第3章全線速動(dòng)保護(hù)

1、第三章第三章 輸電線路的全線速動(dòng)保護(hù)輸電線路的全線速動(dòng)保護(hù) 本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容 3.1 3.1 輸電線路的縱差動(dòng)保護(hù)輸電線路的縱差動(dòng)保護(hù) 3.2 3.2 平行雙回線路保護(hù)平行雙回線路保護(hù) 3.3 3.3 高頻保護(hù)的基本原理高頻保護(hù)的基本原理 3.4 3.4 高頻閉鎖方向保護(hù)高頻閉鎖方向保護(hù) 3.5 3.5 相差高頻保護(hù)相差高頻保護(hù) 一、縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理一、縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理 縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理是基于比較縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理是基于比較 被保護(hù)線路始端和末端電流的大小和相被保護(hù)線路始端和末端電流的大小和相 位原理構(gòu)成的。位原理構(gòu)成的。 3-1 輸電線路導(dǎo)引線縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)輸電線路導(dǎo)

2、引線縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù) 1 1、當(dāng)線路正常運(yùn)行或外部故障時(shí)、當(dāng)線路正常運(yùn)行或外部故障時(shí)； 0 nmgIII M N M I N I m I n I K g I 2 2、當(dāng)線路內(nèi)部故障時(shí)、當(dāng)線路內(nèi)部故障時(shí)； TA knmgnIIII/ M N M I N I m I n I K g I 什么是不平衡電流？ 一次電流相等， 二次電流之差不為零 不平衡電流如何產(chǎn)生？ 兩側(cè)TA誤差不一致 二、縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流二、縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流 TA勵(lì)磁電流 TA誤差 TA勵(lì)磁電流差異 差動(dòng)保護(hù)不平衡電流 不平衡電流公式 ：什么是“比率制動(dòng)”特性？ 動(dòng)作電流不是固定值 三、三、比率制動(dòng)特性的縱差動(dòng)保護(hù)工作原

3、理比率制動(dòng)特性的縱差動(dòng)保護(hù)工作原理 外部故障情況外部故障情況 短路電流穿越短路電流穿越M M、N N側(cè)保護(hù)側(cè)保護(hù) dunbaperssk k 10% 0.01 1.5 0.50.075 K IIKK I II resMNk 2IIII dunbk 0.075III dres 0.03II 只要Kres0.03， 動(dòng)作電流比不平衡電流增長(zhǎng)快 始終有IdIset， 保護(hù)即可動(dòng)作 dres (1)II 采用“比率制動(dòng)”優(yōu)點(diǎn) 同樣保證外部故障不誤動(dòng)情況下， 內(nèi)部故障時(shí)動(dòng)作電流小，靈敏度高 dres (1)II dunb II 外部故障 無(wú)制動(dòng)特性 時(shí)整定電流 KrelIunb.max 有制動(dòng)特性 時(shí)整

4、定電流 Iset 內(nèi)部故障 3-2 3-2 雙回輸電線路橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)雙回輸電線路橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù) 與電流平衡保護(hù)與電流平衡保護(hù) 一、橫聯(lián)差動(dòng)方向保護(hù)一、橫聯(lián)差動(dòng)方向保護(hù) 1、工作原理：、工作原理：按照比較雙回線路電流之差大小和方按照比較雙回線路電流之差大小和方 向原理構(gòu)成的保護(hù)稱為平行雙回線路橫聯(lián)差動(dòng)方向保向原理構(gòu)成的保護(hù)稱為平行雙回線路橫聯(lián)差動(dòng)方向保 護(hù)。護(hù)。 保護(hù)工作情況：保護(hù)工作情況： 在正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí)在正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí) IIIII K N M IQF1 I I QF3 QF2 QF4 QF5 II II I 雙回線路內(nèi)部雙回線路內(nèi)部K K點(diǎn)發(fā)生了短路故障點(diǎn)發(fā)生了短路故障

