高壓線路保護

1、 高壓線路保護原理介紹高壓線路保護原理介紹 2005.2.20相關基本知識相關基本知識相關基本知識相關基本知識電力系統(tǒng)電力系統(tǒng): : 生產(chǎn)、輸送、分配和消費電能的各種電氣設備連接在生產(chǎn)、輸送、分配和消費電能的各種電氣設備連接在一起而形成的整體成為電力系統(tǒng)；一起而形成的整體成為電力系統(tǒng)；電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng)（升、降電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱為電力網(wǎng)（升、降變壓器，各電壓等級的輸電線路）。變壓器，各電壓等級的輸電線路）。相關基本知識相關基本知識rCgL相關基本知識相關基本知識相關基本知識相關基本知識相關基本知識相關基本知識相關基本知識相關基本知識) 0*3

2、( *IKIAZlUAZlKKMZl1 .1 .縱聯(lián)保護的實現(xiàn)縱聯(lián)保護的實現(xiàn) 按動作原理縱聯(lián)保護可分為：按動作原理縱聯(lián)保護可分為： 縱聯(lián)方向（縱聯(lián)方向（801801）、縱聯(lián)距離（）、縱聯(lián)距離（802802）：兩側保護僅判：兩側保護僅判別別本側電氣量本側電氣量，利用通道將保護的，利用通道將保護的方向元件方向元件的判別結果的判別結果傳輸?shù)綄?，每側分別根據(jù)兩側保護的動作判別結果傳輸?shù)綄龋總确謩e根據(jù)兩側保護的動作判別結果, ,以區(qū)分線路區(qū)內、外故障；按方向元件所用的原理可分以區(qū)分線路區(qū)內、外故障；按方向元件所用的原理可分為縱聯(lián)方向保護、縱聯(lián)距離保護。為縱聯(lián)方向保護、縱聯(lián)距離保護。 縱聯(lián)差動（縱聯(lián)

3、差動（803803）：）：兩側保護利用通道將本側電流的兩側保護利用通道將本側電流的數(shù)據(jù)或電流的相量傳送到對側，每側保護根據(jù)數(shù)據(jù)或電流的相量傳送到對側，每側保護根據(jù)兩側電流兩側電流量量進行判別，從而區(qū)分線路區(qū)內、外故障；進行判別，從而區(qū)分線路區(qū)內、外故障；縱聯(lián)方向、縱聯(lián)距離按照其所利用通道的類型可以分為：縱聯(lián)方向、縱聯(lián)距離按照其所利用通道的類型可以分為：電力線載波縱聯(lián)保護電力線載波縱聯(lián)保護專用通道和復用通道專用通道和復用通道專用通道：采用專用收發(fā)信機與保護配合，一般為閉專用通道：采用專用收發(fā)信機與保護配合，一般為閉鎖式；鎖式； 復用通道：通過音頻接口設備與載波機配合，一般為復用通道：通過音頻接口

4、設備與載波機配合，一般為允許式，也可構成閉鎖式；允許式，也可構成閉鎖式；微波縱聯(lián)保護微波縱聯(lián)保護微波通道微波通道光纖縱聯(lián)保護光纖縱聯(lián)保護光纖通道光纖通道 縱聯(lián)差動保護通道連接方式：縱聯(lián)差動保護通道連接方式： 縱聯(lián)差動是利用專用的光纖通道或復用現(xiàn)有的數(shù)字縱聯(lián)差動是利用專用的光纖通道或復用現(xiàn)有的數(shù)字通信網(wǎng)絡構成分相電流差動保護；通信網(wǎng)絡構成分相電流差動保護；專用光纖通道方式：專用光纖通道方式：需敷設專用的光纖通道，通道中僅傳保護信號；需敷設專用的光纖通道，通道中僅傳保護信號；復用光纖通道方式：復用光纖通道方式：復用現(xiàn)有的數(shù)字通信網(wǎng)絡復用現(xiàn)有的數(shù)字通信網(wǎng)絡( (微波或光纖微波或光纖) )； 縱聯(lián)方向

