繼電保護課件第四章輸電線路縱聯(lián)保護

繼電保護課件第四章輸電線路縱聯(lián)保護第1頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二主要內(nèi)容4.1輸電線路縱聯(lián)保護概述4.2輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換4.3方向比較式縱聯(lián)保護4.4

縱聯(lián)電流差動保護第2頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.1輸電線路縱聯(lián)保護概述反映單側(cè)電氣量保護存在的不足：電流保護：Ⅰ段保護范圍有限距離保護：Ⅰ段保護范圍為線路全長的80—85%其余線路故障（15—20%），只能由第II段的延時切除（0.5s）電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行：重要線路不允許為實現(xiàn)全線速動，采用輸電線路縱聯(lián)保護第3頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.1輸電線路縱聯(lián)保護概述輸電線路縱聯(lián)保護基本原理：用某種通信通道將輸電線兩端的保護裝置縱向聯(lián)結(jié)起來，將一側(cè)的電氣量（電流、功率的方向、測量阻抗等）傳送到對端，將兩端的電氣量比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍外，從而決定是否切斷被保護線路。第4頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.1輸電線路縱聯(lián)保護概述輸電線路縱聯(lián)保護的基本原理：

用某種通信通道將輸電線兩端的保護裝置縱向聯(lián)結(jié)起來，將一側(cè)的電氣量（電流、功率的方向、測量阻抗等）傳送到對端，將兩端的電氣量比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍外，從而決定是否切斷被保護線路。輸電線路縱聯(lián)保護的結(jié)構(gòu)：第5頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.1輸電線路縱聯(lián)保護概述輸電線路短路時兩側(cè)電氣量的故障特征分析：（1）電流相量和區(qū)內(nèi)故障：區(qū)外故障：正常運行：第6頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.1輸電線路縱聯(lián)保護概述輸電線路短路時兩側(cè)電氣量的故障特征分析：（2）兩端功率方向區(qū)內(nèi)故障：兩側(cè)功率方向為正區(qū)外故障：兩側(cè)功率方向一正一負(fù)（靠近短路點端為負(fù)）正常運行：兩側(cè)功率方向一正一負(fù)第7頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.1輸電線路縱聯(lián)保護概述輸電線路短路時兩側(cè)電氣量的故障特征分析：（3）兩端電流相位區(qū)內(nèi)故障：兩側(cè)電流相位差為0。區(qū)外故障：兩側(cè)電流相位差為180。正常運行：兩側(cè)電流相位差為180。第8頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.1輸電線路縱聯(lián)保護概述輸電線路短路時兩側(cè)電氣量的故障特征分析：（4）兩側(cè)的測量阻抗區(qū)內(nèi)故障：測量阻抗均為短路阻抗，兩側(cè)距離保護II段同時啟動；區(qū)外故障：兩側(cè)的測量阻抗也是短路阻抗，但一側(cè)為反向，至少一側(cè)的距離保護II段不啟動；正常運行：兩側(cè)的測量阻抗均為負(fù)荷阻抗，距離保護II段不啟動。第9頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.1輸電線路縱聯(lián)保護概述輸電線路縱聯(lián)保護的分類動作原理：方向比較式縱聯(lián)保護—兩側(cè)保護裝置將本側(cè)的功率方向、測量阻抗是否在規(guī)定的方向、區(qū)段內(nèi)的判別結(jié)果傳送到對側(cè)，每側(cè)保護裝置根據(jù)兩側(cè)的判別結(jié)果，區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。根據(jù)保護判別方向所用的原理可分為方向縱聯(lián)保護和距離縱聯(lián)保護?？v聯(lián)電流差動保護—利用通道將本側(cè)電流的波形或代表電流相位的信號傳送到對側(cè)，每側(cè)保護根據(jù)對兩側(cè)電流的幅值和相位比較的結(jié)果區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。