縱聯(lián)電流差動保護

1、編輯課件14.4 4.4 縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流相位差動保護縱聯(lián)電流相位差動保護編輯課件24.4.1 4.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理縱聯(lián)電流差動保護原理1.1.縱聯(lián)電流差動保護原理縱聯(lián)電流差動保護原理 MINIKDrImInI1k2k)1TAMMmIInI（nmrIII)1TANNnIInI（編輯課件34.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理1.1.縱聯(lián)電流差動保護原理縱聯(lián)電流差動保護原理 在在正常行運行及區(qū)外故障正常行運行及區(qū)外故障時，時， ，流過差動，流過差動繼電器的電流（不平衡電流）為：繼電器的電流（不平衡電流）為：電流繼電器正確動作時，電流繼

2、電器正確動作時，差動電流（動作電流）差動電流（動作電流） 應躲應躲過最大不平衡電流，即：過最大不平衡電流，即：NMII)1TANMnmunbIInIII（rIunbnmrIIII編輯課件44.4.1 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在工程上，不平衡電流穩(wěn)態(tài)值采用電流互感器的10%10%的誤差曲線按下式計算：的誤差曲線按下式計算：stK當兩側(cè)互感器的型號、容量相同時取當兩側(cè)互感器的型號、容量相同時取0.5，不同取，不同取1。npK非周期分量系數(shù)。非周期分量系數(shù)。 kI外部短路時流過互感器的短路電流（二次值）。外部短路時流過互感器的短路電流（二次值）。可見：不平衡電

3、流的大小和外部短路電流的大小有關(guān)，短路可見：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。電流越大，不平衡電流越大。knpstunbIKKI1 . 0編輯課件54.4.1 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：因此，差動保護的判據(jù)有兩種思路： （1 1）躲過最大不平衡電流）躲過最大不平衡電流Iunb.max，這種方法可以防，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；靈敏度； （2 2）采用浮動門坎，即帶制動特性的差動保護。因）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

4、流過差動回路的不平衡電流與短路電流的為區(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。以根據(jù)短路電流的大小調(diào)整差動保護的動作門坎。編輯課件64.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理 外部短路時穿過兩側(cè)電流互感器的外部短路時穿過兩側(cè)電流互感器的實際短路電流實際短路電流 可以可以采用以下方法計算：采用以下方法計算：resI0)180cos(00)180cos()180cos(5 . 05 . 0mnmnmnnmresnmresnmresIIIIIIIII， 在差動繼電器

5、的設計中，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：resIresIresresrIKI 比率制動方式比率制動方式標積制動方式標積制動方式編輯課件74.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理2.2.輸電線路縱聯(lián)電流差動保護特性分析輸電線路縱聯(lián)電流差動保護特性分析（1 1）不帶制動特性的差動繼電器特性）不帶制動特性的差動繼電器特性 動作方程：動作方程： 的選擇方法：的選擇方法： 1 1）躲過外部短路時的最大不平衡電流）躲過外部短路時的最大不平衡電流 2 2）躲過最大負荷電流）躲過最大負荷電流setnmrIIIIsetImax. ksternprelsetIKKKKI外部短路

6、時流過電流互感器外部短路時流過電流互感器的最大短路電流（二次值）的最大短路電流（二次值）max.LrelsetIKI線路正常運行時的最大負荷電流的二次值線路正常運行時的最大負荷電流的二次值取兩者中的較大者作為整定值取兩者中的較大者作為整定值?？煽肯禂?shù)，取可靠系數(shù)，取1.22非周期分量系數(shù)，差動回路非周期分量系數(shù)，差動回路采用速飽和變流器時取采用速飽和變流器時取1；采用串聯(lián)電阻時取采用串聯(lián)電阻時取1.52；互感器互感器10%誤差系數(shù)誤差系數(shù)互感器同型系數(shù)，取互感器同型系數(shù)，取0.5或或1編輯課件84.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理（1 1）不帶制動特性的差動繼電器特性）不帶制動特性的差動繼電器特性

7、 靈敏度檢驗：靈敏度檢驗：保護應滿足在單側(cè)電源運行發(fā)生保護應滿足在單側(cè)電源運行發(fā)生內(nèi)部短路時有足夠靈敏度的要求。內(nèi)部短路時有足夠靈敏度的要求。2min.setksetrsenIIIIKmin. kI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。 若縱差動保護不滿足靈敏度要求，可采用帶制動特性若縱差動保護不滿足靈敏度要求，可采用帶制動特性的縱差動保護。的縱差動保護。編輯課件94.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理（2 2）帶制動特性的差動繼電器特性）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。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