5、保護縱聯(lián)方向保護) ) 2. 2. 縱聯(lián)方向保護縱聯(lián)方向保護a.a.保護的構成保護的構成 主要采用主要采用正序故障分量元件正序故障分量元件及及零序方向元件零序方向元件，經(jīng)通道配合構成全線速動保護的縱聯(lián)方向保護經(jīng)通道配合構成全線速動保護的縱聯(lián)方向保護. .以以負序分量負序分量及及反映三相對稱故障的判別元件反映三相對稱故障的判別元件（UcosUcos）構成快速后備縱聯(lián)保護。主保護根據(jù)故障不同時）構成快速后備縱聯(lián)保護。主保護根據(jù)故障不同時段，投入不同的方向元件，使主保護完整、獨立且段，投入不同的方向元件，使主保護完整、獨立且全過程投入。非全相運行主保護投入反映健全相的全過程投入。非全相運行主保護投入

6、反映健全相的工頻變化量方向工頻變化量方向元件。元件?？v聯(lián)方向保護縱聯(lián)方向保護) )b.b.保護的功能實現(xiàn)保護的功能實現(xiàn) 可以與載波通道、光纖通道、微波通道等可以與載波通道、光纖通道、微波通道等連接構成閉鎖式或允許式保護。連接構成閉鎖式或允許式保護。 縱聯(lián)方向保護縱聯(lián)方向保護) ) 區(qū)內故障區(qū)內故障 區(qū)內故障區(qū)內故障 A BA B線線保護啟動后立即發(fā)閉鎖信號；保護啟動后立即發(fā)閉鎖信號；正方向元件正方向元件動作，動作，反反方向元件方向元件不動作，同時收信經(jīng)不動作，同時收信經(jīng)6ms6ms延時確認，兩側保護停止發(fā)信。正延時確認，兩側保護停止發(fā)信。正方向元件動作，反方向元件不動作，連續(xù)確認方向元件動作，

7、反方向元件不動作，連續(xù)確認8ms8ms無收信，保護選相無收信，保護選相跳閘。跳閘。 區(qū)外故障區(qū)外故障 A AA A線線A A 側保護保護啟動后立即發(fā)閉鎖信號，正方向側保護保護啟動后立即發(fā)閉鎖信號，正方向元件不動作時一直發(fā)閉鎖信號直到保護判無故障后整組復歸。元件不動作時一直發(fā)閉鎖信號直到保護判無故障后整組復歸。 區(qū)外故障區(qū)外故障 區(qū)外故障區(qū)外故障 IaIbBAAB 閉鎖信號閉鎖信號 閉鎖信號閉鎖信號c.c.閉鎖式閉鎖式縱聯(lián)方向保護縱聯(lián)方向保護) )d.d.允許式允許式 區(qū)內故障區(qū)內故障 區(qū)內故障區(qū)內故障 A BA B線線保護啟動保護啟動5ms5ms后反方向元件不動作，正方向元件動后反方向元件不動

8、作，正方向元件動作，向對側發(fā)允許信號，本側收到允許信號經(jīng)作，向對側發(fā)允許信號，本側收到允許信號經(jīng)5ms5ms確認，保護選相跳確認，保護選相跳閘。閘。 區(qū)外故障區(qū)外故障 A AA A線線AA側保護啟動側保護啟動5ms5ms后反方向元件不動作，正方后反方向元件不動作，正方向元件動作向對側發(fā)允許信號，向元件動作向對側發(fā)允許信號，A A 側側保護啟動保護啟動5ms5ms后反方向元件動作，后反方向元件動作，不發(fā)信，保護不動作。不發(fā)信，保護不動作。 區(qū)外故障區(qū)外故障 區(qū)外故障區(qū)外故障 IaIbBAAB 允許信號允許信號 允許信號允許信號縱聯(lián)方向保護縱聯(lián)方向保護) )e.e.正序故障分量方向元件正序故障分量

9、方向元件 由于輸電線路發(fā)生各種對稱和不對稱短路時都會出現(xiàn)正由于輸電線路發(fā)生各種對稱和不對稱短路時都會出現(xiàn)正序故障分量，而在消除正常負荷狀態(tài)分量后，正序故障分序故障分量，而在消除正常負荷狀態(tài)分量后，正序故障分量就成為一個比負序、零序分量更為完善的新的故障特征；量就成為一個比負序、零序分量更為完善的新的故障特征； 內部故障正序故障分量等效網(wǎng)圖)10(arg)170(111IZIUCOM縱聯(lián)方向保護縱聯(lián)方向保護) )f.f.縱聯(lián)保護的弱饋功能縱聯(lián)保護的弱饋功能縱聯(lián)弱饋邏輯縱聯(lián)弱饋邏輯：1) 1) 弱饋端正，反方向元件均不動作弱饋端正，反方向元件均不動作2) 2) 有一相或相間低電壓有一相或相間低電壓

