輸電線路全線速動(dòng)保護(hù)

1、輸電線路的輸電線路的全線速動(dòng)保護(hù)全線速動(dòng)保護(hù) 輸電線路全線速動(dòng)保護(hù)輸電線路全線速動(dòng)保護(hù)1 1、全線速動(dòng)保護(hù)的基本概念、全線速動(dòng)保護(hù)的基本概念2 2、縱聯(lián)方向保護(hù)的原理及特點(diǎn)（閉鎖式、允許式）、縱聯(lián)方向保護(hù)的原理及特點(diǎn)（閉鎖式、允許式）3 3、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理4 4、比率制動(dòng)式縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理及動(dòng)作特性、比率制動(dòng)式縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理及動(dòng)作特性5 5、縱聯(lián)保護(hù)的通信通道種類及各自特點(diǎn)、縱聯(lián)保護(hù)的通信通道種類及各自特點(diǎn)6 6、影響縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作的因素、影響縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作的因素7 7、閉鎖式縱聯(lián)方向保護(hù)需考慮的一些特殊問題、閉鎖式縱聯(lián)方向保護(hù)需考慮的一些特殊

2、問題8 8、功率倒向概念、對(duì)方向保護(hù)的影響及解決措施、功率倒向概念、對(duì)方向保護(hù)的影響及解決措施9 9、工頻變化量方向元件基本原理及特點(diǎn)、工頻變化量方向元件基本原理及特點(diǎn)1010、各種縱聯(lián)保護(hù)的邏輯框圖、各種縱聯(lián)保護(hù)的邏輯框圖第一節(jié)第一節(jié) 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述一、引言（ 縱聯(lián)保護(hù)的提出 ）1. 1. 電流、距離保護(hù)的缺陷電流、距離保護(hù)的缺陷反映：一側(cè)電氣量反映：一側(cè)電氣量缺陷：二段有延時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，缺陷：二段有延時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，MN123220kV 220kV 難以滿足快速性要求。難以滿足快速性要求。k1k22.2.反映線路兩側(cè)電氣量的縱聯(lián)保護(hù)反映線路兩側(cè)電氣量

3、的縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)：將線路一側(cè)電氣量信息傳到另一側(cè)去，兩側(cè)電氣縱聯(lián)保護(hù)：將線路一側(cè)電氣量信息傳到另一側(cè)去，兩側(cè)電氣量同時(shí)比較、聯(lián)合工作的保護(hù)。即線路兩側(cè)之間有縱向的聯(lián)量同時(shí)比較、聯(lián)合工作的保護(hù)。即線路兩側(cè)之間有縱向的聯(lián)系的保護(hù)。系的保護(hù)。縱聯(lián)保護(hù)兩端比較的電氣量可以是流過兩端的縱聯(lián)保護(hù)兩端比較的電氣量可以是流過兩端的電流、電流相電流、電流相位和兩端功率方向位和兩端功率方向等，比較兩端不同電氣量的差別構(gòu)成不同等，比較兩端不同電氣量的差別構(gòu)成不同原理的縱聯(lián)保護(hù)。原理的縱聯(lián)保護(hù)。縱聯(lián)保護(hù)特點(diǎn)：可以快速、縱聯(lián)保護(hù)特點(diǎn)：可以快速、可靠地區(qū)分本線路內(nèi)部任可靠地區(qū)分本線路內(nèi)部任意點(diǎn)短路與外部短路，達(dá)意點(diǎn)短路

4、與外部短路，達(dá)到有選擇、快速地切除全到有選擇、快速地切除全線路任意點(diǎn)短路的目的。線路任意點(diǎn)短路的目的。第一節(jié)第一節(jié) 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述3. 3.輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)反映：兩側(cè)反映：兩側(cè)（M、N）電氣量電氣量12MNk1k2定義：通信通道、縱向連接、電氣量特征對(duì)傳、定義：通信通道、縱向連接、電氣量特征對(duì)傳、比較、判斷、跳閘。比較、判斷、跳閘。通信設(shè)備通信設(shè)備通道特點(diǎn)：絕對(duì)選擇性、無時(shí)限跳閘特點(diǎn)：絕對(duì)選擇性、無時(shí)限跳閘第一節(jié)第一節(jié) 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述二、輸電線路縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)基本原理輸電線路縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)基本原理根據(jù)基爾霍夫電流定律，

5、線路兩側(cè)電流參考方向如上圖所示。根據(jù)基爾霍夫電流定律，線路兩側(cè)電流參考方向如上圖所示。當(dāng)線路上沒有內(nèi)部故障時(shí)，線路兩側(cè)的電流之和為零，即流入當(dāng)線路上沒有內(nèi)部故障時(shí)，線路兩側(cè)的電流之和為零，即流入線路元件的電流之和為零；當(dāng)線路有內(nèi)部故障時(shí)，線路兩側(cè)電線路元件的電流之和為零；當(dāng)線路有內(nèi)部故障時(shí)，線路兩側(cè)電流之和不為零。流之和不為零。輸電線路縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的工作原理：輸電線路縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的工作原理：當(dāng)差動(dòng)電流當(dāng)差動(dòng)電流 時(shí)，認(rèn)為是內(nèi)部故障，保護(hù)動(dòng)作。時(shí)，認(rèn)為是內(nèi)部故障，保護(hù)動(dòng)作。0NMrIII第一節(jié)第一節(jié) 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述1. 1. 兩端電流相量和兩端電流相量和三、輸電

