第4章 輸電線縱聯(lián)保護.

1、1. 1. 按通道分類按通道分類縱聯(lián)保護的分類 2. 2. 按原理分類按原理分類導(dǎo)引線導(dǎo)引線：10km10km，TA二次電流，電流差動保護二次電流，電流差動保護電力線載波電力線載波：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時能動：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時能動微波微波：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 短線路保護短線路保護（1 1）方向比較式縱聯(lián)保護方向比較式縱聯(lián)保護: : 功率方向、測量阻抗判斷結(jié)果功率方向、測量阻抗判斷結(jié)果（2 2）縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流差動保護：電流波形、相位：電流波形、相位方向縱聯(lián)保護距離縱聯(lián)保護邏輯信號電氣量MNk1信息同步采集信息

2、同步采集一、電流、距離保護的缺陷反映：反映：缺陷：缺陷：MN123220kV 220kV 難以滿足穩(wěn)定性要求。難以滿足穩(wěn)定性要求。k1一側(cè)電氣量一側(cè)電氣量無法實現(xiàn)全線速動，無法實現(xiàn)全線速動，k2二段有延時，二段有延時，問題：保護切除時間和系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系？問題：保護切除時間和系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系？ PeIIPeIIImPTPeI0P Pt tm0PeIIPeIPT0P PPeIIIt t0二、輸電線路兩側(cè)電氣量的故障特征 1. 1. 兩端電流相量和兩端電流相量和二、輸電線路兩側(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

3、：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)功率方向為負(fù)一側(cè)功率方向為負(fù)3. 3. 兩端電流相位特征兩端電流相位特征0MNk1MINI區(qū)內(nèi)故障MNk2MINI區(qū)外故障1804. 4. 兩端測量阻抗兩端測量阻抗區(qū)內(nèi)故障：區(qū)內(nèi)故障：區(qū)外故障：區(qū)外故障：兩端兩端 Z ZII II （短路阻抗）（短路阻抗）均啟動均啟動近端近端 Z ZII II （短路阻抗）（短路阻抗）不啟動不啟動。假設(shè)：電源電勢相角相等無分布電容、TA、TV無誤差Unit Protection通信設(shè)備通信設(shè)備通道特點：特點：三

4、、反映線路兩側(cè)電氣量的縱聯(lián)保護MNk1k2保護裝置保護裝置絕對選擇性絕對選擇性無時限跳閘無時限跳閘定義：定義： 通信通道、通信通道、兩側(cè)保護縱向連接、兩側(cè)保護縱向連接、 電氣量特征對傳、電氣量特征對傳、同時比較、聯(lián)合工作。同時比較、聯(lián)合工作。電流、功率方向、電流相位（反映兩（反映兩TATA間任意點故障）間任意點故障）四、縱聯(lián)保護基本原理 四、縱聯(lián)保護基本原理 1. 1. 縱聯(lián)電流差動縱聯(lián)電流差動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)保護方向比較式縱聯(lián)保護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，功率方向為負(fù)者發(fā)出功

5、率方向元件判斷本端功率方向，功率方向為負(fù)者發(fā)出閉鎖信號，閉鎖兩端保護閉鎖信號，閉鎖兩端保護 閉鎖式方向縱聯(lián)保護閉鎖式方向縱聯(lián)保護3. 3. 電流相位比較式縱聯(lián)保護電流相位比較式縱聯(lián)保護兩端電流相位特征兩端電流相位特征4. 4. 距離縱聯(lián)保護距離縱聯(lián)保護兩端測量阻抗兩端測量阻抗MNk1k2第二節(jié) 縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換一、導(dǎo)引線通信（Pilot Wire Communication） （a）環(huán)流式（b）均壓式保護原理：電流差動原理保護原理：電流差動原理適用于短線路二、電力線載波通信（Power Line Carrier Communication） 1. 1. 原理原理電流相位（功率方向）電流相

6、位（功率方向）高頻信號高頻信號（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器耦合電容器連接濾波器連接濾波器高頻收發(fā)信機高頻收發(fā)信機接地開關(guān)接地開關(guān)3. 3. 通道特點及適用保護原理通道特點及適用保護原理無中繼、無中繼、經(jīng)濟、經(jīng)濟、施工簡單施工簡單干擾影響大、實時性差干擾影響大、實時性差縱聯(lián)電流差動縱聯(lián)電流差動優(yōu)點：優(yōu)點：缺點：缺點：原理：原理：4. 4. 通道工作方式通道工作方式1) 正常無高頻電流（故障啟動發(fā)信方式）正常無高頻電流（故障啟動發(fā)信方式）2) 正常有高頻電流（長期發(fā)信方式）正常有高頻電流（長期發(fā)

