第4章_輸電線路縱聯(lián)保護-old

1、1第四章 輸電線路縱聯(lián)保護4.1 輸電線縱聯(lián)保護概述21.反應(yīng)單側(cè)電氣量保護的缺陷 無法實現(xiàn)全線速動QF1 段保護區(qū)QF2 段保護區(qū)兩側(cè)I段保護公共區(qū)60%-70%ZZQF1QF232.反應(yīng)兩側(cè)電量的輸電線路縱聯(lián)保護 QF1QF2QF3QF4ABCk+- -利用通信通道將兩端的保護裝置縱向聯(lián)結(jié)起來，將兩端的電氣量比較，以判斷故障在區(qū)內(nèi)還是區(qū)外。理論上具有絕對的選擇性453. 縱聯(lián)保護信號傳輸方式 (1)輔助導(dǎo)引線-導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(2)電力線載波-高頻保護 載波頻率為：50400kHZ(3)微波通訊-微波保護 頻率為: 30030000MHz(4)光纖通訊-光纖保護 64.縱聯(lián)保護動作原理 方向

2、比較式縱聯(lián)保護兩側(cè)繼電器僅反應(yīng)本側(cè)電氣量，利用通道將繼電器對故障方向判別結(jié)果傳送到對側(cè)，各側(cè)保護根據(jù)兩側(cè)繼電器的動作通過邏輯判斷區(qū)分是區(qū)內(nèi)還是區(qū)外故障；傳送邏輯信號；分為方向縱聯(lián)保護和距離縱聯(lián)保護。74.縱聯(lián)保護動作原理 縱聯(lián)電流差動保護利用通道將本側(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；在每側(cè)直接比較兩側(cè)的電氣量；要求兩側(cè)信息同步采集。8I 舉例：縱聯(lián)電流差動保護 M1IN1IM2IN2I正常運行或區(qū)外故障： ,IIN1M1N2M2II0IIIN2M2r 不動作 rI9I 舉例：縱聯(lián)電流差動保護 M1IN1IM2IN2I

3、區(qū)內(nèi)故障： 動作 rILHkLHN1M1N2M2rnInIIIII/ )( dzI104.2 輸電線路高頻保護111.構(gòu)成：由繼電保護、高頻收發(fā)信機和高頻通道組成。電氣量電氣量 繼電繼電保護保護發(fā)信機發(fā)信機收信機收信機收信機收信機發(fā)信機發(fā)信機繼電繼電保護保護電氣量電氣量 通道通道 122.分類 方向高頻保護比較被保護線路兩側(cè)的功率方向 相差高頻保護比較被保護線路兩側(cè)電流的相位133.高頻通道的構(gòu)成 高頻收發(fā)信機接入輸電線路的方式有：“相-相”制n連接在兩相導(dǎo)線之間“相-地”制連接在輸電線一相導(dǎo)線和大地之間143.高頻通道的構(gòu)成 三高耦結(jié)合，輸電保接地三高：高頻電纜、高頻收發(fā)信機 高頻阻波器耦：

4、耦合電容器結(jié)合：結(jié)合濾波器（連接濾過器）輸電：輸電線保：保護間隙接地：接地刀閘15123456782346758“相-地”制高頻通道示意圖繼電保護繼電保護16“相-地”制高頻通道示意圖123456782346758繼電保護繼電保護 由一電感線圈與可變電容器并聯(lián)組成的諧振回路。其諧振頻率為載波頻率。 對載波電流：Z1000-將高頻電流限制在被保護線路以內(nèi)。 對工頻電流：Z0.04-工頻電流可暢流無阻。fZ1f1718123456782346758“相-地”制高頻通道示意圖繼電保護繼電保護19123456782346758“相-地”制高頻通道示意圖繼電保護繼電保護20211234567823467

