利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù)

1、回顧：縱聯(lián)保護(hù)的定義：回顧：縱聯(lián)保護(hù)的定義： 輸電線的縱聯(lián)保護(hù)是用某種通信通道輸電線的縱聯(lián)保護(hù)是用某種通信通道 將輸電線兩端的保護(hù)裝置縱向聯(lián)結(jié)起來，將輸電線兩端的保護(hù)裝置縱向聯(lián)結(jié)起來， 將各端的電氣量（電流、功率方向等）傳將各端的電氣量（電流、功率方向等）傳 送到對端并將兩端的電氣量比較以判斷故送到對端并將兩端的電氣量比較以判斷故 障發(fā)生在本線路范圍內(nèi)還是在本線路范圍障發(fā)生在本線路范圍內(nèi)還是在本線路范圍 外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。 在理論上，縱聯(lián)保護(hù)具有絕對的選擇性。在理論上，縱聯(lián)保護(hù)具有絕對的選擇性。 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 回顧：縱聯(lián)保護(hù)回顧：縱聯(lián)保護(hù)

2、 分類分類 方向縱聯(lián)和距離縱聯(lián)保護(hù)方向縱聯(lián)和距離縱聯(lián)保護(hù)( (比較兩端邏輯量比較兩端邏輯量) ) 差動縱聯(lián)保護(hù)（比較兩端全量）差動縱聯(lián)保護(hù)（比較兩端全量） 按保護(hù)按保護(hù) 動作原動作原 理劃分理劃分 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù) 電力線載波縱聯(lián)保護(hù)電力線載波縱聯(lián)保護(hù) 微波縱聯(lián)保護(hù)微波縱聯(lián)保護(hù) 光纖縱聯(lián)保護(hù)光纖縱聯(lián)保護(hù) 按通信通按通信通 道劃分道劃分 單元保護(hù)單元保護(hù) 非單元保護(hù)非單元保護(hù) 方向比較縱聯(lián)保護(hù)方向比較縱聯(lián)保護(hù) 距離縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù) 按保護(hù)形按保護(hù)形 式劃分式劃分 相位比較縱聯(lián)保護(hù)相位比較縱聯(lián)保護(hù) 縱聯(lián)電流差動保護(hù)縱聯(lián)電流差動保護(hù) 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)輸電線路縱聯(lián)保護(hù) 利用方向比較式縱

3、聯(lián)保護(hù) 回顧：回顧：1.1.兩端電流相量和的故障特征兩端電流相量和的故障特征 k1M N M U N U M I N I 內(nèi)部故障內(nèi)部故障 k2 M N M I N I 區(qū)外故障區(qū)外故障 根據(jù)基爾霍夫電流定律根據(jù)基爾霍夫電流定律(KCL)(KCL) 可知：可知： 在集總參數(shù)電路中，任何時刻，在集總參數(shù)電路中，任何時刻， 對任意一節(jié)點，所有支路電流相對任意一節(jié)點，所有支路電流相 量和等于零。用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示量和等于零。用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示 如下：如下： 對于輸電線路對于輸電線路MNMN可以認(rèn)為是一個節(jié)點。可以認(rèn)為是一個節(jié)點。 0I MNk IIII 0 MN III 外部故障外部故障 內(nèi)部故障內(nèi)部故

4、障 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 回顧：回顧： 兩端功率方向的故障特征兩端功率方向的故障特征 k1M N M U N U M I N I 內(nèi)部故障內(nèi)部故障 當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時，兩側(cè)當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時，兩側(cè) 功率均由母線流向線路，功率均由母線流向線路， 兩側(cè)功率方向均為正。兩側(cè)功率方向均為正。 k2 M N M I N I 區(qū)外故障區(qū)外故障 當(dāng)發(fā)生外部故障時，當(dāng)發(fā)生外部故障時，M M側(cè)功側(cè)功 率由母線流向線路，其功率率由母線流向線路，其功率 方向為正。方向為正。N N側(cè)功率由側(cè)功率由線路線路 流向流向母線母線，其功率方向為負(fù)。，其功率方向為負(fù)。 兩側(cè)功率方向相反。兩側(cè)功率方向相反。 M U M I MMM

5、 WUI N U N I NNN WUI + + + + + + + 內(nèi)部內(nèi)部 故障故障 - - -+ + + + + 外部外部 故障故障 W WM M(+)(+) W WN N(+)(+) W WM M(+)(+) W WN N(-)(-) 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 回顧：電流相位特征回顧：電流相位特征 M i N i t I M 0 I N 180 arg0 M N I I arg180 M N I I 外部故障外部故障內(nèi)部故障內(nèi)部故障 I M I N t t t N i M i I N I M I N I M 區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)電流同相位；區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)電流同相位； 正常運行及區(qū)外故障時，

6、兩側(cè)電流相位相反。正常運行及區(qū)外故障時，兩側(cè)電流相位相反。 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 回顧：回顧： 兩端測量阻抗的特征兩端測量阻抗的特征 當(dāng)線路內(nèi)部短路時，線路兩側(cè)的測量阻抗都當(dāng)線路內(nèi)部短路時，線路兩側(cè)的測量阻抗都 是短路阻抗，且一定位于距離保護(hù)是短路阻抗，且一定位于距離保護(hù)段的動段的動 作區(qū)內(nèi)。兩側(cè)的作區(qū)內(nèi)。兩側(cè)的段同時啟動；段同時啟動； 當(dāng)正常運行時，兩側(cè)的測量阻抗都是負(fù)荷阻當(dāng)正常運行時，兩側(cè)的測量阻抗都是負(fù)荷阻 抗，兩側(cè)的距離保護(hù)抗，兩側(cè)的距離保護(hù)段均不啟動；段均不啟動； 當(dāng)線路外部短路時，線路兩側(cè)的測量阻抗也當(dāng)線路外部短路時，線路兩側(cè)的測量阻抗也 是短路阻抗，但其中一側(cè)是反方向，至少有是

