電力系統(tǒng)繼電保

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 電流保護(hù)、距離保護(hù)的缺點(diǎn)： I段不能保護(hù)線路的全長(zhǎng) 線路末端故障需II段延時(shí)切除 在220kV及以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)中不能滿足快速性的要求 反應(yīng)線路兩側(cè)的電氣量可以快速、可靠地區(qū)分本線路任意點(diǎn)短路與外部短路，稱為縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)。 線路兩端的保護(hù)裝置組成一個(gè)保護(hù)單元，又稱為單元保護(hù)單元保護(hù)。 輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)兩端比較的電氣量可以是： 流過(guò)兩端的電流、電流的相位、功率的方向電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電壓互感器TV、電流互感器TA：獲取電壓、電流量通信設(shè)備：傳送、接收電氣量特征電力系統(tǒng)繼電保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)按照信息通道的不同分為： 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)：經(jīng)濟(jì)性、安全性不好，一般用于較短的

2、線路，采用差動(dòng)保護(hù)原理。 電力線載波縱聯(lián)保護(hù)電力線載波縱聯(lián)保護(hù)：利用輸電線路構(gòu)成通道，在故障時(shí)通道可能遭到破壞，要求信號(hào)中斷時(shí)保護(hù)仍能正確動(dòng)作。 微波縱聯(lián)保護(hù)微波縱聯(lián)保護(hù)：多路通信通道，可以傳送交流電波形，更適合于數(shù)字式保護(hù)。不經(jīng)濟(jì)，一般與電力信息系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。 光纖縱聯(lián)保護(hù)光纖縱聯(lián)保護(hù)：不受干擾，近年來(lái)短線路縱聯(lián)保護(hù)的主要通道形式。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)按照保護(hù)原理分為： 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 傳送功率方向是否在規(guī)定的方向、測(cè)量阻抗是否在區(qū)段內(nèi)等判別結(jié)果到對(duì)側(cè)，每側(cè)保護(hù)裝置根據(jù)兩側(cè)的判別結(jié)果區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。 傳送的信息量較少，對(duì)信息的可靠性要求高 縱聯(lián)電流差動(dòng)保

3、護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù) 傳送電流的波形或相位到對(duì)側(cè)，每側(cè)保護(hù)根據(jù)兩側(cè)電流幅值、相位的比較區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障 信息傳輸量大，兩側(cè)信息同步采集電力系統(tǒng)繼電保護(hù)1.兩端電流相量和的故障特征 正常運(yùn)行或外部故障：兩端電流相量和為零 內(nèi)部故障：兩端電流相量和為流入故障點(diǎn)的電流縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)利用兩端的電氣量在故障與非故障時(shí)的特征差異構(gòu)成保護(hù)。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)2.兩端功率方向的故障特征 區(qū)內(nèi)故障：兩端功率方向相同 區(qū)外故障：遠(yuǎn)故障點(diǎn)功率方向?yàn)檎收宵c(diǎn)功率方向?yàn)樨?fù)，兩端相反電力系統(tǒng)繼電保護(hù)3.兩端電流相位特征 區(qū)內(nèi)故障：兩側(cè)電流同相位 正常運(yùn)行或區(qū)外故障：兩側(cè)電流相位相差180電力系統(tǒng)繼電保護(hù)4.兩

4、端測(cè)量阻抗的特征 區(qū)內(nèi)短路時(shí)，兩端測(cè)量阻抗都是短路阻抗，位于距離保護(hù)II段動(dòng)作區(qū)內(nèi)，兩側(cè)II段同時(shí)啟動(dòng)。 正常運(yùn)行：兩側(cè)測(cè)量阻抗都是負(fù)荷阻抗，距離II段不啟動(dòng)。 外部短路：兩側(cè)測(cè)量阻抗也是短路阻抗，但一側(cè)為反方向，至少有一側(cè)的距離保護(hù)II段不啟動(dòng)。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)1.縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù) 利用兩端電流波形或電流相量和的特征構(gòu)成。 動(dòng)作判據(jù)：（4.1） Iset：動(dòng)作門檻值2.方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 利用兩端功率方向相同或相反的特征構(gòu)成 功率方向?yàn)樨?fù)時(shí)發(fā)出閉鎖信號(hào)：閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù) 功率方向?yàn)檎桨l(fā)出允許信號(hào)：允許式方向縱聯(lián)保護(hù)MNsetIII電力系統(tǒng)繼電保護(hù)3.電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù) 比較兩端電流的

