第六章輸電線路縱聯保護

1、電力系統(tǒng)繼電保護原理 第六章 輸電線路的縱聯保護 6.1 6.1 輸電線路縱聯保護概述輸電線路縱聯保護概述 一、反應單側電氣量保護的缺陷一、反應單側電氣量保護的缺陷 （電流保護和距離保護）無法區(qū)分本線路末端短路與相鄰線路出口短路。無法實現全線速動。 二、輸電線路縱聯保護的概念二、輸電線路縱聯保護的概念 輸電線路縱聯保護：就是利用通信通道將線路兩端的保護裝置縱向聯結起來，將各端的電氣量（電流、功率方向等）傳送到對端，將兩端的電氣量進行比較，判斷故障在區(qū)內還是在區(qū)外，從而決定是否切斷被保護線路。 三、通信通道的類型 導引線通道-導引線縱聯差動保護2. 電力線載波通道-載波（高頻）保護 3. 微波通

2、道（150MHZ20HZ）-微波保護 4. 光纖通道-光纖保護 它只適用于1000-將將高頻電流限制在被保護線路以高頻電流限制在被保護線路以內。內。 對工頻電流：對工頻電流：Z0.04-工頻工頻電流可暢流無阻。電流可暢流無阻。123456782346758“相相-地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖123456782346758“相相-地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖123456782346758“相相-地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖123456782346758“相相-地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖123456782346758“相相-地地”制高頻通道示意圖制高頻通道

3、示意圖123456782346758“相相-地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖六、高頻通道工作方式六、高頻通道工作方式(1) (1) 正常無高頻電流方式正常無高頻電流方式 ( (短期發(fā)信方式短期發(fā)信方式) ) 短期發(fā)信是指在正常運行情況下，發(fā)信機短期發(fā)信是指在正常運行情況下，發(fā)信機不發(fā)信，高頻通道中沒有高頻電流通過。只有不發(fā)信，高頻通道中沒有高頻電流通過。只有在系統(tǒng)中發(fā)生故障時，發(fā)信機才由起動元件起在系統(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。動，高頻通道中才有高頻電流通過。信號信號短期發(fā)信方式短期發(fā)信方式六、高頻通道工作方式六、高頻通道工作方式(2)(2)正常有

4、高頻電流方式正常有高頻電流方式( (長期發(fā)信方式長期發(fā)信方式) ) 長期發(fā)信方式是指在正常運行情況下，收、長期發(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。道中始終有高頻電流通過。信號信號長期發(fā)信方式長期發(fā)信方式六、高頻通道工作方式六、高頻通道工作方式 (3) (3)移頻方式移頻方式 移頻方式是指在正常運行情況下，發(fā)信機移頻方式是指在正常運行情況下，發(fā)信機長期發(fā)送一個頻率為長期發(fā)送一個頻率為 f f1 1 的高頻信號，其作用的高頻信號，其作用是閉鎖保護和對通道進行連續(xù)檢查。在被保護是閉鎖保護和對通道進行

5、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)送頻率為發(fā)送頻率為 f f2 2 的高頻信號。的高頻信號。信號信號移頻發(fā)信方式移頻發(fā)信方式1f2f1f七、高頻信號的應用七、高頻信號的應用 可分為跳閘信號、允許信號和閉鎖信號?？煞譃樘l信號、允許信號和閉鎖信號。(1) (1) 跳閘信號跳閘信號跳閘跳閘(或或)七、高頻信號的應用七、高頻信號的應用 (2) (2) 允許信號允許信號跳閘跳閘(與與)七、高頻信號的應用七、高頻信號的應用 (3) (3) 閉鎖信號閉鎖信號跳閘跳閘(否否)6.2 6.2 導引線電流縱聯差動保護導引線電流縱聯差動保護I 一、

6、導引線縱聯電流差動保護的工作原理 M1IN1IM2IN2I正常運行或區(qū)外故障： N1M1IIN2M2II0IIIN2M2r 不動作 rII 一、導引線縱聯電流差動保護的工作原理M1IN1IM2IN2I區(qū)內故障： 動作 rILHkLHN1M1N2M2rnInIIIII/ )( dzI二、影響縱聯差動保護正確工作的因素 電流互感器的誤差和不平衡電流； 輸電線路的分布電容電流； 通道傳輸電流數據（模擬量或數字量）的誤差； 通道的工作方式和可靠性能I 不平衡電流對縱聯差動保護的影響M1IN1IM2IN2I區(qū)外故障時，由于的傳變誤差使 M2N2II rM2N2III0unbIrI為了保證縱差保護的選擇性

7、，其整定值必須躲過最大不平衡電流整定。由于不平衡電流越小，則保護的靈敏度越好。因此，為減小不平衡電流，對于縱聯差動保護應采用型號相同、磁化特性一致、剩磁小的高精度的電流互感器，如或級，表示考慮暫態(tài)的影響，表示用于保護，和表示不同的變比誤差等級。6.3 6.3 電流相位比較式縱聯保護電流相位比較式縱聯保護（相差高頻保護）（相差高頻保護）一、一、 基本原理基本原理 正常運行正常運行或區(qū)外故障或區(qū)外故障 MINI比較被保護線路兩側短路電流的相位。比較被保護線路兩側短路電流的相位。 tiMiNit連續(xù)信號連續(xù)信號 兩側電流相位兩側電流相位相差相差180 區(qū)內故障區(qū)內故障 MINI比較被保護線路兩側短路