通信方式：導(dǎo)引線縱聯(lián)保護、電力線載波縱聯(lián)保護、微波縱聯(lián)保護、光纖縱聯(lián)保護第10頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.1輸電線路縱聯(lián)保護概述輸電線路縱聯(lián)保護的分類通信方式：（1）導(dǎo)引線通道：導(dǎo)引線縱聯(lián)保護（2）電力線載波通道：電力線載波縱聯(lián)保護（載波保護/高頻保護）（3）微波通道：微波縱聯(lián)保護（微波保護）（4）光纖通道：光纖縱聯(lián)保護（光纖保護）第11頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.2輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換導(dǎo)引線通信：利用敷設(shè)在輸電線路兩端變電所之間的二次電纜傳遞被保護線路各側(cè)信息的通信方式。采用電流差動原理，分為環(huán)流式和均壓式

第12頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.2輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換電力線載波通信：高頻保護—將線路兩端的電流相位（或功率方向）信息轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號，經(jīng)過高頻耦合設(shè)備將高頻信號加載到輸電線路上，輸電線路本身作為高頻信號的通道將高頻載波信號傳輸?shù)綄?cè)，對端再經(jīng)過高頻耦合設(shè)備將高頻信號接收，以實現(xiàn)各端電流相位（或功率方向）的比較。包括相-相式和相-地式。電力線載波通信示意圖1—阻波器；2—耦合電容器；3—連接濾波器；4—電纜；5—載波收發(fā)信機；6—接地開關(guān)第13頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.2輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換電力線載波通信：阻波器：阻波器是由一個電感線圈與可變電容器并聯(lián)組成的回路。耦合電容器：結(jié)合電容器與連接濾過器共同配合將載波信號傳遞至輸電線路，同時使高頻收發(fā)信機與工頻高壓線路絕緣。連接濾波器：連接濾波器由一個可調(diào)節(jié)的空心變壓器及連接至高頻電纜一側(cè)的電容器組成。高頻收、發(fā)信機：發(fā)信機部分系由繼電保護裝置控制，通常都是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護起動之后它才發(fā)出信號。第14頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.2輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換電力線載波通信：通道傳輸?shù)男盘栴l率范圍50-400kHz電力線載波通道的工作方式：正常無高頻電流方式、正常有高頻電流方式、移頻方式正常無高頻電流方式—在電力系統(tǒng)正常工作條件下發(fā)信機不發(fā)信，沿通道不傳送高頻電流，發(fā)信機只在電力系統(tǒng)發(fā)生故障期間才由保護的啟動元件啟動發(fā)信，又稱為故障啟動發(fā)信的方式。該方式在我國電力系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。第15頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.2輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換電力線載波通信：通道傳輸?shù)男盘栴l率范圍50-400kHz工作方式：正常無高頻電流方式、正常有高頻電流方式、移頻方式正常有高頻電流方式—在電力系統(tǒng)正常工作條件下發(fā)信機處于發(fā)信狀態(tài)，沿高頻通道傳送高頻電流，又稱為長期發(fā)信方式。第16頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.2輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換電力線載波通信：通道傳輸?shù)男盘栴l率范圍50-400kHz工作方式：正常無高頻電流方式、正常有高頻電流方式、移頻方式移頻方式—在電力系統(tǒng)正常工作條件下，發(fā)信機處在發(fā)信狀態(tài)，向?qū)Χ怂统鲱l率為f1的高頻電流，這一高頻電流可作為通道的連續(xù)檢查或閉鎖保護之用。在線路發(fā)生故障時，保護裝置控制發(fā)信機停止發(fā)送頻率為f1的高頻電流，改發(fā)頻率為f2的高頻電流。在國外應(yīng)用廣泛。第17頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.2輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換電力線載波信號的種類：按照信號的性質(zhì)或作用，可以將其分為閉鎖信號、允許信號和跳閘信號。