第四章_輸電線縱聯(lián)保護(hù)

1、4 4 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)輸電線路縱聯(lián)保護(hù)4.1 4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概念輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概念4.2 4.2 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換4.3 4.3 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù)4.4 4.4 縱聯(lián)電流差動保護(hù)縱聯(lián)電流差動保護(hù)第四章第四章 輸電線縱聯(lián)保護(hù)輸電線縱聯(lián)保護(hù)全線速動保護(hù)全線速動保護(hù)一、問題提出：一、問題提出： 電流電壓保護(hù)和距離保護(hù)用于電流電壓保護(hù)和距離保護(hù)用于引入保護(hù)裝置，但引入保護(hù)裝置，但由于互感器傳變的誤由于互感器傳變的誤差，線路參數(shù)值的不精確性以及繼電器差，線路參數(shù)值的不精確性以及繼電器本身的測量誤差等原因本身的測量誤差等原因，電

2、流電壓保護(hù)，電流電壓保護(hù)和距離保護(hù)的和距離保護(hù)的段段無法區(qū)分本級線路末無法區(qū)分本級線路末端故障和下級線路出口處的故障端故障和下級線路出口處的故障。輸電線路保護(hù)時，只需將線輸電線路保護(hù)時，只需將線路一端的電流電壓經(jīng)過互感路一端的電流電壓經(jīng)過互感 段保護(hù)不能保護(hù)段保護(hù)不能保護(hù)線路全長線路全長，比如距，比如距離保護(hù)一般將保護(hù)的離保護(hù)一般將保護(hù)的I I段整定為線路全長段整定為線路全長的的8080-85%-85%其余的其余的1515-20%-20%上的故障只能帶第上的故障只能帶第IIII段的段的時限切除時限切除。這樣難以滿足。這樣難以滿足220KV220KV及及以上電壓等級的電力系統(tǒng)中對速動性的要以上電

3、壓等級的電力系統(tǒng)中對速動性的要求，因此需要求，因此需要采用縱聯(lián)保護(hù)采用縱聯(lián)保護(hù)，以實現(xiàn)，以實現(xiàn)線路線路全長范圍內(nèi)故障的無時限切除全長范圍內(nèi)故障的無時限切除。解決辦法：解決辦法：單端保護(hù)單端保護(hù)雙端保護(hù)（縱聯(lián)保護(hù)）雙端保護(hù)（縱聯(lián)保護(hù)）二、縱聯(lián)保護(hù)的定義：二、縱聯(lián)保護(hù)的定義： 輸電線的縱聯(lián)保護(hù)是用輸電線的縱聯(lián)保護(hù)是用某種通信通道某種通信通道將輸電線將輸電線兩端的保護(hù)裝置兩端的保護(hù)裝置縱向聯(lián)結(jié)起來，縱向聯(lián)結(jié)起來，將各端的電氣量（電流、功率方向等）傳將各端的電氣量（電流、功率方向等）傳送到對端并將兩端的電氣量比較以判斷故送到對端并將兩端的電氣量比較以判斷故障發(fā)生在本線路范圍內(nèi)還是在本線路范圍障發(fā)生在本

4、線路范圍內(nèi)還是在本線路范圍外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。在理論上，縱聯(lián)保護(hù)具有絕對的選擇性。在理論上，縱聯(lián)保護(hù)具有絕對的選擇性。輸電線縱聯(lián)保護(hù)結(jié)構(gòu)輸電線縱聯(lián)保護(hù)結(jié)構(gòu) 繼電保繼電保護(hù)裝置護(hù)裝置繼電保繼電保護(hù)裝置護(hù)裝置通 信通 信設(shè)備設(shè)備通 信通 信設(shè)備設(shè)備通信介質(zhì)通信介質(zhì)TATATVTVTVTVTATA縱聯(lián)保護(hù)分類縱聯(lián)保護(hù)分類方向縱聯(lián)和距離縱聯(lián)保護(hù)方向縱聯(lián)和距離縱聯(lián)保護(hù)( (比較兩端邏輯量比較兩端邏輯量) )差動縱聯(lián)保護(hù)（比較兩端全量）差動縱聯(lián)保護(hù)（比較兩端全量） 按保護(hù)按保護(hù)動作原動作原理劃分理劃分導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)電力線載波縱聯(lián)保護(hù)電力線載波縱聯(lián)保

5、護(hù)微波縱聯(lián)保護(hù)微波縱聯(lián)保護(hù)光纖縱聯(lián)保護(hù)光纖縱聯(lián)保護(hù)按通信通按通信通道劃分道劃分單元保護(hù)單元保護(hù)非單元保護(hù)非單元保護(hù)方向比較縱聯(lián)保護(hù)方向比較縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)按保護(hù)形按保護(hù)形式劃分式劃分相位比較縱聯(lián)保護(hù)相位比較縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)電流差動保護(hù)縱聯(lián)電流差動保護(hù)輸電線路縱聯(lián)保護(hù)輸電線路縱聯(lián)保護(hù)(1)(1)導(dǎo)引線通道導(dǎo)引線通道 這種通道需要鋪設(shè)電纜，其投資隨這種通道需要鋪設(shè)電纜，其投資隨線路長度而增加。當(dāng)線路較長線路長度而增加。當(dāng)線路較長( (超過超過10km10km以上以上) )時不經(jīng)濟(jì)。導(dǎo)引線越長時不經(jīng)濟(jì)。導(dǎo)引線越長, ,安全安全性越低，維護(hù)困難。性越低，維護(hù)困難。導(dǎo)引線中傳輸?shù)氖请娦盘?。?dǎo)

6、引線的電纜必須有導(dǎo)引線中傳輸?shù)氖请娦盘?。?dǎo)引線的電纜必須有足夠的絕緣水平足夠的絕緣水平( (例如例如15kV15kV的絕緣水平的絕緣水平) )，這就使投，這就使投資增大。資增大。導(dǎo)引線直接傳輸交流電量導(dǎo)引線直接傳輸交流電量, , 導(dǎo)引線的參數(shù)導(dǎo)引線的參數(shù)( (電阻電阻和和分布電容分布電容) )直接影響保護(hù)性能，從而在技術(shù)上也直接影響保護(hù)性能，從而在技術(shù)上也限制了導(dǎo)引線保護(hù)用于較長的線路。限制了導(dǎo)引線保護(hù)用于較長的線路。缺點：(2)(2)電力線載波通道電力線載波通道 這種通道在保護(hù)中這種通道在保護(hù)中應(yīng)用最廣應(yīng)用最廣。載波通道由。載波通道由高壓輸電線及其信息加工和連接設(shè)備高壓輸電線及其信息加工和連

7、接設(shè)備( (阻波器、阻波器、結(jié)合電容器及高頻收發(fā)信機(jī)結(jié)合電容器及高頻收發(fā)信機(jī)) )等組成。等組成。優(yōu)點：優(yōu)點：高壓輸電線機(jī)械強(qiáng)度大高壓輸電線機(jī)械強(qiáng)度大, ,十分安全可靠。十分安全可靠。缺點：缺點：在線路發(fā)生故障時通道可能遭到破壞在線路發(fā)生故障時通道可能遭到破壞( (高高頻信號衰減增大頻信號衰減增大),),為此需考慮在此情況下高頻為此需考慮在此情況下高頻信號是否能有效傳輸?shù)膯栴}。信號是否能有效傳輸?shù)膯栴}。 當(dāng)載波通道采用當(dāng)載波通道采用“相相- -地地”制，在線制，在線路中點發(fā)生單相短路接地故障時衰減與正路中點發(fā)生單相短路接地故障時衰減與正常時基本相同常時基本相同, ,但在線路兩端故障時衰減但在線

