220kV線路電流縱聯(lián)差動保護(hù)

1、220kV 線路電流縱聯(lián)差動保護(hù) 上篇推送我們就 220kV 線路縱聯(lián)保護(hù)中的閉鎖式高頻 保護(hù)進(jìn)行了介紹， 從介紹中可以看出，高頻保護(hù)的通道構(gòu) 成比較復(fù)雜， 通道中傳輸?shù)囊膊⒎鞘请姎饬浚?而是閉鎖 (允許 ) 信號。同時(shí)，高頻保護(hù)的啟、停信邏輯也較為復(fù)雜。隨著光 纖傳輸技術(shù)的發(fā)展，高頻保護(hù)現(xiàn)已逐漸被電流縱聯(lián)差動保護(hù) 所代替。 本篇推送將對 220kV 線路電流縱聯(lián)差動保護(hù)的相關(guān) 內(nèi)容進(jìn)行介紹。 電流縱聯(lián)差動保護(hù) 電流縱聯(lián)差動保護(hù)通過 傳輸通道將線路兩端的電氣量 (主要是電流量 )傳輸?shù)綄?cè)， 保護(hù)裝置對線路兩端的電流量進(jìn)行比較計(jì)算，確定本段線路 范圍內(nèi)是否存在差流，從而判斷故障發(fā)生在區(qū)內(nèi)還是區(qū)

2、外， 進(jìn)而決定是否跳開線路兩側(cè)開關(guān)。光纖通道目前，電流縱聯(lián) 差動保護(hù)中的數(shù)據(jù)傳輸通道一般均為光纖。光纖通道具有以 下優(yōu)點(diǎn)： (1)不怕超高壓與雷電電磁干擾； (2)對電場絕緣； (3) 頻帶寬、衰耗低。實(shí)際應(yīng)用中，電流縱聯(lián)差動保護(hù)的光纖通 道一般采用兩類： (1)專用光纖通道。專用光纖通道中僅傳輸 保護(hù)信息，其優(yōu)點(diǎn)是無需附加其他設(shè)備，不涉及通信裝置。 但光收發(fā)功率和光纖衰耗的限制，其傳輸距離一般在 100km 以內(nèi)。 (2)復(fù)用光纖通道。復(fù)用光纖通道利用數(shù)字脈沖編碼調(diào) 制(PCM)復(fù)接技術(shù)，將保護(hù)裝置的光纖出口與通信設(shè)備復(fù)接 形成復(fù)合通道 (即保護(hù)與通信共用一個通道 )。復(fù)用通道方式 主要用于

3、長距離輸電線路的保護(hù)。 保護(hù)動作原理 （1） 基本原理 電流差動保護(hù)的基本原理是基爾霍夫電流定律，即線路正常 運(yùn)行或發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，線路兩端流過的電流矢量和為0； 而發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，線路兩端電流的矢量和將不再為0，而 是等于故障電流。以流出母線為電流正方向，電流差動保護(hù) 原理如圖 1 所示。圖 1 電流差動保護(hù)原理示意圖從圖中可以 看出，流過差動繼電器 KD 的電流： Ik=IM+IN 圖 2 線路故 障示意圖 1）正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí) （L 點(diǎn)）若不考慮系統(tǒng)不平 衡電流的影響，流過 M 側(cè)的電流 IM 與流過 N 側(cè)的電流 IN 大小相同，方向相反，其矢量和為 0，即 Ik=0 ，此時(shí)保護(hù)裝

4、 置不動作。2）區(qū)內(nèi)故障時(shí) （K 點(diǎn) ）流過 M 側(cè)的電流 IM 與流過 N 側(cè)的電流 IN 大小相同，方向相同，其矢量和 Ik=IM+IN ，保 護(hù)裝置動作切除故障。實(shí)際運(yùn)行中，線路兩端的電流受多方 面影響，正常運(yùn)行及區(qū)外故障時(shí)差動繼電器中存在一定的不 平衡電流。為防止區(qū)外故障時(shí)保護(hù)誤動，在保護(hù)整定時(shí)需躲 過區(qū)外故障時(shí)的最大不平衡電流，這將對電流差動保護(hù)的可 靠性和靈敏度造成一定影響，因此電流縱聯(lián)差動保護(hù)一般引 入比率制動特性。 （2）比率制動特性 比率制動的特點(diǎn)是，以線路兩端電流的矢量和作為動作電 流，以線路兩端電流的矢量差作為制動電流。既可以保證外 部故障時(shí)不會誤動，同時(shí)對于內(nèi)部故障可以

