【學(xué)習(xí)課件】第4章-電網(wǎng)的縱聯(lián)保護

1、第4章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護2022/7/151編輯ppt要求:掌握電網(wǎng)縱聯(lián)保護工作原理 知識點:掌握全線速動保護概念與雙側(cè)測量保護原理了解各種通道組成掌握縱聯(lián)保護分類及相應(yīng)保護的工作原理了解新型方向元件判據(jù)及特點學(xué)習(xí)微機型縱聯(lián)保護原理框圖2022/7/152編輯ppt4.1縱聯(lián)保護的原理與分類 4.1.1全線速動保護與雙側(cè)測量原理 4.1.2縱聯(lián)保護分類 2022/7/153編輯ppt4.1.1全線速動保護與雙側(cè)測量原理 全線速動保護：繼電保護無時限地切除線路上任一點發(fā)生的故障 在高壓輸電線路上，為了保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，需要配置全線速動保護前面學(xué)習(xí)的電流保護、方向電流保護、零序電流保護、距離

2、保護均為“單側(cè)測量”保護。即保護判據(jù)均來自線路一側(cè)的電流、電壓。2022/7/154編輯ppt“單側(cè)測量”保護無法實現(xiàn)全線速動因為“單側(cè)測量”保護不利用動作時間則無法區(qū)分本線末與下線始端故障k1、k2故障時保護P測量的電流、電壓幾乎一樣2022/7/155編輯ppt“雙側(cè)測量”保護工作原理a.以基爾霍夫電流定律為基礎(chǔ)的電流差動保護 忽略了線路電容電流 2022/7/156編輯pptb.比較線路兩側(cè)電流相位關(guān)系的相位差動保護 線路兩側(cè)電流相位相近內(nèi)部故障2022/7/157編輯pptc.比較兩側(cè)線路保護故障方向判別結(jié)果，縱聯(lián)方向保護 線路兩側(cè)保護均判為正向故障內(nèi)部故障2022/7/158編輯pp

3、t縱聯(lián)保護特點： 兩側(cè)保護需要通道聯(lián)系 兩側(cè)保護必須雙側(cè)同時工作 縱聯(lián)保護判據(jù)具有“絕對選擇性”，區(qū)內(nèi)、外故障時保護判據(jù)有明顯差異 縱聯(lián)保護在區(qū)外故障時不動作，沒有遠后備作用 2022/7/159編輯ppt4.1.2 縱聯(lián)保護分類 （1）按通道類型分類（a）導(dǎo)引線：兩側(cè)保護電流回路由二次電纜連接起來，用于線路縱差保護。敷設(shè)、維護困難，僅用于特殊的10km以下短線路上，實際使用較少。 （b）載波通道：使用電力線路構(gòu)成載波通道，用于高頻保護。2022/7/1510編輯ppt（c）微波通道：（d）光纖通道：采用光纖數(shù)字通信技術(shù)，技術(shù)先進，信息傳輸量大，抗干擾性能好。 技術(shù)復(fù)雜，成本昂貴，較少采用。用

4、于微波保護。目前迅速發(fā)展，正大量取代載波通道 2022/7/1511編輯ppt（2）按保護原理分類 目前實際應(yīng)用的縱聯(lián)保護有3種：縱聯(lián)方向保護方向原理縱聯(lián)距離、零序保護電流差動原理縱聯(lián)差動保護兩側(cè)保護均判為正向故障內(nèi)部故障縱聯(lián)保護采用專用的方向元件判別故障方向縱聯(lián)保護利用距離中的方向阻抗元件及零序電流保護中的零序方向元件判別故障方向2022/7/1512編輯ppt（3）按通道傳送信息含義分類 閉鎖信號 N側(cè)保護判斷故障為反向故障，閉鎖本側(cè)縱聯(lián)保護同時發(fā)出信號閉鎖對側(cè)（M側(cè)）保護，縱聯(lián)保護收到信號即閉鎖，信號的含義為“閉鎖”。2022/7/1513編輯ppt允許信號 兩側(cè)保護判斷故障為正向故障后

5、，同時向?qū)?cè)保護發(fā)出允許信號。本側(cè)保護判斷故障為正向后還必須收到對側(cè)保護發(fā)的允許信號，信號的含義為“允許”。2022/7/1514編輯ppt跳閘信號 兩側(cè)保護段動作跳開本側(cè)斷路器，同時向?qū)?cè)保護發(fā)出跳閘信號。收到對側(cè)信號立即跳閘，信號的含義為“跳閘”。只要兩側(cè)保護段動作區(qū)均超過50線路全長，即可構(gòu)成遠跳式全線速動保護。2022/7/1515編輯ppt4.2 縱聯(lián)保護通道1.導(dǎo)引線二次電纜聯(lián)系線路兩側(cè)保護的電流回路敷設(shè)困難；檢測、維護通道困難；電流互感器二次阻抗過大導(dǎo)致誤差增大。問題：導(dǎo)引線為通道的電流差動保護較少用于線路保護，廣泛用于變壓器、發(fā)電機、母線等元件保護。本書第9、10、11章將詳細