8、路兩端故障時衰減顯著增大。顯著增大。 當(dāng)載波通道采用當(dāng)載波通道采用“相相- -相相”制，在單制，在單相短路接地故障時高頻信號能夠傳輸相短路接地故障時高頻信號能夠傳輸, ,但但在三相短路時仍然不能。為此載波保護(hù)在在三相短路時仍然不能。為此載波保護(hù)在利用高頻信號時應(yīng)能使保護(hù)在本線路故障利用高頻信號時應(yīng)能使保護(hù)在本線路故障信號中斷的情況下仍能正確動作。信號中斷的情況下仍能正確動作。(3)(3)微波通道微波通道 微波通道與輸電線沒有直接的聯(lián)系微波通道與輸電線沒有直接的聯(lián)系, ,輸電線發(fā)生故障時不會對微波通信系統(tǒng)輸電線發(fā)生故障時不會對微波通信系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響，因而利用微波保護(hù)的方產(chǎn)生任何影響，因而利用微

9、波保護(hù)的方式不受限制。式不受限制。微波通信微波通信是一種多路通信是一種多路通信系統(tǒng)系統(tǒng), ,可以提供足夠的通道可以提供足夠的通道, ,徹底徹底解決了解決了通道擁擠的問題。通道擁擠的問題。優(yōu)點：微波通信具有很寬的頻帶，線路故優(yōu)點：微波通信具有很寬的頻帶，線路故障時信號不會中斷，可以傳送交流電的波障時信號不會中斷，可以傳送交流電的波形。形。采用脈沖編碼調(diào)制采用脈沖編碼調(diào)制(PCM)(PCM)方式可以進(jìn)一方式可以進(jìn)一步擴(kuò)大信息傳輸量步擴(kuò)大信息傳輸量, ,提高抗干擾能力提高抗干擾能力, ,也更也更適合于數(shù)字保護(hù)。適合于數(shù)字保護(hù)。微波通信是理想的通信微波通信是理想的通信系統(tǒng)系統(tǒng), ,缺點：保護(hù)專用微波通

10、道及設(shè)備是缺點：保護(hù)專用微波通道及設(shè)備是不經(jīng)濟(jì)不經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)當(dāng)與遠(yuǎn)動等在設(shè)計時兼顧起來。同的，應(yīng)當(dāng)與遠(yuǎn)動等在設(shè)計時兼顧起來。同時還要考慮信號衰耗的問題。時還要考慮信號衰耗的問題。(4)(4)光纖通道光纖通道 光纖通道與微波通道有相同的優(yōu)點。光纖通道與微波通道有相同的優(yōu)點。光纖通信也廣泛采用光纖通信也廣泛采用(PCM)(PCM)調(diào)制方式。當(dāng)調(diào)制方式。當(dāng)被保護(hù)線路很短時，通過光纜直接將光信被保護(hù)線路很短時，通過光纜直接將光信號送到對側(cè)，在每半套保護(hù)裝置中都將電號送到對側(cè)，在每半套保護(hù)裝置中都將電信號變成光信號送出，又將所接收之光信信號變成光信號送出，又將所接收之光信號變?yōu)殡娦盘柟┍Ｗo(hù)使用。由于光與電

11、之號變?yōu)殡娦盘柟┍Ｗo(hù)使用。由于光與電之間互不干擾，所以光纖保護(hù)沒有導(dǎo)引線保間互不干擾，所以光纖保護(hù)沒有導(dǎo)引線保護(hù)的問題，護(hù)的問題，在經(jīng)濟(jì)上也可以與導(dǎo)引線保護(hù)在經(jīng)濟(jì)上也可以與導(dǎo)引線保護(hù)競爭。競爭。 縱聯(lián)保護(hù)是縱聯(lián)保護(hù)是利用利用線路兩端的電氣量線路兩端的電氣量在故障與非故障時的在故障與非故障時的特征差異特征差異構(gòu)成保護(hù)，構(gòu)成保護(hù)，當(dāng)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障、區(qū)外故障時，電當(dāng)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障、區(qū)外故障時，電力線兩端的力線兩端的電流波形電流波形、功率方向功率方向、電流電流相位相位以及兩端的以及兩端的測量阻抗測量阻抗都具有明顯的都具有明顯的差異，利用這些差異可以構(gòu)成不同原理差異，利用這些差異可以構(gòu)成不同原理的縱

12、聯(lián)保護(hù)。的縱聯(lián)保護(hù)。1. 1. 電流全量（兩端電流向量和）特征電流全量（兩端電流向量和）特征k1MNMUNUMINI內(nèi)部故障內(nèi)部故障k2MNMINI區(qū)外故障區(qū)外故障根據(jù)基爾霍夫電流定律根據(jù)基爾霍夫電流定律(KCL)(KCL)可知：可知：在集總參數(shù)電路中，任何時刻，在集總參數(shù)電路中，任何時刻，對任意一節(jié)點，所有支路電流相對任意一節(jié)點，所有支路電流相量和等于零。用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示量和等于零。用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示如下：如下：對于輸電線路對于輸電線路MNMN可以認(rèn)為是一個節(jié)點?？梢哉J(rèn)為是一個節(jié)點。0I MNkIIII0MNIII 外部故障外部故障 內(nèi)部故障內(nèi)部故障2. 2. 功率方向特征功率方向特征 k1M

13、NMUNUMINI內(nèi)部故障內(nèi)部故障當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時，兩側(cè)，兩側(cè)功率均由母線流向線路，功率均由母線流向線路，兩側(cè)功率方向均為正。兩側(cè)功率方向均為正。k2MNMINI區(qū)外故障區(qū)外故障當(dāng)發(fā)生外部故障時當(dāng)發(fā)生外部故障時，M M側(cè)功側(cè)功率由母線流向線路，其功率率由母線流向線路，其功率方向為正。方向為正。N N側(cè)功率由側(cè)功率由線路線路流向流向母線母線，其功率方向為負(fù)。，其功率方向為負(fù)。兩側(cè)功率方向相反。兩側(cè)功率方向相反。MUMIMMMWUINUNINNNWUI+ + + + + + +內(nèi)部內(nèi)部故障故障- - -+ + + + +外部外部 故障故障W WM M(+)(+)W WN N(+)(

14、+)W WM M(+)(+)W WN N(-)(-)3. 3. 電流相位特征電流相位特征MiNitIM0IN180arg0MNIIarg180MNII外部故障外部故障內(nèi)部故障內(nèi)部故障IMINtttNiMiINIMINIM區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)電流同相位；區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)電流同相位；正常運行及區(qū)外故障時，兩側(cè)電流相位相反。正常運行及區(qū)外故障時，兩側(cè)電流相位相反。4. 4. 兩端測量阻抗的特征兩端測量阻抗的特征 當(dāng)線路內(nèi)部短路時當(dāng)線路內(nèi)部短路時，線路兩側(cè)的測量阻抗都，線路兩側(cè)的測量阻抗都是短路阻抗，且一定位于距離保護(hù)是短路阻抗，且一定位于距離保護(hù)段的動段的動作區(qū)內(nèi)。兩側(cè)的作區(qū)內(nèi)。兩側(cè)的段同時啟動；段同時

15、啟動；當(dāng)正常運行時當(dāng)正常運行時，兩側(cè)的測量阻抗都是負(fù)荷阻，兩側(cè)的測量阻抗都是負(fù)荷阻抗，兩側(cè)的距離保護(hù)抗，兩側(cè)的距離保護(hù)段均不啟動；段均不啟動；當(dāng)線路外部短路時當(dāng)線路外部短路時，線路兩側(cè)的測量阻抗也，線路兩側(cè)的測量阻抗也是短路阻抗，但其中一側(cè)是反方向，至少有是短路阻抗，但其中一側(cè)是反方向，至少有一側(cè)的距離保護(hù)一側(cè)的距離保護(hù)段不啟動；段不啟動；區(qū)內(nèi)故障時，區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)的距離保護(hù)兩側(cè)的距離保護(hù)段均啟動；段均啟動；正常運行及區(qū)外故障時，正常運行及區(qū)外故障時，至少有一側(cè)的距離保護(hù)至少有一側(cè)的距離保護(hù)段不啟動。段不啟動。輸電線路短路時兩側(cè)電氣量的故障特征分析輸電線路短路時兩側(cè)電氣量的故障特征分析內(nèi)部故