8、電流的相位。比較被保護線路兩側短路電流的相位。 t間斷信號間斷信號 tiMiNi一、一、 基本原理基本原理 兩側電流相位兩側電流相位相同相同 起動元件：故障檢測元件(區(qū)分正常運行和故障) 2個起動元件由14組成： 其中：1和3靈敏度高（定值低）-起動發(fā)信 2和4靈敏度低（定值高）-準備跳閘 由1和2接相電流I ，作為三相短路的起動元件；由3和4接負序電流I2 ，作為不對稱短路的起動元件； 操作元件：由復合過濾器1+2和操作互感器構成；復合過濾器將三相電流轉變?yōu)橐粋€單相電流1+2 ，能夠正確反應各種故障；操作互感器將過濾器的輸出電流變成電壓去控制發(fā)信機，使其正半周發(fā)信，負半周不發(fā)信。21IKI

9、(一般K=6或8)發(fā)信回路的否1元件：正常運行時，起動元件不動作，無操作電流，發(fā)信機不發(fā)信；故障時，起動元件動作，發(fā)信機是否發(fā)信，取決于本側操作電流，當此電流為正半周時，發(fā)信機發(fā)出高頻電流，若為負半周，則發(fā)信機停信。比相元件比相元件 ：根據線路兩側電流的相位判斷內外故障：根據線路兩側電流的相位判斷內外故障區(qū)外故障時，收到連續(xù)高頻信號，否門被閉鎖，保護區(qū)外故障時，收到連續(xù)高頻信號，否門被閉鎖，保護不動作；不動作； 區(qū)內故障時，收到斷續(xù)的高頻信號，否門（在間斷內）區(qū)內故障時，收到斷續(xù)的高頻信號，否門（在間斷內）有輸出，經延時并展寬后使保護動作；有輸出，經延時并展寬后使保護動作； 二、閉鎖角及相繼動

10、作二、閉鎖角及相繼動作 區(qū)內故障 區(qū)外故障 180 0 為了保證當外部故障時保護不誤動，應找出外部故障可能出現的最大間隙角 ，并按此進行閉鎖。這個角度就叫做閉鎖角，表示為 。max.Wb TA的角度誤差： 7TA 保護裝置操作元件復合濾過器的誤差角： 15BH 高頻信號傳輸帶來的角誤差： ) s/km103(6100503605Lvlvlt 裕度角： 15y610037yLBHTAb l閉鎖角： 例：l = 300km 55610030037b1.1.閉鎖角的確定閉鎖角的確定 MENE70（）內部故障相繼動作行為分析：（）內部故障相繼動作行為分析： NZMZMENEMINI,70EENM超前,

11、60ZM阻抗角為90ZN阻抗角為MI60NI100(2)(2)內部故障相繼動作行為分析：內部故障相繼動作行為分析： NZMZMENEMINIMENE70MI60NI100M側 6100l1226100l157100M (2)(2)內部故障相繼動作行為分析：內部故障相繼動作行為分析： NZMZMENEMINIMENE70MI60NI100N側 6100l1226100l157100N (2)(2)內部故障相繼動作行為分析：內部故障相繼動作行為分析： NZMZMENEMINIMENE70MI60NI1001046100122Nl1406100122Ml5540-180MM例：l = 300km 5

12、5bM側保護不能動作 5576-180NNN側保護正確動作 為解決為解決M M端保護不能跳閘的問題，采用端保護不能跳閘的問題，采用N N側跳閘的同時，立即停止本側發(fā)信。側跳閘的同時，立即停止本側發(fā)信。N N側停信后，側停信后，M M 側收信機只能收到自己側收信機只能收到自己所發(fā)的信號，間隔角為所發(fā)的信號，間隔角為180180，M M側保側保護可立即跳閘。護可立即跳閘。 保護裝置的這種一端保護先動作，另保護裝置的這種一端保護先動作，另一端保護再動作跳閘，稱為一端保護再動作跳閘，稱為“相繼動相繼動作作”。6.46.4方向比較式縱聯保護方向比較式縱聯保護以正常無高頻電流而在區(qū)外故障時發(fā)出閉以正常無高

13、頻電流而在區(qū)外故障時發(fā)出閉鎖信號的方式構成。此閉鎖信號由短路功鎖信號的方式構成。此閉鎖信號由短路功率為負的一側發(fā)出，這個信號被兩端的收率為負的一側發(fā)出，這個信號被兩端的收信機所接收，而把保護閉鎖，故稱閉鎖式信機所接收，而把保護閉鎖，故稱閉鎖式方向縱聯保護（高頻閉鎖方向保護）。方向縱聯保護（高頻閉鎖方向保護）。一、概念一、概念 S S S S S S對對BCBC線路：保護線路：保護3 3和保護和保護4 4的功率方向都為正，的功率方向都為正，保護應動作于跳閘。保護應動作于跳閘。 二、基本原理二、基本原理 S S S S S S B B側的功率方向為負，該側發(fā)出高頻側的功率方向為負，該側發(fā)出高頻閉鎖