6、線路兩側(cè)電氣量的故障特征 1KNMIIII0NMIIIMNk1MINI區(qū)內(nèi)故障MNk2MINI區(qū)外故障（正方向：母線線路）（正方向：母線線路）2. 2. 兩端功率方向兩端功率方向MNk1MINI區(qū)內(nèi)故障區(qū)外故障MNk2MINIMSNSMSNS兩側(cè)功率方向均為正兩側(cè)功率方向均為正一側(cè)功率方向?yàn)樨?fù)一側(cè)功率方向?yàn)樨?fù)第一節(jié)第一節(jié) 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述3. 3. 兩端電流相位特征兩端電流相位特征假設(shè)：阻抗角、電勢(shì)角相同假設(shè)：阻抗角、電勢(shì)角相同0MNk1MINI區(qū)內(nèi)故障MNk2MINI區(qū)外故障1804. 4. 兩端測(cè)量阻抗兩端測(cè)量阻抗區(qū)內(nèi)故障：區(qū)內(nèi)故障：兩端兩端 Z ZII II （短

7、路阻抗）（短路阻抗）均啟動(dòng)均啟動(dòng)區(qū)外故障：區(qū)外故障：近端近端 Z ZII II （短路阻抗）（短路阻抗）不啟動(dòng)不啟動(dòng)。 第一節(jié)第一節(jié) 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述四、縱聯(lián)保護(hù)基本原理 1. 1. 縱聯(lián)電流差動(dòng)縱聯(lián)電流差動(dòng)兩端電流相量和特征兩端電流相量和特征2. 2. 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù)1KNMIIII0NMIIIsetNMIII兩端功率方向兩端功率方向功率方向元件判斷本端功率方向，功率方向?yàn)樨?fù)者發(fā)出功率方向元件判斷本端功率方向，功率方向?yàn)樨?fù)者發(fā)出閉鎖信號(hào)，閉鎖兩端保護(hù)閉鎖信號(hào)，閉鎖兩端保護(hù) 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)3. 3. 電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)電流

8、相位比較式縱聯(lián)保護(hù)兩端電流相位特征兩端電流相位特征4. 4. 距離縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)兩端測(cè)量阻抗兩端測(cè)量阻抗MNk1k2第一節(jié)第一節(jié) 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述1. 1. 按通道分類按通道分類2. 2. 按原理分類按原理分類導(dǎo)引線：導(dǎo)引線：10km10km，二次電氣量，電流差動(dòng)保護(hù)，二次電氣量，電流差動(dòng)保護(hù)電力線載波電力線載波：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時(shí)能動(dòng)：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時(shí)能動(dòng)微波：微波：信息量大信息量大光纖：光纖：信息量大，抗干擾，近年信息量大，抗干擾，近年 短線路保護(hù)短線路保護(hù)（1 1）方向比較式縱聯(lián)保護(hù)）方向比較式縱聯(lián)保護(hù): : 功率方向、測(cè)量阻抗

9、判斷結(jié)果功率方向、測(cè)量阻抗判斷結(jié)果（2 2）縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)）縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)：電流波形：電流波形/ /相量、相位相量、相位方向縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)邏輯信號(hào)五、縱聯(lián)保護(hù)基本原理的分類 第一節(jié)第一節(jié) 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述一、導(dǎo)引線通信保護(hù)原理：電流差動(dòng)原理保護(hù)原理：電流差動(dòng)原理適用于短線路導(dǎo)引線KDi第二節(jié)第二節(jié) 縱聯(lián)保護(hù)通道縱聯(lián)保護(hù)通道二、電力線載波通信二、電力線載波通信1. 1. 原理原理功率方向（電流相位）功率方向（電流相位）高頻信號(hào)高頻信號(hào)（50400kHz）通道：輸電線路（相相，通道：輸電線路（相相，相地相地）2. 2. 構(gòu)成構(gòu)成輸電線路輸電線路阻波器阻波器耦合電容

10、器耦合電容器連接濾波器連接濾波器高頻收發(fā)信機(jī)高頻收發(fā)信機(jī)接地刀閘接地刀閘第二節(jié)第二節(jié) 縱聯(lián)保護(hù)通道縱聯(lián)保護(hù)通道保護(hù)裝置保護(hù)裝置電力線載波通道又稱為高頻通道電力線載波通道又稱為高頻通道高頻通道：高頻通道：“導(dǎo)線導(dǎo)線大地大地” 構(gòu)成輸電力線載波通道。構(gòu)成輸電力線載波通道。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：最經(jīng)濟(jì)，可以只在一相線路上最經(jīng)濟(jì)，可以只在一相線路上 裝設(shè)。裝設(shè)。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：高頻信號(hào)的衰耗和受到的干擾都比較大。：高頻信號(hào)的衰耗和受到的干擾都比較大。 第二節(jié)第二節(jié) 縱聯(lián)保護(hù)通道縱聯(lián)保護(hù)通道阻波器阻波器高頻阻波器：高頻阻波器： v將高頻信號(hào)限制在本線路內(nèi)傳輸。將高頻信號(hào)限制在本線路內(nèi)傳輸。v它對(duì)高頻電流呈現(xiàn)很大的阻抗