7、短路阻抗，但其中一側(cè)是反方向，至少有 一側(cè)的距離保護(hù)一側(cè)的距離保護(hù)段不啟動；段不啟動； 區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)的距離保護(hù)區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)的距離保護(hù)段均啟動；段均啟動； 正常運行及區(qū)外故障時，至少有一側(cè)的距離保護(hù)正常運行及區(qū)外故障時，至少有一側(cè)的距離保護(hù)段不啟動。段不啟動。 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 回顧：回顧： 電力載波信號的種類電力載波信號的種類 跳閘信號：線路內(nèi)部故障時，直接引起保護(hù)跳閘跳閘信號：線路內(nèi)部故障時，直接引起保護(hù)跳閘 的信號的信號 允許信號：線路內(nèi)部故障時，將保護(hù)開放，允許允許信號：線路內(nèi)部故障時，將保護(hù)開放，允許 保護(hù)跳閘的信號保護(hù)跳閘的信號 閉鎖信號：線路外部故障時，將保護(hù)閉鎖的信

8、號閉鎖信號：線路外部故障時，將保護(hù)閉鎖的信號 按照高頻通道傳送信號在縱聯(lián)保護(hù)中的作用按照高頻通道傳送信號在縱聯(lián)保護(hù)中的作用 可將其分為閉鎖信號、允許信號和跳閘信號?？蓪⑵浞譃殚]鎖信號、允許信號和跳閘信號。 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 回顧：（回顧：（1 1）傳遞閉鎖信號方式：）傳遞閉鎖信號方式： 收不到這種高頻信號是高頻保護(hù)跳閘的必要條件。收不到這種高頻信號是高頻保護(hù)跳閘的必要條件。 特點：特點： a.a.不受通道破壞的影響不受通道破壞的影響 b.b.不用鑒別信號源（是對側(cè)還是本側(cè)）不用鑒別信號源（是對側(cè)還是本側(cè)） 只有同時滿足兩個條件本側(cè)保護(hù)才動作跳閘：只有同時滿足兩個條件本側(cè)保護(hù)才動作跳閘：

9、本側(cè)保護(hù)元件已啟動。本側(cè)保護(hù)元件已啟動。 沒有收到高頻信號。沒有收到高頻信號。 & 保護(hù)元件啟動保護(hù)元件啟動 高頻信號高頻信號 跳閘信號跳閘信號 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 回顧：（回顧：（2 2）傳遞允許信號方式：）傳遞允許信號方式： 收到這種高頻信號是高頻保護(hù)動作跳閘的必要條件。收到這種高頻信號是高頻保護(hù)動作跳閘的必要條件。 特點：特點： a.a.受通道破壞影響受通道破壞影響 b.b.信號源必須要鑒別是對側(cè)還是本側(cè)發(fā)出的高頻信號信號源必須要鑒別是對側(cè)還是本側(cè)發(fā)出的高頻信號 本側(cè)保護(hù)元件已啟動。本側(cè)保護(hù)元件已啟動。 收到對側(cè)的高頻信號則跳閘。收到對側(cè)的高頻信號則跳閘。 只有同時滿足兩個條件本側(cè)保

10、護(hù)才動作跳閘：只有同時滿足兩個條件本側(cè)保護(hù)才動作跳閘： & 保護(hù)元件啟動保護(hù)元件啟動 對側(cè)高頻信號對側(cè)高頻信號 跳閘信號跳閘信號 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 回顧：（回顧：（3 3）傳遞跳閘信號方式：）傳遞跳閘信號方式： 收到這種信號是保護(hù)動作于跳閘的充要條件。收到這種信號是保護(hù)動作于跳閘的充要條件。 當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障而繼電器動作時，發(fā)信、收信后當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障而繼電器動作時，發(fā)信、收信后 則跳閘。則跳閘。 特點：特點： a.a.受通道破壞影響受通道破壞影響 b.b.信號源不要鑒別信號源不要鑒別 例如線路兩側(cè)均裝設(shè)距離保護(hù)，例如線路兩側(cè)均裝設(shè)距離保護(hù)，I I段采用方向阻抗繼電器，段采用方向阻抗

11、繼電器， I I段動作既跳開本側(cè)斷路器，同時發(fā)信讓對側(cè)跳開斷路器。段動作既跳開本側(cè)斷路器，同時發(fā)信讓對側(cè)跳開斷路器。 或或 保護(hù)元件啟動保護(hù)元件啟動 高頻信號高頻信號 跳閘信號跳閘信號 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 第三節(jié) 方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 在縱聯(lián)方向保護(hù)中，方向元件或功率方向測量元件是保在縱聯(lián)方向保護(hù)中，方向元件或功率方向測量元件是保 護(hù)中的關(guān)鍵元件。方向元件的作用是判斷故障的方向，護(hù)中的關(guān)鍵元件。方向元件的作用是判斷故障的方向， 縱聯(lián)方向保護(hù)中的方向元件應(yīng)滿足以下要求：縱聯(lián)方向保護(hù)中的方向元件應(yīng)滿足以下要求： (1) (1) 反應(yīng)所有類型的故障且無死區(qū)；反應(yīng)所有類型的故