10、3) 3) 弱饋投入（控制字）弱饋投入（控制字） 滿足以上條件，對專用收發(fā)信機閉鎖式，弱電源端在收到閉鎖信號滿足以上條件，對專用收發(fā)信機閉鎖式，弱電源端在收到閉鎖信號8 8msms時快速停信，保證強電源側快速跳閘。弱電源側在確認收不到對側時快速停信，保證強電源側快速跳閘。弱電源側在確認收不到對側閉鎖信號閉鎖信號3030msms后，弱饋端后，弱饋端選相選相跳閘。跳閘。NFImIn=0或較小或較小,電流故障分量小電流故障分量小弱電源弱電源,或負荷端或負荷端M縱聯(lián)距離保護縱聯(lián)距離保護) )主方向元件采用綜合阻抗方向元件主方向元件采用綜合阻抗方向元件, ,其它同縱聯(lián)方向其它同縱聯(lián)方向. . 3. 3.

11、 縱聯(lián)距離保護縱聯(lián)距離保護綜合阻抗元件：由多邊形阻抗元件復合正序故障分量元件構成；綜合阻抗元件：由多邊形阻抗元件復合正序故障分量元件構成；)10(arg)170(111IZIUCOMRIIKrIKIKIjXUX*0)03*() 03*( *1正 向 動 作 區(qū)反 向 動 作 區(qū)1.I1.U縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護) ) 4. 4. 縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護 a. a.保護的構成保護的構成 由分相由分相故障分量差動元件故障分量差動元件、穩(wěn)態(tài)量差動元件穩(wěn)態(tài)量差動元件構成全線構成全線速動的主保護。由速動的主保護。由零序差動元件零序差動元件延時延時100100msms選跳選跳構成后構成后備全線動作的主

12、保護。每隔備全線動作的主保護。每隔5ms5ms向對側傳送一幀信息，向對側傳送一幀信息，包括模擬量、保護投退情況、模擬量及調位等開關量監(jiān)包括模擬量、保護投退情況、模擬量及調位等開關量監(jiān)視邏輯、遠跳及遠傳信息等。視邏輯、遠跳及遠傳信息等?？v聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護) ) b. b.保護的基本原理保護的基本原理 Id = Ia + Ib 0 Id: 故障電流故障電流A 正常運行、區(qū)外故障正常運行、區(qū)外故障 IaIbBIaIbB 區(qū)內故障區(qū)內故障 AId = Ia + Ib = 0 (基爾霍夫定律基爾霍夫定律)縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護) ) c. c.保護的動作方程保護的動作方程 NMNMIIkII.I

13、dzIINM. 差流電流的門檻差流電流的門檻Idzk比率制動系數(shù)比率制動系數(shù)1.1.距離保護距離保護 a.a.保護的構成保護的構成 三段式相間距離及三段式接地距離。相間距離保護三段式相間距離及三段式接地距離。相間距離保護采用躲過負荷能力強的采用躲過負荷能力強的圓特性阻抗繼電器圓特性阻抗繼電器，接地距離保，接地距離保護采用耐過渡電阻能力強護采用耐過渡電阻能力強四邊形特性阻抗繼電器四邊形特性阻抗繼電器。 啟動后循環(huán)計算阻抗，任一啟動后循環(huán)計算阻抗，任一元件動作后，根據(jù)元件動作后，根據(jù)自適自適應選相元件應選相元件的選相結果選相跳閘。的選相結果選相跳閘。 具有完善的具有完善的振蕩閉鎖振蕩閉鎖功能，對于

14、振蕩中的故障還可功能，對于振蕩中的故障還可以自適應的采用不同的以自適應的采用不同的開放元件開放元件快速開放距離保護。快速開放距離保護。 b.b.保護的實現(xiàn)保護的實現(xiàn) 相間距離相間距離 相間距離元件采用動作方程判別式，即圓特性的阻抗元件。相間距離元件采用動作方程判別式，即圓特性的阻抗元件。其阻抗元件由其阻抗元件由ZABZAB、ZBCZBC、ZCAZCA構成，相間阻抗元件是為保構成，相間阻抗元件是為保護二相、三相故障而設置。護二相、三相故障而設置。 動作方程為：動作方程為： 1| 0 |1127090IZUUArgYm接地距離接地距離 采用測量阻抗方式，利用測量出故障相阻抗的電抗、電阻采用測量阻抗

