 為制動系數(shù)，i0 為 差動保護的整定值。 式中左邊的第一、二項為動作量和制動量?？梢钥闯觯撆袚?jù)的動作量完全消除了 被保護線路非故障狀態(tài)下的電流，無論線路非故障狀態(tài)下的電流如何變化，它都具有分 辨故障分量的能力，適應(yīng)電力系統(tǒng)的振蕩、非全相等各種復(fù)雜的運行狀態(tài)23。 2.4.2 差動保護制動特性及其元件 (1) csl-103b 數(shù)字式輸電線路縱聯(lián)電流差動保護的比例制動電流差動保護動作判據(jù)： - dzd ii dzd ii30 - bd ii6 . 0 dzd ii3 dzbd iii2 nm d

51、 iii nm b iii 式中：，線路兩端的相電流相量：mi ni 分相電流差動整定值(對應(yīng)于)； dz i cd i 分相差動電流； d i 分相制動電流； b i 圖 2-9 比例制動分相差動元件制動特性 (2) 零序電流差動元件： 比例制動零序電流差動元件動作方程為： id0 idz0 id0 k0* ib0 其中： 為零序差動電流 . 0m0n d0 33iii 為零序制動電流 . 0m0n b0 33iii k0-制動系數(shù)，可以整定，建議取值在 0.70.9 左右； idz0-零序電流差動整定值。 idz0 id0 k0 ib0 動作區(qū) 圖 2-10 比例制動零序電流差動元件制動特

52、性 2.4.3 電流差動保護分類 從構(gòu)成保護基本結(jié)構(gòu)來看，電流縱差保護可以分成以下兩大類： 1.模擬式電流縱差保護 模擬式電流縱差保護又稱集成電路式電流縱差保護，其原理是將兩端裝置采集到的 電流值模擬量傳送到對端進行差動比較的保護方法。在實際應(yīng)用中，兩端采集到的電流 量通過相應(yīng)的電路轉(zhuǎn)換為反應(yīng)各相電流或各序電流的差動比較量。然后通過信息通道將 此電流量，傳至對端由特定的差動比較電路進行判別。 2.數(shù)字式電流差動保護 數(shù)字式電流差動保護是基于微處理器實現(xiàn)的保護裝置，其保護功能是基于一定的軟 件算法來實現(xiàn)的。在數(shù)字式保護中，所處理的都是數(shù)字量，我們所得到的電流量是通過 對 ct 二次側(cè)的電流以一定

53、的頻率進行采樣所得到的一系列離散的采樣值，所以，數(shù)字式 的電流差動保護裝置和模擬式最大的不同就是傳送的差動比較量不是具有連續(xù)波形的模 擬量，而是由特定的離散采樣值經(jīng)過一定的算法處理得到的數(shù)字量(離散值)。顯然，差動 比較量應(yīng)該是兩端裝置在同一個時刻或同幾個時刻的采樣值處理后得到的量。所以，數(shù) 字式電流差動保護的基礎(chǔ)就是要實現(xiàn)兩端裝置的同步采樣。這是數(shù)字式保護和模擬式保 護區(qū)別所在20。 3 微機后備保護原理分析 3.1 距離保護原理分析 在我國高壓輸電線路的保護中，距離保護是應(yīng)用最廣泛的保護。根據(jù)距離保護接線 方式的不同，常規(guī)距離保護分為互相獨立的相間距離保護屏和接地距離保護屏。在微機 型距離

54、保護中，由于阻抗繼電器是由計算機控制實現(xiàn)的，所以微機型距離保護的軟件包 括相間距離保護與接地距離保護功能。 3.1.1 距離保護的構(gòu)成及其原理 文獻(xiàn)10中指出，微機距離保護與常規(guī)距離保護類似，它的主要構(gòu)成元件有： 1)突變量起動元件。相當(dāng)于常規(guī)距離保護中的元件。該元件的主要功能是 02 3ii 判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障。 2)阻抗測量元件。包括三段式相間距離和三段式接地距離保護中的阻抗元件。與常規(guī)距 離保護完全一樣，相間距離保護采用零度接線方式，而接地距離保護采用帶零序電流 補償?shù)慕泳€方式。不同的是，微機保護中的接線方式是由軟件實現(xiàn)的。 3)振蕩閉鎖模塊。與常規(guī)距離保護一樣，由于電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時

55、，距離保護各段的阻 抗元件都有誤動的可能，為防止距離保護誤動，對距離保護中的 i、ii 段采用短時開 放的原則，而距離保護的 iii 段可用延時躲過振蕩的影響。只要故障時問(從故障發(fā)生 起)不大于 150ms 距離保護就不必考慮系統(tǒng)振蕩的問題。一個簡單而可靠的辦法是延 時來躲振蕩，并且阻抗動作特性越小，用來躲振蕩的延時也越小。距離 iii 段由于其 延時一般較長可以躲過振蕩周期，所以不必閉鎖。對于距離 、ii 段，按整定計算規(guī) 程，只要 i 段帶 0.5s 延時，ii 段帶 1s 延時，通常均可可靠地躲過振蕩13。 4)靜穩(wěn)定破壞檢測模塊。該模塊可以判斷系統(tǒng)無故障情況下是否引起振蕩。與常規(guī)距離