12、障且無死區(qū)； (2) (2) 不受負(fù)荷的影響，在正常負(fù)荷狀態(tài)下不啟動；不受負(fù)荷的影響，在正常負(fù)荷狀態(tài)下不啟動； (3) (3) 不受系統(tǒng)振蕩影響，在振蕩無故障時不誤動，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方向；振蕩中再故障時仍能正確判定故障點方向； (4) (4) 在兩相運行時仍能起保護(hù)作用在兩相運行時仍能起保護(hù)作用 縱聯(lián)保護(hù)中使用的方向元件主要有：故障分量方向元件縱聯(lián)保護(hù)中使用的方向元件主要有：故障分量方向元件 等等 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) (a)(a)故障系統(tǒng)故障系統(tǒng) k . ME . NE m i m u k (b)(b)等值網(wǎng)絡(luò)等值網(wǎng)絡(luò) . ME

13、. NE m i m u 0 . kU 0 . kkEU L i k (c)(c)故障前負(fù)荷狀態(tài)故障前負(fù)荷狀態(tài) . ME . NE 0 L u 0 . kU k i u . kE s Z k Z (d)(d)短路附加狀態(tài)短路附加狀態(tài) 當(dāng)系統(tǒng)在當(dāng)系統(tǒng)在k k點發(fā)生金屬性短路點發(fā)生金屬性短路 時，故障點的電壓降為時，故障點的電壓降為0 0，這，這 時故障系統(tǒng)可以用一等值電路時故障系統(tǒng)可以用一等值電路 來代替。來代替。 等值電路中兩附加電壓源的電等值電路中兩附加電壓源的電 壓大小相等、符號相反。假定壓大小相等、符號相反。假定 電力系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，則根據(jù)電力系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，則根據(jù) 疊加原理，可以將其分

14、解成疊加原理，可以將其分解成故故 障前負(fù)荷狀態(tài)和短路附加狀態(tài)障前負(fù)荷狀態(tài)和短路附加狀態(tài) 兩個子系統(tǒng)。兩個子系統(tǒng)。 故障前負(fù)荷狀態(tài)對應(yīng)于故障故障前負(fù)荷狀態(tài)對應(yīng)于故障 前的正常系統(tǒng)，各點處的電前的正常系統(tǒng)，各點處的電 壓電流均與故障前的穩(wěn)態(tài)負(fù)壓電流均與故障前的穩(wěn)態(tài)負(fù) 荷情況一致。荷情況一致。 短路附加狀態(tài)短路附加狀態(tài)中各點的電壓中各點的電壓 電流是由故障引起的電壓電電流是由故障引起的電壓電 流的變化量，其中的工頻成流的變化量，其中的工頻成 分，就是工頻變化量。分，就是工頻變化量。 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) i k u . kE s Z k Z 系統(tǒng)故障時，保護(hù)安裝系統(tǒng)故障時，保護(hù)安裝 處處電流、電壓

15、電流、電壓的變化量的變化量 可以分別表示為：可以分別表示為： k sk E I ZZ skk UI ZEI Z 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 1. 1. 故障分量的方向元件故障分量的方向元件 假設(shè)電流的正方向由母線指向線路，在正假設(shè)電流的正方向由母線指向線路，在正 方向短路時，保護(hù)安裝處工頻故障分量的方向短路時，保護(hù)安裝處工頻故障分量的 電流、電壓關(guān)系為：電流、電壓關(guān)系為： s UZI K I 2 I 0 I F s Z 0S Z G R U 2U 0 U 0FU 2FU 0FU 輸電線路在正方向故障時的附加狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖輸電線路在正方向故障時的附加狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 在反方向短路時在反

16、方向短路時 ，工頻故障分量的電流、電，工頻故障分量的電流、電 壓關(guān)系為：壓關(guān)系為： s UZI 可見，利用故障分量的方向元件有明確的方向性?？梢姡霉收戏至康姆较蛟忻鞔_的方向性。 K I 2 I 0 I F s Z 0S Z U 2U 0 U G R 0FU 2FU 0FU 輸電線路在反方向故障時的附加狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖輸電線路在反方向故障時的附加狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖 1. 1. 故障分量的方向元件故障分量的方向元件 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 為了便于實現(xiàn)電壓、電流相位關(guān)系的判定，實際的為了便于實現(xiàn)電壓、電流相位關(guān)系的判定，實際的 方向元件是比較故障分量電壓和電流在模擬阻抗方向元件是比較故障分量電壓和電流在

17、模擬阻抗Z Zr r 上產(chǎn)生的電壓之間的相位，設(shè)上產(chǎn)生的電壓之間的相位，設(shè)Z Zr r、Z Zs s及及Z Zs s的阻抗角的阻抗角 相等，所以正方向故障時相等，所以正方向故障時, ,其功率方向為正。其功率方向為正。 即：即： 180argarg r S r Z Z IZ U 考慮各種因素的影響，工頻突變量方向元件在正考慮各種因素的影響，工頻突變量方向元件在正 方向故障時方向故障時功率方向為正功率方向為正的判據(jù)為：的判據(jù)為： 27090 r U arg ZI 以以1801800 0為中心，為中心， 90900 0范圍范圍 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 反方向故障時反方向故障時 ，其功率方向為負(fù)。，其

18、功率方向為負(fù)。 即：即： 0argarg r S r Z Z IZ U 考慮各種因素的影響，考慮各種因素的影響，在反方向故障時，功率在反方向故障時，功率 方向為負(fù)的判據(jù)為：方向為負(fù)的判據(jù)為： 9090 r U arg ZI 以以0 00 0為中心，為中心， 90900 0范圍范圍 1. 1. 故障分量的方向元件故障分量的方向元件 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 對于負(fù)序、零序分量類似對于負(fù)序、零序分量類似 22 s UZ I 00 0s UZI 式中式中Z Zs s、Z Z0s 0s分別為母線背后等效電源的負(fù)序及零序阻抗 分別為母線背后等效電源的負(fù)序及零序阻抗 反方向故障時反方向故障時: : 22 s

