第4章輸電線路縱聯(lián)保護第1講

1、4.1.1 縱聯(lián)保護基本原理縱聯(lián)保護基本原理（一）高壓輸電線路對保護的要求（一）高壓輸電線路對保護的要求 高壓輸電線路故障的快速切除，對于維持同步穩(wěn)定，防高壓輸電線路故障的快速切除，對于維持同步穩(wěn)定，防止元件故障發(fā)展為系統(tǒng)事故具有特殊意義。止元件故障發(fā)展為系統(tǒng)事故具有特殊意義。 （二）反映單端電氣量保護的不足（二）反映單端電氣量保護的不足 距離、電流保護等反映單端電氣量的保護無法識別線路距離、電流保護等反映單端電氣量的保護無法識別線路末端、對側(cè)母線、下級線路出口故障。因而無法實現(xiàn)全末端、對側(cè)母線、下級線路出口故障。因而無法實現(xiàn)全線速動，其根本原因是其動作判據(jù)本身不具備絕對的選線速動，其根本原因

2、是其動作判據(jù)本身不具備絕對的選擇性。擇性。PROBLEM：如何實現(xiàn)全線速動 研究和實踐表明，利用線路兩側(cè)的電氣量可以快速、可研究和實踐表明，利用線路兩側(cè)的電氣量可以快速、可靠地區(qū)分本線路內(nèi)部任意短路與外部短路，達到有選擇、快靠地區(qū)分本線路內(nèi)部任意短路與外部短路，達到有選擇、快速切除全線路任意點短路的目的。速切除全線路任意點短路的目的。 為此需要將線路一側(cè)電氣量信息傳到另一側(cè)去，安裝于為此需要將線路一側(cè)電氣量信息傳到另一側(cè)去，安裝于兩側(cè)的保護對兩側(cè)的電氣量同時比較、聯(lián)合工作，也就是說兩側(cè)的保護對兩側(cè)的電氣量同時比較、聯(lián)合工作，也就是說在線路兩側(cè)之間發(fā)生縱向聯(lián)系，以這種方式構(gòu)成的保護，成在線路兩側(cè)

3、之間發(fā)生縱向聯(lián)系，以這種方式構(gòu)成的保護，成為為輸電線路的縱聯(lián)保護。輸電線路的縱聯(lián)保護?？v聯(lián)保護的基本構(gòu)成縱聯(lián)保護的基本構(gòu)成 縱聯(lián)保護的基本構(gòu)成縱聯(lián)保護的基本構(gòu)成雙端保護雙端保護實現(xiàn)被保護元件兩端電氣量的采集處理。計算本端的電實現(xiàn)被保護元件兩端電氣量的采集處理。計算本端的電氣量信息，如：電流，功率方向，電流相位，故障距離氣量信息，如：電流，功率方向，電流相位，故障距離等等通信設(shè)備通信設(shè)備將上述信息發(fā)送至對端的保護設(shè)備，同時接收對端保護將上述信息發(fā)送至對端的保護設(shè)備，同時接收對端保護發(fā)送的信息并送至本端保護單元發(fā)送的信息并送至本端保護單元通信信道通信信道信息傳輸?shù)拿浇樾畔鬏數(shù)拿浇?縱聯(lián)保護的分類

4、縱聯(lián)保護的分類導(dǎo)引線縱聯(lián)保護導(dǎo)引線縱聯(lián)保護電力載波縱保護電力載波縱保護微波縱聯(lián)保護微波縱聯(lián)保護光纖縱聯(lián)保護光纖縱聯(lián)保護按通信媒介分類按通信媒介分類方向比較式縱聯(lián)保護方向比較式縱聯(lián)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)電流相位差動保護距離距離縱聯(lián)縱聯(lián)保護保護按工作原理分類按工作原理分類4.1.2 輸電線路短路時兩端電氣量的故障特征分析輸電線路短路時兩端電氣量的故障特征分析4.1.2 輸電線路短路時兩端電氣量的故障特征分析輸電線路短路時兩端電氣量的故障特征分析所選電氣量區(qū)內(nèi)故障特征區(qū)外或正常運行時特征保護原理功率方向均指向被保護元件一端指向被保護元件反方向方向比較式縱聯(lián)保護

5、電流縱聯(lián)電流差動保護電流相位相差0度相差180度電流相位比較縱聯(lián)保護測量阻抗正向II段內(nèi)一端反向距離縱聯(lián)保護1MNkIII0MNII 4.2.1 導(dǎo)引線通信導(dǎo)引線通信 將線路兩端電流互感器二次電流直接將線路兩端電流互感器二次電流直接通過專門鋪設(shè)的通過專門鋪設(shè)的導(dǎo)引線傳送導(dǎo)引線傳送至對端保護二次回路，稱為至對端保護二次回路，稱為導(dǎo)引線縱聯(lián)保護導(dǎo)引線縱聯(lián)保護。特點：特點：信息無須加工，直接傳送至對端，因而基本不存在同步信息無須加工，直接傳送至對端，因而基本不存在同步問題問題保護原理一般采用電流差動原理，故也稱導(dǎo)引線差動保保護原理一般采用電流差動原理，故也稱導(dǎo)引線差動保護。護。簡單可靠，不受系統(tǒng)運行