5、N M IQF1 I I QF3 QF2 QF4 QF5 II II I K 2 2、相繼動(dòng)作區(qū)、相繼動(dòng)作區(qū) 在靠近對(duì)端附近短路時(shí)，兩回線路電流大小差不多，在靠近對(duì)端附近短路時(shí)，兩回線路電流大小差不多， 相位也相同，導(dǎo)致相位也相同，導(dǎo)致KAKA不動(dòng)作；當(dāng)對(duì)端保護(hù)動(dòng)作跳開對(duì)不動(dòng)作；當(dāng)對(duì)端保護(hù)動(dòng)作跳開對(duì) 端斷路器后，電流重新分配，然后本側(cè)保護(hù)才動(dòng)作。端斷路器后，電流重新分配，然后本側(cè)保護(hù)才動(dòng)作。 這種情況稱為相繼動(dòng)作，此區(qū)域稱為相繼動(dòng)作區(qū)。這種情況稱為相繼動(dòng)作，此區(qū)域稱為相繼動(dòng)作區(qū)。 二、電流平衡保護(hù)二、電流平衡保護(hù) 電流平衡保護(hù)工作原理電流平衡保護(hù)工作原理 利用比較兩回線電流大小而構(gòu)成的保護(hù)稱為

6、 電流平衡保護(hù)。 3-3 高頻通道與高頻保護(hù)基本原理高頻通道與高頻保護(hù)基本原理 一、一、高頻保護(hù)高頻保護(hù)：將線路兩端的電流相：將線路兩端的電流相 位或功率方向轉(zhuǎn)化為高頻信號(hào)，然后，位或功率方向轉(zhuǎn)化為高頻信號(hào)，然后， 利用輸電線路本身構(gòu)成的高頻電流通利用輸電線路本身構(gòu)成的高頻電流通 道，將此信號(hào)送至對(duì)端，以比較兩端道，將此信號(hào)送至對(duì)端，以比較兩端 電流的相位或功率方向的一種保護(hù)。電流的相位或功率方向的一種保護(hù)。 二、二、 高頻通道的構(gòu)成高頻通道的構(gòu)成 （一）輸電線路高頻通道（一）輸電線路高頻通道 QF1 QF2 繼電 部分 G R 繼電 部分 G R 耦合電容器 高頻電纜 T 高頻阻波器 輸電線

7、路 高頻通道部分 器 雷 避 關(guān) 開 地 接 M N 結(jié)合濾波器 阻波器：阻波器是由一個(gè)電感線圈與可變電容器并聯(lián)組阻波器：阻波器是由一個(gè)電感線圈與可變電容器并聯(lián)組 成的回路。成的回路。 結(jié)合電容器：結(jié)合電容器與連接濾過(guò)器共同配合將載波結(jié)合電容器：結(jié)合電容器與連接濾過(guò)器共同配合將載波 信號(hào)傳遞至輸電線路，同時(shí)使高頻收發(fā)信機(jī)與工頻高壓線信號(hào)傳遞至輸電線路，同時(shí)使高頻收發(fā)信機(jī)與工頻高壓線 路絕緣。路絕緣。 連接濾波器：連接濾波器由一個(gè)可調(diào)節(jié)的空心變壓器及連接濾波器：連接濾波器由一個(gè)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。連接至高頻電纜一側(cè)的電容器組成。 高頻收、發(fā)信機(jī)：發(fā)信機(jī)部分系由繼

8、電保護(hù)裝置控制，高頻收、發(fā)信機(jī)：發(fā)信機(jī)部分系由繼電保護(hù)裝置控制， 通常都是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)起動(dòng)之后它才發(fā)出通常都是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)起動(dòng)之后它才發(fā)出 信號(hào)。信號(hào)。 三、高頻通道工作方式、高頻通道工作方式 1 1、故障起動(dòng)發(fā)信方式、故障起動(dòng)發(fā)信方式 在正常條件下發(fā)信機(jī)不工作，通道在正常條件下發(fā)信機(jī)不工作，通道 中沒(méi)有高頻電流，只在電力系統(tǒng)發(fā)中沒(méi)有高頻電流，只在電力系統(tǒng)發(fā) 生故障期間才由起動(dòng)元件起動(dòng)發(fā)信。生故障期間才由起動(dòng)元件起動(dòng)發(fā)信。 2 2、長(zhǎng)期發(fā)信方式長(zhǎng)期發(fā)信方式 在正常工作條件下發(fā)信機(jī)始終在正常工作條件下發(fā)信機(jī)始終 處于發(fā)信狀態(tài)，沿高頻通道傳處于發(fā)信狀態(tài)，沿高頻通道傳 送