15、方式，利用測量出故障相阻抗的電抗、電阻分量實現(xiàn)多邊形特性原理的單相距離元件；分量實現(xiàn)多邊形特性原理的單相距離元件；測量方程為： 其中：其中：UU、II為相電壓、相電流為相電壓、相電流 I0I0為零序電流為零序電流 從以上得出從以上得出X X、R R，從而判別是否落入多邊形的動作區(qū)；從而判別是否落入多邊形的動作區(qū)；RIIKrIKIKIjXUX*0)03*() 03*( *11103)(XXXKX1103)(RRRKR111XRK 零序電抗分量補償系數(shù)零序電抗分量補償系數(shù) 零序電阻分量補償系數(shù)零序電阻分量補償系數(shù)線路正序電阻與正序電抗之比線路正序電阻與正序電抗之比2.2.零序保護零序保護 設置了六

16、段零序方向電流保護即設置了六段零序方向電流保護即零序電流零序電流-段段及及零序不靈敏零序不靈敏、段段。全相運行及非全相運行時。全相運行及非全相運行時各段保護的投退由壓板控制，每段都各由控制字選各段保護的投退由壓板控制，每段都各由控制字選擇經(jīng)方向或不經(jīng)方向元件閉鎖。此外，還設置了帶擇經(jīng)方向或不經(jīng)方向元件閉鎖。此外，還設置了帶延時的過流保護延時的過流保護段及過流保護段及過流保護段，僅在段，僅在TVTV斷線斷線時由控制字選擇投退；時由控制字選擇投退； 對于高壓輸電線路發(fā)生接地故障時，將產(chǎn)生零序故障對于高壓輸電線路發(fā)生接地故障時，將產(chǎn)生零序故障分量，其不反應負荷及系統(tǒng)振蕩，有較高的靈敏度分量，其不反應

17、負荷及系統(tǒng)振蕩，有較高的靈敏度。零序元件實現(xiàn)：零序元件實現(xiàn)： 零序過流零序過流 正向動作判據(jù)正向動作判據(jù)F0+F0+ 4033arg18000IUIdzI031 1. .啟動元件啟動元件2.2.選相元件選相元件3.TV3.TV斷線檢測元件斷線檢測元件4.4.縱聯(lián)保護的通道自檢及遠方啟信縱聯(lián)保護的通道自檢及遠方啟信5.5.自動重合閘自動重合閘縱聯(lián)保護的通道自檢及遠方啟信縱聯(lián)保護的通道自檢及遠方啟信：對閉鎖式通道，正常運行時需進行通道信號交換，對閉鎖式通道，正常運行時需進行通道信號交換，由人工在保護屏上按下通道試驗按鈕或按整定時間定時自檢，本側由人工在保護屏上按下通道試驗按鈕或按整定時間定時自檢，

18、本側發(fā)信，收信發(fā)信，收信200ms 200ms 后停止發(fā)信；收對側信號達后停止發(fā)信；收對側信號達5s 5s 后本側再次發(fā)信，后本側再次發(fā)信，10s 10s 后停止發(fā)信后停止發(fā)信；本側在本側在15s15s內如收信回路有間斷或內如收信回路有間斷或3dB3dB告警開入則告警開入則報通道異常報通道異常; ;200ms （本側發(fā)信） 10s（對側發(fā)信） ：當收到對側信號后，如當收到對側信號后，如TWJ TWJ 未動作，則立即發(fā)信，未動作，則立即發(fā)信，如如TWJTWJ動作，則延時動作，則延時150ms 150ms 發(fā)信發(fā)信; ;啟動遠方起信回路發(fā)信啟動遠方起信回路發(fā)信10s10s后停止后停止發(fā)信發(fā)信; ; 5s 10s 15s自動重合閘自動重合閘 電力系統(tǒng)運行經(jīng)驗表明，架空線路絕大多數(shù)故障都是瞬時電力系統(tǒng)運行經(jīng)驗表明，架空線路絕大多數(shù)故障都是瞬時性的（大約性的（大約90%90%），在保護裝置切除故障后電弧熄滅，斷路），在保護裝置切除故障后電弧熄滅，斷路出絕緣可以自動恢復，不影響正常供電。自動重合后可以提出絕緣可以自動恢復，不影響正常供電。自動重合后可以提高供電的可靠性，減少停電損失和電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。高供電的可靠性，減少停電損失和電力系統(tǒng)運