電力系統(tǒng)繼電保護原理第四章

1、第四章 輸電線縱聯(lián)保護§41 輸電線縱聯(lián)差動保護一、 基本原理：1.反應(yīng)單側(cè)電氣量保護的缺陷：無法區(qū)分本線路末端短路與相鄰線路出口短路。無法實現(xiàn)全線速動。原因：（1）電氣距離接近相等。 （2）繼電器本身測量誤差。（3）線路參數(shù)不準確。 (4)LH、YH有誤差。（5）短路類型不同。 （6）運行方式變化等。2. 輸電線路縱聯(lián)差動保護：（1）輸電線路的縱聯(lián)保護：（P129 第二自然段）。（2）導(dǎo)引線縱聯(lián)差動保護：用導(dǎo)引線傳送電流（大小或方向），根據(jù)電流在導(dǎo)引線中的流動情況，可分為環(huán)流式和均壓式兩種。（P131 圖4-2）自學(xué)。（注意圖中隔離變壓器GB的極性）例：環(huán)流法構(gòu)成了導(dǎo)引線縱聯(lián)保護：

2、線路兩側(cè)裝有相同變比的LH正常或區(qū)外短路：Im1=-In1Im2=-In2IJ=Im2+In2=0 J不動區(qū)內(nèi)短路：IJ=Im2+In2=（Im1+ In1）/nLH = Id/ nLH > Idz( 同時跳兩側(cè)DL)J動作可見縱聯(lián)差動保護的范圍是兩側(cè)LH之間，理論上具有絕對選擇性可實現(xiàn)全線速動。但它只適用于< 57公里的短線路。若用于長線路技術(shù)上有困難且經(jīng)濟上不合理。（P136 標題2）它在發(fā)電機、變壓器、母線保護中應(yīng)用得更廣泛（后述）3. 縱聯(lián)保護信號傳輸方式：（1）輔助導(dǎo)引線 （2）電力線載波：高頻保護 （3）微波：微波保護 （4）光纖：光纖保護§4-2 輸電線的高

3、頻保護一、 高頻保護概述：高頻保護的定義：（P136）分類：按照工作原理分兩大類，方向高頻保護和相差高頻保護。方向高頻保護：比較被保護線路兩側(cè)的功率方向。相差高頻保護：比較被保護線路兩側(cè)的電流相位。二、 高頻通道的構(gòu)成：有“相-相”和“相-地”兩種連接方式“我國廣泛運用”構(gòu)成示意圖P137 圖4-71. 阻波器：L、C并聯(lián)諧振回路，諧振于載波頻率。對載波電流：Z>1000限制在本線路。對工頻電流：Z<0.04暢流無阻。2結(jié)合電容器帶通濾波器 通高頻、阻工頻3連接濾波器 阻抗匹配4高頻電纜：將位于主控制室的高頻收、發(fā)信機與戶外變電站的帶通濾波器連接起來。5高頻收、發(fā)信機三、 高頻通道

4、工作方式及高頻信號的應(yīng)用： 無高頻電流是信號1 高頻通道的工作方式兩種： 長期發(fā)信方式：正常運行時，始終收發(fā)信（經(jīng)常有高頻電流）故障時發(fā)信方式：正常運行時，收發(fā)信機不工作。當(dāng)系統(tǒng)故障時，發(fā)信機由啟動元件啟動通道中才有高頻電流（經(jīng)常無高頻電流）另：改變頻率也是一種信號。 2高頻信號的分類及應(yīng)用 有高頻電流是信號按高頻信號的應(yīng)用分三類：跳閘信號、允許信號、閉鎖信號（1） 跳閘信號（2） 允許信號“與”門：高頻信號是跳閘的必要條件(3) 閉鎖信號：四、 方向高頻保護1 高頻閉鎖方向保護的基本原理 高頻信號 舉例說明： 高頻信號內(nèi)部接地時：保護3、4：S+動，兩側(cè)都不發(fā)高頻信號，保護動作跳3、4DL外

5、部接地時：保護2、5：S-動，他們發(fā)出高頻閉鎖信號，送至保護1、6、2、5。AB,BC線路均保持不動它是以由短路功率為負的一側(cè)發(fā)出高頻閉鎖信號，這個信號被兩端的收信機所接收，而把保護閉鎖。故稱高頻閉鎖方向保護。注：這種按閉鎖信號構(gòu)成的保護只在非故障線路上才傳送高頻信號，而在故障線路上并不傳送高頻信號。因此，在故障線路上由于短路使高頻通道可能遭到破壞時，并不會影響保護的正確動作。半套高頻閉鎖方向保護原理接線（電流啟動方式）（1） 組成：I1 起動元件：靈敏度較高，起動發(fā)信機發(fā)信I2 起動元件：靈敏度較低，起動保護的跳閘回路3 功率方向元件：判斷短路功率的方向4ZJ 中間繼電器：內(nèi)部短路時，停止發(fā)