9、高頻電流。送高頻電流。 3、移頻方式移頻方式 在正常工作條件下，發(fā)信機(jī)向?qū)υ谡９ぷ鳁l件下，發(fā)信機(jī)向?qū)?側(cè)傳送頻率為側(cè)傳送頻率為f f1 1的高頻電流；當(dāng)?shù)母哳l電流；當(dāng) 發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置控制發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置控制 發(fā)信機(jī)移頻，停止發(fā)送頻率為發(fā)信機(jī)移頻，停止發(fā)送頻率為f f1 1 的高頻電流，而發(fā)出頻率為的高頻電流，而發(fā)出頻率為f f2 2的的 高頻電流。高頻電流。 按照信號(hào)的性質(zhì)或作用，可以將其分為閉鎖信按照信號(hào)的性質(zhì)或作用，可以將其分為閉鎖信 號(hào)、允許信號(hào)和跳閘信號(hào)。這三種信號(hào)可用以上任號(hào)、允許信號(hào)和跳閘信號(hào)。這三種信號(hào)可用以上任 一中種通信通道產(chǎn)生和傳送。一中種通信通道產(chǎn)生和

10、傳送。 1 1閉鎖信號(hào)。即無(wú)閉鎖信號(hào)是保護(hù)作用于跳閘的必閉鎖信號(hào)。即無(wú)閉鎖信號(hào)是保護(hù)作用于跳閘的必 要條件，或者說(shuō)閉鎖信號(hào)是阻止保護(hù)動(dòng)作于跳閘的要條件，或者說(shuō)閉鎖信號(hào)是阻止保護(hù)動(dòng)作于跳閘的 信號(hào)。信號(hào)。 2 2允許信號(hào)。允許信號(hào)是允許保護(hù)作用于跳閘的信允許信號(hào)。允許信號(hào)是允許保護(hù)作用于跳閘的信 號(hào)，或者說(shuō)有允許信號(hào)是保護(hù)動(dòng)作于跳閘的必要條號(hào)，或者說(shuō)有允許信號(hào)是保護(hù)動(dòng)作于跳閘的必要條 件。件。 3 3跳閘信號(hào)。跳閘信號(hào)是直接引起跳閘的信號(hào)，或跳閘信號(hào)。跳閘信號(hào)是直接引起跳閘的信號(hào)，或 者說(shuō)收到跳閘信號(hào)是跳閘的充要條件。者說(shuō)收到跳閘信號(hào)是跳閘的充要條件。 四、高頻信號(hào)四、高頻信號(hào) 閉鎖信號(hào)： 允許

11、信號(hào)： 跳閘信號(hào)： 信號(hào) 允許 & 脈沖 跳閘 PR & 信號(hào) 閉鎖 脈沖 跳閘 PR 信號(hào) 跳閘 1 脈沖 跳閘 PR 3-4 3-4 高頻閉鎖方向保護(hù)高頻閉鎖方向保護(hù) 一、高頻閉鎖方向保護(hù)基本原理一、高頻閉鎖方向保護(hù)基本原理 高頻閉鎖方向保護(hù)通過(guò)高頻通道比較被保護(hù)線路兩高頻閉鎖方向保護(hù)通過(guò)高頻通道比較被保護(hù)線路兩 側(cè)的功率方向，采用正常無(wú)高頻電流，區(qū)外故障時(shí)發(fā)閉鎖側(cè)的功率方向，采用正常無(wú)高頻電流，區(qū)外故障時(shí)發(fā)閉鎖 信號(hào)的方式構(gòu)成，閉鎖信號(hào)由功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)出，信號(hào)的方式構(gòu)成，閉鎖信號(hào)由功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)出， 被兩端的收信機(jī)接收，閉鎖兩端的保護(hù)。被兩端的收信機(jī)接收，閉鎖兩端的保護(hù)。 K

12、 A D BC 2 K 高頻閉鎖信號(hào) 213456 高頻閉鎖信號(hào) “閉鎖式” 工作原理 保護(hù)起動(dòng)，判為反向故障發(fā)信 收信 閉鎖兩側(cè)保護(hù) 外部故障， 近故障側(cè)發(fā)閉鎖信號(hào) 內(nèi)部故障， 兩側(cè)均不發(fā)閉鎖信號(hào) 二、高頻閉鎖方向保護(hù)的構(gòu)成及工作原理二、高頻閉鎖方向保護(hù)的構(gòu)成及工作原理 起動(dòng)元件設(shè)置 設(shè)兩套起動(dòng)元件分別起動(dòng)發(fā)信以及開放跳閘回路， 低定值元件起動(dòng)發(fā)信回路； 高定值元件開放跳閘回路， 單套起動(dòng)元件存在的問(wèn)題 M側(cè)保護(hù)單側(cè)工作，誤動(dòng) I IK K 時(shí)間元件t1:瞬時(shí)動(dòng)作，延時(shí)返回 當(dāng)外部故障切除后低定值元件應(yīng)該延時(shí)返回，當(dāng)外部故障切除后低定值元件應(yīng)該延時(shí)返回， 繼續(xù)發(fā)信一段時(shí)間。繼續(xù)發(fā)信一段時(shí)間。