6、討論。2022/7/1516編輯ppt2.載波通道有線通信，50-400kHz1.阻波器6.接地刀閘5.保護間隙4.電纜2.耦合電容器3.結(jié)合濾波器相地制載波（高頻）通道2022/7/1517編輯ppt收發(fā)信機原理框圖發(fā)信機產(chǎn)生基準頻率fb如1024kHz獲得載波頻率fo獲得基準頻率如0.25kHz調(diào)制2022/7/1518編輯ppt收信機96kHz100kHz104kHz收到若干信號，例如：本機f0100kHzfM12kHz，f1112kHz與112kHz混頻16kHz、208kHz12kHz、212kHz8kHz、216kHz12kHz濾波12kHz混頻后得到f1f，f1f，f12f，此信

7、號對應(yīng)收信頻率100kHzf2022/7/1519編輯ppt“短時發(fā)信”與“長期發(fā)信”方式短時發(fā)信： 繼電保護不啟動時，發(fā)信機功放電源不投入 發(fā)信機工作輕松。需要人工定期檢查通道完好長期發(fā)信： 發(fā)信機始終投入，對發(fā)信機質(zhì)量要求高 長期監(jiān)視，容易發(fā)現(xiàn)通道問題2022/7/1520編輯ppt“單頻制”與“雙頻制” “單頻制”兩側(cè)發(fā)信機和收信機均使用同一個頻率，收信機收到的信號為兩側(cè)發(fā)信機信號的疊加 “雙頻制”兩側(cè)發(fā)信機和收信機均使用兩個頻率，收信機僅收到對側(cè)發(fā)信機的信號2022/7/1521編輯ppt調(diào)幅與移頻鍵控（FSK） 調(diào)幅以“有”、“無”方式傳遞高頻信號FSK以改變頻率的方式傳遞高頻信號專

8、用方式：高頻保護單獨使用一臺收發(fā)信機。國產(chǎn)220kV保護常采用專用方式與復(fù)用方式復(fù)用方式：采用音頻接口接至通信載波機，與遠動通信復(fù)用收發(fā)信機。進口500kV保護常采用2022/7/1522編輯ppt功率絕對電平 （dBm），P01mW 電平的概念功率相對電平 （dB） 輸入20W增益0.5輸出20W0.510W輸入43dBm增益-3dB輸出43-340(dBm)乘除計算加減計算電平是高頻信號傳輸中廣泛使用的一種衡量信號強度的計量單位 2022/7/1523編輯ppt微波通道容量大，不存在通道擁擠問題，不受線路故障影響3.微波通道無線通信方式采用頻率為2000MHz、6000 8000MHz設(shè)備

9、昂貴，每隔4060km需加設(shè)微波中繼站，維護困難，僅在個別載波通道應(yīng)用確實困難的線路上用于縱聯(lián)保護。2022/7/1524編輯ppt3.光纖通道01暗亮暗亮01通道通信容量大，不受電磁干擾 除了用于縱聯(lián)保護，更為廣泛地用于電力系統(tǒng)通信領(lǐng)域 若條件許可，縱聯(lián)保護首選光纖通道 2022/7/1525編輯ppt專用光纖方式連接：保護單獨使用一個光纖通道 數(shù)字復(fù)接方式連接：保護與通信復(fù)用光纖通道 2022/7/1526編輯ppt4.3 縱聯(lián)差動保護4.3.1導(dǎo)引線保護差動保護原理判據(jù)為差動電流difference等效按“差動”定義理解按“基爾霍夫電流定律”理解2022/7/1527編輯ppt線路正常運

10、行及外部故障時，若忽略誤差 線路內(nèi)部故障時， 縱差保護判據(jù)： 為故障點電流，差動保護關(guān)鍵問題：不平衡電流 什么是不平衡電流？ 一次電流相等，二次電流之差不為零 不平衡電流如何產(chǎn)生？ 兩側(cè)TA誤差不一致2022/7/1528編輯pptTA勵磁電流TA誤差TA勵磁電流差異差動保護不平衡電流不平衡電流經(jīng)驗公式同型系數(shù)TA誤差一次電流TA變比2022/7/1529編輯ppt4.3.2光纖分相差動保護 使用光纖通道采用差動保護原理采用“比率制動”特性難點，關(guān)鍵線路較長時考慮電容電流補償首先討論制動問題及電容電流問題再介紹光纖分相差動保護組成及原理框圖 2022/7/1530編輯ppt問題1：什么是“比率