8、線圈流過兩側(cè)互感器的電流之差（循環(huán)電流）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線圈流過兩側(cè)互感器的電流之和 ，動作條件為：，動作條件為：nmIInmII0opI很小，克服繼電器機械摩擦或保證電路狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)做需要的值。K制動系數(shù)，在01之間選擇。0opnmnmIIIKII編輯課件104.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理區(qū)外故障時（區(qū)外故障時（k2k2點短路），點短路）， mInI2knmIInmII很大，制動作用強很大，制動作用強nmII很小，動作作用弱很小，動作作用弱提高了外部短路時提高了外部短路時不動作的可靠性。不動作的可靠性。0opnmnmIII

9、KII編輯課件114.4.1 縱聯(lián)電流差動保護原理區(qū)內(nèi)故障時（區(qū)內(nèi)故障時（k1k1點短路），點短路）， mInI1k近似同相nmII,nmII較小，制動作用較弱較小，制動作用較弱nmII很大，動作作用很強很大，動作作用很強提高了內(nèi)部短路時提高了內(nèi)部短路時保護動作的靈敏性保護動作的靈敏性0opnmnmIIIKII編輯課件124.4.4.4.2 2 縱聯(lián)電流相位差動保護縱聯(lián)電流相位差動保護1.1.縱聯(lián)電流縱聯(lián)電流相位相位差動保護的工作原理差動保護的工作原理 縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流差動保護要求傳輸兩端的電流相量，對傳輸要求傳輸兩端的電流相量，對傳輸設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

10、設備的容量和速率都有較高的要求，并要求兩端的數(shù)據(jù)要嚴格同步，利用電力線載波通道很難滿足要求。因此縱聯(lián)嚴格同步，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。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)電流相位差動保護縱聯(lián)電流相位差動保護僅利用輸電線路的兩端電流相僅利用輸電線路的兩端電流相位在區(qū)外短路時相差位在區(qū)外短路時相差180180、區(qū)內(nèi)短路時相差、區(qū)內(nèi)短路時相差0 0來區(qū)分故來區(qū)分故障范圍障范圍。此時需要傳遞兩端各自的相位信息，。此時需要傳遞兩端各自的相位信息，需要傳遞的需要傳遞的信息量小。信息量小。編輯課件134.4.2 縱聯(lián)電流相

11、位差動保護 在傳遞相位信息時，兩端保護在傳遞相位信息時，兩端保護僅在本端正半波（負半僅在本端正半波（負半波）時啟動發(fā)信機發(fā)送高頻信號波）時啟動發(fā)信機發(fā)送高頻信號，這樣外部故障時兩端電，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，輸電線路上將出現(xiàn)間斷的高頻信號。線路上將出現(xiàn)間斷的高頻信號。 因此可以從高頻信號的連續(xù)和間斷反應兩端電流相位因此可以從高頻信號的連續(xù)和間斷反應兩端電流相位比較結(jié)果，構(gòu)成相位縱聯(lián)保護。比較結(jié)果，構(gòu)成相位

12、縱聯(lián)保護。 下面結(jié)合圖形具體說明。下面結(jié)合圖形具體說明。mInI2k區(qū)外故障時t180360180360 當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。當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。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)的存在連續(xù)的高頻信號。高頻信號。mInI1k區(qū)內(nèi)故障時t180360180360 可見，區(qū)內(nèi)故障時，兩端電流同相，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向線路發(fā)送高頻

13、信號的時刻基本相同，因此，相同，因此，輸電線路上的高頻信號是不連續(xù)的。輸電線路上的高頻信號是不連續(xù)的。過過濾濾器器&啟啟發(fā)發(fā)信信收收信信TA2IIIIIII2III2I112t001t3t4t21IKI跳閘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)信啟動跳閘元件故障啟動發(fā)信機元件收信比較時間收信比較時間元件，功能分元件，功能分析見后頁析見后頁收信比較時間 元件 時間元件時間元件 在收到輸電線路上的高頻信號后，將延時在收到輸電線路上的高頻信號后，將延時 后有輸出，并展后有輸出，并展寬寬 時間。時間。延時延時 時間才有輸出的原因時間才有輸出的原因3t3t3t4t3t區(qū)外故障區(qū)