11、，對(duì)它對(duì)高頻電流呈現(xiàn)很大的阻抗，對(duì)于工頻電流，阻波器呈現(xiàn)的阻抗很于工頻電流，阻波器呈現(xiàn)的阻抗很小。小。連接濾波器：連接濾波器： 帶通濾波器，帶通濾波器，使信號(hào)頻帶的使信號(hào)頻帶的高頻電流能夠高頻電流能夠順利通過。順利通過。 阻抗匹配器，阻抗匹配器，避免高頻信號(hào)避免高頻信號(hào)在傳送過程中在傳送過程中發(fā)生反射而引發(fā)生反射而引起高頻能量的起高頻能量的附加衰耗附加衰耗耦合電容器（結(jié)合電容器）：耦合電容器（結(jié)合電容器）： v與連接濾波器共同配合，將高頻信號(hào)傳遞到輸電與連接濾波器共同配合，將高頻信號(hào)傳遞到輸電線路上，同時(shí)使高頻收發(fā)信機(jī)與工頻高壓輸電線線路上，同時(shí)使高頻收發(fā)信機(jī)與工頻高壓輸電線路隔離。路隔離。v

12、高頻電纜：高頻電纜： 連接高頻收發(fā)信機(jī)與連接濾波器連接高頻收發(fā)信機(jī)與連接濾波器 一般采用同軸電纜一般采用同軸電纜v高頻收發(fā)信機(jī)：高頻收發(fā)信機(jī)： 發(fā)送和接收高頻信號(hào)的裝置發(fā)送和接收高頻信號(hào)的裝置v放電間隙（或避雷器）：放電間隙（或避雷器）： 對(duì)高頻收發(fā)信機(jī)起過電壓保護(hù)作用對(duì)高頻收發(fā)信機(jī)起過電壓保護(hù)作用v接地刀閘：接地刀閘： 在調(diào)整或檢修高頻收發(fā)信機(jī)、連接濾波器時(shí)，用它來進(jìn)行在調(diào)整或檢修高頻收發(fā)信機(jī)、連接濾波器時(shí)，用它來進(jìn)行安全接地。安全接地。3. 3. 通道特點(diǎn)及適用保護(hù)原理通道特點(diǎn)及適用保護(hù)原理無中繼、無中繼、經(jīng)濟(jì)、經(jīng)濟(jì)、施工簡(jiǎn)單施工簡(jiǎn)單干擾影響大、實(shí)時(shí)性差干擾影響大、實(shí)時(shí)性差縱聯(lián)電流差動(dòng)縱聯(lián)

13、電流差動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：信號(hào)：傳遞狀態(tài)信號(hào)（功率方向、電流相位）信號(hào)：傳遞狀態(tài)信號(hào)（功率方向、電流相位）應(yīng)用：方向比較式、電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)應(yīng)用：方向比較式、電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)4. 4. 通道工作方式通道工作方式1) 正常無高頻電流（故障啟動(dòng)發(fā)信方式）正常無高頻電流（故障啟動(dòng)發(fā)信方式）2) 正常有高頻電流（長(zhǎng)期發(fā)信方式）正常有高頻電流（長(zhǎng)期發(fā)信方式）3) 移頻方式（移頻方式（f1、f2）第二節(jié)第二節(jié) 縱聯(lián)保護(hù)通道縱聯(lián)保護(hù)通道5. 5.載波信號(hào)的種類載波信號(hào)的種類&保護(hù)元件允許信號(hào)跳閘脈沖1保護(hù)元件跳閘信號(hào)跳閘脈沖MNk1MINIMSNSMNk2MININSMS允許式方向

14、高頻保護(hù)閉鎖式方向高頻保護(hù)允許信號(hào)允許信號(hào)跳閘信號(hào)跳閘信號(hào)要求：兩側(cè) I 段有重疊區(qū)第二節(jié)第二節(jié) 縱聯(lián)保護(hù)通道縱聯(lián)保護(hù)通道閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)&保護(hù)元件閉鎖信號(hào)跳閘脈沖三、微波通信 頻帶寬頻帶寬（30030000MHz）、）、抗干擾、抗干擾、不受線路故障影響（允許不受線路故障影響（允許/ /跳閘信號(hào)）跳閘信號(hào)）需中繼需中繼（4060km）、價(jià)格貴、價(jià)格貴優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：應(yīng)用：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)應(yīng)用：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)四、光纖通信 通信容量大通信容量大、抗干擾、節(jié)省金屬材料等抗干擾、節(jié)省金屬材料等需中繼需中繼優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：應(yīng)用：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)應(yīng)用：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)

