線路光纖差動保護(hù)課件

1、五、光纖縱聯(lián)差動保護(hù)5.1 定義光纖縱聯(lián)差動保護(hù)：輸電線路縱聯(lián)保護(hù)采用光纖通道將輸電線路兩端的電流信號通過編碼流形式然后轉(zhuǎn)換成光的信號經(jīng)光纖傳送到對端，保護(hù)裝置收到對端傳來的光信號先轉(zhuǎn)換成電信號再與本端的電信號構(gòu)成縱差保護(hù)。光纖縱聯(lián)差動保護(hù)的方向：以母線流向保護(hù)線路方向?yàn)檎?.2 光纖差動保護(hù)原理動作電流(差動電流)為：制動電流為：差流元件基本動作方程： 區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)實(shí)際短路電流都是由母線流向線路，和參考方向一致，都是正值，差動電流就很大Id Ir ，滿足差動方程，差流元件動作。凡是在線路內(nèi)部有流出的電流，都成為動作電流。區(qū)內(nèi)故障示意圖MEsNER1TATA2區(qū)外故障示意圖區(qū)外故障時，一側(cè)

2、電流由母線流向線路，為正值，另一側(cè)電流由線路流向母線，為負(fù)值，兩電流大小相同，方向相反，所以差動電流為零，差流元件不動作。凡是穿越性的電流不產(chǎn)生動作電流，只產(chǎn)生制動電流。制動電流是穿越性電流的2倍。IMINMEsNER1TATA25.3 輸電線路縱聯(lián)電流差動保護(hù)應(yīng)解決的主要問題5.3.1輸電線路電容電流的影響單回線模型單回線線路一般用于110kV電壓等級高壓輸電線路模型 電容電流是從線路內(nèi)部流出的電流，因此它構(gòu)成動作電流。由于負(fù)荷電流是穿越性的電流，它只產(chǎn)生制動電流。所以在空載或輕載下電容電流最容易造成保護(hù)誤動。雙回?zé)o互感模型一般為220kV及以上電壓等級，110kV也有雙回線的情況 220k

3、V以上同桿雙回線模型同桿線路兩回線之間有零序互感，對阻抗元件和方向元件產(chǎn)生影響1、輸電線路電容電流影響電壓等級（kV）220330500750正序電容（uF）0.861.1131.231.367零序電容（uF）0.6050.7630.840.93電容電流（A）3466111193正序容抗（ ）3700286025902340零序容抗（ ）5220417237903420不同電壓等級下的分布電容及電容電流（每百公里）2、防止電容電流造成保護(hù)誤動的措施1、提高差動繼電器比率制動曲線中的起動電流Iqd的定值來躲電容電流的影響?？紤]到由于高頻分量電容電流使暫態(tài)電容電流增大的影響，起動值可為正常運(yùn)行情況

4、下線路電容電流值的46倍。需要指出：正常運(yùn)行情況下差動繼電器的動作電流就是正常運(yùn)行下本線路的電容電流。當(dāng)然提高定值的方法是以犧牲內(nèi)部短路的靈敏度作為代價(jià)的。2、加短延時。保護(hù)動作加一個短延時（40ms)。用1.5倍的電容電流作為起動電流的定值再加延時躲電容電流的影響。3、進(jìn)行電容電流的補(bǔ)償。計(jì)算出本線路的電容電流IC，然后在求動作電流時將該電流減去，實(shí)現(xiàn)電容電流補(bǔ)償。3、穩(wěn)態(tài)電容電流的補(bǔ)償?shù)刃?.3.2 外部短路或外部短路切除時，由于兩端電流互感器的變比不一致、暫態(tài)過程中由于兩端電流互感器的暫態(tài)特性不一致、二次回路的時間常數(shù)的不一致產(chǎn)生不平衡電流。解決辦法：從整定值上、從動作特性上的制動系數(shù)

