第四章 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)

1、第四章 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)l4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理和分類輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理和分類 l4.2 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的通信通道輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的通信通道 l4.3 輸電線路的導(dǎo)引線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)輸電線路的導(dǎo)引線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) l4.4 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù)l4.5 相位比較式縱聯(lián)保護(hù)相位比較式縱聯(lián)保護(hù) 4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)基本原理和分類輸電線路縱聯(lián)保護(hù)基本原理和分類n一、縱聯(lián)保護(hù)及其構(gòu)成一、縱聯(lián)保護(hù)及其構(gòu)成 輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)，就是用某種通信通道輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)，就是用某種通信通道(簡(jiǎn)稱通道簡(jiǎn)稱通道)將輸電線將輸電線兩端或各端兩端或各端(對(duì)于多端線路對(duì)于多端線路)的

2、保護(hù)裝置縱向連接起來(lái)，將各端的電氣的保護(hù)裝置縱向連接起來(lái)，將各端的電氣量量(電流、功率的方向等電流、功率的方向等) 傳送到對(duì)端，將各端的電氣量進(jìn)行比較，以傳送到對(duì)端，將各端的電氣量進(jìn)行比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍之外，從而決定是否切斷被判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍之外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。保護(hù)線路。 n二、縱聯(lián)保護(hù)的基本原理二、縱聯(lián)保護(hù)的基本原理保護(hù)原理的本質(zhì)是甄別系統(tǒng)正常和故障狀態(tài)下電氣量或非電氣保護(hù)原理的本質(zhì)是甄別系統(tǒng)正常和故障狀態(tài)下電氣量或非電氣量之間的差別，縱聯(lián)保護(hù)也不例外。輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)就是利用線量之間的差別，縱聯(lián)保護(hù)也不例外。輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)就

3、是利用線路兩端的電氣量在故障與非故障時(shí)的特征差異構(gòu)成的。當(dāng)線路發(fā)生區(qū)路兩端的電氣量在故障與非故障時(shí)的特征差異構(gòu)成的。當(dāng)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障、區(qū)外故障時(shí)，電力線兩端電流波形、功率、電流相位以及兩內(nèi)故障、區(qū)外故障時(shí)，電力線兩端電流波形、功率、電流相位以及兩端的測(cè)量阻抗都有明顯的差異，利用這些差異就可以構(gòu)成不同原理的端的測(cè)量阻抗都有明顯的差異，利用這些差異就可以構(gòu)成不同原理的縱聯(lián)保護(hù)。縱聯(lián)保護(hù)。l1.兩側(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，有如圖所示，有 ，在故障點(diǎn)有較大短路電流流出，在故障點(diǎn)有較大短路電流流出; MNk1IIII當(dāng)線路發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，當(dāng)線路

4、發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)， l2兩側(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(dòng)勢(shì)角相等，則兩端輸電線路，若全系統(tǒng)阻抗角均勻，且兩端電動(dòng)勢(shì)角相等，則當(dāng)線路當(dāng)線路MN發(fā)生區(qū)內(nèi)短路故障時(shí)，兩側(cè)電流同相位，即、相位差為發(fā)生區(qū)內(nèi)短路故障時(shí)，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(shí)，兩側(cè)電流反相，即電流、相位而當(dāng)正常運(yùn)行或發(fā)生區(qū)外短路故障時(shí)，兩側(cè)電流反相，即電流、相位差為差為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(shí)，輸電線兩端的功率方向也當(dāng)線路上發(fā)生區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障時(shí)，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，則線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，有

5、很大差別。令功率正方向由母線指向線路，則線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，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；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(shí)，遠(yuǎn)故障點(diǎn)端功率由母線流向線路，功率方向?yàn)檎l(fā)生區(qū)外故障時(shí)，遠(yuǎn)故障點(diǎn)端功率由母線流向線路，功率方向?yàn)檎?，近故障點(diǎn)端功率由線路流向母線，功率方向?yàn)樨?fù)，兩端功率方向相反。近故障點(diǎn)端功率由線路流向母線，功率方向?yàn)樨?fù)，兩端功率方向相反。l4兩側(cè)測(cè)量阻抗值特征當(dāng)線路區(qū)內(nèi)短路時(shí)，輸電線路兩端的測(cè)量阻抗都是短路阻抗，一當(dāng)線路區(qū)內(nèi)短路時(shí)，輸電線路兩端的測(cè)量阻抗都是短路阻抗，一定位于距離保護(hù)定位于距離保護(hù)段的動(dòng)作區(qū)