5、相位關(guān)系構(gòu)成。 區(qū)內(nèi)短路：兩端電流相角差為0，保護(hù)動(dòng)作 正常運(yùn)行或區(qū)外短路：兩端電流相角差180，保護(hù)不動(dòng)作 考慮電流、電壓互感器的誤差及線路分布電容的影響，動(dòng)作區(qū)如圖所示電力系統(tǒng)繼電保護(hù)4.距離縱聯(lián)保護(hù) 與方向比較式縱聯(lián)保護(hù)相似，只是用相應(yīng)的方向阻抗元件替代功率方向元件 優(yōu)點(diǎn)： 故障發(fā)生在保護(hù)II段范圍內(nèi)，相應(yīng)的方向阻抗元件才啟動(dòng) 減少了啟動(dòng)次數(shù)，提高了可靠性 高壓線路配備距離保護(hù)作為后備保護(hù)，距離II段作為方向元件電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 常用的通信方式： 導(dǎo)引線通信 電力線載波通信 微波通信 光纖通信電力系統(tǒng)繼電保護(hù)導(dǎo)引線保護(hù)常采用電流差動(dòng)原理：環(huán)流式和均壓式。環(huán)流式：環(huán)流式：動(dòng)作線圈：和電流

6、制動(dòng)線圈：循環(huán)電流均壓式：均壓式：動(dòng)作線圈：差電流 制動(dòng)線圈：和電流電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 缺點(diǎn)： 環(huán)流式：受導(dǎo)引線線芯電容影響小，容易實(shí)現(xiàn)兩側(cè)保護(hù)同時(shí)跳閘導(dǎo)引線開路故障時(shí)，誤動(dòng)；短路時(shí)，拒動(dòng) 均壓式：受導(dǎo)引線線芯電容影響大導(dǎo)引線開路故障時(shí)，拒動(dòng)；短路時(shí)，誤動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)： 不受振蕩及非全相運(yùn)行的影響，簡(jiǎn)單可靠，維護(hù)工作量少電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 將線路兩端的電流相位（或功率方向）信息轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號(hào)，經(jīng)高頻耦合設(shè)備加載到輸電線路上，傳輸?shù)綄?duì)側(cè)后經(jīng)高頻耦合器將高頻信號(hào)接收，實(shí)現(xiàn)電流相位或功率方向的比較，即高頻保護(hù)高頻保護(hù)或載波保護(hù)載波保護(hù)。 按照通道的構(gòu)成： “相相”式：使用兩相線路 “相地”式：使用一相一地電力

7、系統(tǒng)繼電保護(hù)輸電線路：傳輸信號(hào)阻波器：并聯(lián)諧振回路，使載波信號(hào)不穿越到相鄰線路耦合電容器：阻隔工頻信號(hào)連接濾波器：與耦合電容器構(gòu)成帶通濾波器高頻收發(fā)信機(jī)：發(fā)送信號(hào)到對(duì)端，接受本側(cè)和對(duì)側(cè)的信號(hào)接地開關(guān)：檢修時(shí)用電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 電力線載波的信號(hào)頻率范圍：50400kHz 電力線載波的優(yōu)點(diǎn)： 無(wú)中繼通信距離長(zhǎng) 經(jīng)濟(jì)、使用方便 工程施工簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)： 高壓輸電線路上的干擾直接進(jìn)入載波通道 通訊速率低，一般傳遞狀態(tài)信號(hào)電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 電力線載波通道的工作方式 正常無(wú)高頻電流方式正常無(wú)高頻電流方式：故障啟動(dòng)發(fā)信的方式 需定期檢查高頻通道 正常有高頻電流方式正常有高頻電流方式：長(zhǎng)期發(fā)信方式 通道經(jīng)常處于監(jiān)