5、58“相-地”制高頻通道示意圖繼電保護繼電保護22123456782346758“相-地”制高頻通道示意圖繼電保護繼電保護232425123456782346758“相-地”制高頻通道示意圖繼電保護繼電保護2627123456782346758“相-地”制高頻通道示意圖繼電保護繼電保護28294.高頻通道工作方式長時發(fā)信方式正常有高頻電流方式短時發(fā)信方式正常無高頻電流方式移頻方式30 長時發(fā)信方式是指在正常運行情況下，收、發(fā)信機一直處于發(fā)信和收信工作狀態(tài)，高頻通道中始終有高頻電流通過。信號長時發(fā)信方式31 短時發(fā)信是指在正常運行情況下，收、發(fā)信機一直處于不工作狀態(tài)，高頻通道中沒有高頻電流通過。

6、只有在系統(tǒng)中發(fā)生故障時，發(fā)信機才由起動元件起動，高頻通道中才有高頻電流通過。信號短時發(fā)信方式32 移頻方式是指在正常運行情況下，發(fā)信機長期發(fā)送一個頻率為 f1 的高頻信號，其作用是閉鎖保護和對通道進行連續(xù)檢查。在被保護線路發(fā)生故障時，保護控制發(fā)信機移頻，改為發(fā)送頻率為 f2 的高頻信號。信號移頻發(fā)信方式1f2f1f335.高頻信號的應(yīng)用 按作用可分為跳閘信號、允許信號和閉鎖信號(1)跳閘信號收到高頻信號是跳閘的充分條件。跳閘(或)34(2)允許信號跳閘收到高頻信號是跳閘的必要條件，但不是充分條件。(與)BHGSX&35(3)閉鎖信號跳閘收不到高頻信號是跳閘的必要條件。(與)BHGSX&366.

7、高頻閉鎖方向保護 高頻閉鎖方向保護是以高頻通道經(jīng)常無電流而在外部故障時發(fā)出閉鎖信號的方式構(gòu)成的。此閉鎖信號由短路功率為負的一側(cè)發(fā)出，這個信號被兩端的收信機所接收，而把保護閉鎖。37 S S S S S S對BC線路：保護3和保護4的功率方向都為正，保護應(yīng)動作于跳閘。38B側(cè)的功率方向為負，該側(cè)發(fā)出高頻閉鎖信號，被對側(cè)和本側(cè)保護接收，保護1、2均不動。高頻信號 對AB線路： S S S S S S39C側(cè)的功率方向為負，該側(cè)發(fā)出高頻閉鎖信號，被對側(cè)和本側(cè)保護接收，保護5、6均不動。對CD線路： S S S S S S高頻信號 這種按閉鎖信號構(gòu)成的保護只在非故障線路上才傳送高頻信號，而在故障線路上

8、并不傳送高頻信號。因此，在故障線路上由于短路使高頻通道可能遭到破壞時，并不會影響保護的正確動作。407.閉鎖式距離縱聯(lián)保護 距離保護 + 高頻通信部分距離保護本身的啟動元件第II段方向距離元件啟動啟動Zmst10&1&2&3GSXGFXmst20418. 相差高頻保護 1)工作原理：正常運行或區(qū)外故障時 MINItiMiNit調(diào)制 連續(xù) MINI42區(qū)內(nèi)故障時 MINItiMiNit斷續(xù) 調(diào)制 MINI43相差高頻保護在線路有故障的情況下，起動元件動作，將保護投入工作。若為外部故障，收信機收到連續(xù)高頻電流，保護不動作；而在內(nèi)部故障時，收信機則收到斷續(xù)的高頻電流，保護動作。442)動作特性與相繼