11、制動”特性？動作電流不是固定值動作方程： 制動電流2022/7/1531編輯ppt外部故障情況短路電流穿越M、N側(cè)保護0.510只要Kres0.025，動作電流比不平衡電流增長快始終有IdIset，保護即可動作2022/7/1533編輯ppt采用“比率制動”優(yōu)點同樣保證外部故障不誤動情況下，內(nèi)部故障時動作電流小，靈敏度高外部故障無制動特性時整定電流KrelIunb.max有制動特性時整定電流Iset內(nèi)部故障2022/7/1534編輯ppt比率制動特性廣泛用于各種差動原理保護：線路縱聯(lián)差動保護（縱差保護）；變壓器縱差保護；第7章發(fā)電機縱差保護；第7章母線差動保護（母差保護）；第7章學(xué)習(xí)時注意比較

12、2022/7/1535編輯ppt問題2：電容電流如何考慮？線路電容電流對于差動保護屬于不平衡電流，整定時應(yīng)躲過實測線路電容電流值。電容電流較大時可以進行電容電流補償，補償時從差動電流中扣除電容電流2022/7/1536編輯ppt光纖分相差動保護基本構(gòu)成 保護總起動元件：起動后開放保護出口電源7秒變化量相間電流浮動門坎固定門坎反應(yīng)相間工頻變化量 反應(yīng)零序電流 或 2022/7/1537編輯ppt保護差動元件組成：零序電流差動元件；線路兩側(cè)零序電流差動穩(wěn)態(tài)分相差動元件；線路兩側(cè)相電流差動變化量分相差動元件，取相電流的工頻變化量進行計算。差動元件之間邏輯關(guān)系為“或”2022/7/1538編輯ppt差

13、動保護原理框圖2022/7/1539編輯ppt起動動作動作收信內(nèi)部故障，以A相接地為例動作2022/7/1540編輯pptTA斷線，閉鎖差動保護(以A相斷線為例）動作閉鎖D5關(guān)閉對側(cè)保護不動作閉鎖動作2022/7/1541編輯ppt通道異常情況，閉鎖差動保護動作閉鎖D5關(guān)閉2022/7/1542編輯ppt本側(cè)三相跳閘時,如果發(fā)生故障，例如對側(cè)手合于故障線路保護不起動，不向?qū)?cè)保護發(fā)“差動保護動作信號”收不到對側(cè)保護發(fā)“差動保護動作信號“，保護無法跳閘專門設(shè)置回路解決此問題2022/7/1543編輯ppt本側(cè)三相跳閘情況,以A相接地為例本側(cè)三跳動作不起動動作向?qū)?cè)發(fā)差動動作信號使對側(cè)保護能跳閘2

14、022/7/1544編輯ppt4.4 縱聯(lián)方向保護基本原理：兩側(cè)保護均判為正向故障即為內(nèi)部故障實現(xiàn)方式：“閉鎖式”或“允許式”新型方向元件工作原理縱聯(lián)方向保護基本原則縱聯(lián)方向保護原理框圖2022/7/1545編輯ppt“閉鎖式” 工作原理保護起動，判為反向故障發(fā)信單頻制收信為兩側(cè)發(fā)信疊加收信閉鎖兩側(cè)保護外部故障，近故障側(cè)發(fā)閉鎖信號內(nèi)部故障，兩側(cè)均不發(fā)閉鎖信號2022/7/1546編輯ppt“允許式” 工作原理保護起動，判為正向故障發(fā)信雙頻制僅能收到對側(cè)信號本側(cè)判正向故障且收到對側(cè)信號內(nèi)部故障，跳閘M側(cè)判正向，但無N側(cè)允許信號N側(cè)收到M側(cè)允許信號，但本側(cè)判反向內(nèi)部故障，兩側(cè)均發(fā)允許信號2022/7/1547編輯ppt基于變化量原理的方向元件 新型方向元件工作原理以電壓、電流變化量構(gòu)成判據(jù)與第6章工頻變化量阻抗繼電器分析一樣，電路模型為故障后狀態(tài)減去故障前狀態(tài)（a）（b）有2022/7/1548編輯ppt研究故障附加狀態(tài)中正序量 800800得到動作方程： 2022/7/1549編輯ppt系統(tǒng)、線路負序阻抗與正序阻抗近似相