16、障內(nèi)部故障外部故障外部故障正常運行正常運行兩端電兩端電流向量流向量和特征和特征兩端功兩端功率方向率方向特征特征兩端故障方向相同，兩端故障方向相同，同為正方向（母線流同為正方向（母線流向線路）向線路）遠(yuǎn)故障點端功率方向遠(yuǎn)故障點端功率方向為正方向；近故障點為正方向；近故障點端為反方向端為反方向兩端功率方向相反兩端功率方向相反兩端電兩端電流特征流特征兩側(cè)電流同相位兩側(cè)電流同相位兩側(cè)電流相位差兩側(cè)電流相位差180180度度兩側(cè)電流相位差兩側(cè)電流相位差180180度度兩端測兩端測量阻抗量阻抗特征特征兩端都是短路阻抗，兩端都是短路阻抗，位于阻抗位于阻抗動作區(qū)內(nèi)，動作區(qū)內(nèi)，兩側(cè)兩側(cè)段同時啟動段同時啟動兩端都

17、是短路阻抗，兩端都是短路阻抗，至少有一側(cè)的距離保至少有一側(cè)的距離保護(hù)護(hù)段不啟動段不啟動負(fù)荷阻抗負(fù)荷阻抗兩阻抗元件都不啟兩阻抗元件都不啟動動MNk1+IIIIMN+=0IIIMN+=0III1. 1. 縱聯(lián)電流差動保護(hù)縱聯(lián)電流差動保護(hù) 當(dāng)輸電線發(fā)生內(nèi)部故障時：當(dāng)輸電線發(fā)生內(nèi)部故障時：利用輸電線路兩側(cè)利用輸電線路兩側(cè)電流波形和電流波形和或或電流相量和電流相量和的特征的特征可以構(gòu)成縱聯(lián)電流差動保護(hù)可以構(gòu)成縱聯(lián)電流差動保護(hù) MNkIIII當(dāng)輸電線正常運行和發(fā)生外部故障時：當(dāng)輸電線正常運行和發(fā)生外部故障時：0MNIII由于受由于受TATA的誤差、線路分布電容等因素影響，實際上的誤差、線路分布電容等因素影

18、響，實際上其二次其二次電流相量和電流相量和可能不為可能不為0.0.縱聯(lián)電流差動保護(hù)縱聯(lián)電流差動保護(hù)動作判據(jù)可寫為：動作判據(jù)可寫為： MNsetIIIMNII兩側(cè)電流的相量和兩側(cè)電流的相量和setI差動保護(hù)差動保護(hù)整定值整定值 2. 2. 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)（功率方向特征）方向比較式縱聯(lián)保護(hù)（功率方向特征）線路發(fā)生內(nèi)部故障時：線路發(fā)生內(nèi)部故障時：M M側(cè)和側(cè)和N N側(cè)功率方向元件均為正；側(cè)功率方向元件均為正；線路發(fā)生外部故障時：線路發(fā)生外部故障時：M M側(cè)和側(cè)和N N側(cè)功率方向元件均為側(cè)功率方向元件均為 一正一負(fù)。一正一負(fù)。因此可以根據(jù)線路兩端功率元件的方向來判別線路因此可以根據(jù)線路兩端功率元件

19、的方向來判別線路內(nèi)部或者外部短路。內(nèi)部或者外部短路。通訊媒介通訊媒介跳閘跳閘&MWNWMINIMUNUMNN N側(cè)側(cè)功率功率方向方向M M側(cè)側(cè)功率功率方向方向3. 3. 電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù) 線路發(fā)生內(nèi)部故障時：線路發(fā)生內(nèi)部故障時：M M端和端和N N端電流同相端電流同相線路發(fā)生外部故障時：線路發(fā)生外部故障時：一端電流為母線流向線一端電流為母線流向線路，另一端為由線路流向母線，于是兩端電流路，另一端為由線路流向母線，于是兩端電流相位相反相位相反 。因此可以根據(jù)兩側(cè)電流的相位差來判別線路內(nèi)因此可以根據(jù)兩側(cè)電流的相位差來判別線路內(nèi)部或者外部短路。部或者外部短路。 1800考

20、慮到考慮到TVTV、TATA的相角誤差以及輸電線分布電容的相角誤差以及輸電線分布電容等影響，當(dāng)線路發(fā)生區(qū)外故障時兩側(cè)二次電流等影響，當(dāng)線路發(fā)生區(qū)外故障時兩側(cè)二次電流的相角差并不剛好等于的相角差并不剛好等于1801800 0，而是近似為，而是近似為1801800 0，且在故障前兩側(cè)電動勢有一定的相角差，這樣且在故障前兩側(cè)電動勢有一定的相角差，這樣在區(qū)內(nèi)短路時兩側(cè)電流也不完全同相位。在區(qū)內(nèi)短路時兩側(cè)電流也不完全同相位。setb00bset0180內(nèi)部故障的動作判據(jù)可寫為：內(nèi)部故障的動作判據(jù)可寫為： 180arg180MbbNII稱為閉鎖角稱為閉鎖角b4. 4. 縱聯(lián)距離保護(hù)縱聯(lián)距離保護(hù) 縱聯(lián)距離保

21、護(hù)的基本原理和方向比較縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)距離保護(hù)的基本原理和方向比較縱聯(lián)保護(hù)的基本原理相似，只是用距離元件替代功率方的基本原理相似，只是用距離元件替代功率方向元件。向元件。 線路發(fā)生內(nèi)部故障時：線路發(fā)生內(nèi)部故障時：M M端和端和N N端距離元件方向均為正向端距離元件方向均為正向 線路發(fā)生外部故障時：線路發(fā)生外部故障時：M M端和端和N N端距離元件方向為一正一反。端距離元件方向為一正一反。 因此可以根據(jù)比較兩端距離元件的方向來判別因此可以根據(jù)比較兩端距離元件的方向來判別線路內(nèi)部或者外部短路。線路內(nèi)部或者外部短路。 距離距離段均采用方向元件，段均采用方向元件，段動作直接段動作直接跳閘，跳閘，段動作需比

22、較對側(cè)段動作需比較對側(cè)段是否動作。段是否動作。通訊媒介通訊媒介跳閘跳閘&ZZMINIMUNUMN縱聯(lián)距離保護(hù)縱聯(lián)距離保護(hù) 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的主要特點主要特點是需是需要對端信息，兩端保護(hù)要通過通信設(shè)備要對端信息，兩端保護(hù)要通過通信設(shè)備實時地進(jìn)行信息傳遞。因而縱聯(lián)保護(hù)系實時地進(jìn)行信息傳遞。因而縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)和一般保護(hù)相比，需增加通信通道。統(tǒng)和一般保護(hù)相比，需增加通信通道。光纖通信光纖通信微波通信微波通信電力高頻載波通信電力高頻載波通信導(dǎo)引線通信導(dǎo)引線通信根據(jù)通信通道的不同，輸電線路縱聯(lián)保護(hù)分為：根據(jù)通信通道的不同，輸電線路縱聯(lián)保護(hù)分為： 利用利用敷設(shè)在電站或變電所之間的金屬敷設(shè)在電