14、信號，被對側和本側保護接收，保護閉鎖信號，被對側和本側保護接收，保護1 1、2 2均不動。均不動。 高頻信號高頻信號 對對ABAB線路：線路：二、基本原理二、基本原理 S S S S S S C C側的功率方向為負，該側發(fā)出高頻側的功率方向為負，該側發(fā)出高頻閉鎖信號，被對側和本側保護接收，保護閉鎖信號，被對側和本側保護接收，保護5 5、6 6均不動。均不動。 對對CDCD線路：線路：高頻信號高頻信號 二、基本原理二、基本原理 S S S S S S高頻信號高頻信號 高頻信號高頻信號 區(qū)外故障時，由短路功率為負的一端發(fā)區(qū)外故障時，由短路功率為負的一端發(fā)閉鎖信號，此信號被兩端的收信機接收閉鎖信號，

15、此信號被兩端的收信機接收閉鎖保護。閉鎖保護。對于故障線路，兩側保護均為正對于故障線路，兩側保護均為正, ,不發(fā)不發(fā)閉鎖信號，故兩側保護都收不到閉鎖信閉鎖信號，故兩側保護都收不到閉鎖信號而動作于跳閘。號而動作于跳閘。二、基本原理二、基本原理優(yōu)點 由于利用非故障線路的一端發(fā)閉鎖信號，閉鎖非故障線路不跳閘，而對于故障線路跳閘不需要閉鎖信號，所以在區(qū)內故障伴隨通道破壞時，保護仍能可靠跳閘。三、三、閉鎖式方向縱聯保護的構成閉鎖式方向縱聯保護的構成I1低定值起動元件：低定值起動元件：靈敏度較高，起動發(fā)信機靈敏度較高，起動發(fā)信機發(fā)信；發(fā)信；I2高定值起動元件：高定值起動元件：靈敏度較低，起動保護的靈敏度較低

16、，起動保護的跳閘回路；跳閘回路；采用兩個靈敏度不同的起動元件，靈敏度高采用兩個靈敏度不同的起動元件，靈敏度高的起動發(fā)信機發(fā)閉鎖信號，靈敏度低的起動跳的起動發(fā)信機發(fā)閉鎖信號，靈敏度低的起動跳閘回路，以保證在外部故障時，遠離故障點側閘回路，以保證在外部故障時，遠離故障點側起動元件開放跳閘時，近故障點側起動元件肯起動元件開放跳閘時，近故障點側起動元件肯定能起動發(fā)信機發(fā)閉鎖信號。定能起動發(fā)信機發(fā)閉鎖信號。三、三、閉鎖式方向縱聯保護的構成閉鎖式方向縱聯保護的構成S+ S+ 功率方向元件：功率方向元件：判斷短路功率的方向；判斷短路功率的方向；t1t1延時返回元件：延時返回元件：外部故障切除后，保證近故外部

17、故障切除后，保證近故障點側繼續(xù)發(fā)信障點側繼續(xù)發(fā)信t1t1時間，避免高頻閉鎖信號過時間，避免高頻閉鎖信號過早解除而造成遠離故障點側保護誤動。早解除而造成遠離故障點側保護誤動。三、三、閉鎖式方向縱聯保護的構成閉鎖式方向縱聯保護的構成t3t3延時動作元件：延時動作元件：防止外部故障時，遠離故障防止外部故障時，遠離故障側的保護在未收到近故障點側發(fā)送的高頻閉鎖側的保護在未收到近故障點側發(fā)送的高頻閉鎖信號而誤動，要求延時信號而誤動，要求延時t2t2大于高頻信號在保護大于高頻信號在保護線路上的傳輸時間。線路上的傳輸時間。三、三、閉鎖式方向縱聯保護的構成閉鎖式方向縱聯保護的構成6.56.5距離縱聯保護距離縱聯

18、保護一、閉鎖式距離縱聯保護一、閉鎖式距離縱聯保護 閉鎖式距離縱聯保護是距離保護與電力閉鎖式距離縱聯保護是距離保護與電力線載波通道相結合，利用收發(fā)信機的高頻信線載波通道相結合，利用收發(fā)信機的高頻信號傳送對側保護的測量結果，兩端同時比較號傳送對側保護的測量結果，兩端同時比較兩側距離保護的測量結果，實現內部故障瞬兩側距離保護的測量結果，實現內部故障瞬時切除，區(qū)外故障不動作。時切除，區(qū)外故障不動作。 一、閉鎖式距離縱聯保護一、閉鎖式距離縱聯保護通道通道跳閘跳閘以兩端距離以兩端距離III段作為故障起動元件，以兩端段作為故障起動元件，以兩端距離距離II段作為方向判別元件和停信元件，若兩段作為方向判別元件和停信元件