5、保證較高的靈敏 度。動作電流： Id=|IM+IN| 制動電流： Ir =|IM - IN| 比率制動 的特性曲線如圖 3所示。圖 3 比率制動特性曲線其動作條件 為 IdIqdIdKrIr ，其中 Iqd 為啟動電流， Kr 是 比率制動系數(shù)。 1）正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí) （L 點(diǎn) ）此時(shí)動作電流 Id=0 ，而制動電流 Ir=|IM-IN| ，為兩倍的線路電流。 不滿足動 作條件，處于制動區(qū)，差動保護(hù)不會動作。2）雙電源區(qū)內(nèi)發(fā) 生故障時(shí) （K 點(diǎn)）此時(shí)動作電流 Id=|IM+IN| 等于線路故障電流， 而制動電流 Ir=0 。滿足動作條件，電流縱差保護(hù)動作跳開線 路兩側(cè)開關(guān)。通過分析可以看出

6、，采用比率制動后，在區(qū)外 故障時(shí)，雖然差動繼電器中會流入較大不平衡電流，但制動 電流很大，同時(shí)制動電流會隨著區(qū)外故障電流的增大而增 大，因此保護(hù)裝置不會誤動。 而區(qū)內(nèi)故障時(shí)， 動作電流很大， 制動電流很小， 保護(hù)裝置能夠快速動作， 具有較高的靈敏性。 3）單電源區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí) （K 點(diǎn)）若 M 側(cè)為電源側(cè)，則此時(shí)的 動作電流和制動電流相等，即 Id=Ir=|IM| ，等于線路故障電 流，為保證此時(shí)電流縱差保護(hù)正確動作， Kr 的值應(yīng)小于 1， 且 Kr 應(yīng)取低定值用以提高保護(hù)裝置的可靠性。 4）CT 斷線單 側(cè) CT 斷線與單電源區(qū)內(nèi)發(fā)生故障的特征類似，為防止線路 某一側(cè)出現(xiàn) CT 斷線時(shí)電流

7、縱差保護(hù)誤動，電流縱聯(lián)保護(hù)引 入了啟動元件。啟動元件包括電流突變量啟動、零序電流啟 動和弱饋低電壓啟動元件，任一啟動元件啟動后，都將啟動 保護(hù)并開放出口繼電器的正電源。當(dāng)線路某一側(cè)保護(hù)裝置的 電氣量達(dá)到啟動值后，啟動元件將動作，并向?qū)?cè)發(fā)差動允 許信號，只有線路兩側(cè)的啟動元件均動作后，線路電流縱差 保護(hù)才會動作，這就有效避免了 CT 斷線對電流縱差保護(hù)的 影響。 不平衡電流 前文提到線路正常運(yùn)行及區(qū)外故障時(shí)差 動繼電器中存在一定的不平衡電流，不平衡電流產(chǎn)生的原因 主要有以下幾個方面： (1)線路電容電流； (2)CT 飽和； (3)兩 側(cè) CT 特性不一致； (4) 采樣不同步。其中，采樣不同

8、步主要 是因?yàn)榫€路兩端保護(hù)裝置的電流采樣是獨(dú)立進(jìn)行的，其采樣 周期存在一定差異。這就造成差動繼電器計(jì)算時(shí)的電流可能 并非同一時(shí)刻， 從而產(chǎn)生差流。 其他幾個原因此處不再贅述。 數(shù)據(jù)同步 與高頻保護(hù)傳輸?shù)拈]鎖信號不同，電流縱差保護(hù) 通道傳輸?shù)氖请娏髁?，而電流量只有對同一時(shí)刻的計(jì)算才有 意義。因此，為保證差動電流計(jì)算的正確性，需要保證計(jì)算 的電流是同一時(shí)刻，這就要求線路兩端對各電流數(shù)據(jù)進(jìn)行同 步化處理。目前，常用的同步處理方法有： (1)采樣數(shù)據(jù)修正 法； (2)采樣時(shí)刻調(diào)整法； (3)時(shí)鐘校正法； (4)基于參考矢量 的同步法； (5)GPS 同步法。 數(shù)據(jù)同步的實(shí)質(zhì)是通過計(jì)算線路 兩端采樣的時(shí)間差和通道數(shù)據(jù)傳輸?shù)难訒r(shí)，進(jìn)而對采樣數(shù)據(jù) 或采樣時(shí)刻進(jìn)行調(diào)整，其原理與智能站同步對時(shí)( 原文鏈接 ) 類似。 遠(yuǎn)跳功能 220kV 線路高頻保護(hù)中講到，高頻保護(hù)的 遠(yuǎn)