6、方式影響，不受振蕩影響簡單可靠，不受系統(tǒng)運行方式影響，不受振蕩影響 4.2.1 導(dǎo)引線通信導(dǎo)引線通信 工程接線之一：線路兩側(cè)電流互感器的同極性端子經(jīng)導(dǎo)引工程接線之一：線路兩側(cè)電流互感器的同極性端子經(jīng)導(dǎo)引線連接起來，線連接起來，保護繼電器各有兩個線圈，動作線圈跨接在保護繼電器各有兩個線圈，動作線圈跨接在兩根導(dǎo)引線之間，流過兩端的和電流，起動作作用。制動兩根導(dǎo)引線之間，流過兩端的和電流，起動作作用。制動線圈串接在導(dǎo)引線回路中，流過兩端循環(huán)電流，起制動作線圈串接在導(dǎo)引線回路中，流過兩端循環(huán)電流，起制動作用，當(dāng)繼電器動作作用大于制動作用時，保護動作。用，當(dāng)繼電器動作作用大于制動作用時，保護動作。 4.

7、2.1 導(dǎo)引線通信導(dǎo)引線通信 區(qū)外故障時或正常運行時，動作線圈中沒有電流流過，即區(qū)外故障時或正常運行時，動作線圈中沒有電流流過，即處于電流平衡狀態(tài)，此時導(dǎo)引線流過兩端循環(huán)電流，故稱處于電流平衡狀態(tài)，此時導(dǎo)引線流過兩端循環(huán)電流，故稱環(huán)流式。環(huán)流式。 4.2.1 導(dǎo)引線通信導(dǎo)引線通信 工程接線之二：線路兩端電流互感器的異極性端子經(jīng)工程接線之二：線路兩端電流互感器的異極性端子經(jīng)由導(dǎo)引線連接起來，繼電器的動作線圈串接在導(dǎo)引線由導(dǎo)引線連接起來，繼電器的動作線圈串接在導(dǎo)引線回路中，流過兩端的差點流；制動線圈則被跨接在兩回路中，流過兩端的差點流；制動線圈則被跨接在兩根導(dǎo)引線之間，流過和電流。根導(dǎo)引線之間，流

8、過和電流。 4.2.1 導(dǎo)引線通信導(dǎo)引線通信 正常運行或區(qū)外故障時，被保護線路兩側(cè)電流互感器正常運行或區(qū)外故障時，被保護線路兩側(cè)電流互感器極性相異的端子的輸出電流大小相等且方向相同，故極性相異的端子的輸出電流大小相等且方向相同，故導(dǎo)引線及動作線圈中均沒有電流通過，二次電流只能導(dǎo)引線及動作線圈中均沒有電流通過，二次電流只能分別在各自的制動線圈和二次繞組中流過。分別在各自的制動線圈和二次繞組中流過。 4.2.1 導(dǎo)引線通信導(dǎo)引線通信 缺點：缺點：需鋪設(shè)專門的導(dǎo)引線，投資高，互感器二次負載較大。需鋪設(shè)專門的導(dǎo)引線，投資高，互感器二次負載較大。導(dǎo)引線本身的故障，會引起保護的拒動或誤動。導(dǎo)引線本身的故障

9、，會引起保護的拒動或誤動。 應(yīng)用：應(yīng)用：高壓電網(wǎng)超短線路（幾公里或十幾公里）。 4.2.2 電力線載波通信電力線載波通信 采用輸電線路本身作為信息傳輸媒介，在傳輸電能的采用輸電線路本身作為信息傳輸媒介，在傳輸電能的同時完成兩端信息的交換。同時完成兩端信息的交換。 （一）通道的構(gòu)成u輸電線路u阻波器（1）u耦合電容器（2）u連接濾波器（3）u高頻收發(fā)信機（5）u接地開關(guān)（6）u電纜（4） 4.2.2 電力線載波通信電力線載波通信 阻波器：阻波器：為了使兩端發(fā)送的高頻載波信號只在本線路內(nèi)傳為了使兩端發(fā)送的高頻載波信號只在本線路內(nèi)傳輸而不穿越到相鄰的線路上去，采用電感線圈與可調(diào)電容輸而不穿越到相鄰的

10、線路上去，采用電感線圈與可調(diào)電容組成并聯(lián)諧振回路，起阻抗與頻率關(guān)系如圖所示。組成并聯(lián)諧振回路，起阻抗與頻率關(guān)系如圖所示。 4.2.2 電力線載波通信電力線載波通信 耦合電容器：耦合電容器：為了使工頻對地泄漏電流減到極小，采用耦為了使工頻對地泄漏電流減到極小，采用耦合電容器，它的電容量極小，對工頻信號呈現(xiàn)非常大的阻合電容器，它的電容量極小，對工頻信號呈現(xiàn)非常大的阻抗，同時可以防止工頻電壓侵入高頻收、發(fā)信機，而對高抗，同時可以防止工頻電壓侵入高頻收、發(fā)信機，而對高頻載波電流呈現(xiàn)很小阻抗。頻載波電流呈現(xiàn)很小阻抗。 4.2.2 電力線載波通信電力線載波通信 連接濾波器：連接濾波器：由可調(diào)電感的空心變壓