23、站或變電所之間的金屬電纜電纜作為傳遞被保護(hù)線路各側(cè)信息的通道作為傳遞被保護(hù)線路各側(cè)信息的通道稱之為導(dǎo)引線通信。稱之為導(dǎo)引線通信。 以導(dǎo)引線為通道的縱聯(lián)保護(hù)稱為導(dǎo)引以導(dǎo)引線為通道的縱聯(lián)保護(hù)稱為導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)。線縱聯(lián)保護(hù)。 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)是線路縱聯(lián)保護(hù)的一種型式，導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)是線路縱聯(lián)保護(hù)的一種型式，它是以金屬電纜作為通道，借助通道將被保護(hù)線它是以金屬電纜作為通道，借助通道將被保護(hù)線路對側(cè)傳遞來的工頻信息與本側(cè)的工頻信息相比路對側(cè)傳遞來的工頻信息與本側(cè)的工頻信息相比較以判別區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障。當(dāng)被保護(hù)線路的內(nèi)部較以判別區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障。當(dāng)被保護(hù)線路的內(nèi)部發(fā)生故障時，它將瞬時跳開被保護(hù)線路的各側(cè)斷發(fā)生故

24、障時，它將瞬時跳開被保護(hù)線路的各側(cè)斷路器，實現(xiàn)無時限的快速切除故障。路器，實現(xiàn)無時限的快速切除故障。1. 1. 環(huán)流式導(dǎo)引線保護(hù)環(huán)流式導(dǎo)引線保護(hù)線路兩側(cè)電流互感器的同極性端子經(jīng)導(dǎo)引線線路兩側(cè)電流互感器的同極性端子經(jīng)導(dǎo)引線連接起來。繼電器的動作線圈跨接在兩導(dǎo)引線芯之連接起來。繼電器的動作線圈跨接在兩導(dǎo)引線芯之間。如果有制動線圈則它被串接在導(dǎo)引線的回路中。間。如果有制動線圈則它被串接在導(dǎo)引線的回路中。動作線圈動作線圈制動線圈制動線圈制動線圈制動線圈動作線圈動作線圈導(dǎo)引線導(dǎo)引線.MI.NI.mI.nI*同極性端子同極性端子同極性端子同極性端子 在正常運行或外部故障時在正常運行或外部故障時，被保護(hù)線路

25、兩側(cè)電流互感，被保護(hù)線路兩側(cè)電流互感器的同極性端子的輸出電流大小相等而方向相反，故此時器的同極性端子的輸出電流大小相等而方向相反，故此時導(dǎo)引線流過循環(huán)電流，而動作線圈中電流相互抵消，而制導(dǎo)引線流過循環(huán)電流，而動作線圈中電流相互抵消，而制動線圈有電流，保證保護(hù)可靠不動作。動線圈有電流，保證保護(hù)可靠不動作。 由于平衡狀態(tài)時導(dǎo)引線流過循環(huán)電流，故稱由于平衡狀態(tài)時導(dǎo)引線流過循環(huán)電流，故稱環(huán)流法環(huán)流法，這種平衡的工作模式稱為這種平衡的工作模式稱為電流平衡原理電流平衡原理。動作線圈動作線圈制動線圈制動線圈制動線圈制動線圈動作線圈動作線圈.MI.NI.mI.nI*動作線圈中電流相互抵消動作線圈中電流相互抵消

26、制動線圈有較大的制動電流制動線圈有較大的制動電流 在內(nèi)部故障時在內(nèi)部故障時，動作線圈中兩側(cè)電流同相，動作線圈中兩側(cè)電流同相，制動線圈的制動電流小于動作線圈中的動作電流，制動線圈的制動電流小于動作線圈中的動作電流，保護(hù)能夠可靠動作。保護(hù)能夠可靠動作。動作線圈動作線圈制動線圈制動線圈制動線圈制動線圈動作線圈動作線圈.MI.NI.mI.nI*動作線圈中兩側(cè)電流同相動作線圈中兩側(cè)電流同相制動線圈的制動電流小于制動線圈的制動電流小于動作線圈中的動作電流動作線圈中的動作電流k12 2均壓法均壓法 動作線圈動作線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈動作線圈動作線圈.MI.mI.NI.nI 線路兩側(cè)電流互感器的

27、相異極性端子經(jīng)由導(dǎo)線路兩側(cè)電流互感器的相異極性端子經(jīng)由導(dǎo)引線連接起來，繼電器的動作線圈串接在導(dǎo)引線引線連接起來，繼電器的動作線圈串接在導(dǎo)引線回路上。若有制動線圈，則它被并接在兩導(dǎo)引線回路上。若有制動線圈，則它被并接在兩導(dǎo)引線線芯之間。線芯之間。*動作線圈動作線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈動作線圈動作線圈.MI.mI.NI.nI 在正常運行或外部故障時在正常運行或外部故障時，被保護(hù)線路兩側(cè)電流互，被保護(hù)線路兩側(cè)電流互感器極性相異的端子的輸出電流大小相等且方向相同，感器極性相異的端子的輸出電流大小相等且方向相同，故導(dǎo)引線及動作線圈中均沒有電流通過，二次電流只能故導(dǎo)引線及動作線圈中均沒有電流通

28、過，二次電流只能分別在各自的制動線圈及互感器二次繞組中流過，在兩分別在各自的制動線圈及互感器二次繞組中流過，在兩側(cè)導(dǎo)引線線芯間之電壓大小相等方向相反，即處在電壓側(cè)導(dǎo)引線線芯間之電壓大小相等方向相反，即處在電壓平衡狀態(tài)。這種工作模式也稱為平衡狀態(tài)。這種工作模式也稱為電壓平衡原理電壓平衡原理。 *動作線圈動作線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈動作線圈動作線圈.MI.mI.NI.nI 在內(nèi)部故障時在內(nèi)部故障時：動作繞組中兩個二次電流同相，：動作繞組中兩個二次電流同相，而制動繞組中兩個二次電流反相，作用抵消，保護(hù)而制動繞組中兩個二次電流反相，作用抵消，保護(hù)可靠動作。可靠動作。 *k1 1.1.電流保

29、護(hù)和距離保護(hù)不能保證全線速動電流保護(hù)和距離保護(hù)不能保證全線速動 在超高壓系統(tǒng)中在超高壓系統(tǒng)中，為了保證并列運行，為了保證并列運行的動態(tài)穩(wěn)定性和提高輸電線的傳輸容量，的動態(tài)穩(wěn)定性和提高輸電線的傳輸容量，在很多情況下，在很多情況下，要求輸電線路的故障切除要求輸電線路的故障切除時間時間( (包括保護(hù)動作和斷路器跳閘時間包括保護(hù)動作和斷路器跳閘時間) )為為0.1s0.1s左右左右，這就排除了以電流保護(hù)和距離，這就排除了以電流保護(hù)和距離保護(hù)作為主保護(hù)的可能性。保護(hù)作為主保護(hù)的可能性。電力線載波通信提出的必要性： 2.2.導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上不可行導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上不可行 導(dǎo)引線縱聯(lián)保

30、護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)保護(hù)能無延時地反應(yīng)保護(hù)能無延時地反應(yīng)被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部故障被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部故障，其必要條件之一是，其必要條件之一是同時檢測和比較被保護(hù)設(shè)備各引出端電流同時檢測和比較被保護(hù)設(shè)備各引出端電流的大小和的大小和( (或或) )相位，這對相位，這對發(fā)電機(jī)、變壓器發(fā)電機(jī)、變壓器和母線和母線等主設(shè)備是易于實現(xiàn)的，但是對于等主設(shè)備是易于實現(xiàn)的，但是對于長度在數(shù)十以致數(shù)百公里的超高壓輸電線，長度在數(shù)十以致數(shù)百公里的超高壓輸電線，企圖企圖通過通過TATA二次電纜二次電纜來實現(xiàn)兩側(cè)電流的大來實現(xiàn)兩側(cè)電流的大小和相位比較，小和相位比較，在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上既不合在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上既不合理的也不可行。理的也不可行。