7、信方式）3) 移頻方式（移頻方式（f1、f2）方向高頻保護方向高頻保護相差高頻保護相差高頻保護5. 5. 載波信號的種類載波信號的種類&保護元件閉鎖信號跳閘脈沖&保護元件允許信號跳閘脈沖1保護元件跳閘信號跳閘脈沖MNk1MINIMSNSMNk2MININSMS閉鎖式方向高頻保護同時滿足以下兩個條件才作用于跳閘：1.本端保護元件動作；2.無閉鎖信號允許式方向高頻保護同時滿足以下兩個條件才作用于跳閘：1.本端保護元件動作；2.有允許信號允許信號允許信號跳閘信號跳閘信號要求：兩側(cè) I 段有重疊區(qū)閉鎖信號閉鎖信號阻止保護動作于跳閘的信號允許保護動作于跳閘的信號直接引起跳閘的信號三、微波

8、通信（Microwave Communication） 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）跳閘信號）需中繼需中繼（4060km）優(yōu)點：優(yōu)點：缺點：缺點：原理：縱聯(lián)電流分相差動保護原理：縱聯(lián)電流分相差動保護四、光纖通信（Optical Fiber Communication） 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：優(yōu)點：缺點：缺點：原理：縱聯(lián)電流分相差動保護原理：縱聯(lián)電流分相差動保護電信號光信號電信號光信號光纖第三節(jié) 方向比較式縱聯(lián)保護一、閉鎖式方向縱聯(lián)保護1. 1

9、. 工作原理工作原理kBCAD123456閉鎖信號閉鎖信號故障線路：非故障線路：正常時正常時: : 無高頻電流無高頻電流; ;第三節(jié) 方向比較式縱聯(lián)保護兩端功率方向均為正，無閉鎖信號，保護動作。功率方向為負(fù)的一側(cè)發(fā)閉鎖信號，將兩側(cè)保護閉鎖。故障時：功率方向為負(fù)側(cè)發(fā)送高頻閉鎖信號；故障時：功率方向為負(fù)側(cè)發(fā)送高頻閉鎖信號；功率方向為正側(cè)不發(fā)高頻信號。功率方向為正側(cè)不發(fā)高頻信號。kBCAD123456閉鎖信號閉鎖信號區(qū)內(nèi)故障伴有通道損壞時，保護能否正確動作？區(qū)內(nèi)故障伴有通道損壞時，保護能否正確動作？&保護元件允許信號跳閘脈沖閉鎖信號： 故障線路的保護不受通道損壞的影響能夠可靠 動作，不會拒動

10、； 非故障線路的保護受通道損壞的影響會誤動。如果傳送的是允許信號呢？如果傳送的是允許信號呢？答：受通道損壞的影響保護會拒動。2. 2. 閉鎖式方向縱聯(lián)保護的構(gòu)成閉鎖式方向縱聯(lián)保護的構(gòu)成跳閘停啟收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA結(jié)合電容器KW+: 功率方向元件KA2: 高定值電流元件 停信KA1: 低定值電流元件 起動發(fā)信kBCAD123456閉鎖信號閉鎖信號跳閘停啟收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA結(jié)合電容器4 4）單電源區(qū)內(nèi)短路）單電源區(qū)內(nèi)短路1 1）正常運行）正常運行3 3）區(qū)外短路）區(qū)外短路kBCAD123456閉鎖

11、信號閉鎖信號3. 3. 故障時保護動作行為分析故障時保護動作行為分析KA1、KA2 不起動2 2）區(qū)內(nèi)短路）區(qū)內(nèi)短路KA1啟信KW+ KA2停信跳閘KA1啟信KW+ 不停信閉鎖2本本 節(jié)節(jié) 課課 內(nèi)內(nèi) 容容 總總 結(jié)結(jié)1. 兩側(cè)電氣量故障特征2. 縱聯(lián)保護的概念及優(yōu)點4. 縱聯(lián)保護的信息通道載波通道的構(gòu)成、工作方式、信號性質(zhì)5. 閉鎖式方向縱聯(lián)保護工作原理3. 縱聯(lián)保護的分類（通道、原理）思考題：為何設(shè)思考題：為何設(shè)KA1、KA2兩個啟動元件？兩個啟動元件？ 為何設(shè)為何設(shè)t1、t2兩個延時？兩個延時？跳閘停啟收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA結(jié)合電容器kBC