5、取值上考慮這些影響。TA回路原理圖)sin(aw+=tUumsLf1sf2e2u1i2i?2sf由磁通公式可以得出：故障電流越大，越容易飽和；二次負(fù)載越大，越容易飽和；有剩磁，更容易飽和；一次系統(tǒng)時間常數(shù)越大，越容易飽和；一、二次電流勵磁電流磁通密度TA飽和特征：故障起始階段和一次電流過零點(diǎn)附近存在一個線性傳遞區(qū)，第2個周波的飽和深度最大區(qū)內(nèi)、外判別： 即區(qū)外故障飽和初始時，制動電流變化量先于差動電流出現(xiàn)，而區(qū)內(nèi)故障制動電流變化量與差動電流同時出現(xiàn)的特征，快速識別區(qū)內(nèi)外故障； 區(qū)內(nèi)故障：Id和Ir同步增大區(qū)外TA飽和：Id明顯滯后Ir上升解決方案（時差法）： 利用故障起始時刻差動電流和制動電流

6、的關(guān)系判斷區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障。故障起始點(diǎn)確定區(qū)內(nèi)、區(qū)外的判斷 使差動保護(hù)抗區(qū)外飽和能力不小于2.5ms。飽和開放： 虛擬制動電流抗TA飽和判據(jù)理想情況：一個周波 只有三個點(diǎn)?？紤]采樣點(diǎn)的偏差（采樣點(diǎn)不在過零點(diǎn)）也只有四個點(diǎn)。對24點(diǎn)采樣來說，采樣點(diǎn)間隔為15度，sin15=0.2588當(dāng)M=20時，內(nèi)部故障時可以可靠開放差動，考慮到一定的裕度，M=18?？癸柡头桨福?、區(qū)內(nèi)外判別（時差法）2、飽和開放（虛擬制動電流抗TA飽和判據(jù)）1用于故障初期識別飽和2用于區(qū)外飽和轉(zhuǎn)區(qū)內(nèi)故障時差動保護(hù)的開放5.3.3 重負(fù)荷情況下線路內(nèi)部經(jīng)高電阻接地短路，靈敏度不夠。負(fù)荷電流是穿越性電流，產(chǎn)生制動電流。經(jīng)高電阻短

7、路，短路電流很小，因此動作電流很小，可能造成靈敏不夠。解決的辦法：采用工頻變化量繼電器和零序差動繼電器5.3.4 防止正常運(yùn)行時電流感器（TA）斷線造成縱聯(lián)電流差動保護(hù)誤動作IMIN為了使差動繼電器可靠動作，比率制作系數(shù)應(yīng)小于1，當(dāng)TA斷路時差動繼電器可能會誤動作。MEsNER1TATA2防止TA斷線誤動的措施本端起動元件啟動本端差動繼電器動作收到對端“差動動作”信號本端差動動作采取以上措施后：1、當(dāng)本端TA斷線時本端電流可能有突變，或可能出現(xiàn)零序電流，故而起動元件起動。在故障計(jì)算程序中檢測到差動繼電器也動作。2、對端TA沒有斷線，對端三相是正常，雖然差動繼電器可能會動作，但起動元件不起動。3

8、、對端不會給本端發(fā)“差動動作”允許信號，所以本端差動保護(hù)不動作。TA斷線的判據(jù)長期有差流差動元件動作差流元件的動作相或動作相間的電壓大于0.6倍的額定電壓10S長期有差流TA斷線閉鎖差動1閉鎖差動保護(hù)不閉鎖差動保護(hù)TA斷線差流定值TA斷線閉鎖差動0南瑞增加的TA斷線的判據(jù)200mSTA斷線信號說明有可能是TA斷線，也有可能是采樣通道有問題5.3.5 在有一端為弱電源的線路內(nèi)部故障，防止縱聯(lián)電流發(fā)生內(nèi)部拒動的措施起動元件起動差流元件動作差動元件的動作相或動作相間電壓小于0.6倍的額定電壓收到對端的“差動動作”的允許信號5.3.6 由于輸電線路兩端保護(hù)采樣時間不一致所產(chǎn)生的不平衡電流引起兩側(cè)采樣不

9、同步的原因：1. 兩側(cè)裝置上電時刻的不一致；2. 一側(cè)數(shù)據(jù)傳送到另一側(cè)有通道時延和數(shù)據(jù)接收時延；3. 兩側(cè)裝置晶振存在固有偏差； 收發(fā)延時不一致對差動影響假如收發(fā)延時不一致 ，系統(tǒng)運(yùn)行或區(qū)外故障時如上圖 電流差動保護(hù)在算法上要求參加比較的各端電流必須同步采樣或采樣同步化處理得到，這是實(shí)現(xiàn)差動保護(hù)的關(guān)鍵所在同步計(jì)算示意圖5.3.7 收到三相跳閘位置繼電器（TWJ）動作信號后應(yīng)做的工作1、如果起動元件未起動又收到三相的TWJ都動作的信號，并且任一相差流元件動作后立即發(fā)“差動動作”的允許信號。2、如果起動元件后又收到三相的TWJ都動作的信號，并且任一相差流元件動作后立即發(fā)“差動動作”的允許信號。這時