14、外故障區(qū)內(nèi)故障區(qū)內(nèi)故障3t3t區(qū)外故障區(qū)外故障時，延時時，延時 后，仍然有高頻信號，保護不跳閘；后，仍然有高頻信號，保護不跳閘；區(qū)內(nèi)故障時，延時區(qū)內(nèi)故障時，延時 后，高頻信號出現(xiàn)了間斷，保護跳閘。后，高頻信號出現(xiàn)了間斷，保護跳閘。3t3t 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，因而需要對時，高頻電流間斷的時間也會小于半個周波，因而需要對t3t3進行

15、整定。進行整定。編輯課件184.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護2.2.縱聯(lián)電流縱聯(lián)電流相位相位差動保護的動作特性和相繼動作差動保護的動作特性和相繼動作 縱聯(lián)電流相位差動保護的縱聯(lián)電流相位差動保護的閉鎖角閉鎖角及其整定及其整定：為了保證：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，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)此得到據(jù)此得到對應工頻的相角差對應工頻的相角差，以整定，以整定t3t3延時。延時。編輯課件194.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護（1 1）區(qū)外故障）區(qū)外故障

16、考慮互感器誤差：考慮互感器誤差：+7+7 考慮器件延時：考慮器件延時：+15+15 考慮傳播延時：考慮傳播延時：+ + 考慮裕量考慮裕量 ：+15+15 閉鎖角：閉鎖角：6100LyybL6100157編輯課件204.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護180360b180360bItIIt 由于各種因素的影響，在區(qū)外故障時，高頻信號可能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，間斷角為出現(xiàn)間斷，間斷角為 ，可見，只有合理設置時間，可見，只有合理設置時間t3t3才能夠防止其誤動作。才能夠防止其誤動作。 b編輯課件214.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護 當按照上述原則整定閉鎖角以后，還要校驗

17、在區(qū)內(nèi)短路當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。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)：對于如圖所示的系統(tǒng)： 1kmInIMNmEnE超前超前 約約7070，設在靠近，設在靠近N N側(cè)發(fā)生三相短路；側(cè)發(fā)生三相短路；MEM M側(cè)電流側(cè)電流 滯后滯后 的角度考慮最不利情況，設為的角度考慮最不利情況，設為6060；N N側(cè)電流側(cè)電流 滯后滯后 的角度考慮最不利情況，設為的角度考慮最不利情況，設為9090；因此兩側(cè)電流相位差可達到因此兩側(cè)電流相位差可達到100100。NEmIMEnInE編輯課件224.4.2 縱聯(lián)電流相位差動保護 當按照上述原則

18、整定閉鎖角以后，還要校驗在區(qū)內(nèi)短路當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。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)：對于如圖所示的系統(tǒng)： 1kmInIMNmEnEmEnE7060mInI100編輯課件234.4.2 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)電流相位相差相位相差100100，因此，對保護動作很不利。，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號由滯后的N N側(cè)傳輸?shù)絺?cè)傳輸?shù)組

19、 M側(cè)的時間延遲，則在側(cè)的時間延遲，則在M M側(cè)收到的高側(cè)收到的高頻信號相位差最大可達：頻信號相位差最大可達：6100122610022100LL 隨著線路的增長，兩側(cè)電流相位差增大，高頻信號不隨著線路的增長，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)。連續(xù)的間隔縮短，有可能進入不動作區(qū)。 如下圖所示。如下圖所示。mInI1kMNmEnE6100L1803606100122L3t延遲延遲編輯課件254.4.2 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號由滯后的M M側(cè)傳輸?shù)絺?cè)傳輸?shù)絅 N側(cè)

20、的時間延遲，則在側(cè)的時間延遲，則在N N側(cè)收到的高側(cè)收到的高頻信號相位差最大可達：頻信號相位差最大可達：6100122610022100LL 隨著線路的增長，兩側(cè)電流相位差減小，高頻信號不隨著線路的增長，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。連續(xù)的間隔增加，則保護可以動作。 如下圖所示。如下圖所示。（2 2）區(qū)內(nèi)故障）區(qū)內(nèi)故障 6100LmInI1kMNmEnE180360延遲延遲6100122L3t編輯課件274.4.2 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，從上述分析可以看到，由于誤差的影響，M M側(cè)保護可能側(cè)保護可能不能跳閘，為了解決這一問題，當不能跳閘，為了解決這一問題，當N N側(cè)跳閘后，則停發(fā)高側(cè)跳閘后，則停發(fā)高頻信號，頻信號，M M側(cè)則只能收到自己發(fā)出的高頻信號，間隔側(cè)則只能收到自己發(fā)出的高頻信號，間隔180180，滿足跳閘條件，隨機跳閘。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