9、動作 區(qū)內(nèi)故障 區(qū)外故障 180 0 max.W b 45b b set set 閉鎖區(qū)MINI46TA的角度誤差： 7 保護裝置濾序器的角誤差：15 高頻信號傳輸帶來的角誤差： )/(skm1036100503605vLvLt 裕度角： 15y 6100376100157bLLy 考慮以下因素的影響： 47MENE70NZMZMENEMINI70NMEE 超前60M阻抗角為Z90N阻抗角為ZMI60NI100(3)48縱聯(lián)差動保護的評價及應(yīng)用縱聯(lián)差動保護的評價及應(yīng)用 優(yōu)點： 全線速動 不受負荷及系統(tǒng)振蕩的影響，靈敏度較高 缺點： 要求電流互感器的二次負載阻抗?jié)M足電流互感器10%的誤差。 不能

10、作相鄰線路的后備保護49微機保護的硬件原理微機保護的硬件原理50圖圖1 11 1計算機保護的構(gòu)成框圖計算機保護的構(gòu)成框圖 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 多路轉(zhuǎn)換器電壓形成ALFS/HA/DCPU主系統(tǒng)并行接口開 關(guān)量 輸出光電隔離電路出口電路來自流互、壓互二次來自流互、壓互二次開關(guān)量輸入電源SIO打印顯示鍵盤人機對話部分模擬量輸入電路模擬量輸入電路總線總線電壓形成并行接口并行接口S/HALF第一節(jié)第一節(jié) 微機保護裝置的硬件結(jié)構(gòu)微機保護裝置的硬件結(jié)構(gòu)511 1模擬量輸入系統(tǒng)模擬量輸入系統(tǒng)( (數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)) )輸入的電壓和電流信號，是模擬量信號。由于微機是輸入的電壓和電流信號，是模擬量信

11、號。由于微機是一種數(shù)字電路設(shè)備，只能接受數(shù)字脈沖信號，所以就一種數(shù)字電路設(shè)備，只能接受數(shù)字脈沖信號，所以就需要將這一類模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，稱為模數(shù)變需要將這一類模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，稱為模數(shù)變換，輸入模擬量信號的模數(shù)變換電路也稱作輸入信號換，輸入模擬量信號的模數(shù)變換電路也稱作輸入信號調(diào)理電路。調(diào)理電路。 模擬量輸入系統(tǒng)包括：電壓形成、模擬濾波模擬量輸入系統(tǒng)包括：電壓形成、模擬濾波(ALF)(ALF)、采樣保持采樣保持(S/H)(S/H)、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)(MPX)(MPX)、模數(shù)轉(zhuǎn)換（、模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/DA/D）等功能塊。等功能塊。 作用：將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。作用：將模擬量轉(zhuǎn)換

12、為數(shù)字量。 分類：基于逐次逼近式分類：基于逐次逼近式A/DA/D轉(zhuǎn)換方式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)轉(zhuǎn)換方式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和基于和基于V/FV/F原理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。原理的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。522 2、CPUCPU系統(tǒng)系統(tǒng)CPUCPU系統(tǒng)包括：微處理器（系統(tǒng)包括：微處理器（MPU)MPU)、只讀存儲、只讀存儲器器( (一般用一般用EPROM)EPROM)、隨機存取存儲器、隨機存取存儲器(RAM)(RAM)、定、定時器。時器。微機保護裝置的核心是微機保護裝置的核心是CPUCPU系統(tǒng)或單片機系統(tǒng)，除系統(tǒng)或單片機系統(tǒng)，除了硬件之外，還有存儲在存儲器里的軟件系統(tǒng)。這些了硬件之外，還有存儲在存儲器里的軟件系統(tǒng)。這些硬件和

13、軟件構(gòu)成的整個單片微機系統(tǒng)，主要任務(wù)是完硬件和軟件構(gòu)成的整個單片微機系統(tǒng)，主要任務(wù)是完成數(shù)值測量、邏輯運算及控制和記錄等智能化任務(wù)。成數(shù)值測量、邏輯運算及控制和記錄等智能化任務(wù)。除此之外，現(xiàn)代的微機保護應(yīng)具備各種遠方功能，它除此之外，現(xiàn)代的微機保護應(yīng)具備各種遠方功能，它包括發(fā)送保護信息并上傳給變電站微機監(jiān)控系統(tǒng)，接包括發(fā)送保護信息并上傳給變電站微機監(jiān)控系統(tǒng)，接收集控站、調(diào)度所的控制和管理信息。收集控站、調(diào)度所的控制和管理信息。53開關(guān)量輸入開關(guān)量輸入/ /輸出系統(tǒng)包括輸出系統(tǒng)包括：并行接口、光電并行接口、光電隔離電路及有觸點中間繼電器等組成。隔離電路及有觸點中間繼電器等組成。通常輸入的開關(guān)量信