19、 UZ I 00 0s UZI 正方向故障時：正方向故障時： 式中式中Z Zs s、Z Z0s 0s 分別為線路和對側(cè)等效電源的負(fù)序及零序阻抗之和。 分別為線路和對側(cè)等效電源的負(fù)序及零序阻抗之和。 1. 1. 故障分量的方向元件故障分量的方向元件 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 負(fù)序、零序方向元件在正方向故障時功率方向為正負(fù)序、零序方向元件在正方向故障時功率方向為正 的判據(jù)為：的判據(jù)為： 90arg270 90arg270 0 0 0 2 2 IZ U IZ U r r 式中式中Z Zr r、Z Z0r 0r為元件中的模擬阻抗，其相角分別與 為元件中的模擬阻抗，其相角分別與 電源的負(fù)序及零序阻抗角相等

20、。電源的負(fù)序及零序阻抗角相等。 1. 1. 故障分量的方向元件故障分量的方向元件 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 由以上分析可知，反應(yīng)故障分量方向元件具有由以上分析可知，反應(yīng)故障分量方向元件具有 以下幾個特點：以下幾個特點： （1 1）不受負(fù)荷狀態(tài)的影響；）不受負(fù)荷狀態(tài)的影響； （2 2）不受故障點過渡電阻的影響；）不受故障點過渡電阻的影響； （3 3）故障分量的電壓、電流間的相角由線）故障分量的電壓、電流間的相角由線 路背后的系統(tǒng)阻抗決定，方向性明確；路背后的系統(tǒng)阻抗決定，方向性明確； （4 4）可消除電壓死區(qū)；）可消除電壓死區(qū)； （5 5）不受系統(tǒng)振蕩影響。）不受系統(tǒng)振蕩影響。 1. 1. 故障分

21、量的方向元件故障分量的方向元件 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 定義：以通道正常無定義：以通道正常無高頻高頻電流而電流而 外部故障時發(fā)出閉鎖信號的方式構(gòu)外部故障時發(fā)出閉鎖信號的方式構(gòu) 成的保護(hù)。此閉鎖信號由短路功率成的保護(hù)。此閉鎖信號由短路功率 方向為負(fù)的一端發(fā)出，這個信號被方向為負(fù)的一端發(fā)出，這個信號被 兩端的收信機所接收而把保護(hù)閉鎖，兩端的收信機所接收而把保護(hù)閉鎖， 稱為閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)。稱為閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)。 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 1 1、高頻閉鎖方向保護(hù)、高頻閉鎖方向保護(hù) 設(shè)故障發(fā)生于線路設(shè)故障發(fā)生于線路BCBC的范圍內(nèi)。分析的范圍內(nèi)。分析1 1、2 2、3 3、4 4、 5 5、6 6

22、保護(hù)的功率反向。保護(hù)的功率反向。 k 基本原理：基本原理： ABCD 123 4 56 SkSk SkSk （+ +） （+ +） （- -）（+ +） （+ +）（- -） 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 對非故障線路對非故障線路ABAB和和CDCD，其靠近故障點一端的其靠近故障點一端的 保護(hù)保護(hù)2 2和保護(hù)和保護(hù)5 5的功率方向為負(fù)，則該端的保的功率方向為負(fù)，則該端的保 護(hù)發(fā)出高頻閉鎖信號，此信號一方面被自己護(hù)發(fā)出高頻閉鎖信號，此信號一方面被自己 的接收機接收，同時經(jīng)高頻通道把信號送到的接收機接收，同時經(jīng)高頻通道把信號送到 對端的保護(hù)，保護(hù)裝置對端的保護(hù)，保護(hù)裝置1 1、2 2和和5 5、6 6都

23、被高頻都被高頻 信號閉鎖。保護(hù)不會將線路信號閉鎖。保護(hù)不會將線路ABAB和和CDCD錯誤的切錯誤的切 除。除。 ABCD 12 k 3 4 56 SkSk SkSk 高頻信號 高頻信號 （+ +） （+ +） （- -）（+ +） （+ +） （- -） 閉鎖閉鎖 閉鎖閉鎖 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 保護(hù)裝置組成：起動元件保護(hù)裝置組成：起動元件I I1 1和和I I2 2，其靈敏度選擇的不同，其靈敏度選擇的不同， 靈敏度較高的起動元件靈敏度較高的起動元件I I1 1只用來起動高頻發(fā)信機以發(fā)出閉只用來起動高頻發(fā)信機以發(fā)出閉 鎖信號，而靈敏度較低的起動元件鎖信號，而靈敏度較低的起動元件I I2 2則

24、準(zhǔn)備好跳閘回路。則準(zhǔn)備好跳閘回路。 功率方向元件功率方向元件3 3用以判別短路的方向，用以判別短路的方向，4 4ZJZJ用在內(nèi)部故障時，用在內(nèi)部故障時， 停止發(fā)出高頻信號，停止發(fā)出高頻信號，5 5ZJZJ用以控制保護(hù)的跳閘回路。（用以控制保護(hù)的跳閘回路。（5 5ZJZJ 有動作線圈和制動線圈）有動作線圈和制動線圈） A I2 + 3I1 + 4ZJ 5ZJ + - - 收收 發(fā)發(fā) 信信 信信 機機 機機 跳閘跳閘 UJ 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 1.1.外部短路（假設(shè)故障發(fā)生在線路右側(cè)保護(hù)之外）外部短路（假設(shè)故障發(fā)生在線路右側(cè)保護(hù)之外） 線路左側(cè)保護(hù)功率方向為正，右側(cè)保護(hù)功率方向為負(fù)，此時，兩側(cè)