15、保護(hù)電信號(hào)光信號(hào)電信號(hào)光信號(hào)光纖第二節(jié)第二節(jié) 縱聯(lián)保護(hù)通道縱聯(lián)保護(hù)通道v3.微波通道微波通道v把需要傳送的信息調(diào)制成微波信號(hào)后，把需要傳送的信息調(diào)制成微波信號(hào)后，經(jīng)過空間傳播送到對(duì)端接收。經(jīng)過空間傳播送到對(duì)端接收。v微波信號(hào)的傳送距離在微波信號(hào)的傳送距離在50KM左右，超左右，超過這個(gè)距離需要設(shè)微波中繼站來轉(zhuǎn)送。過這個(gè)距離需要設(shè)微波中繼站來轉(zhuǎn)送。v微波保護(hù)。微波保護(hù)。ABC光信號(hào)在光導(dǎo)纖維內(nèi)傳輸具有衰耗低、抗干擾能力強(qiáng)、通信容光信號(hào)在光導(dǎo)纖維內(nèi)傳輸具有衰耗低、抗干擾能力強(qiáng)、通信容量大、比微波通信提高量大、比微波通信提高10 10 萬倍以上等優(yōu)點(diǎn)。目前光纖通信使萬倍以上等優(yōu)點(diǎn)。目前光纖通信使用的

16、波長(zhǎng)為用的波長(zhǎng)為0.85 um0.85 um、 1.31 um1.31 um、1.55 um 1.55 um 。光纖分多模光纖。光纖分多模光纖和單模光纖，后者比前者特性好，衰減小、頻帶寬適用于大容和單模光纖，后者比前者特性好，衰減小、頻帶寬適用于大容量遠(yuǎn)距離的通信系統(tǒng)。量遠(yuǎn)距離的通信系統(tǒng)。 光纖通信光纖通信光纖具有寬帶、遠(yuǎn)距離傳輸能力強(qiáng)、保密性好、抗干擾能力光纖具有寬帶、遠(yuǎn)距離傳輸能力強(qiáng)、保密性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn), ,是未來通信網(wǎng)的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)。是未來通信網(wǎng)的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)。第二節(jié)第二節(jié) 縱聯(lián)保護(hù)通道縱聯(lián)保護(hù)通道 輸電線路的光纖縱差保護(hù)輸電線路的光纖縱差保護(hù)v一、光纖通信的特點(diǎn)一、光

17、纖通信的特點(diǎn)v1通信容量大通信容量大v2抗干擾能力強(qiáng)抗干擾能力強(qiáng)v3原料資源豐富原料資源豐富v4線路架設(shè)方便線路架設(shè)方便二、光纖通道二、光纖通道v1調(diào)制器調(diào)制器 將要傳輸?shù)母髀沸畔?，調(diào)制成適合在光纖信道中將要傳輸?shù)母髀沸畔ⅲ{(diào)制成適合在光纖信道中傳輸?shù)拿}沖信號(hào)。傳輸?shù)拿}沖信號(hào)。v2光源光源 把調(diào)制器輸出的脈沖電信號(hào)調(diào)制成光信號(hào)。把調(diào)制器輸出的脈沖電信號(hào)調(diào)制成光信號(hào)。光源光源中繼器中繼器光檢測(cè)器光檢測(cè)器光纖光纖調(diào)制器調(diào)制器解調(diào)器解調(diào)器激光器驅(qū)動(dòng)電路原理圖激光器驅(qū)動(dòng)電路原理圖 UBLDUReVT2RcVT1103光纖與光纜光纖與光纜v用來傳送光信號(hào)，完成信息傳輸?shù)娜蝿?wù)。用來傳送光信號(hào)，完成信息傳輸

18、的任務(wù)。 由玻璃纖芯、玻璃包層和護(hù)套組成。由玻璃纖芯、玻璃包層和護(hù)套組成。v當(dāng)當(dāng)n2n1，且光束的入射角度，且光束的入射角度大于入射臨界大于入射臨界角時(shí)，光波在芯線和包層交界面發(fā)生全反射，角時(shí)，光波在芯線和包層交界面發(fā)生全反射，光束在光纖線中沿光束在光纖線中沿Z字形路線前進(jìn)，不會(huì)穿出字形路線前進(jìn)，不會(huì)穿出包層而受到損失。包層而受到損失。 圖611 光纖結(jié)構(gòu)示意圖包層n1護(hù)套纖芯n2光纜結(jié)構(gòu)示意圖光纜結(jié)構(gòu)示意圖v電力特種光纜：電力特種光纜：v全介質(zhì)自承式光全介質(zhì)自承式光纜纜ADSS、架空、架空地線復(fù)合光纜地線復(fù)合光纜OPGW、纏繞式、纏繞式光纜光纜GWWOP、捆綁式光纜捆綁式光纜ALLash、相

19、線、相線復(fù)合光纜復(fù)合光纜OPPC等。等。加強(qiáng)芯加強(qiáng)芯塑料包皮塑料包皮纜芯纜芯填充物填充物護(hù)套護(hù)套4光檢測(cè)器光檢測(cè)器v光檢測(cè)器用來接收光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成脈光檢測(cè)器用來接收光信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成脈沖電信號(hào)。沖電信號(hào)。v光檢測(cè)器的主要元件為光電二極管。光電二光檢測(cè)器的主要元件為光電二極管。光電二極管由極管由P型區(qū)、型區(qū)、N型區(qū)、本征區(qū)三部分構(gòu)成。型區(qū)、本征區(qū)三部分構(gòu)成。 本征區(qū)本征區(qū)PNv5解調(diào)器解調(diào)器v對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解碼和分路處理。對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解碼和分路處理。v同步電路通過檢測(cè)對(duì)側(cè)發(fā)送的同步碼，同步電路通過檢測(cè)對(duì)側(cè)發(fā)送的同步碼，使發(fā)送與接收側(cè)的信號(hào)時(shí)鐘保持同步。使發(fā)送與接收側(cè)的信號(hào)時(shí)鐘保持同步。

