輸電線路縱聯(lián)保護(hù) 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)PPT課件

1、l 1.兩側(cè)電流量特征 雙端電源線路區(qū)內(nèi)、外故障示意圖(a)內(nèi)部故障；(b)外部故障如圖所示，有 ，在故障點有較大短路電流流出; MNk1IIII如圖所示，線路兩端電流相量關(guān)系為 。MN0III當(dāng)線路發(fā)生內(nèi)部故障時， 當(dāng)線路發(fā)生區(qū)外短路故障或正常運(yùn)行時， 第1頁/共23頁l 2兩側(cè)電流相位特征兩端輸電線路，若全系統(tǒng)阻抗角均勻，且兩端電動勢角相等，則當(dāng)線路MN發(fā)生區(qū)內(nèi)短路故障時，兩側(cè)電流同相位，即、相位差為0；而當(dāng)正常運(yùn)行或發(fā)生區(qū)外短路故障時，兩側(cè)電流反相，即電流、相位差為180。l3兩側(cè)功率方向特征 當(dāng)線路上發(fā)生區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障時，輸電線兩端的功率方向也有很大差別。令功率正方向由母線指向線路

2、，則線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，兩端功率方向都由母線流向線路，兩端功率方向相同，同為正方向；而發(fā)生區(qū)外故障時，遠(yuǎn)故障點端功率由母線流向線路，功率方向為正，近故障點端功率由線路流向母線，功率方向為負(fù)，兩端功率方向相反。第2頁/共23頁l 4兩側(cè)測量阻抗值特征三、縱聯(lián)保護(hù)的分類 當(dāng)線路區(qū)內(nèi)短路時，輸電線路兩端的測量阻抗都是短路阻抗，一定位于距離保護(hù)段的動作區(qū)內(nèi)，兩側(cè)的段同時啟動；當(dāng)正常運(yùn)行時，兩側(cè)的測量阻抗是負(fù)荷阻抗，距離保護(hù)段不會啟動；當(dāng)發(fā)生外部短路時，兩側(cè)測量阻抗也是短路阻抗，但一側(cè)為反方向，若采用方向特性的阻抗繼電器，則至少有一側(cè)的距離段不會啟動。n三、縱聯(lián)保護(hù)的分類縱聯(lián)保護(hù)按照所利用信息通道的不同

3、類型可以分為導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)、電力線載波縱聯(lián)保護(hù)、微波縱聯(lián)保護(hù)和光纖縱聯(lián)保護(hù)四種?？v聯(lián)保護(hù)按照保護(hù)動作原理，可以分為方向比較式縱聯(lián)保護(hù)和縱聯(lián)電流差動保護(hù)兩類。第3頁/共23頁4.2 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的通信通道 一、通信通道的構(gòu)成和特點 1導(dǎo)引線通道導(dǎo)引線通道是縱聯(lián)保護(hù)最早使用的通信通道，是由和被保護(hù)線路平行敷設(shè)的金屬導(dǎo)線構(gòu)成，用來傳遞被保護(hù)線路各側(cè)信息的通信通道。2電力線載波（高頻）通道 3微波通道4光纖通道第4頁/共23頁電力線載波通道構(gòu)成示意圖1阻波器；2結(jié)合電容器；3連接濾波器；4電纜；5高頻收發(fā)信;6刀閘第5頁/共23頁 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。 結(jié)合電

4、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(jī)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(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，保護(hù)起動之后它才發(fā)出信號。 第6頁/共23頁二、高頻信號的分類 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(hù)作用于跳閘的必要條件，或者說閉鎖信號是阻止保護(hù)動作于跳閘的信號。2允許信號。允許信號是允許保護(hù)作用于跳閘的信號，或者說有允許信號是保護(hù)

5、動作于跳閘的必要條件。 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。 第7頁/共23頁高頻保護(hù)信號邏輯圖(a)閉鎖信號；(b)允許信號；(c)跳閘信號第8頁/共23頁4.3輸電線路的導(dǎo)引線縱聯(lián)差動保護(hù) 4.4方向比較式縱聯(lián)保護(hù)一、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù) 1閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的基本原理 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)作原理2閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的基本構(gòu)成 第9頁/共23頁閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的原理接線圖區(qū)外短路故障；兩端供電線路區(qū)內(nèi)短路故障； 單電源供電線路區(qū)內(nèi)短路故障。 第10頁/共23頁3影響方向比較式縱聯(lián)保護(hù)正確動作的因素 系統(tǒng)非全相運(yùn)行的影響 系統(tǒng)一相僅在一側(cè)斷開的情況 (