25、的啟動元件線路左側(cè)保護(hù)功率方向為正，右側(cè)保護(hù)功率方向為負(fù)，此時，兩側(cè)的啟動元件 I I1 1均動作，經(jīng)過均動作，經(jīng)過4 4ZJZJ的常閉觸點啟動發(fā)信機，發(fā)信機發(fā)出的閉鎖信號一方面為自的常閉觸點啟動發(fā)信機，發(fā)信機發(fā)出的閉鎖信號一方面為自 己的收信機所接收，一方面經(jīng)高頻通道，被對端的收信機接收。當(dāng)收到信號后，己的收信機所接收，一方面經(jīng)高頻通道，被對端的收信機接收。當(dāng)收到信號后， 5 5ZJZJ的制動線圈中有電流，即把保護(hù)閉鎖，起動元件的制動線圈中有電流，即把保護(hù)閉鎖，起動元件I I2 2也同時動作閉合其觸點，也同時動作閉合其觸點， 準(zhǔn)備了跳閘回路，在準(zhǔn)備了跳閘回路，在S Sk k為正的一端，方向元

26、件為正的一端，方向元件3 3動作使動作使4 4ZJZJ起動，觸點斷開停止起動，觸點斷開停止 發(fā)信，同時給發(fā)信，同時給5 5ZJZJ的工作線圈加入電流，在的工作線圈加入電流，在S Sk k為負(fù)的一端，方向元件不啟動，為負(fù)的一端，方向元件不啟動， 4 4ZJZJ不動作，故發(fā)信機繼續(xù)發(fā)送閉鎖信號，不動作，故發(fā)信機繼續(xù)發(fā)送閉鎖信號， A I2 + I1 + 4ZJ 5ZJ + - - 收收 發(fā)發(fā) 信信 信信 機機 機機 跳閘跳閘 UJ 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 線路左側(cè)保護(hù)的線路左側(cè)保護(hù)的5 5ZJZJ中兩個線圈均有電流，線路右側(cè)保護(hù)的中兩個線圈均有電流，線路右側(cè)保護(hù)的5 5ZJZJ中中 只有制動線圈有

27、電流，兩個繼電器均不能動作，保護(hù)被閉鎖。只有制動線圈有電流，兩個繼電器均不能動作，保護(hù)被閉鎖。 A I2 + I1 + 4ZJ 5ZJ + - - 收收 發(fā)發(fā) 信信 信信 機機 機機 跳閘跳閘 UJ 2.2.兩端供電線路區(qū)內(nèi)短路兩端供電線路區(qū)內(nèi)短路 兩端保護(hù)的兩端保護(hù)的I I1 1和和I I2 2均動作，其后兩端方向元件均動作，其后兩端方向元件3 3和和4 4ZJZJ也動作，兩端也動作，兩端 發(fā)信機均停信，這時發(fā)信機均停信，這時5 5ZJZJ中就只有工作線圈中有電流，故能立即動中就只有工作線圈中有電流，故能立即動 作使兩端的斷路器跳閘。作使兩端的斷路器跳閘。 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 3.3.單

28、端供電線路區(qū)內(nèi)短路單端供電線路區(qū)內(nèi)短路 當(dāng)只從一端供電的線路內(nèi)部故障時，在受電端的半套保護(hù)不啟動，當(dāng)只從一端供電的線路內(nèi)部故障時，在受電端的半套保護(hù)不啟動， 也不發(fā)高頻信號，而在電源端的保護(hù)則能夠立即動作使電源端的斷也不發(fā)高頻信號，而在電源端的保護(hù)則能夠立即動作使電源端的斷 路器跳閘。路器跳閘。 A I2 + I1 + 4ZJ 5ZJ + - - 收收 發(fā)發(fā) 信信 信信 機機 機機 跳閘跳閘 UJ 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 4.4.對于用故障分量構(gòu)成的功率方向元對于用故障分量構(gòu)成的功率方向元 件，在振蕩中不會誤動件，在振蕩中不會誤動 對接于相電流和相電壓（或線電壓對接于相電流和相電壓（或線電壓）

29、上的上的 功率方向元件，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩且振蕩中功率方向元件，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生振蕩且振蕩中 心位于保護(hù)范圍以內(nèi)時，由于兩端的功率心位于保護(hù)范圍以內(nèi)時，由于兩端的功率 方向均為正，保護(hù)將要誤動，而對于反應(yīng)方向均為正，保護(hù)將要誤動，而對于反應(yīng) 負(fù)序或零序的功率方向元件，則不受振蕩負(fù)序或零序的功率方向元件，則不受振蕩 的影響。（振蕩時三相對稱）的影響。（振蕩時三相對稱）,對于用故障對于用故障 分量構(gòu)成的功率方向元件不受振蕩的影響。分量構(gòu)成的功率方向元件不受振蕩的影響。 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)缺點。閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)缺點。 由于在距離保護(hù)中所用的主要繼電器（如起動元由于在距離保護(hù)中所用的主

30、要繼電器（如起動元 件、方向阻抗元件等）均可用于高頻保護(hù)中，故件、方向阻抗元件等）均可用于高頻保護(hù)中，故 可把兩者結(jié)合起來，做成高頻閉鎖距離保護(hù)，使可把兩者結(jié)合起來，做成高頻閉鎖距離保護(hù)，使 得內(nèi)部故障時能夠瞬時動作而在外部故障時具有得內(nèi)部故障時能夠瞬時動作而在外部故障時具有 不同的時限特性，起到后備保護(hù)的作用。不同的時限特性，起到后備保護(hù)的作用。 距離保護(hù)：以一端帶有距離保護(hù)：以一端帶有II段的時限來切除。段的時限來切除。 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) G 距離保護(hù)各段動作區(qū)域示意圖距離保護(hù)各段動作區(qū)域示意圖 G 2 1 3 4 C AB D 1.距離距離段段 2.距離距離段段 距離距離段段 60