8、視的狀態(tài)，可靠性較高 無(wú)需收、發(fā)信機(jī)啟動(dòng)元件，使裝置簡(jiǎn)化 干擾及抗干擾要求高 移頻方式移頻方式 正常時(shí)發(fā)出頻率為f1的高頻電流，故障時(shí)改發(fā)頻率為f2的高頻電流 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，但占用的頻帶寬，通道利用率低電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 閉鎖信號(hào)：閉鎖信號(hào)： 阻止保護(hù)動(dòng)作于跳閘的信號(hào) 同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件保護(hù)作用于跳閘： 本端保護(hù)元件動(dòng)作 無(wú)閉鎖信號(hào) 外部故障時(shí)，近故障端發(fā)出閉鎖信號(hào)，另一端收到閉鎖信號(hào)，盡管保護(hù)元件動(dòng)作，但不作用于跳閘 內(nèi)部故障時(shí)，任一端都不發(fā)送閉鎖信號(hào)，兩端保護(hù)元件動(dòng)作后即作用于跳閘電力載波信號(hào)的種類電力載波信號(hào)的種類電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 允許信號(hào)：允許信號(hào)： 允許保護(hù)動(dòng)作于跳閘的信號(hào)

9、 同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件保護(hù)作用于跳閘： 本端保護(hù)元件動(dòng)作 有允許信號(hào) 內(nèi)部故障時(shí)，兩端都互送允許信號(hào)，保護(hù)元件動(dòng)作后即作用于跳閘 外部故障時(shí)， 近故障端不發(fā)允許信號(hào)，保護(hù)元件也不動(dòng)作，不能跳閘 遠(yuǎn)故障端收不到允許信號(hào)，也不能動(dòng)作于跳閘電力載波信號(hào)的種類電力載波信號(hào)的種類電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 跳閘信號(hào)：跳閘信號(hào)： 直接引起跳閘的信號(hào) 跳閘的條件（或） 本端保護(hù)元件動(dòng)作 有跳閘信號(hào) 本端保護(hù)元件動(dòng)作即作用于跳閘，與有無(wú)跳閘信號(hào)無(wú)關(guān) 收到跳閘信號(hào)即作用于跳閘，與本端保護(hù)元件動(dòng)作與否無(wú)關(guān) 本側(cè)和對(duì)側(cè)保護(hù)元件都具有直接區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障的能力電力載波信號(hào)的種類電力載波信號(hào)的種類電力系統(tǒng)繼電保護(hù)構(gòu)成：保護(hù)

10、裝置部分和微波通信部分，發(fā)送端口、接收端口電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 特點(diǎn) 有獨(dú)立于輸電線路的通信通道，不受輸電線路的干擾 擴(kuò)展了通信頻段，可以傳遞的信息容量增加、速率加快，可以實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)電流分相差動(dòng)原理 受外界干擾小，誤碼率低，可靠性高 輸電線路故障不會(huì)使通道工作被破壞，可以傳送內(nèi)部故障時(shí)的允許信號(hào)和跳閘信號(hào) 傳輸距離超過(guò)4060km，需裝設(shè)微波中繼站電力系統(tǒng)繼電保護(hù)以光纖作為信號(hào)傳遞媒介的通信稱為光纖通信光纖通信。構(gòu)成：光發(fā)射機(jī)、光纖、中繼器、光接收機(jī)。光發(fā)射機(jī)：電調(diào)制器和光調(diào)制器，把電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)光接收機(jī)：光探測(cè)器和電解調(diào)器，把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 光纖通信的特點(diǎn)：

11、 通信容量大 節(jié)約金屬材料 保密性好，不受干擾、抗腐蝕 無(wú)感應(yīng)性能，可靠性高 缺點(diǎn)： 通信距離不夠長(zhǎng)，若用于長(zhǎng)距離通信，要用中繼器及附加設(shè)備 光纖斷裂時(shí)不易找尋或連接，可用備用光纖替換電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)中，方向元件或功率方向測(cè)量元件是保護(hù)中的關(guān)鍵元件，常用工頻電壓、電流的故障分量構(gòu)成方向元件。 方向元件的作用是判斷故障的方向，要求： 正確反映所有類型故障時(shí)故障點(diǎn)的方向且無(wú)死區(qū) 不受負(fù)荷的影響，在正常負(fù)荷狀態(tài)下不啟動(dòng) 不受系統(tǒng)振蕩的影響，在振蕩無(wú)故障時(shí)不誤動(dòng)，振蕩中再故障仍能正確判定故障點(diǎn)的方向 兩相運(yùn)行又發(fā)生故障時(shí)仍能正確判定故障點(diǎn)的方向 反映工頻故障分量的方向元件能滿足以上