14、號不満足單片機微機系統(tǒng)輸入信號電平要求，因此需要信號電平轉(zhuǎn)換。為了提高保護裝置的抗干擾性能，通常還需要經(jīng)整形、延時、光電隔離等處理作用：完成保護出口跳閘、報警信號、外部作用：完成保護出口跳閘、報警信號、外部接點的輸入及人機對話等功能。接點的輸入及人機對話等功能。3 3、開關(guān)量、開關(guān)量( (或數(shù)字量或數(shù)字量) )輸入輸入/ /輸出系輸出系返 回54 人機接口部分主要包括：打印、顯示、鍵盤、人機接口部分主要包括：打印、顯示、鍵盤、各種面板開關(guān)等。各種面板開關(guān)等。 主要功能：用于人機對話，如調(diào)試、定制主要功能：用于人機對話，如調(diào)試、定制調(diào)整、人對機器工作狀態(tài)的干預(yù)等。人機接口能調(diào)整、人對機器工作狀態(tài)

15、的干預(yù)等。人機接口能定時或在保護動作后打印或顯示運行情況及保護定時或在保護動作后打印或顯示運行情況及保護執(zhí)行結(jié)果。執(zhí)行結(jié)果。 4 4、人機接口、人機接口返回本節(jié)返回本節(jié)返 回55 因為考慮到機間通信及遠動的要求，所以接因為考慮到機間通信及遠動的要求，所以接有通信接口。有通信接口。5 5、通信回路、通信回路返 回566 6、 電電 源源微機保護系統(tǒng)對電源要求較高，通常這種電微機保護系統(tǒng)對電源要求較高，通常這種電源是逆變電源，即將直流逆變?yōu)榻涣?，再把交流源是逆變電源，即將直流逆變?yōu)榻涣?，再把交流整流為微機系統(tǒng)所需要的直流電壓。它把變電所整流為微機系統(tǒng)所需要的直流電壓。它把變電所的強電系統(tǒng)的直流電源

16、與微機的弱電系統(tǒng)電源完的強電系統(tǒng)的直流電源與微機的弱電系統(tǒng)電源完全隔離開。通過逆變后的直流電源具有極強的抗全隔離開。通過逆變后的直流電源具有極強的抗干擾水平，對來自變電所中的因斷路器跳合閘等干擾水平，對來自變電所中的因斷路器跳合閘等原因產(chǎn)生的強干擾可以完全消除掉原因產(chǎn)生的強干擾可以完全消除掉57圖圖1.2.3 采樣過程示意圖采樣過程示意圖58 它在各個采樣點上它在各個采樣點上(0(0，TsTs，2Ts2Ts，)的幅值的幅值與輸入的連續(xù)信號與輸入的連續(xù)信號x(t)x(t)的幅值是相同的。在微的幅值是相同的。在微機保護中采樣的間隔是均勻的，我們把采樣間機保護中采樣的間隔是均勻的，我們把采樣間隔隔TsTs稱為采樣周期，定義稱為采樣周期，定義f fs s=1/T=1/Ts s為采樣頻率為采樣頻率，這是采樣過程中十分重要的參數(shù)。這是采樣過程中十分重要的參數(shù)。 如 每 周 期 采 樣 2 0 點 ， 則 采 樣 頻 率 為f=20*50=1200 采樣周期Ts=1/f=1/1000=0.001秒=1毫秒 59