31、%70% 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) A Z ZIII III + 1ZJ 收收 發(fā)發(fā) 信信 信信 機機 機機 跳閘跳閘 tII II Z ZII II tIII III Z ZI I 2ZJ 工作原理：工作原理： 靈敏元件靈敏元件ZIII首先起動通過首先起動通過1ZJ常閉觸點啟動發(fā)信。常閉觸點啟動發(fā)信。 若故障在若故障在A側(cè)側(cè)I段范圍內(nèi)，則段范圍內(nèi)，則ZI， ， ZII， ZIII均動作， 均動作， ZI動作，動作， 不管有無閉鎖信號，不管有無閉鎖信號，A側(cè)保護(hù)均立即跳閘，同時側(cè)保護(hù)均立即跳閘，同時ZII動作使動作使1ZJ 動作，觸點斷開，停止發(fā)信。對于動作，觸點斷開，停止發(fā)信。對于B側(cè)，故障在

32、側(cè)，故障在I段范圍時，保段范圍時，保 護(hù)動作同護(hù)動作同A側(cè)，故障在側(cè)，故障在II段范圍時，段范圍時， ZII。 。 ZIII均動作，其 均動作，其ZII動動 作使作使1ZJ動作，停止發(fā)信。兩側(cè)均停信，收信機無輸出，動作，停止發(fā)信。兩側(cè)均停信，收信機無輸出，2ZJ 不動作，保護(hù)通過不動作，保護(hù)通過2ZJ常閉觸點瞬時跳閘。常閉觸點瞬時跳閘。 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) A Z ZIII III + 1ZJ 收收 發(fā)發(fā) 信信 信信 機機 機機 跳閘跳閘 tII II Z ZII II tIII III Z ZI I 2ZJ 若若A側(cè)側(cè)II段范圍內(nèi)故障，段范圍內(nèi)故障，A側(cè)側(cè)ZII ， ZIII動作，動作，

33、ZII動作使動作使1ZJ動作觸點斷開，停動作觸點斷開，停 信，若對側(cè)也沒發(fā)信（第一種情況），則信，若對側(cè)也沒發(fā)信（第一種情況），則2ZJ不動作，觸點閉合，通過不動作，觸點閉合，通過2ZJ觸點觸點 而瞬時跳閘，若故障發(fā)生在相鄰下條線路，則對側(cè)的而瞬時跳閘，若故障發(fā)生在相鄰下條線路，則對側(cè)的ZIII動作，動作，ZI、ZII不動作，不動作， ZIII動作后，通過動作后，通過1ZJ的常閉觸點而起動發(fā)信，高頻信號傳到本側(cè)，收信機有輸出，的常閉觸點而起動發(fā)信，高頻信號傳到本側(cè)，收信機有輸出， 2ZJ的常閉觸點斷開，閉鎖本側(cè)的保護(hù)。若在的常閉觸點斷開，閉鎖本側(cè)的保護(hù)。若在tII時間內(nèi)時間內(nèi)ZII一直動作，說

34、明高頻保一直動作，說明高頻保 護(hù)失靈，以護(hù)失靈，以tII時間動作跳閘。時間動作跳閘。 故障在本線路范圍內(nèi)且在對側(cè)保護(hù)的故障在本線路范圍內(nèi)且在對側(cè)保護(hù)的I I段范圍內(nèi)段范圍內(nèi) 故障在相鄰下一條線路故障在相鄰下一條線路I段范圍內(nèi)段范圍內(nèi) 兩種情況兩種情況 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) A Z ZIII III + 1ZJ 收收 發(fā)發(fā) 信信 信信 機機 機機 跳閘跳閘 tII II Z ZII II tIII III Z ZI I 2ZJ 在高頻閉鎖距離保護(hù)中，距離在高頻閉鎖距離保護(hù)中，距離、段阻抗元件需采段阻抗元件需采 用何種阻抗繼電器？距離用何種阻抗繼電器？距離段的阻抗元件可采用何種段的阻抗元件可采用

35、何種 阻抗繼電器？距離阻抗繼電器？距離段可否采用偏移阻抗繼電器？若段可否采用偏移阻抗繼電器？若 可以的話，需滿足什么條件？可以的話，需滿足什么條件？ 在高頻閉鎖距離保護(hù)中，距離在高頻閉鎖距離保護(hù)中，距離、段的阻抗元件需采用方向阻抗繼電器，距離段的阻抗元件需采用方向阻抗繼電器，距離段的測段的測 量元件可采用全阻抗繼電器和偏移阻抗繼電器。為實現(xiàn)在外部故障時，高頻保護(hù)能可靠閉量元件可采用全阻抗繼電器和偏移阻抗繼電器。為實現(xiàn)在外部故障時，高頻保護(hù)能可靠閉 鎖，偏移阻抗繼電器反方向的偏移度應(yīng)大于線路對側(cè)距離保護(hù)鎖，偏移阻抗繼電器反方向的偏移度應(yīng)大于線路對側(cè)距離保護(hù)段的保護(hù)范圍。段的保護(hù)范圍。 利用方向比

36、較式縱聯(lián)保護(hù) 電流差動保護(hù)原理建立在基爾霍夫電電流差動保護(hù)原理建立在基爾霍夫電 流定律的基礎(chǔ)之上，它具有良好的選流定律的基礎(chǔ)之上，它具有良好的選 擇性，能靈敏地，快速地切除保護(hù)區(qū)擇性，能靈敏地，快速地切除保護(hù)區(qū) 內(nèi)的故障。內(nèi)的故障。 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 4.4.1 縱聯(lián)電流差動保護(hù)原理縱聯(lián)電流差動保護(hù)原理 在線路在線路M M和和N N兩端裝設(shè)特性和變比完全相同的電流互感器，兩端裝設(shè)特性和變比完全相同的電流互感器， 兩側(cè)電流互感器一次回路的正極性均置于靠近母線的一側(cè)。兩側(cè)電流互感器一次回路的正極性均置于靠近母線的一側(cè)。 二次回路的同極性端子相連接，差動繼電器則并聯(lián)聯(lián)接在二次回路的同極性端子相