6、信5ZJ 極化繼電器（雙線圈）：工作線圈接方向元件輸出，制動線圈接收信機的輸出（2） 工作情況：外部短路時：I1 I2 動AB線，B側(cè)S- I1 4ZJ 發(fā)信3不動 5ZJ制動A 側(cè)S+ 4動 停止發(fā)信I+動 5ZJ 工作、制動線圈均有電流，不動，所以：1、2DL不跳閘內(nèi)部短路時：BC線：I1、I2、3、4ZJ均動作，停止發(fā)信，5ZJ有工作電流跳閘(3)為什么要用兩個靈敏度不同的起動元件I2/I1=1.52 防止區(qū)外故障誤跳閘若采用一個起動元件，當(dāng)區(qū)外接地時，由于LH誤差，起動元件誤差。S+側(cè)起動元件動作，S-側(cè)起動元件未動。S+側(cè)誤動。采用兩個起動元件I1I2，S+側(cè)I2動作時，S-側(cè)I1一

7、定動作，故可防止誤動（4）時間配合外部故障時，S+側(cè)需等待對側(cè)的高頻閉鎖信號，故跳閘回路應(yīng)有一定延時。故障切除后，返回時，為防止誤動，啟信回路應(yīng)延時返回。（5）方向元件要求 ：能反映所有類型的故障沒有死區(qū)正常負荷狀態(tài)下不動作系統(tǒng)震蕩時不會誤動作線路兩端在靈敏度上容易配合滿足要求的方向元件 ：負序方向元件（單相式、三相式） 相電壓補償式方向元件行波方向元件2 高頻閉鎖距離保護和高頻閉鎖零序方向保護的基本原理（自學(xué)）高頻閉鎖距離保護是距離保護與電力線載波通道相結(jié)合，利用收發(fā)信急的高頻信號傳送對側(cè)保護的測量結(jié)果，兩端同時比較兩側(cè)距離保護的測量結(jié)果，實現(xiàn)內(nèi)部故障瞬時切除，區(qū)外故障不動作。 高頻閉鎖零序

8、方向保護 工作原理與上同此種構(gòu)成方式，主保護和后備保護統(tǒng)一設(shè)計，減少了測量元件，簡化了接線，相對的提高了可靠性。缺點：距離或零序保護檢修時，主保護和后備保護都必須退出工作。五、 相差動高頻保護：P1421.相差動高頻保護基本原理：比較被保護線路兩側(cè)短路電流的相位。ImIn調(diào)制方法：正半波發(fā)信，負半波停信，不斷交替（高頻通道經(jīng)常無電流，而在外部故障時發(fā)出的高頻電流（即閉鎖信號）的方式構(gòu)成保護）傳送閉鎖信號的保護需兩套起動元件。主要部分：起動元件、操作元件、比相元件 起動元件:-故障檢測元件(區(qū)分正常運行和故障)不對稱故障 I2-有兩個靈敏度不同的起動元件，其中：高靈敏-起動發(fā)信低靈敏-準備跳閘對

9、稱故障 Z或相電流I 操作元件: 將輸電線上的三相工頻電流轉(zhuǎn)變?yōu)閱我还ゎl放便電流(只用一個通道)。并對GFX的高頻電流進行調(diào)制。選擇的要求：能反映各種類型故障；內(nèi)部故障時 =0° 而外部故障時 =180°利用相序濾過或復(fù)合濾過器可以將三相電流綜合成單一電流I1、I2、I0或I1+KI2、I1+KI0等。 *I1: 能反映所有短路,但在不對稱短路時,包含故障前的負荷分量,會造成區(qū)內(nèi)短路時,相位差大為增加. *I2: 不能反映三相短路*I0: 不能反映三相短路和兩相短路*I1+KI2: I2能反映不對稱短路,I1用于反映三相短路,K值的選擇>1,保證I2起主導(dǎo)作用,一般K

10、=6或8。 比相元件：根據(jù)線路兩側(cè)電流的相位判斷內(nèi)外故障理想：區(qū)內(nèi)故障：=0°停信間隙=180°區(qū)外故障：=180°停信間隙=0°實際：區(qū)內(nèi)故障：>0°停信間隙<180°區(qū)外故障：<180°要找出外部故障 可能出現(xiàn)的最大間隙角max,并按此進行閉鎖，以保證外部故障時保護可靠不誤動，這個角度就叫做閉鎖角，表示為b.2、 閉鎖角的確定：理想：區(qū)外故障時，=180°實際： CT角度誤差ct=7° 保護裝置的角誤差（復(fù)合電流濾過器），b.h=15° 高頻信號傳輸帶來的角誤差電磁波的傳輸

11、速率 v=光速3×105公里/秒工頻：每周波360°0.026000km所以：每傳100km ，誤差6°L(L/100)×6° 其中了（或：L=t2f×t360×50×L/v=(L/100)×6° ）為保證選擇性并計及一些其它誤差（由分布電容引起）?？紤]裕度角y15°。b=ctb.hLy37°(L/100)×6°例：L300km，b= 37°(300/100)×6°55°由b計算公式可知，Lb， dz=180

12、6;b 降低保護靈敏度3、 保護的相繼動作（區(qū)）：舉例：(3)操作電流只有I1設(shè)EmEn=70° Zm dm=60°Zm 發(fā)電機、變壓器阻抗dn=90°Em=arg（Im/In）=100°對M側(cè)保護：m=100°+7°+15°+（L /100）×6°對N側(cè)保護： 因為In滯后n=100°+7°+15°（L /100）×6°設(shè)L=300km. b =55° dz=125°m=122°+(300/100)×6°=140°125° 閉鎖m=122°(300/100)×6°=104&