11、器和電容構(gòu)成，可使由可調(diào)電感的空心變壓器和電容構(gòu)成，可使所選頻帶的高頻電流能夠順利通過。架空線路的波阻抗約所選頻帶的高頻電流能夠順利通過。架空線路的波阻抗約為為400歐，高頻電纜的阻抗約為歐，高頻電纜的阻抗約為100歐，連接濾波器可使歐，連接濾波器可使兩側(cè)的阻抗匹配，從而使高頻信號在收、發(fā)信機和輸電線兩側(cè)的阻抗匹配，從而使高頻信號在收、發(fā)信機和輸電線路間傳遞時不發(fā)生反射，減少高頻能量的衰耗。路間傳遞時不發(fā)生反射，減少高頻能量的衰耗。 4.2.2 電力線載波通信電力線載波通信 接地開關(guān)接地開關(guān)：當(dāng)檢修連接濾波器時，接通接地開關(guān)，使耦合：當(dāng)檢修連接濾波器時，接通接地開關(guān)，使耦合電容器下端可靠接地。

12、電容器下端可靠接地。 4.2.2 電力線載波通信電力線載波通信（二）電力線載波通道特點（二）電力線載波通道特點工作帶寬窄：工作帶寬窄：50-400kHz。過低易受工頻干擾，過高衰。過低易受工頻干擾，過高衰耗太大耗太大無中繼、通信距離長。無中繼、通信距離長。可達幾百公里?？蛇_幾百公里。經(jīng)濟方便，無須鋪設(shè)其他信道，可與輸電線路同步建設(shè)。經(jīng)濟方便，無須鋪設(shè)其他信道，可與輸電線路同步建設(shè)。通信速率低，僅適合傳送邏輯信號。通信速率低，僅適合傳送邏輯信號。因而適合于縱聯(lián)方因而適合于縱聯(lián)方向、縱聯(lián)距離、縱聯(lián)相位差動保護。向、縱聯(lián)距離、縱聯(lián)相位差動保護。 4.2.2 電力線載波通信電力線載波通信（三）電力線載

13、波通道工作方式（三）電力線載波通道工作方式正常有高頻電流方式（長期發(fā)信方式）正常有高頻電流方式（長期發(fā)信方式）正常無高頻電流方式（故障啟動發(fā)信方式）正常無高頻電流方式（故障啟動發(fā)信方式）移頻方式移頻方式 （正常運行發(fā)（正常運行發(fā)f1，故障時發(fā)故障時發(fā)f2） 4.2.2 電力線載波通信電力線載波通信（三）高頻信號的分類（三）高頻信號的分類閉鎖信號閉鎖信號允許信號允許信號跳閘信號跳閘信號 高頻電流高頻電流高頻信號高頻信號 4.2.3 無線微波通道無線微波通道（一）微波通道構(gòu)成（一）微波通道構(gòu)成 4.2.3 無線微波通道無線微波通道（二）微波縱聯(lián)保護的特點（二）微波縱聯(lián)保護的特點 通信通道獨立于輸電

14、線路，通信通道獨立于輸電線路，通道的檢修不影響輸電線路通道的檢修不影響輸電線路運行。同時，輸電線路的任何故障都不會使通道工作破運行。同時，輸電線路的任何故障都不會使通道工作破壞，可以傳送內(nèi)部故障時的允許信號和跳閘信號。壞，可以傳送內(nèi)部故障時的允許信號和跳閘信號。 通信頻帶寬，通信頻帶寬，300-30000MHz ，傳輸速度快，傳輸速度快可以實現(xiàn)縱可以實現(xiàn)縱聯(lián)電流分相差動保護。聯(lián)電流分相差動保護。 受外界干擾的影響小，受外界干擾的影響小，工業(yè)、雷電等干擾的頻譜基本上工業(yè)、雷電等干擾的頻譜基本上不在微波頻段內(nèi)，通信誤碼率低，可靠性高。不在微波頻段內(nèi)，通信誤碼率低，可靠性高。低，可靠低，可靠性高。性高。 傳輸距離有限，傳輸距離有限，需加微波中繼站，通道價格較貴。需加微波中繼站，通道價格較貴。 4.2.3 光纖通信光纖通信（一）光纖通信的構(gòu)成（一）光纖通信的構(gòu)成 4.2.4 光纖通信光纖通信（二）光纖通信的特點（二）光纖通信的特點l 通信容量大。通信容量大。目前一對光纖一般可通過幾百路到幾千路。目前一對光纖一般可通過幾百路到幾千路。l 可以節(jié)約大量金屬材料，可以節(jié)約大量金屬材料，光纖通信的經(jīng)濟性佳。光纖通信的經(jīng)濟性佳。l 光纖通信還有保密性好光纖