37、連接，差動繼電器則并聯(lián)聯(lián)接在 電流互感器的二次端子上。電流互感器的二次端子上。 規(guī)定一次側(cè)電流（規(guī)定一次側(cè)電流（ ）的正方向為從母線流向被保護(hù)）的正方向為從母線流向被保護(hù) 線路，則按照上述聯(lián)接后，流入繼電器的電流即為各互感線路，則按照上述聯(lián)接后，流入繼電器的電流即為各互感 器的二次電流的總和。器的二次電流的總和。 NMII1 . 1 . 、 縱差動保護(hù)的縱差動保護(hù)的 單相原理接線單相原理接線 MI1 . I-I . KI NI1 . N M nI2 . mI2 . . 2211 1 :()mnMN K TA IIIII n 即 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) （1）正常運行及外部故障時）正常運行及外部

38、故障時 一次側(cè)同一電流從一端流入，又從另一端流出，一次側(cè)同一電流從一端流入，又從另一端流出， 二次側(cè)也感應(yīng)相同的電流，此電流在導(dǎo)引線中形二次側(cè)也感應(yīng)相同的電流，此電流在導(dǎo)引線中形 成環(huán)流成環(huán)流 ，繼電器不動作。，繼電器不動作。 . 11 1 ()0MN K TA III n N 圖中箭頭圖中箭頭 為電流的為電流的 實際流向?qū)嶋H流向 一次電流一次電流 大小相同大小相同 相位相反相位相反 二次電流二次電流 在繞組中在繞組中 相位相反相位相反 MI1 . I-I . KI NI1 . M nI2 . mI2 . 正常運行及外部故障情況正常運行及外部故障情況 4.4.1 縱聯(lián)電流差動保護(hù)原理縱聯(lián)電流差

39、動保護(hù)原理 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) （2）保護(hù)范圍內(nèi)部故障時）保護(hù)范圍內(nèi)部故障時 對于雙側(cè)電源供電，兩側(cè)均有電流流向短路點，一對于雙側(cè)電源供電，兩側(cè)均有電流流向短路點，一 次側(cè)短路點的總電流為次側(cè)短路點的總電流為 ，二次側(cè)差動回，二次側(cè)差動回 路的電流路的電流 ，當(dāng)，當(dāng) 時，時， 繼電器動作，將故障線路兩側(cè)斷路器同時跳閘。繼電器動作，將故障線路兩側(cè)斷路器同時跳閘。 . 11kMNIII . 11 11 ()MNk K TATA IIII nn Kset K II MI1 . I-I . KI NI1 . N M nI2 . mI2 . 保護(hù)范圍內(nèi)部故障情況保護(hù)范圍內(nèi)部故障情況 一次電流一次電流

40、 大小可能大小可能 不同但相不同但相 位相同，位相同， 二次電流二次電流 在繞組中在繞組中 相位相同相位相同 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) （3）縱聯(lián)差動保護(hù)二次側(cè)的電流在導(dǎo)引縱聯(lián)差動保護(hù)二次側(cè)的電流在導(dǎo)引 線中形成環(huán)流的連接方式稱為環(huán)流法縱線中形成環(huán)流的連接方式稱為環(huán)流法縱 差動保護(hù)。適用于變壓器、發(fā)電機等電差動保護(hù)。適用于變壓器、發(fā)電機等電 力設(shè)備及母線保護(hù)。不能應(yīng)用于輸電線力設(shè)備及母線保護(hù)。不能應(yīng)用于輸電線 路保護(hù)。（要求沿線路敷設(shè)多根導(dǎo)引線，路保護(hù)。（要求沿線路敷設(shè)多根導(dǎo)引線， 技術(shù)上不可能，經(jīng)濟(jì)上不合理）技術(shù)上不可能，經(jīng)濟(jì)上不合理） 縱聯(lián)差動保護(hù)主要用于比較重要縱聯(lián)差動保護(hù)主要用于比較重要

41、 的短線路以及電力系統(tǒng)元件保護(hù)。的短線路以及電力系統(tǒng)元件保護(hù)。 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 由于電流互感器的誤差和勵磁電流的影響，在正由于電流互感器的誤差和勵磁電流的影響，在正 常運行和外部短路情況下，總有某些電流流入差常運行和外部短路情況下，總有某些電流流入差 動回路，此電流稱為不平衡電流。動回路，此電流稱為不平衡電流。 考慮勵磁電流的影響，二次側(cè)電流的數(shù)值為：考慮勵磁電流的影響，二次側(cè)電流的數(shù)值為： . 1 ()mMM TA III n . 1 ()nNN TA III n 在正常運行及外部故障時有：在正常運行及外部故障時有： 因此流過差動繼電器的電流即不平衡電流為：因此流過差動繼電器的電流即

42、不平衡電流為： . 1 ()unbmnMN TA IIIII n . MNII 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 為保證保護(hù)在外部短路及正常運行時不會誤動作，為保證保護(hù)在外部短路及正常運行時不會誤動作， 繼電器正確動作時的差動電流繼電器正確動作時的差動電流I Ir r應(yīng)躲過最大不平衡應(yīng)躲過最大不平衡 電流電流 。 即：即： . .max mn runb IIII 計算最大不平衡電流只需考慮外部故障時出現(xiàn)不平計算最大不平衡電流只需考慮外部故障時出現(xiàn)不平 衡電流的問題。因此在考慮一次電流最大倍數(shù)時，衡電流的問題。因此在考慮一次電流最大倍數(shù)時， 應(yīng)采用外部故障時流過電流互感器的最大短路電流應(yīng)采用外部故障時流過