20、v6光中繼器光中繼器v對(duì)衰減的光波信號(hào)進(jìn)行放大，并對(duì)失真對(duì)衰減的光波信號(hào)進(jìn)行放大，并對(duì)失真的信號(hào)波形進(jìn)行矯正，使光波信號(hào)得到的信號(hào)波形進(jìn)行矯正，使光波信號(hào)得到再生。再生。三、光纖縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的原理三、光纖縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的原理MNM側(cè)電流側(cè)電流差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)N 側(cè) 電 流側(cè) 電 流差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)光纖通道光纖通道 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)一、縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理MNk1k2KDMINImInIrI0NMIIKNMIII正常、外部故障：內(nèi)部故障：1. 1. 工作原理工作原理基爾霍夫定律2. 2. 保護(hù)特性保護(hù)特性1 1）無制動(dòng)作用）無制動(dòng)作用NNTAnMMTAmIIn

21、IIInI11NMTAnmunbIInIII1setnmrIIIImax. kerssaperrelsetIKKKKImax.LrelsetIKI2min.setksetrsenIIIIK不平衡電流：躲過外部短路最大不平衡電流:躲過最大負(fù)荷電流（一側(cè)CT斷線）: 整定：校驗(yàn)：（單側(cè)電源最小方式最小短路電流（單側(cè)電源最小方式最小短路電流）MNk1k2KDMINImInIrI 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)MNk1k2KDMINImInIrI2 2）有制動(dòng)作用）有制動(dòng)作用nmII動(dòng)作線圈：制動(dòng)線圈：nmII正常、外部故障：正常、外部故障：內(nèi)部故障：內(nèi)部故障：動(dòng)作作用強(qiáng)，制動(dòng)作用弱動(dòng)

22、作作用強(qiáng)，制動(dòng)作用弱制動(dòng)作用強(qiáng)，動(dòng)作作用弱制動(dòng)作用強(qiáng)，動(dòng)作作用弱制動(dòng)特性：制動(dòng)特性： 動(dòng)作電流不是定值，而是隨制動(dòng)電流變化的特性。動(dòng)作電流不是定值，而是隨制動(dòng)電流變化的特性。動(dòng)作方程：動(dòng)作方程：0opnmnmIIIkII動(dòng)作區(qū)I dI brkI op0mInImInInmII特點(diǎn)：特點(diǎn)：內(nèi)部短路時(shí)提高了靈敏性；外部短路時(shí)提高了可靠性。內(nèi)部短路時(shí)提高了靈敏性；外部短路時(shí)提高了可靠性。 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù) 光纖分相差動(dòng)保護(hù)運(yùn)用電流差動(dòng)原理，采用光光纖分相差動(dòng)保護(hù)運(yùn)用電流差動(dòng)原理，采用光纖通信作為通信手段構(gòu)成的保護(hù)，性能優(yōu)越，應(yīng)纖通信作為通信手段構(gòu)成的保護(hù)，性能優(yōu)越，應(yīng)用

23、十分廣泛。用十分廣泛。1、光纖差動(dòng)的原理（1）電流差動(dòng)元件 差動(dòng)電流 制動(dòng)電流nmbrkIIInmdIIIMNMIk1k2NImInI保護(hù)保護(hù)M保護(hù)保護(hù)N光纖通道二、光纖分相差動(dòng)保護(hù)二、光纖分相差動(dòng)保護(hù) 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作方程動(dòng)作方程其中：其中：I Isetset必須躲過正常運(yùn)行時(shí)的最大不平衡電流必須躲過正常運(yùn)行時(shí)的最大不平衡電流（1 1）式為電流差動(dòng)判據(jù)，（）式為電流差動(dòng)判據(jù)，（2 2）為比率差動(dòng)判據(jù)）為比率差動(dòng)判據(jù)采用制動(dòng)特性的原因？采用制動(dòng)特性的原因？動(dòng)作特性（兩段式動(dòng)作特性（兩段式）（ 2,0.brkbrkbrkbrkdIIIKI）（1,0.0.brkb

24、rksetdIIIIdI0 .setIbrkIbrksetKI0 .O 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)分析內(nèi)外部故障時(shí)保護(hù)的動(dòng)作情況分析內(nèi)外部故障時(shí)保護(hù)的動(dòng)作情況1 1）內(nèi)部故障）內(nèi)部故障能可靠動(dòng)作，有絕對(duì)的選擇性能可靠動(dòng)作，有絕對(duì)的選擇性kIMNMINIknmdIIIIKnmbrkIIII）（10dI0 .setIbrkIbrksetKIO 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)分析內(nèi)外部故障時(shí)保護(hù)的動(dòng)作情況分析內(nèi)外部故障時(shí)保護(hù)的動(dòng)作情況2 2）外部故障外部故障可靠的不動(dòng)作可靠的不動(dòng)作unbnmdIIIIKnmbrkIIII2kIMNMINIdI0 .setIbrkI