12、要求。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)閉鎖信號(hào)由功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)出，被兩端接收機(jī)接收，閉鎖兩端保護(hù)BC線路故障線路故障2、5功率方向?yàn)樨?fù)，發(fā)閉鎖信號(hào)，閉鎖1、2，閉鎖5、6，非故障線路都不跳閘3、4功率方向?yàn)檎?，不發(fā)閉鎖信號(hào)，保護(hù)3、4跳閘電力系統(tǒng)繼電保護(hù)KW：功率正方向元件KA2：高定值電流啟動(dòng)停信元件KA1：低定值電流啟動(dòng)發(fā)信元件t1：瞬時(shí)動(dòng)作延時(shí)返回t2：延時(shí)動(dòng)作瞬時(shí)返回電力系統(tǒng)繼電保護(hù)區(qū)外故障時(shí)存在的問(wèn)題區(qū)外故障時(shí)存在的問(wèn)題近故障側(cè)發(fā)出閉鎖信號(hào)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)故障側(cè)不跳閘電力系統(tǒng)繼電保護(hù)由兩端完整的三段式距離保護(hù)附加高頻通信部分組成。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)III段繼電器作為故障

13、啟動(dòng)發(fā)信元件II段為方向判別元件和停信元件I段：兩端各自獨(dú)立跳閘段II段增加瞬時(shí)動(dòng)作的與門元件，收不到閉鎖信號(hào)跳閘，瞬時(shí)切除全線任意點(diǎn)短路III段啟動(dòng)元件：無(wú)方向性缺點(diǎn)：后備保護(hù)檢修時(shí)，主保護(hù)也停運(yùn)，運(yùn)行靈活性不夠。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)22LMUI與符合功率方向?yàn)樨?fù)的關(guān)系 閉鎖，保護(hù)不誤動(dòng)22LMUU斷線點(diǎn)兩側(cè)負(fù)序電壓 與 相位相反22MMUI與符合功率方向?yàn)檎年P(guān)系 停發(fā)閉鎖信號(hào)，誤跳閘分析：系統(tǒng)在一側(cè)斷開，有一個(gè)斷線端口M、L系統(tǒng)非全相運(yùn)行系統(tǒng)非全相運(yùn)行電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 實(shí)際中，一相在兩側(cè)斷開，有兩個(gè)斷線端口可得到同樣的結(jié)論： 使用線路側(cè)電壓時(shí)，受電側(cè)功率方向?yàn)檎?，送電?cè)功率方向?yàn)樨?fù)，發(fā)出閉鎖

14、信號(hào)，保護(hù)不誤動(dòng) 如果使用母線電壓，兩側(cè)的負(fù)序功率方向都為正，保護(hù)將誤動(dòng)作 零序功率方向與負(fù)序功率方向的特點(diǎn)一致。 工頻突變量方向元件能正確動(dòng)作。 措施： 使用線路側(cè)電壓 非全相運(yùn)行時(shí)，退出負(fù)序、零序方向元件電力系統(tǒng)繼電保護(hù)QF3跳閘后，功率倒向QF3跳閘后，QF4跳閘前，配合不當(dāng)，誤動(dòng)解決措施：加延時(shí)返回t1元件t1：大于兩側(cè)方向元件動(dòng)作與返回的最大時(shí)間差再加裕度功率倒向功率倒向電力系統(tǒng)繼電保護(hù)分布電容的影響分布電容的影響空載線路上，一側(cè)斷路器一相或兩相先閉合系統(tǒng)空載，負(fù)序電流只能通過(guò)分布電容形成回路2222222()MYCYCMYUIjXjIXII 電壓互感器接于線路上電壓互感器接于線路上

15、空載合閘一側(cè)正方向誤動(dòng)，另一側(cè)保護(hù)不啟動(dòng)，誤閉鎖信號(hào)，兩側(cè)保護(hù)誤動(dòng)電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 電壓互感器接于母線上 負(fù)序電壓幾乎為零，負(fù)序方向元件不動(dòng)作 不誤動(dòng) 措施： 對(duì)負(fù)序方向元件采取按躲過(guò)空載線路兩相先閉合時(shí)出現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)負(fù)序電容電流整定 空載過(guò)渡過(guò)程，很難由整定值躲開，可增大保護(hù)啟動(dòng)時(shí)間，或用方向阻抗元件代替負(fù)序方向元件電力系統(tǒng)繼電保護(hù)K2點(diǎn)短路（區(qū)外）：M側(cè)電流為正，N側(cè)電流為負(fù)K1點(diǎn)短路（區(qū)內(nèi)）：兩側(cè)電流均為正方向0NMIIKNMIII電力系統(tǒng)繼電保護(hù)差動(dòng)保護(hù)判據(jù)： 躲過(guò)最大不平衡電流 帶制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)unbNMrIIIIresresNMrIKIII電力系統(tǒng)繼電保護(hù)nmresIII5 .0)