43、電流互感器的最大短路電流 I Ik.max k.max，并保證在這種最大的一次電流電流情況下， ，并保證在這種最大的一次電流電流情況下， 二次電流的誤差不大于二次電流的誤差不大于1010。通常采用電流互感器。通常采用電流互感器 的的10%10%誤差曲線，這樣不平衡電流的穩(wěn)態(tài)值可按下誤差曲線，這樣不平衡電流的穩(wěn)態(tài)值可按下 式計算式計算: : K Kst st為電流互感器的同型系數(shù)，當(dāng)兩側(cè)電流互感器的型號、容量均相同時取 為電流互感器的同型系數(shù)，當(dāng)兩側(cè)電流互感器的型號、容量均相同時取0.50.5，不同時取，不同時取1 1。 .max.max 0.1/ unbstnpkTA IK K In K Kn

44、p np為非周期分量系數(shù)，一般取 為非周期分量系數(shù)，一般取1 1。 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 考慮一定的裕度，可得電流縱聯(lián)差動保護(hù)的判據(jù)考慮一定的裕度，可得電流縱聯(lián)差動保護(hù)的判據(jù) : : 為可靠系數(shù)，取為可靠系數(shù)，取1.3-1.51.3-1.5。 res K 在保證外部短路或正常運行時保護(hù)不動作的前提在保證外部短路或正常運行時保護(hù)不動作的前提 下，為了提高內(nèi)部故障時保護(hù)動作的靈敏度，通下，為了提高內(nèi)部故障時保護(hù)動作的靈敏度，通 常將外部短路時的最大短路電流常將外部短路時的最大短路電流I Ik.max k.max用實際短路 用實際短路 電流電流I Ik k來代替，在外部短路時穿過兩側(cè)電流互感器來代

45、替，在外部短路時穿過兩側(cè)電流互感器 的實際短路電流的實際短路電流I Ik k產(chǎn)生的不平衡電流產(chǎn)生的不平衡電流I Ires res按下式計 按下式計 算算 0.5 resmn III 0.5() resmn III 外部故障時的不平衡電流外部故障時的不平衡電流 與與I Ik k有關(guān)，可表示為：有關(guān)，可表示為： resk If I 標(biāo)量制動標(biāo)量制動 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) res I . 00 cos(180)cos(180)0mn mnmn II 0 cos(180)0 mn mn mn為兩側(cè)電流的相角差 為兩側(cè)電流的相角差 在差動繼電器的設(shè)計中讓在差動繼電器的設(shè)計中讓I Ires res起制動

46、作用，稱為制動電流； 起制動作用，稱為制動電流； 讓差動電流讓差動電流I Ir r起動作作用，稱為動作電流；起動作作用，稱為動作電流； 則差動保護(hù)的動作方程為：則差動保護(hù)的動作方程為： rresres IKI res K 稱為制動系數(shù)稱為制動系數(shù) 0.10.50.05 resrelstrelst KKKKK 制動電流采用以上三種形式時，在區(qū)外故障時保護(hù)都能可靠制動電流采用以上三種形式時，在區(qū)外故障時保護(hù)都能可靠 不動作，但在區(qū)內(nèi)故障時保護(hù)動作的靈敏度不同。不動作，但在區(qū)內(nèi)故障時保護(hù)動作的靈敏度不同。 標(biāo)積制動標(biāo)積制動 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 2. 2. 輸電線路縱聯(lián)電流差動保護(hù)輸電線路縱聯(lián)電流

47、差動保護(hù) 特性分析特性分析 （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 其動作方程為：其動作方程為： . mn rset IIII I Ir r為流入差動繼電器的電流；為流入差動繼電器的電流； I Iset set為差動繼電器的動作電流整定值。 為差動繼電器的動作電流整定值。 I Iset set按以下條件整定 按以下條件整定 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 1 1）按躲過外部短路時的最大不平衡電流整定）按躲過外部短路時的最大不平衡電流整定 .maxsetrelnperstk IK K K K I rel K可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.2-1.31.2-1.3 np K 非周

48、期分量系數(shù)，當(dāng)差動回路采用非周期分量系數(shù)，當(dāng)差動回路采用 速飽和變流器時，取速飽和變流器時，取1.1. er K電流互感器的電流互感器的10%10%誤差系數(shù)。誤差系數(shù)。 st K同型系數(shù)。同型系數(shù)。 .maxk I 外部短路時流過外部短路時流過TATA的最大短路電流值的最大短路電流值 （二次側(cè)）（二次側(cè)） 1.2-1.3 1 10% 0.51.2-1.3 1 10% 0.5 利用方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 2 2）按躲過最大負(fù)荷電流整定）按躲過最大負(fù)荷電流整定 為防止正常運行時為防止正常運行時TATA二次回路斷線引起差動保護(hù)二次回路斷線引起差動保護(hù) 誤動，應(yīng)躲開正常運行時的最大負(fù)荷電流。誤動，應(yīng)躲開正常運行時的最大負(fù)荷電流。 .maxsetrelL IKI rel K可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.2-1.31.2-1.3 .maxL I 線路正常運行時的最大負(fù)荷電流二次值線路正常運行時的最大負(fù)荷電流二次值 取兩個整定值中較大的一個作為差動保護(hù)的整定值取兩個整定值中較大的一個作為差動保護(hù)的整定值 靈敏性校驗：靈敏性校驗： .min 2 k sen set I