25、brksetKIO 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)（2 2）電容電流對(duì)光纖差動(dòng)的影響）電容電流對(duì)光纖差動(dòng)的影響線路電容電流屬不平衡電流，整定時(shí)應(yīng)躲過其實(shí)測(cè)值。線路電容電流屬不平衡電流，整定時(shí)應(yīng)躲過其實(shí)測(cè)值。電容電流較大時(shí)可以進(jìn)行補(bǔ)償，方法如下：電容電流較大時(shí)可以進(jìn)行補(bǔ)償，方法如下：（3 3）保護(hù)的總啟動(dòng)元件）保護(hù)的總啟動(dòng)元件電流變化量啟動(dòng)元件電流變化量啟動(dòng)元件零序過流啟動(dòng)元件零序過流啟動(dòng)元件cIMNMINIcdCdIII 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)（4 4） 兩側(cè)電流的同步測(cè)量?jī)蓚?cè)電流的同步測(cè)量“同步數(shù)據(jù)同步數(shù)據(jù)”： 同步采樣、同步采樣、同時(shí)刻采樣點(diǎn)計(jì)算同時(shí)

26、刻采樣點(diǎn)計(jì)算1）基于數(shù)據(jù)通道的同步方法）基于數(shù)據(jù)通道的同步方法2）基于）基于GPS的同步方法的同步方法光纖分相差動(dòng)保護(hù)主要用在110KV及以上的電壓等級(jí)上作主保護(hù)使用。MNk1k2 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)2 2、光纖分相差動(dòng)的邏輯框圖、光纖分相差動(dòng)的邏輯框圖 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)（1 1）內(nèi)部故障情況）內(nèi)部故障情況（2 2）外部故障情況）外部故障情況（3 3）TATA斷線情況斷線情況（4 4）通道異常情況）通道異常情況（5 5）本側(cè)三跳情況）本側(cè)三跳情況 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)二、縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)原理二、縱聯(lián)電流相位

27、差動(dòng)保護(hù)原理區(qū)內(nèi)短路：兩側(cè)電流幾乎同相；區(qū)內(nèi)短路：兩側(cè)電流幾乎同相；措施：正半周發(fā)信，負(fù)半周停發(fā)。措施：正半周發(fā)信，負(fù)半周停發(fā)。區(qū)內(nèi)區(qū)內(nèi): : 高頻電流是間斷的；高頻電流是間斷的；wt0iminwt0imin區(qū)外短路：兩側(cè)電流相位幾乎反相。區(qū)外短路：兩側(cè)電流相位幾乎反相。區(qū)外區(qū)外: : 高頻電流是連續(xù)的。高頻電流是連續(xù)的。MNk1k2wt0180360wt0180360理想情況 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)短路間斷角大，區(qū)內(nèi)短路間斷角大，區(qū)外短路間斷角小。區(qū)外短路間斷角小。間斷角間斷角整定閉鎖角整定閉鎖角 ：b確定區(qū)外短路的最大間斷角。確定區(qū)外短路的最大間斷角。wtwty

28、lbhTAbbb180180yl6100157yl61002201800bb動(dòng) 作區(qū)時(shí)保護(hù)不動(dòng)。時(shí)保護(hù)不動(dòng)。整定： 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)校驗(yàn)：線路長(zhǎng)度的增加，使得閉鎖角整定值增大，動(dòng)作角減小。線路長(zhǎng)度的增加，使得閉鎖角整定值增大，動(dòng)作角減小。ybl610022區(qū)內(nèi)短路最不利情況下保護(hù)可能拒動(dòng)。區(qū)內(nèi)短路最不利情況下保護(hù)可能拒動(dòng)。01800bb動(dòng) 作區(qū)7060MINEMEMNk2MININI610022100lIINMN N端保護(hù)先動(dòng)作跳閘端保護(hù)先動(dòng)作跳閘, ,停止本側(cè)發(fā)信，停止本側(cè)發(fā)信， MM端保護(hù)再動(dòng)作跳閘。端保護(hù)再動(dòng)作跳閘。相繼動(dòng)作M M 端保護(hù)可能不動(dòng)端保護(hù)可能不

29、動(dòng) 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)三、影響縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作的因素1. 1. 電流互感器的誤差和不平衡電流電流互感器的誤差和不平衡電流2. 2. 輸電線路分布電容的影響輸電線路分布電容的影響3. 3. 過渡電阻的影響過渡電阻的影響故障分量電流與負(fù)荷電流相差不大，故障分量電流與負(fù)荷電流相差不大，負(fù)荷電流為穿越性質(zhì)，降低保護(hù)動(dòng)作靈敏度。負(fù)荷電流為穿越性質(zhì)，降低保護(hù)動(dòng)作靈敏度。線路兩端電流之和不為零，為線路電容電流。線路兩端電流之和不為零，為線路電容電流。MNk2MINI 第三節(jié)第三節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)1. 1. 閉鎖式工作原理閉鎖式工作原理kBCAD12345