31、動作線圈動作線圈制動線圈制動線圈制動線圈制動線圈動作線圈動作線圈導(dǎo)引線導(dǎo)引線.MI.NI.mI.nI*同極性端子同極性端子同極性端子同極性端子 一種可行的辦法一種可行的辦法是將線路兩端的電流是將線路兩端的電流相位相位( (或功率方向或功率方向) )轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號，利用轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號，利用輸電線路本身輸電線路本身( (或租用電話線或租用電話線) )作為載波通作為載波通道，將該高頻信號傳輸?shù)綄?cè)，以實現(xiàn)各道，將該高頻信號傳輸?shù)綄?cè)，以實現(xiàn)各端電流相位端電流相位( (或功率方向或功率方向) )的比較。這就是的比較。這就是高頻保護(hù)或載波保護(hù)名稱的來源。就其本高頻保護(hù)或載波保護(hù)名稱的來源。就其本質(zhì)而言，

32、質(zhì)而言，高頻保護(hù)不過是差動保護(hù)原理在高頻保護(hù)不過是差動保護(hù)原理在中、長線路上的具體應(yīng)用，因此高頻保護(hù)中、長線路上的具體應(yīng)用，因此高頻保護(hù)也具有不反應(yīng)外部短路故障、無時延地快也具有不反應(yīng)外部短路故障、無時延地快速切除故障線路的優(yōu)點。速切除故障線路的優(yōu)點。繼電保繼電保護(hù)裝置護(hù)裝置繼電保繼電保護(hù)裝置護(hù)裝置通 信通 信設(shè)備設(shè)備通 信通 信設(shè)備設(shè)備通信通道通信通道TATATVTVTVTVTATA1 1載波通道的構(gòu)成原理載波通道的構(gòu)成原理 按照通道的構(gòu)成，電力線載波通信分為：按照通道的構(gòu)成，電力線載波通信分為： 使用兩相線路的使用兩相線路的“相相相相”式；式； 使用一相一地的使用一相一地的“相相地地”式；

33、式； “ “相相相相”式信號傳輸衰減小；式信號傳輸衰減?。?“ “相相地地”式比較經(jīng)濟(jì)。式比較經(jīng)濟(jì)。發(fā)發(fā) 收收訊訊 訊訊繼電繼電部分部分繼電繼電部分部分112233445收收 發(fā)發(fā)訊訊 訊訊566高頻通道構(gòu)成示意圖高頻通道構(gòu)成示意圖1 1 阻波器；阻波器；2 2 耦合電容器；耦合電容器；3 3 連接濾波器；連接濾波器；4 4 電纜；電纜；5 5 高頻收發(fā)訊機(jī)；高頻收發(fā)訊機(jī)；6 6 刀閘刀閘1 1、阻波器（鼠籠式）、阻波器（鼠籠式）由一電感線圈與可變由一電感線圈與可變電容器并聯(lián)組成的回路，當(dāng)并聯(lián)諧振時，它電容器并聯(lián)組成的回路，當(dāng)并聯(lián)諧振時，它所呈現(xiàn)的阻抗最大，使其所呈現(xiàn)的阻抗最大，使其諧振頻率諧

34、振頻率為所用的為所用的載波頻率載波頻率 。高頻信號就被限制高頻信號就被限制在被保護(hù)輸電線路的范圍以內(nèi)，而不能穿越在被保護(hù)輸電線路的范圍以內(nèi)，而不能穿越到相鄰線路上去。對到相鄰線路上去。對5050HzHz工頻電流阻波器僅工頻電流阻波器僅呈電感線圈的阻抗，數(shù)值很少。呈電感線圈的阻抗，數(shù)值很少。LC10北京電力設(shè)備總廠生產(chǎn)的阻波器北京電力設(shè)備總廠生產(chǎn)的阻波器2 2、耦合電容器、耦合電容器 將載波信號傳遞到輸電線路，同時使高頻將載波信號傳遞到輸電線路，同時使高頻收發(fā)信機(jī)與工頻高壓線路絕緣。收發(fā)信機(jī)與工頻高壓線路絕緣。耦合電容器耦合電容器電容式互感器電容式互感器3 3、連接濾波器、連接濾波器( (結(jié)合濾

35、波器結(jié)合濾波器) ) 結(jié)合電容器與連接濾波器共同組成一個四結(jié)合電容器與連接濾波器共同組成一個四端網(wǎng)絡(luò)的端網(wǎng)絡(luò)的“帶通濾波器帶通濾波器”使所需頻帶的高頻電使所需頻帶的高頻電流能夠通過。流能夠通過。結(jié)合電容器結(jié)合電容器4 4、高頻收發(fā)信機(jī)（載波機(jī)）、高頻收發(fā)信機(jī)（載波機(jī)） 由發(fā)信機(jī)發(fā)出信號，通過高頻通道送到對由發(fā)信機(jī)發(fā)出信號，通過高頻通道送到對端的收信機(jī)中，也可為自己的收信機(jī)所接收，端的收信機(jī)中，也可為自己的收信機(jī)所接收，高頻收信機(jī)接收由本端和對端所發(fā)送的高頻信高頻收信機(jī)接收由本端和對端所發(fā)送的高頻信號經(jīng)過比較判斷后，再動作于繼電保護(hù)裝置使號經(jīng)過比較判斷后，再動作于繼電保護(hù)裝置使之跳閘或?qū)⑺]鎖。

36、之跳閘或?qū)⑺]鎖。SF-961SF-961數(shù)字收發(fā)信機(jī)數(shù)字收發(fā)信機(jī)-110-500Kv-110-500Kv高頻保護(hù)高頻保護(hù)ESB 900ESB 900數(shù)字化電力線載波機(jī)數(shù)字化電力線載波機(jī)PowerLinkPowerLink通信系統(tǒng)（西門子產(chǎn)品）通信系統(tǒng)（西門子產(chǎn)品）5 5、刀閘、刀閘 檢修連接濾波器時，作為結(jié)合電容器的下面檢修連接濾波器時，作為結(jié)合電容器的下面一級接地之用。一級接地之用。接地開關(guān)2 2高頻通道的特點高頻通道的特點 輸電線路高頻通道的優(yōu)點：輸電線路高頻通道的優(yōu)點：（1 1）無中繼通信距離長。）無中繼通信距離長。幾百公里的長距離輸幾百公里的長距離輸電線路連接的兩個變電站，如使用電力

37、載波，只電線路連接的兩個變電站，如使用電力載波，只需建一、兩對載波機(jī)，就可以建立起通信。需建一、兩對載波機(jī)，就可以建立起通信。（2 2）經(jīng)濟(jì)、使用方便。）經(jīng)濟(jì)、使用方便。由于電力線載波通信是由于電力線載波通信是以電力線為載體，以變電站為用戶，所以載波機(jī)以電力線為載體，以變電站為用戶，所以載波機(jī)就直接裝在電力線的兩端，即變電站內(nèi)，設(shè)備離就直接裝在電力線的兩端，即變電站內(nèi)，設(shè)備離用戶近，可以提高可靠性。用戶近，可以提高可靠性。（3 3）工程施工比較簡單。）工程施工比較簡單。輸電線路建好后，裝輸電線路建好后，裝上阻波器、耦合電容器、結(jié)合濾波器，放好高頻上阻波器、耦合電容器、結(jié)合濾波器，放好高頻電纜，

38、然后安裝載波機(jī)，就可以進(jìn)行調(diào)試。電纜，然后安裝載波機(jī)，就可以進(jìn)行調(diào)試。輸電線路載波通信的缺點輸電線路載波通信的缺點： 1)1)由于輸電線路高頻通道是直接通過高由于輸電線路高頻通道是直接通過高壓輸電線路傳送高頻電流的，因此壓輸電線路傳送高頻電流的，因此高壓輸高壓輸電線路就成了高頻通道干擾的主要來源電線路就成了高頻通道干擾的主要來源。高壓輸電線路的電暈、短路、開關(guān)操作等高壓輸電線路的電暈、短路、開關(guān)操作等都會在不同程度上對高頻保護(hù)造成干擾。都會在不同程度上對高頻保護(hù)造成干擾。 2) 2)高頻載波通信率低，難以滿足縱聯(lián)電高頻載波通信率低，難以滿足縱聯(lián)電流差動保護(hù)實時性的要求，流差動保護(hù)實時性的要求，