6、內(nèi)，兩側(cè)的段的動(dòng)作區(qū)內(nèi)，兩側(cè)的段同時(shí)啟動(dòng)；當(dāng)正常運(yùn)行段同時(shí)啟動(dòng)；當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)，兩側(cè)的測(cè)量阻抗是負(fù)荷阻抗，距離保護(hù)時(shí)，兩側(cè)的測(cè)量阻抗是負(fù)荷阻抗，距離保護(hù)段不會(huì)啟動(dòng)；當(dāng)發(fā)生外段不會(huì)啟動(dòng)；當(dāng)發(fā)生外部短路時(shí)，兩側(cè)測(cè)量阻抗也是短路阻抗，但一側(cè)為反方向，若采用方部短路時(shí)，兩側(cè)測(cè)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)的距離向特性的阻抗繼電器，則至少有一側(cè)的距離段不會(huì)啟動(dòng)。段不會(huì)啟動(dòng)。n三、縱聯(lián)保護(hù)的分類三、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類型可以分為縱聯(lián)保護(hù)按照所利用信息通道的不同類型可以分為導(dǎo)引線縱導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)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

7、護(hù)、微波縱聯(lián)保護(hù)微波縱聯(lián)保護(hù)和和光纖縱聯(lián)保護(hù)光纖縱聯(lián)保護(hù)四種。四種?？v聯(lián)保護(hù)按照保護(hù)動(dòng)作原理，可以分為縱聯(lián)保護(hù)按照保護(hù)動(dòng)作原理，可以分為方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù)和和縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)兩類。兩類。4.2 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的通信通道輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的通信通道 n一、通信通道的構(gòu)成和特點(diǎn)一、通信通道的構(gòu)成和特點(diǎn) 1導(dǎo)引線通道導(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(lái)傳遞被保護(hù)線被保護(hù)線路平行敷設(shè)的金屬導(dǎo)線構(gòu)成，用來(lái)傳遞被保護(hù)線路各側(cè)信息的通信通道路各側(cè)信息的通信通道。2電力線載

8、波（高頻）通道電力線載波（高頻）通道 3微波通道微波通道4光纖通道光纖通道電力線載波通道構(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n阻波器：阻波器是由一個(gè)電感線圈與可變電容器并聯(lián)組成的回路。 n結(jié)合電容器：結(jié)合電容器與連接濾過(guò)器共同配合將載波信號(hào)傳遞至輸電線路，同時(shí)使高頻收發(fā)信機(jī)與工頻高壓線路絕緣。 n連接濾波器：連接濾波器由一個(gè)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。 n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(shí)，保護(hù)起動(dòng)之后它才發(fā)出信號(hào)。 n二、高頻信號(hào)的分類二、高頻信號(hào)的分類 按照信號(hào)的性質(zhì)或作用，可以將其分

9、為閉鎖信號(hào)、允許信號(hào)和跳閘信號(hào)。這三種信號(hào)可用以上任一中種通信通道產(chǎn)生和傳送。1閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)。即無(wú)閉鎖信號(hào)是保護(hù)作用于跳閘的必要條件，或者說(shuō)閉鎖信號(hào)是阻止保護(hù)動(dòng)作于跳閘的信號(hào)。2允許信號(hào)允許信號(hào)。允許信號(hào)是允許保護(hù)作用于跳閘的信號(hào)，或者說(shuō)有允許信號(hào)是保護(hù)動(dòng)作于跳閘的必要條件。 3跳閘信號(hào)跳閘信號(hào)。跳閘信號(hào)是直接引起跳閘的信號(hào)，或者說(shuō)收到跳閘信號(hào)是跳閘的充要條件。 高頻保護(hù)信號(hào)邏輯圖(a)閉鎖信號(hào)；(b)允許信號(hào)；(c)跳閘信號(hào)4.3輸電線路的導(dǎo)引線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)輸電線路的導(dǎo)引線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 4.4方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù)一、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)一、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù) 1閉鎖式方向縱