6、a)負(fù)序電壓分布圖；(b)相量圖第11頁/共23頁實際非全相運(yùn)行狀態(tài)是一相在兩側(cè)同時斷開的狀態(tài)，特別是考慮分布電容的影響后，需要分析有兩個斷線端口的復(fù)雜故障下負(fù)序電壓、電流的相位關(guān)系，結(jié)論同樣是：當(dāng)使用線路側(cè)電壓時，受電側(cè)功率方向為正，送電側(cè)的負(fù)序功率方向為負(fù)，發(fā)出閉鎖信號，保護(hù)不會誤動作；如果使用母線電壓，兩側(cè)的負(fù)序功率方向同時為正，保護(hù)將誤動作。零序功率方向在非全相運(yùn)行期間與負(fù)序功率方向的特點一致?？朔侨噙\(yùn)行期間負(fù)序、零序方向縱聯(lián)保護(hù)誤動的措施一般是：使用線路側(cè)電壓，這也是超高壓線路電壓互感器裝于線路側(cè)的主要原因；在兩相運(yùn)行期間退出負(fù)序、零序方向元件，僅保留使用工頻突變量的方向元件。

7、第12頁/共23頁功率倒向?qū)Ψ较虮容^式縱聯(lián)保護(hù)的影響及應(yīng)對措施 功率導(dǎo)向電網(wǎng)示意圖系統(tǒng)中假設(shè)故障發(fā)生在線路L1上靠近M側(cè)k點，斷路器QF3先于斷路器QF4跳閘。在斷路器QF3跳閘之前，線路L2中短路功率由N側(cè)流向M側(cè)，線路L2中N側(cè)功率方向為負(fù)，方向元件不動作，向M側(cè)發(fā)送閉鎖信號。 第13頁/共23頁在斷路器QF3跳閘后QF4跳閘前，線路L2中的短路功率突然倒轉(zhuǎn)方向，由M側(cè)流向N側(cè)，這一現(xiàn)象稱為功率倒向。反應(yīng)負(fù)序、零序和故障分量的方向元件在短路功率倒向時如果動作不協(xié)調(diào)會出現(xiàn)誤動作。在斷路器QF3跳閘后QF4跳閘前，M側(cè)功率方向由負(fù)變?yōu)檎?，功率方向元件動作，停止發(fā)信并準(zhǔn)備跳閘；此時N側(cè)的功率方向

8、由正變負(fù)，方向元件應(yīng)立即返回并向M側(cè)發(fā)閉鎖信號，但是可能M側(cè)的方向元件動作快，N側(cè)的方向元件返回慢，這被稱為“觸點競賽”。由于這個原因，會有一段時間兩側(cè)方向元件均處于動作狀態(tài)，M側(cè)沒有閉鎖信號，造成線路兩端的保護(hù)誤動。如果增加延時返回時間元件t1，使發(fā)信元件動作后經(jīng)時間t1延時返回，就可以解決這個問題。時間t1要大于兩側(cè)方向元件動作與返回的最大時間差，再加一個適當(dāng)裕度時間。第14頁/共23頁二、閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)簡介 閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)實際上是由兩端完整的三段式距離保護(hù)附加高頻通信部分組成。第15頁/共23頁4.5相位比較式縱聯(lián)保護(hù) 一、工作原理相差高頻保護(hù)工作原理(a)網(wǎng)絡(luò)圖(b)內(nèi)部故障時

9、兩端電流波形(c)外部故障時兩端電流波形第16頁/共23頁第17頁/共23頁二、相差高頻保護(hù)的構(gòu)成 故障啟動發(fā)信元件 啟動跳閘元件 發(fā)信操作元件 收信比較時間元件 閉鎖式縱聯(lián)電流相位差動保護(hù)的原理框圖第18頁/共23頁三、相差高頻保護(hù)的相位特性和相繼動作 線路內(nèi)部對稱故障時的矢量圖yb6100L 66100100LL 這種一側(cè)保護(hù)隨著另一側(cè)保護(hù)動作而動作的情況被稱為保護(hù)的“相繼動作”，保護(hù)相繼動作的一側(cè)故障切除時間變慢。 第19頁/共23頁相位特性曲線和閉鎖角的選擇第20頁/共23頁四、長距離輸電線路的分布電容對相差高頻保護(hù)的影響 長距離輸電線路的型等值電路由于線路具有分布電容，正常運(yùn)行和外部短路時線路兩端電流之和不為零，而為線路電容電流，對較短的高壓架空線路，電容電流不大，線路兩側(cè)電流之和不大，縱聯(lián)電流差動保護(hù)可用不平衡電流的門限值躲過它。對于高壓長距離架空輸電線路或電纜線路，充電電容電流很大，若用門限值躲電容電流，將極大的降低靈敏度，所以通常采用電壓測量來補(bǔ)償電容電流。對于一般長度的輸電線路，可以將分布參數(shù)等值為集中參數(shù)。 第21頁/共23頁五、對相差高頻保護(hù)的評價相差高頻保護(hù)有一系列重要優(yōu)點，在輸電線路縱聯(lián)保護(hù)發(fā)展過程中起了重要作用，目前在國外仍有應(yīng)用。我國實現(xiàn)保護(hù)微機(jī)化后，