39、一般用來傳遞一般用來傳遞狀態(tài)信號，用于構(gòu)成方向比較式縱聯(lián)保護(hù)。狀態(tài)信號，用于構(gòu)成方向比較式縱聯(lián)保護(hù)。3. 3. 高頻通道的工作方式高頻通道的工作方式 正常有高頻電流（長期發(fā)信）正常有高頻電流（長期發(fā)信）正常情況下，發(fā)信機(jī)連續(xù)發(fā)信，通道中經(jīng)常有高頻正常情況下，發(fā)信機(jī)連續(xù)發(fā)信，通道中經(jīng)常有高頻電流。電流。優(yōu)點：優(yōu)點：通道的工作狀態(tài)可得到經(jīng)常監(jiān)視，可通道的工作狀態(tài)可得到經(jīng)常監(jiān)視，可靠性高；裝置稍微簡化。靠性高；裝置稍微簡化。 移頻方式移頻方式正常情況下，發(fā)信機(jī)發(fā)出一種頻率的高頻電流，用以正常情況下，發(fā)信機(jī)發(fā)出一種頻率的高頻電流，用以監(jiān)視通道及閉鎖保護(hù)，故障時移頻。監(jiān)視通道及閉鎖保護(hù)，故障時移頻。優(yōu)點

40、：優(yōu)點：通道的工通道的工作狀態(tài)可得到經(jīng)常監(jiān)視，可靠性高。但占用頻帶寬。作狀態(tài)可得到經(jīng)常監(jiān)視，可靠性高。但占用頻帶寬。 正常無高頻電流（故障時發(fā)信）正常無高頻電流（故障時發(fā)信）正常情況下，發(fā)信機(jī)不發(fā)信，通道中無高頻電流通過；正常情況下，發(fā)信機(jī)不發(fā)信，通道中無高頻電流通過；故障時發(fā)信機(jī)由啟動元件啟動發(fā)信，通道中有高頻電流；故障時發(fā)信機(jī)由啟動元件啟動發(fā)信，通道中有高頻電流；優(yōu)點：優(yōu)點：對鄰近通道影響少，收發(fā)信機(jī)壽命長。對鄰近通道影響少，收發(fā)信機(jī)壽命長。4. 4. 高頻通道傳送信號的種類高頻通道傳送信號的種類 跳閘信號：跳閘信號：線路內(nèi)部故障時，直接引起保護(hù)跳閘線路內(nèi)部故障時，直接引起保護(hù)跳閘 的信號

41、的信號 允許信號：允許信號：線路內(nèi)部故障時，將保護(hù)開放，允許線路內(nèi)部故障時，將保護(hù)開放，允許 保護(hù)跳閘的信號保護(hù)跳閘的信號閉鎖信號：閉鎖信號：線路外部故障時，將保護(hù)閉鎖的信號線路外部故障時，將保護(hù)閉鎖的信號 按照高頻通道傳送信號在縱聯(lián)保護(hù)中的作用按照高頻通道傳送信號在縱聯(lián)保護(hù)中的作用可將其分為可將其分為閉鎖信號、允許信號閉鎖信號、允許信號和和跳閘信號。跳閘信號。（1 1）傳遞閉鎖信號方式：）傳遞閉鎖信號方式：收不到這種高頻信號是高頻收不到這種高頻信號是高頻 保護(hù)跳閘的必要條件。保護(hù)跳閘的必要條件。特點：特點：a.a.不受通道破壞的影響不受通道破壞的影響b.b.不用鑒別信號源（是對側(cè)還是本側(cè)）不

42、用鑒別信號源（是對側(cè)還是本側(cè)）只有同時滿足兩個條件本側(cè)保護(hù)才動作跳閘：只有同時滿足兩個條件本側(cè)保護(hù)才動作跳閘： 本側(cè)保護(hù)元件已啟動。本側(cè)保護(hù)元件已啟動。 沒有收到高頻信號。沒有收到高頻信號。&保護(hù)元件啟動保護(hù)元件啟動高頻信號高頻信號跳閘信號跳閘信號（2 2）傳遞允許信號方式：）傳遞允許信號方式：收到這種高頻信號是高頻保收到這種高頻信號是高頻保 護(hù)動作跳閘的必要條件。護(hù)動作跳閘的必要條件。特點：特點：a.a.受通道破壞影響受通道破壞影響b.b.信號源必須要鑒別是對側(cè)還是本側(cè)發(fā)出的高頻信號信號源必須要鑒別是對側(cè)還是本側(cè)發(fā)出的高頻信號 本側(cè)保護(hù)元件已啟動。本側(cè)保護(hù)元件已啟動。 收到對側(cè)的高頻信號則跳

43、閘。收到對側(cè)的高頻信號則跳閘。只有同時滿足兩個條件本側(cè)保護(hù)才動作跳閘：只有同時滿足兩個條件本側(cè)保護(hù)才動作跳閘：&保護(hù)元件啟動保護(hù)元件啟動對側(cè)高頻信號對側(cè)高頻信號跳閘信號跳閘信號（3 3）傳遞跳閘信號方式：）傳遞跳閘信號方式：收到這種信號是保護(hù)動作收到這種信號是保護(hù)動作 于跳閘的充要條件。于跳閘的充要條件。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障而繼電器動作時，發(fā)信、收信后當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障而繼電器動作時，發(fā)信、收信后則跳閘。則跳閘。特點：特點：a.a.受通道破壞影響受通道破壞影響b.b.信號源不要鑒別信號源不要鑒別例如線路兩側(cè)均裝設(shè)距離保護(hù)，例如線路兩側(cè)均裝設(shè)距離保護(hù)，I I段采用方向阻抗繼電器，段采用方向阻抗繼電

44、器，I I段動作既跳開本側(cè)斷路器，同時發(fā)信讓對側(cè)跳開斷路器。段動作既跳開本側(cè)斷路器，同時發(fā)信讓對側(cè)跳開斷路器?；蚧虮Ｗo(hù)元件啟動保護(hù)元件啟動高頻信號高頻信號跳閘信號跳閘信號隨著電力系統(tǒng)的擴(kuò)大發(fā)展，單純使隨著電力系統(tǒng)的擴(kuò)大發(fā)展，單純使用電力用電力線載波一種形式的通道將會出現(xiàn)通道擁擠線載波一種形式的通道將會出現(xiàn)通道擁擠的困難，的困難，從本世紀(jì)五十年代開始在電力系從本世紀(jì)五十年代開始在電力系統(tǒng)中應(yīng)用微波和特高頻通道。目前美、日統(tǒng)中應(yīng)用微波和特高頻通道。目前美、日等國的電力系統(tǒng)已大量采用等國的電力系統(tǒng)已大量采用微波通道微波通道，我，我國很多電力系統(tǒng)也已開始采用。國很多電力系統(tǒng)也已開始采用。1 1微波縱聯(lián)

45、保護(hù)的構(gòu)成微波縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成輸電線輸電線繼電保繼電保護(hù)設(shè)備護(hù)設(shè)備 邏輯邏輯單元單元接收接收端口端口發(fā)送發(fā)送端口端口TVTV繼電保繼電保護(hù)設(shè)備護(hù)設(shè)備 邏輯邏輯單元單元接收接收端口端口發(fā)送發(fā)送端口端口TVTV微波微波解調(diào)解調(diào)微波微波調(diào)制調(diào)制微波微波解調(diào)解調(diào)微波微波調(diào)制調(diào)制微波收微波收發(fā)設(shè)備發(fā)設(shè)備微波收微波收發(fā)設(shè)備發(fā)設(shè)備縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)包縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)包括線路兩端的繼括線路兩端的繼電保護(hù)設(shè)備、微電保護(hù)設(shè)備、微波調(diào)制解調(diào)設(shè)備、波調(diào)制解調(diào)設(shè)備、微波發(fā)送接收設(shè)微波發(fā)送接收設(shè)備。備。 微波調(diào)制、解調(diào)、發(fā)送和接收設(shè)備構(gòu)成微波通道微波調(diào)制、解調(diào)、發(fā)送和接收設(shè)備構(gòu)成微波通道 微波通道微波通道調(diào) 制調(diào) 制設(shè)設(shè) 備備微波微