30、6閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)故障線路：兩端功率方向均為正，無閉鎖信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作。故障線路：兩端功率方向均為正，無閉鎖信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作。非故障線路：功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)閉鎖信號(hào)，將保護(hù)閉鎖。非故障線路：功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)閉鎖信號(hào)，將保護(hù)閉鎖。區(qū)內(nèi)故障伴有通道損壞時(shí)，保護(hù)能否正確動(dòng)作？區(qū)內(nèi)故障伴有通道損壞時(shí)，保護(hù)能否正確動(dòng)作？Y工作方式：正常時(shí)無高頻電流，區(qū)外故障時(shí)發(fā)閉鎖信號(hào)。工作方式：正常時(shí)無高頻電流，區(qū)外故障時(shí)發(fā)閉鎖信號(hào)。一、縱聯(lián)方向保護(hù)的基本原理一、縱聯(lián)方向保護(hù)的基本原理 第四節(jié)第四節(jié) 縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)2.2.允許式方向高頻保護(hù)基本原理允許式方向高頻保護(hù)基本原理&保護(hù)元件允許信號(hào)跳閘脈

31、沖允許式方向高頻保護(hù)允許信號(hào)允許信號(hào)允許式特點(diǎn)：通道破壞時(shí)內(nèi)部故障保護(hù)會(huì)拒動(dòng)，而外部故障不會(huì)誤動(dòng)允許式特點(diǎn)：通道破壞時(shí)內(nèi)部故障保護(hù)會(huì)拒動(dòng)，而外部故障不會(huì)誤動(dòng)MNk2MININSMSMNk1MINIMSNS 第四節(jié)第四節(jié) 縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)MNk1MINIMSNSNMLINLINLUMLSNLSMLUMNk1MINIMSNSMENE00二、工頻故障分量的方向元件 第四節(jié)第四節(jié) 縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)正常運(yùn)行和外部故障時(shí)：兩側(cè)的突變量功率方向一側(cè)是線路正常運(yùn)行和外部故障時(shí)：兩側(cè)的突變量功率方向一側(cè)是線路母線（母線（N側(cè)），另外一側(cè)是母線側(cè)），另外一側(cè)是母線線路（線路（M側(cè)）。側(cè)）。內(nèi)部故障

32、時(shí)：兩側(cè)的突變量功率方向?yàn)榫€路內(nèi)部故障時(shí)：兩側(cè)的突變量功率方向?yàn)榫€路母線。母線。 內(nèi)部故障內(nèi)部故障外部故障外部故障工頻故障分量的方向元件的工作原理工頻故障分量的方向元件的工作原理 第四節(jié)第四節(jié) 縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)故障分量（工頻變化量）的方向繼電器故障分量（工頻變化量）的方向繼電器內(nèi)部故障以以M側(cè)保護(hù)為例來分析：側(cè)保護(hù)為例來分析：（1）正向短路（線路）正向短路（線路MN內(nèi)部故障）內(nèi)部故障） 有：有： 上式中的上式中的 、 也可以為故障分量中的序分量。也可以為故障分量中的序分量。 所以：所以：mSmIZUmUmI100)arg(argSmmZIU 第四節(jié)第四節(jié) 縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)外部故

33、障（2）反向短路（線路）反向短路（線路MN外部故障）外部故障） 有：有： 上式中的上式中的 、 也可以為故障分量中的序分量。也可以為故障分量中的序分量。 所以：所以：mNmIZUmUmI80)arg(argNmmZIU 第四節(jié)第四節(jié) 縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)則可推出，正方向元件的動(dòng)作方程為則可推出，正方向元件的動(dòng)作方程為10arg190IU反方向元件的動(dòng)作方程為反方向元件的動(dòng)作方程為170arg10IU引入模擬阻抗引入模擬阻抗Z ZD D, ,模值為模值為1 1，角度為系統(tǒng)阻抗角，則有，角度為系統(tǒng)阻抗角，則有180)arg(argDSDmmZZZIU正向短路時(shí)正向短路時(shí) 第四節(jié)第四節(jié) 縱聯(lián)方向

34、保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)反方向短路時(shí)反方向短路時(shí)0)arg(argDNDmmZZZIU90arg270IZUr引入模擬阻抗引入模擬阻抗Z ZD D, ,動(dòng)作方程可改寫為動(dòng)作方程可改寫為正向元件動(dòng)作方程正向元件動(dòng)作方程90arg90IZUr反向元件動(dòng)作方程反向元件動(dòng)作方程 第四節(jié)第四節(jié) 縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)k1IUsZIk2UsZsZIUsZIU90arg270IZUr22IZUs000IZUs90arg270222IZUr90arg270000IZUr90arg90222IZUr90arg90000IZUr90arg90IZUr22IZUs000IZUs區(qū)內(nèi)故障區(qū)外故障1）不受負(fù)荷狀態(tài)影響；）不受