10、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 縱聯(lián)距離保護(hù)縱聯(lián)距離保護(hù)（1）基本原理 縱聯(lián)距離保護(hù)與縱聯(lián)方向保護(hù)相同，作為220kV線路的主保護(hù)。一般由專用載波通道和三（四）段式相間和接地距離保護(hù)構(gòu)成，而且采用閉鎖式的形式較多。 當(dāng)被保護(hù)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，線路兩側(cè)保護(hù)中的起動(dòng)元件（由負(fù)序、零序或正序電流突變量元件構(gòu)成）立即起動(dòng)本側(cè)發(fā)信機(jī)發(fā)信（稱為閉鎖信號(hào)），然后由主保護(hù)中帶方向的阻抗元件（一般按大于1.3倍線路阻抗整定）動(dòng)作后立即停信，兩側(cè)都停信后收信回路即有輸出，與帶方向的距離阻抗元件構(gòu)成“與”門，發(fā)出跳閘脈沖。 當(dāng)發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，雖然遠(yuǎn)故障點(diǎn)側(cè)方向阻抗能夠停信

11、，但近故障點(diǎn)側(cè)處于反向，阻抗元件不動(dòng)作、不停信，始終發(fā)閉鎖信號(hào)，兩側(cè)保護(hù)均不跳閘。（2）主要功能和技術(shù)要求a. 保護(hù)裝置的起動(dòng)邏輯由反映突變量的零序和負(fù)序元件構(gòu)成。突變量元件起動(dòng)后開(kāi)放保護(hù)裝置的動(dòng)作出口回路，正常運(yùn)行和系統(tǒng)振蕩時(shí)不會(huì)起動(dòng)，受外界影響小，抗干擾能力較強(qiáng)。此外，反映零序和負(fù)序突變量的元件在線路故障時(shí)起動(dòng)速度快，有助于縮短保護(hù)固有動(dòng)作時(shí)間，達(dá)到快速切除故障的目的。b. 相間距離和接地距離保護(hù)中的阻抗元件整定阻抗應(yīng)大于被保護(hù)線路全長(zhǎng)的50%，一般情況下相間距離的一段阻抗整定在85%左右。接地距離因考慮接地電阻的影響，可適當(dāng)縮小范圍。c. 在縱聯(lián)距離保護(hù)裝置中，應(yīng)設(shè)置PT斷線閉鎖和振蕩閉

12、鎖元件。當(dāng)發(fā)生PT斷線或系統(tǒng)振蕩時(shí)閉鎖保護(hù)。振蕩閉鎖應(yīng)閉鎖距離保護(hù)的一、二段阻抗。d. 對(duì)載波通道的技術(shù)要求與縱聯(lián)方向保護(hù)相同。線路正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)有對(duì)載波通道進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)視的手段，對(duì)專用載波通道，每天均應(yīng)進(jìn)行通道對(duì)試，以保證通道的完好。5. 對(duì)線路縱聯(lián)保護(hù)的評(píng)價(jià)對(duì)線路縱聯(lián)保護(hù)的評(píng)價(jià)(1)無(wú)論是縱聯(lián)方向還是縱聯(lián)距離保護(hù)，均能滿足繼電保護(hù)選擇性、靈敏性、快速性、可靠性的要求。因此，兩種保護(hù)目前仍然得到廣泛的使用。(2)設(shè)備質(zhì)量良好，性能穩(wěn)定。因裝置原因造成誤動(dòng)的情況雖有，但不是很多。(3)由于使用高頻載波作為信號(hào)的傳輸工具，所以，載波通道受環(huán)境影響較大，因天氣不好，會(huì)造成通道的衰耗增大，甚至有可能使保護(hù)短時(shí)退出運(yùn)行。(4)高頻通道設(shè)備應(yīng)定期檢驗(yàn)。增加了繼電保護(hù)專業(yè)人員的維護(hù)工作量。 4.5相位比較式縱聯(lián)保護(hù)相位比較式縱聯(lián)保護(hù) 一、工作原理一、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(shí)兩端電流波形(c)外部故障時(shí)兩端電流波形五、對(duì)相差高頻保護(hù)的評(píng)價(jià)五、對(duì)