46、波發(fā)送發(fā)送設(shè)備設(shè)備微波微波接收接收設(shè)備設(shè)備解 調(diào)解 調(diào)設(shè)設(shè) 備備單向微波通道傳輸過程單向微波通道傳輸過程x(t)ty(t)ty(t)tx(t)t調(diào)制過程調(diào)制過程：（壓頻變換壓頻變換 ）電壓信號電壓信號x x（t t）輸入到調(diào)制）輸入到調(diào)制設(shè)備，經(jīng)過調(diào)制設(shè)備調(diào)制后設(shè)備，經(jīng)過調(diào)制設(shè)備調(diào)制后輸出的頻率信號輸出的頻率信號y y（t t） 解調(diào)過程解調(diào)過程：收到微波接收設(shè)備送來的頻收到微波接收設(shè)備送來的頻率信號率信號x x（t t）后，解調(diào)設(shè)備）后，解調(diào)設(shè)備會將該信號轉(zhuǎn)換為電壓信號會將該信號轉(zhuǎn)換為電壓信號y y（t t）。）。 2 2微波通道的特點微波通道的特點波長小于波長小于1m(300MHz)1m(

47、300MHz)的電磁波稱為微波。的電磁波稱為微波。其中包括以下三個波段。其中包括以下三個波段。分米波分米波波長由波長由10cm10cmlm(300lm(3003000MHz)3000MHz)；厘米波厘米波波長由波長由l l10cm(300010cm(300030000MHz)30000MHz)；毫米波毫米波波長在波長在lcmlcm以下。以下。分米波又稱為特高頻。電力系統(tǒng)中的微波通信多應(yīng)分米波又稱為特高頻。電力系統(tǒng)中的微波通信多應(yīng)用在分米和厘米波段，也有個別使用米波波段的。用在分米和厘米波段，也有個別使用米波波段的。微波縱聯(lián)保護(hù)的優(yōu)點：微波縱聯(lián)保護(hù)的優(yōu)點：（1 1）有一條獨立于輸電線路的通信通道

48、，輸電線路上產(chǎn)生的）有一條獨立于輸電線路的通信通道，輸電線路上產(chǎn)生的干擾，對通信系統(tǒng)沒有影響；通道檢修不影響輸電線路運行；干擾，對通信系統(tǒng)沒有影響；通道檢修不影響輸電線路運行；（2 2）擴(kuò)展了通信頻段，可實現(xiàn)分相差動；）擴(kuò)展了通信頻段，可實現(xiàn)分相差動；（3 3）受外界干擾影響小，誤碼率低，可靠性高；）受外界干擾影響小，誤碼率低，可靠性高；（4 4）輸電線路的任何故障均不會破壞通道。）輸電線路的任何故障均不會破壞通道。超短波有視距傳輸?shù)奶攸c，天線越高，傳輸距離越遠(yuǎn)，超短波有視距傳輸?shù)奶攸c，天線越高，傳輸距離越遠(yuǎn)，例如當(dāng)兩端天線高度為例如當(dāng)兩端天線高度為50m50m時，傳輸距離約為時，傳輸距離約為

49、50km50km。在。在個別條件下，利用有利的地形，傳輸距離也可達(dá)一、二個別條件下，利用有利的地形，傳輸距離也可達(dá)一、二百公里。這個特點就決定了，百公里。這個特點就決定了，在較遠(yuǎn)距離的條件下，必在較遠(yuǎn)距離的條件下，必須采用微波中繼通信的方式，通道價格較貴。須采用微波中繼通信的方式，通道價格較貴。 就光纖縱差保護(hù)的應(yīng)用環(huán)境來說，隨著就光纖縱差保護(hù)的應(yīng)用環(huán)境來說，隨著國家電力工業(yè)的發(fā)展，通訊技術(shù)的日新月異，國家電力工業(yè)的發(fā)展，通訊技術(shù)的日新月異，光纜及光纖設(shè)備費用的急劇下降，光纖通訊光纜及光纖設(shè)備費用的急劇下降，光纖通訊網(wǎng)在電力系統(tǒng)的架設(shè)越來越普遍。另外，由網(wǎng)在電力系統(tǒng)的架設(shè)越來越普遍。另外，由于

50、光纖電流差動保護(hù)簡單、可靠，不受線路于光纖電流差動保護(hù)簡單、可靠，不受線路運行方式的影響，在運行方式的影響，在城網(wǎng)和短輸電線路中大城網(wǎng)和短輸電線路中大量采用量采用。因城網(wǎng)中輸電線大多較短，光纖芯。因城網(wǎng)中輸電線大多較短，光纖芯直接接入不需附加復(fù)接設(shè)備，管理也較方便，直接接入不需附加復(fù)接設(shè)備，管理也較方便，故在城網(wǎng)中光纖電流差動保護(hù)以專用光纖通故在城網(wǎng)中光纖電流差動保護(hù)以專用光纖通道方式為多。道方式為多。1 1光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成中繼器或中繼器或光放大器光放大器光纖光纖光纖光纖光接收機(jī)光接收機(jī)光發(fā)射機(jī)光發(fā)射機(jī)電調(diào)電調(diào)制器制器光調(diào)光調(diào)制器制器光探光探測器測器電解電解調(diào)器調(diào)器由光發(fā)射

51、機(jī)、光纖、中繼器和光接收機(jī)組成。由光發(fā)射機(jī)、光纖、中繼器和光接收機(jī)組成。 電調(diào)制器的作用電調(diào)制器的作用是把信息轉(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)氖前研畔⑥D(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)男盘?，如時分復(fù)用（信號，如時分復(fù)用（TDMTDM）信號或頻分復(fù)用）信號或頻分復(fù)用(FDM)(FDM)信號。信號。用戶信息可以是模擬信號，也可以是數(shù)字信號。用戶信息可以是模擬信號，也可以是數(shù)字信號。光調(diào)制器的作用光調(diào)制器的作用是把電調(diào)制信號轉(zhuǎn)換為適合光纖是把電調(diào)制信號轉(zhuǎn)換為適合光纖信道傳輸?shù)墓庑盘?，如直接調(diào)制激光器的光強(qiáng)，信道傳輸?shù)墓庑盘?，如直接調(diào)制激光器的光強(qiáng)，或通過外調(diào)制器調(diào)制或通過外調(diào)制器調(diào)制激光器激光器的相位（偏轉(zhuǎn)）。的相位（偏轉(zhuǎn)）

52、。光中繼器的作用光中繼器的作用是對經(jīng)光纖傳輸衰減后的信號進(jìn)是對經(jīng)光纖傳輸衰減后的信號進(jìn)行放大。行放大。光中繼器有光電光中繼器和全光中繼器兩種光中繼器有光電光中繼器和全光中繼器兩種。如需對業(yè)務(wù)進(jìn)行分出和插入，可使用光電光如需對業(yè)務(wù)進(jìn)行分出和插入，可使用光電光中繼器；如只要求對光信號進(jìn)行放大，則可以使中繼器；如只要求對光信號進(jìn)行放大，則可以使用光放大器。用光放大器。光探測器的作用光探測器的作用是把經(jīng)光纖傳輸后的微弱光信號是把經(jīng)光纖傳輸后的微弱光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴ｋ娊庹{(diào)器的作用電解調(diào)器的作用是把電信號放大，恢復(fù)出原信號。是把電信號放大，恢復(fù)出原信號。2 2光纖通信的優(yōu)點光纖通信的優(yōu)點