16、(5 .0nmresIII0)180cos(, 00)180cos(, )180cos(mnmnmnnmresIII（4.18）（4.19）比率制動(dòng)方式（4.20）標(biāo)積制動(dòng)方式 區(qū)外短路或正常運(yùn)行時(shí)，（4.18）（4.19）（4.20）效果相同 單側(cè)電源內(nèi)部短路，（4.18）與（4.19）效果相同，（4.20）更靈敏 雙側(cè)電源內(nèi)部短路，（4.18）比（4.19）更靈敏，（4.20）最靈敏電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定：1.躲過(guò)外部短路時(shí)的最大不平衡電流2.躲過(guò)最大負(fù)荷電流二者取較大者靈敏度：?jiǎn)蝹?cè)電源運(yùn)行內(nèi)部短路時(shí)maxLrelsetIKImaxksternprelsetIKKKKI2minsetkset

17、rsenIIIIK不帶制動(dòng)特性不帶制動(dòng)特性u(píng)nbNMrIIII電力系統(tǒng)繼電保護(hù)動(dòng)作線圈動(dòng)作線圈：取和電流制動(dòng)線圈制動(dòng)線圈：取循環(huán)電流動(dòng)作方程動(dòng)作方程：制動(dòng)特性制動(dòng)特性：動(dòng)作電流不是定值，而是隨制動(dòng)電流變化，稱為制動(dòng)特性。nmIInmII0opnmnmIIIkII帶制動(dòng)線圈帶制動(dòng)線圈resresNMrIKIII電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基于數(shù)據(jù)通道的同步方法基于數(shù)據(jù)通道的同步方法電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基于統(tǒng)一時(shí)鐘的同步方法基于統(tǒng)一時(shí)鐘的同步方法電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)負(fù)序電壓濾過(guò)器負(fù)序電壓濾過(guò)器bcabmnUjXRjXUjXRRU222111電力系統(tǒng)繼電保護(hù)負(fù)序電流濾過(guò)器負(fù)序電流濾過(guò)器電

18、力系統(tǒng)繼電保護(hù)1.電流互感器的誤差和不平衡電流，為減小不平衡電流，兩端采用型號(hào)相同、磁化特性一致、鐵芯截面較大的高精度電流互感器。2.輸電線路的分布電容電流及其補(bǔ)償措施電力系統(tǒng)繼電保護(hù)3.負(fù)荷電流對(duì)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的影響電力系統(tǒng)繼電保護(hù)4.2 縱聯(lián)保護(hù)與階段式保護(hù)的根本差別是什么？陳述縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)與階段式保護(hù)的根本差別是什么？陳述縱聯(lián)保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)。的優(yōu)缺點(diǎn)。 根本差別：階段式保護(hù)僅反應(yīng)保護(hù)安裝處一端的電氣量；而縱聯(lián)保護(hù)同時(shí)反應(yīng)被保護(hù)線路兩端的電氣量。 縱聯(lián)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：可以可靠地區(qū)分本線路內(nèi)部任意點(diǎn)短路與外部短路，達(dá)到有選擇性、快速地切除全線路任意點(diǎn)短路的目的。 縱聯(lián)保護(hù)的缺點(diǎn)：構(gòu)成較為復(fù)雜，投資較大；在通信故障的情況下，可能出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)的情況。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)4.9 閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)為什么需要高、低定值的兩個(gè)啟動(dòng)元件閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)為什么需要高、低定值的兩個(gè)啟動(dòng)元件? 主要是防止區(qū)外故障保護(hù)誤動(dòng)。 低定值用于啟動(dòng)發(fā)信;高定值啟動(dòng)故障計(jì)算。假如只設(shè)一個(gè)啟動(dòng)元件，兩側(cè)保護(hù)的整定值相同，若因某種原因(如：保護(hù)采樣誤差)反方向側(cè)保護(hù)不能啟動(dòng)發(fā)信，那么將造成正方向側(cè)保護(hù)誤動(dòng)跳閘。所以要設(shè)置兩個(gè)啟動(dòng)元件。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)4.10 圖圖4.31所示系統(tǒng)，線路全部