12、AD123456閉鎖信號閉鎖信號3. 3. 工頻故障分量的方向元件工頻故障分量的方向元件MNk1MINIMSNS1) 1) 不受故障類型影響、無死區(qū)；不受故障類型影響、無死區(qū)；要求：要求：2) 2) 不受負(fù)荷影響；不受負(fù)荷影響；3) 3) 不受振蕩影響；不受振蕩影響；4) 4) 非全相運行中發(fā)生短路正確判定。非全相運行中發(fā)生短路正確判定。功率方向元件的輸入量：工頻故障分量功率方向元件的輸入量：工頻故障分量區(qū)內(nèi)故障區(qū)外故障Ik2UsZk1IUsZsZIUsZIU90arg270IZUr22IZUs000IZUs90arg270222IZUr90arg270000IZUr90arg90222IZU

13、r90arg90000IZUr90arg90IZUr22IZUs000IZUs1）不受負(fù)荷狀態(tài)影響；）不受負(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：采用工頻故障分量的方向元件有如下特點：三、閉鎖式距離(零序)縱聯(lián)保護跳閘停啟收信&t20t10ZITVTA結(jié)合電容器ZIIZIIItIItIIIBCAD123456k故障啟動發(fā)信元件: ZIII方向判別、停信元件: ZII獨立跳閘元件: ZI特點：區(qū)內(nèi)故障瞬時動作，區(qū)外故障作為后備。一、縱

14、聯(lián)電流差動保護原理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. 保護特性保護特性1 1）無制動作用）無制動作用NNTAnMMTAmIInIIInI11NMTAnmunbIInIII1setnmrIIIImax. ksternprelsetIKKKKImax.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：（單側(cè)電源最小方式最小短路電流）MNk1k2KDMINImInIrIMNk1k2KDMINImInIr

15、I2 2）有制動作用）有制動作用nmII動作線圈：制動線圈：nmII正常、外部故障：正常、外部故障：內(nèi)部故障：內(nèi)部故障：動作作用強，制動作用弱動作作用強，制動作用弱制動作用強，動作作用弱制動作用強，動作作用弱制動特性：制動特性：動作電流不是定值，而是隨制動電流變化的特性。動作電流不是定值，而是隨制動電流變化的特性。動作方程：動作方程：0opnmnmIIIkII動作區(qū)I rI resI op0mInImInInmII特點：特點： 內(nèi)部短路時提高了靈敏性；外部短路時提高了可靠性。內(nèi)部短路時提高了靈敏性；外部短路時提高了可靠性。3. 3. 兩側(cè)電流的同步測量兩側(cè)電流的同步測量“同步數(shù)據(jù)同步數(shù)據(jù)”：

16、同步采樣、同步采樣、同時刻采樣點計算同時刻采樣點計算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采樣時刻調(diào)整法采樣時刻調(diào)整法同步采樣：秒脈沖同步采樣：秒脈沖相同時標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)時間相同時標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)時間采樣數(shù)據(jù)修正法采樣數(shù)據(jù)修正法時鐘校正法時鐘校正法縱聯(lián)電流差動保護主要用在發(fā)電機、變壓器、母線等集中參數(shù)元件上；超短距離輸電線導(dǎo)引線保護中有所采用。MNk1k2二、縱聯(lián)電流相位差動保護原理區(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：措施：正半周發(fā)信，負(fù)半周停發(fā)。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；wt0i

17、minwt0imin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。wtwtylbhTAbbb180180yl6100157yl61002201800bb動 作區(qū)時保護不動。時保護不動。整定：校驗：線路長度的增加，使得閉鎖角整定值增大，動作角減小。線路長度的增加，使得閉鎖角整定值增大，動作角減小。ybl610022區(qū)內(nèi)短路最不利情況下保護可能拒動。區(qū)內(nèi)短路最不利情況下保護可能拒動。01800bb動 作區(qū)7060MINEMEMNk2MININI610022100lIINMN N端保護先動作跳閘端保護先動作跳閘, ,停止本側(cè)