56、 保護一樣，可用阻抗三段和相電流元件實現(xiàn)。 5)選相模塊。在微機距離保護中，對阻抗的測量分為兩種類型：一種是故障后只計算故 障相或故障相間的測量阻抗，而不計算非故障相或相間阻抗，(除特殊的判斷外，例 如在 220kv 及以上電壓等級的電網(wǎng)中，判斷轉(zhuǎn)換性故障時)；另一種是故障后計算所 有相間及接地阻抗。在第一種情況下，軟件中應(yīng)設(shè)有故障相選擇元件。 6)區(qū)段劃分、跳閘及后加速模塊。主要實現(xiàn)測量阻抗與各段定值的比較、發(fā)出跳閘命令、 判斷斷路器是否跳開、收回跳閘命令、等待重合閘及重合到故障上的后加速功能。 7)電壓互感器二次斷線判別模塊。實現(xiàn)判別電壓互感器二次一相、兩相、三相斷線的判 別功能。 3.1

57、.2 距離保護的阻抗元件 微機距離保護的阻抗元件動作特性主要有三種，圓特性阻抗元件的動作特性和多邊 形特性以及帶偏移的四邊形特性。在我們的實際微機保護設(shè)備中大部分還是選擇后兩種。 多邊形特性既可以有效地防止相鄰線路出口經(jīng)過渡電阻接地時的超越；也可以在區(qū) 內(nèi)經(jīng)較大過渡電阻接地時保證可靠的動作；還可以在震蕩閉鎖期間，通過減小方向的 zd r 數(shù)值，降低震蕩的影響1。 如圖 3-1(a)的動作特性是一個帶偏移的四邊形特性。反方向的偏移度為 5%。 jx r zzd c d a b 48 o 78 o 72 o 30 o 12 o 12 o (a) 帶偏移的四邊形特性 (b) 多邊形特性 圖 3-1

58、四邊形及多邊形阻抗元件的動作特性 針對圖 3-1(b)的動作特性，判斷測量阻抗是否落在動作區(qū)內(nèi)的方法。將圖 3-1(b)的動 作特性劃分為三個區(qū)域，分別為 a、b、c 區(qū)。其中動作特性在第二象限的部分為 a 區(qū)， 動作特性在第一象限的部分為 b 區(qū)，動作特性在第四象限的部分為 c 區(qū)。仍假設(shè)測量阻 抗的電阻和電抗分量分別為和。則可得以下判別式： m r m x 測量阻抗在 a 區(qū)的判別式： ， (3-1)0 m r0 m x (3-2)rdzxm (3-3) 2 tgxr mm 測量阻抗在 b 區(qū)的判別式： ， (3-4)0 m r0 m x (3-5) 1 tgrxdzx mm (3-6)9

59、0( 3 o mm tgxrdzr 測量阻抗在 c 區(qū)的判別式： ， (3-7)0 m x0 m r (3-8)rdzrm (3-9) 2 tgrx mm 式中 rdz、xdz用戶的整定值。 3.1.3 距離保護流程圖及邏輯框圖 測量阻抗在矩形區(qū) 內(nèi)？ 置區(qū)內(nèi)標(biāo)志 取rm和xm rm0? xm0? rm0? xm0? 測量阻抗在第三象 限置反向標(biāo)志 測量阻抗在c區(qū) 內(nèi)？ rm0? xm0? rm0? xm0? 測量阻抗在a區(qū) 內(nèi)？ 測量阻抗在b區(qū) 內(nèi)？ 置區(qū)外標(biāo)志置區(qū)內(nèi)標(biāo)志 入口 yes no yes no no yes no yes no yes no yes yes no yes no 圖

60、 3-2 偏移特性的多邊形阻抗特性判別流程圖 圖 3-3 距離保護邏輯框圖 3.2 零序電流保護原理分析 在中性點直接接地系統(tǒng)中發(fā)生接地故障(包括單相接地和兩相接地)時，會出現(xiàn)零序分 量的電壓、電流及零序功率。而在系統(tǒng)正常運行、全相振蕩、相間短路等情況下，理論 上均不存在零序分量。因此，利用零序分量構(gòu)成輸電線路的接地故障保護具有明顯的優(yōu) 點。 在采用單相重合閘的線路中(220kv 及以上電壓等級的輸電線路)，零序保護應(yīng)分為兩 部分。一部分是全相運行條件下的零序保護，通常由三段或四段組成。另一部分是非全 相運行條件下的零序保護，通常由兩段組成。 3.2.1 零序電流保護的配置及原理 突變量選相