35、負(fù)荷狀態(tài)影響；2）不受振蕩影響；）不受振蕩影響；3）不受過渡電阻影響；）不受過渡電阻影響；4）無電壓死區(qū)；）無電壓死區(qū)；5）有明確的方向性。）有明確的方向性。采用工頻故障分量的方向元件有如下特點(diǎn)：采用工頻故障分量的方向元件有如下特點(diǎn)： 第四節(jié)第四節(jié) 縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)跳閘發(fā)信收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA結(jié)合電容器1 1、啟動(dòng)元件的設(shè)置、啟動(dòng)元件的設(shè)置微機(jī)保護(hù)中，啟動(dòng)元件如下：微機(jī)保護(hù)中，啟動(dòng)元件如下：setTMAXIII25. 1高定值setTMAXIII5 . 0125. 1低定值思考：思考：1 1、設(shè)置兩個(gè)啟動(dòng)元件的原因？、設(shè)置兩個(gè)啟動(dòng)元件的

36、原因？ 第四節(jié)第四節(jié) 縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)三、縱聯(lián)方向保護(hù)中的特殊問題三、縱聯(lián)方向保護(hù)中的特殊問題2 2、先收訊后停訊的原則（延時(shí)保護(hù)停信）、先收訊后停訊的原則（延時(shí)保護(hù)停信）作用：區(qū)外故障時(shí)，防止啟動(dòng)元件（發(fā)訊）與正方向元件作用：區(qū)外故障時(shí)，防止啟動(dòng)元件（發(fā)訊）與正方向元件動(dòng)作時(shí)間的不配合而造成誤動(dòng)。動(dòng)作時(shí)間的不配合而造成誤動(dòng)。措施：先收訊措施：先收訊10ms10ms才允許正方向停訊才允許正方向停訊邏輯：參見下圖邏輯：參見下圖 第四節(jié)第四節(jié) 縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)啟動(dòng)元件動(dòng)作首先發(fā)信，此時(shí)門啟動(dòng)元件動(dòng)作首先發(fā)信，此時(shí)門7 7未動(dòng)作，可經(jīng)門未動(dòng)作，可經(jīng)門9 9發(fā)訊。發(fā)訊。停訊必須滿足停訊

37、必須滿足2 2個(gè)條件：個(gè)條件：nD-D-不動(dòng)，不動(dòng)，D+D+動(dòng)作，與門動(dòng)作，與門3 3有輸出，表示正向故障。有輸出，表示正向故障。n收訊收訊10ms10ms后，與門后，與門4 4有輸出有輸出n兩個(gè)條件滿足，兩個(gè)條件滿足，與門與門7 7有輸出，經(jīng)反向器閉鎖門有輸出，經(jīng)反向器閉鎖門9 9，停止，停止發(fā)訊發(fā)訊n區(qū)內(nèi)故障區(qū)內(nèi)故障na a、D-D-不動(dòng)，不動(dòng)，D+D+動(dòng)作，與門動(dòng)作，與門3 3有輸出，表示正向故障。有輸出，表示正向故障。b b、先收訊、先收訊10ms10ms后，無閉鎖信號(hào)，與門后，無閉鎖信號(hào)，與門5 5有輸出。有輸出。滿足這滿足這2 2個(gè)條件：個(gè)條件：判為內(nèi)部故障，與門判為內(nèi)部故障，與門

38、8 8有輸出，可以跳閘。有輸出，可以跳閘。 第四節(jié)第四節(jié) 縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)3 3、遠(yuǎn)方啟動(dòng)、遠(yuǎn)方啟動(dòng)作用：防止靠近故障側(cè)的啟動(dòng)元件由于某種原因拒動(dòng)而使作用：防止靠近故障側(cè)的啟動(dòng)元件由于某種原因拒動(dòng)而使正方向保護(hù)誤動(dòng)；方便手動(dòng)檢查通信通道正方向保護(hù)誤動(dòng)；方便手動(dòng)檢查通信通道措施：發(fā)信機(jī)既可以由啟動(dòng)元件啟動(dòng)，也可以由接受到的措施：發(fā)信機(jī)既可以由啟動(dòng)元件啟動(dòng)，也可以由接受到的運(yùn)方信號(hào)啟動(dòng)運(yùn)方信號(hào)啟動(dòng)參見上圖（參見上圖（T1,T1,與與1 1）4 4、其它保護(hù)停信、其它保護(hù)停信5 5、開關(guān)位置停信和弱饋線路、開關(guān)位置停信和弱饋線路6 6、功率倒方向、功率倒方向基本概念：基本概念：環(huán)網(wǎng)外部故障時(shí)，短路功率的方向可能發(fā)生環(huán)網(wǎng)外部故障時(shí)，短路功率的方向可能發(fā)生轉(zhuǎn)換（簡(jiǎn)稱功率倒向），參見下圖說明：轉(zhuǎn)換（簡(jiǎn)稱功率倒向），參見下圖說明： 第四節(jié)第四節(jié) 縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)收信收信對(duì)保護(hù)影響：可能誤動(dòng)對(duì)保護(hù)影響：可能誤動(dòng)要求：倒向過程中不應(yīng)失去閉鎖信號(hào)要求：倒向過程中不應(yīng)失去閉鎖信號(hào)措施：增設(shè)功率倒向判別回路，如下圖：措施：增設(shè)功率倒向判別回