13、 M側(cè)保護(hù)失去閉鎖，誤動(dòng) 時(shí)間元件t2:延時(shí)動(dòng)作，瞬時(shí)返回 推遲停信和接通跳閘回路的時(shí)間，推遲停信和接通跳閘回路的時(shí)間， 區(qū)外故障時(shí)，保證遠(yuǎn)故障側(cè)保護(hù)收到對(duì)側(cè)的閉鎖信號(hào)區(qū)外故障時(shí)，保證遠(yuǎn)故障側(cè)保護(hù)收到對(duì)側(cè)的閉鎖信號(hào) 防止誤動(dòng)。防止誤動(dòng)。 2、遠(yuǎn)方起動(dòng) 收到對(duì)側(cè)信號(hào)而本側(cè)起動(dòng)發(fā)信元件未起動(dòng)時(shí)，由收信起動(dòng)本側(cè)發(fā)信回路。 （2）方便手動(dòng)檢查通道 遠(yuǎn)方起動(dòng)有如下作用： （1）更加可靠地防止縱聯(lián)保護(hù)單側(cè)工作 當(dāng)一側(cè)縱聯(lián)保護(hù)低定值元件損壞時(shí)仍能依靠遠(yuǎn)方起動(dòng)回路起動(dòng)發(fā)信。 可以由線路任一側(cè)變電所運(yùn)行人員單獨(dú)進(jìn)行通道檢查 三、縱聯(lián)距離、零序方向保護(hù) 縱聯(lián)距離、零序方向保護(hù)不設(shè)置專門的方向元件 “借用”方向阻抗

14、繼電器及零序方向元件 Z 動(dòng)作故障為正方向 I .0動(dòng)作 故障為正方向 正常運(yùn)行程序，與縱聯(lián)方向完全相同 故障測(cè)量程序與縱聯(lián)方向保護(hù)裝置類似 3-5 3-5 相差高頻保護(hù)相差高頻保護(hù) 一、相差高頻保護(hù)工作原理一、相差高頻保護(hù)工作原理 比較被保護(hù)線路兩側(cè)電流的相位比較被保護(hù)線路兩側(cè)電流的相位即即 利用高頻信號(hào)將電流的相位傳送到對(duì)側(cè)去利用高頻信號(hào)將電流的相位傳送到對(duì)側(cè)去 進(jìn)行比較，這種保護(hù)稱為相差高頻保護(hù)。進(jìn)行比較，這種保護(hù)稱為相差高頻保護(hù)。 相差高頻保護(hù)工作原理 (a)網(wǎng)絡(luò)圖 (b)內(nèi)部故障時(shí)兩端電流波形 (c)外部故障時(shí)兩端電流波形 & G R 0 1 t 02 t 2 T 1 T Y 操作元

15、件 比相元件 高定值 低定值 件 元 動(dòng) 起 道 通 至 跳閘 二、相差高頻保護(hù)的構(gòu)成二、相差高頻保護(hù)的構(gòu)成 起動(dòng)元件的作用是故障時(shí)起動(dòng)發(fā)信機(jī)起動(dòng)元件的作用是故障時(shí)起動(dòng)發(fā)信機(jī) 和開放比相回路，并且要求起動(dòng)發(fā)信機(jī)要和開放比相回路，并且要求起動(dòng)發(fā)信機(jī)要 比開放比相回路更靈敏，動(dòng)作更快。比開放比相回路更靈敏，動(dòng)作更快。 操作元件的作用是將輸電線路上的操作元件的作用是將輸電線路上的5050 HzHz電流轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)電流轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)50Hz50Hz的方波電流，然后的方波電流，然后 以此工頻方波電流對(duì)發(fā)信機(jī)中的高頻電流以此工頻方波電流對(duì)發(fā)信機(jī)中的高頻電流 進(jìn)行調(diào)制。進(jìn)行調(diào)制。 比相元件的作用是比較被保護(hù)線路兩比相元件的作用