53、(1)(1)通信容量大。通信容量大。從理論上講，用光作載波可以傳輸從理論上講，用光作載波可以傳輸100100億個話路。實際上目前一對光纖一般可通過幾百路到幾億個話路。實際上目前一對光纖一般可通過幾百路到幾千路，而一根細(xì)小的光纜又可包含幾十到幾百根光纖，千路，而一根細(xì)小的光纜又可包含幾十到幾百根光纖，因此光纖通信系統(tǒng)的通信容量是非常大的。因此光纖通信系統(tǒng)的通信容量是非常大的。(2)(2)可以節(jié)約大量金屬材料?？梢怨?jié)約大量金屬材料。使用光纖通信系統(tǒng)時，光纖使用光纖通信系統(tǒng)時，光纖由玻璃或硅制成，與銅或鋁不同，硅或玻璃其來源豐富，由玻璃或硅制成，與銅或鋁不同，硅或玻璃其來源豐富，供應(yīng)方便。供應(yīng)方便。

54、(3)(3)光纖通信還有保密性好光纖通信還有保密性好，敷設(shè)方便，不怕雷擊，不受，敷設(shè)方便，不怕雷擊，不受外界電磁干擾，抗腐蝕和不怕潮等優(yōu)點。外界電磁干擾，抗腐蝕和不怕潮等優(yōu)點。(4)(4)光纖最重要的特性之一是無感應(yīng)性能光纖最重要的特性之一是無感應(yīng)性能，因此利用光纖，因此利用光纖可以構(gòu)成無電磁感應(yīng)的和極為可靠的通道。這一點對繼可以構(gòu)成無電磁感應(yīng)的和極為可靠的通道。這一點對繼電保護(hù)來說尤為重要，在易受地電位升高、暫態(tài)過程及電保護(hù)來說尤為重要，在易受地電位升高、暫態(tài)過程及其它有嚴(yán)重干擾的金屬線路地段之間，光纖是一種理想其它有嚴(yán)重干擾的金屬線路地段之間，光纖是一種理想的通訊媒介。的通訊媒介。第三節(jié)第

55、三節(jié)縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù)在縱聯(lián)方向保護(hù)中，方向元件或功率方向測量在縱聯(lián)方向保護(hù)中，方向元件或功率方向測量元件是保護(hù)中的關(guān)鍵元件。方向元件的作用是元件是保護(hù)中的關(guān)鍵元件。方向元件的作用是判斷故障的方向，縱聯(lián)方向保護(hù)中的方向元件判斷故障的方向，縱聯(lián)方向保護(hù)中的方向元件應(yīng)滿足以下要求：應(yīng)滿足以下要求： (1) (1) 反應(yīng)所有類型的故障且無死區(qū)；反應(yīng)所有類型的故障且無死區(qū)；(2) (2) 不受負(fù)荷的影響，在正常負(fù)荷狀態(tài)下不啟動；不受負(fù)荷的影響，在正常負(fù)荷狀態(tài)下不啟動；(3) (3) 不受系統(tǒng)振蕩影響，在振蕩無故障時不誤動，不受系統(tǒng)振蕩影響，在振蕩無故障時不誤動，振蕩中再故障時仍能正確判定故障點方

56、向；振蕩中再故障時仍能正確判定故障點方向；(4) (4) 在兩相運行時仍能起保護(hù)作用在兩相運行時仍能起保護(hù)作用 縱聯(lián)保護(hù)中使用的方向元件主要有：縱聯(lián)保護(hù)中使用的方向元件主要有：故障分量方向元件以及相電壓補(bǔ)償方向元件等故障分量方向元件以及相電壓補(bǔ)償方向元件等 (a)(a)故障系統(tǒng)故障系統(tǒng)k.ME.NEmimuk(b)(b)等值網(wǎng)絡(luò)等值網(wǎng)絡(luò).ME.NEmimu0.kU0.kkEU Lik(c)(c)故障前負(fù)荷狀態(tài)故障前負(fù)荷狀態(tài).ME.NE0Lu0.kUkiu.kEsZkZ(d)(d)短路附加狀態(tài)短路附加狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)在當(dāng)系統(tǒng)在k k點發(fā)生金屬性短路點發(fā)生金屬性短路時，故障點的電壓降為時，故障點的電壓降

57、為0 0，這，這時故障系統(tǒng)可以用一等值電路時故障系統(tǒng)可以用一等值電路來代替。來代替。 等值電路中兩附加電壓源的電等值電路中兩附加電壓源的電壓大小相等、符號相反。假定壓大小相等、符號相反。假定電力系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，則根據(jù)電力系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，則根據(jù)疊加原理，可以將其分解成疊加原理，可以將其分解成故故障前負(fù)荷狀態(tài)障前負(fù)荷狀態(tài)和和短路附加狀態(tài)短路附加狀態(tài)兩個子系統(tǒng)。兩個子系統(tǒng)。 故障前負(fù)荷狀態(tài)故障前負(fù)荷狀態(tài)對應(yīng)于故障對應(yīng)于故障前的正常系統(tǒng)，各點處的電前的正常系統(tǒng)，各點處的電壓電流均與故障前的穩(wěn)態(tài)負(fù)壓電流均與故障前的穩(wěn)態(tài)負(fù)荷情況一致荷情況一致。 短路附加狀態(tài)短路附加狀態(tài)中各點的電壓中各點的電壓電流是由故障

58、引起的電壓電電流是由故障引起的電壓電流的變化量，其中的工頻成流的變化量，其中的工頻成分，就是工頻變化量。分，就是工頻變化量。 kiu.kEsZkZ系統(tǒng)故障時，保護(hù)安裝系統(tǒng)故障時，保護(hù)安裝處處電流、電壓電流、電壓的變化量的變化量可以分別表示為：可以分別表示為： kskEIZZ skkUI ZEI Z 1. 1. 故障分量的方向元件故障分量的方向元件假設(shè)電流的正方向由母線指向線路，在正假設(shè)電流的正方向由母線指向線路，在正方向短路時，保護(hù)安裝處工頻故障分量的方向短路時，保護(hù)安裝處工頻故障分量的電流、電壓關(guān)系為：電流、電壓關(guān)系為： sUZI KI2I0IFsZ0SZGRU2U0U0FU2FU0FU輸電

59、線路在正方向故障時的附加狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖輸電線路在正方向故障時的附加狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖 在反方向短路時在反方向短路時 ，工頻故障分量的電流、電，工頻故障分量的電流、電壓關(guān)系為：壓關(guān)系為： sUZI可見，利用故障分量的方向元件有明確的方向性?？梢?，利用故障分量的方向元件有明確的方向性。 KI2I0IFsZ0SZU2U0UGR0FU2FU0FU輸電線路在反方向故障時的附加狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖輸電線路在反方向故障時的附加狀態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖 為了便于實現(xiàn)電壓、電流相位關(guān)系的判定，實際的為了便于實現(xiàn)電壓、電流相位關(guān)系的判定，實際的方向元件是比較故障分量電壓和電流在方向元件是比較故障分量電壓和電流在模擬阻抗模擬阻抗Z Zr r上產(chǎn)生的電

60、壓之間的相位，設(shè)上產(chǎn)生的電壓之間的相位，設(shè)Z Zr r、Z Zs s及及ZZs s的阻抗的阻抗角相等，所以正方向故障時角相等，所以正方向故障時, ,其功率方向為正。其功率方向為正。 即：即：180argargrSrZZIZU考慮各種因素的影響，工頻突變量方向元件在正考慮各種因素的影響，工頻突變量方向元件在正方向故障時方向故障時功率方向為正功率方向為正的判據(jù)為：的判據(jù)為： 27090rUargZI以以1801800 0為中心，為中心，90900 0范圍范圍反方向故障時反方向故障時 ，其功率方向為負(fù)。，其功率方向為負(fù)。 即：即：0argargrSrZZIZU考慮各種因素的影響，考慮各種因素的影響，