這三種信號可用以上任一中種通信通道產(chǎn)生和傳送。1．閉鎖信號。即無閉鎖信號是保護作用于跳閘的必要條件，或者說閉鎖信號是阻止保護動作于跳閘的信號。只有同時滿足以下條件時保護才動作于跳閘：本端保護元件動作；無閉鎖信號2．允許信號。允許信號是允許保護作用于跳閘的信號，或者說有允許信號是保護動作于跳閘的必要條件。只有同時滿足以下條件時保護才動作于跳閘：本端保護元件動作；有允許信號3．跳閘信號。跳閘信號是直接引起跳閘的信號，或者說收到跳閘信號是跳閘的充要條件。跳閘的條件為本端保護元件動作，或者對端傳來跳閘信號。要求本側(cè)和對側(cè)的保護元件必須具有直接區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障的能力，如距離I段等高頻保護信號邏輯圖(a)閉鎖信號；(b)允許信號；(c)跳閘信號第18頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.2輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換電力線載波通信：通道傳輸?shù)男盘栴l率范圍50-400kHz微波通信：微波通信頻率段屬于超短波的無線電波，在300-30000MHz之間，頻帶更寬，傳輸距離超過40-60km時，需裝設(shè)微波中繼站，以增強和傳遞微波信號光纖通信：以光纖作為信號傳遞媒介的通信，通常由光發(fā)射機、光纖、中繼器和光接收機組成。光發(fā)射機作用為把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?，由電調(diào)制器和光調(diào)制器組成；光接收機作用為把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，由光探測器和電解調(diào)器組成。第19頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.3方向比較式縱聯(lián)保護方向元件應(yīng)滿足如下要求：（1）正確反映所有類型故障時故障點的方向且無死區(qū)；（2）不受負(fù)荷的影響，在正常負(fù)荷狀態(tài)下不啟動；（3）不受系統(tǒng)振蕩影響，在振蕩無故障時不誤動，振蕩中再故障時仍能正確判定故障點的方向；（4）不受非全相運行的影響，在兩相運行中又發(fā)生短路時仍能正確判定故障點的方向通常采用工頻電壓、電流的故障分量構(gòu)成方向元件。第20頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.3方向比較式縱聯(lián)保護工頻故障分量當(dāng)電力系統(tǒng)在某種非故障狀態(tài)（如正常運行、兩相運行等）下運行時，在k點發(fā)生金屬性短路，故障點電壓降為0，這時第21頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.3方向比較式縱聯(lián)保護工頻故障分量對于雙端電源的輸電線路，在保護的正方向短路時，保護安裝處的電壓、電流關(guān)系為在保護反方向短路時，保護安裝處電壓、電流關(guān)系為第22頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.3方向比較式縱聯(lián)保護工頻故障分量為便于實現(xiàn)電壓、電流相位關(guān)系的判定，實際的方向元件比較的是故障分量電壓和故障分量電流在模擬阻抗Zr上產(chǎn)生的電壓之間相位關(guān)系，正方向故障時，功率方向為正考慮各種因素影響，正方向故障時功率方向為正的判據(jù)為第23頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.3方向比較式縱聯(lián)保護工頻故障分量為便于實現(xiàn)電壓、電流相位關(guān)系的判定，實際的方向元件比較的是故障分量電壓和故障分量電流在模擬阻抗Zr上產(chǎn)生的電壓之間相位關(guān)系，反方向故障時，功率方向為負(fù)考慮各種因素影響，反方向故障時功率方向為負(fù)的判據(jù)為第24頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.3方向比較式縱聯(lián)保護閉鎖式方向縱聯(lián)保護工作原理目前廣泛使用由電力線載波通道實現(xiàn)的閉鎖式方向縱聯(lián)保護。正常時無高頻電流，在區(qū)外故障時發(fā)閉鎖信號。故障時，閉鎖信號由功率方向為負(fù)的一側(cè)發(fā)出，被兩端的收信機接收，閉鎖兩端的保護。第25頁，共27頁，2023年，2月20日，星期二4.3方向比較式縱聯(lián)保護閉鎖式距離縱聯(lián)保護由兩端III段式距離保護+高頻通信組成工作原理以兩端的距離保護III段繼電器作為故障啟動發(fā)信元件；以兩端的距離保護II段為方向判別元件和停信原件；以距離保護I段作為兩端各自獨立跳閘段其中，三段式距離保護核心變化為距離保護II段的跳閘時間元件增加了瞬時動作的與門元件，該元件動作條件是本側(cè)II段動作且收不到閉鎖信號，表明故障在兩端保護的I