10、說明線路上發(fā)生了故障而且本端的斷路器已跳閘了。這時一直發(fā)允許信號有利于對端縱聯(lián)差動保護(hù)跳閘。MEsNER1TATA25.3.7 保護(hù)動作發(fā)“遠(yuǎn)跳”信號的作用1、在K點(diǎn)發(fā)生故障，母差動作后，故障點(diǎn)未切除，為了讓N端保護(hù)能快速切除故障，可將M端母線保護(hù)動作的接點(diǎn)接在電流差動保護(hù)裝置的“遠(yuǎn)跳”端子上，保護(hù)裝置發(fā)現(xiàn)該端子的輸入接點(diǎn)閉合后立即向N端發(fā)“遠(yuǎn)跳”信號。N端接收到該信號后再經(jīng)（或不經(jīng)）起動元件動作作為就地判據(jù)發(fā)三相跳閘命令并閉鎖重合閘。母線保護(hù)、失靈保護(hù)動作起動“遠(yuǎn)跳”MEsNER1TATA22、在3/2接線方式中母線保護(hù)動作是不允許發(fā)“遠(yuǎn)跳”信號的，因?yàn)樵谀妇€上故障，母線保護(hù)動作跳開邊斷路器

11、后中斷路器還可以繼續(xù)帶線路運(yùn)行。此時斷路器與電流互感器之間發(fā)生故障時由母線保護(hù)起動失靈保護(hù)，失靈保護(hù)動作后起動“遠(yuǎn)跳”跳對端斷路器。保護(hù)動作發(fā)分相“遠(yuǎn)跳”本裝置任何保護(hù)在發(fā)跳閘命令的同時向?qū)Χ税l(fā)分相跳閘信號，對端接收到該信號再經(jīng)高靈敏度的分相差流元件動作確認(rèn)后分相跳閘，這樣有利于對端發(fā)跳閘命令。NMCTM中M邊F1F25.3.8 輸電線路中所用的差動繼電器穩(wěn)態(tài)量差動 變區(qū)域、變算法、變延時的保護(hù)特性 速動性及可靠性的統(tǒng)一！ 速動區(qū): Icd=1.8Iop K=1 瞬時動作 靈敏段：Icd=Iop k=0.75 延時30ms出口 相差定值：1)整定時考慮最小方式下區(qū)內(nèi)故障差流值有足夠的靈敏度。2

12、) 整定值應(yīng)大于1.5倍線路全長電容電流，線路兩端應(yīng)按一次電流相同折算到二次整定 穩(wěn)態(tài)量差動Im=Im+IfhIn=In-IfhIdm=|ImIn|= |ImIn|=IFIrm= |Im-In|= |Im-In+2Ifh| 當(dāng)發(fā)生重負(fù)荷大過渡電阻接地故障時，故障電流受負(fù)荷電流抵消而產(chǎn)生兩端故障相電流反相的現(xiàn)象;Ifh IF Idm kIrm 保護(hù)拒動. 穩(wěn)態(tài)量相量差動： 1) 制動電流受穿越性負(fù)荷電流影響較大 2) 高阻故障、重負(fù)荷下故障、振蕩中故障靈敏度低，可能拒動增量差動增量差動： 增量差動作方程中都為故障量，不受負(fù)荷影響，靈敏度高，可實(shí)現(xiàn)高阻故障、振蕩中故障快速出口要解決的問題：區(qū)外故障切除增量繼電器動作解決辦法：啟動一段時間后增加相差門檻把關(guān)條件瞬時值差動實(shí)際應(yīng)用：當(dāng)前有效n個采樣點(diǎn)中如有m個點(diǎn)滿足動作方程(采用11取6判據(jù),每周波采樣24點(diǎn)) 快速段: 按有效值兩倍In進(jìn)行折算,同時應(yīng)滿足大于差流定值； K=0.8 靈敏段： 按有效值1倍In進(jìn)行折算,同時應(yīng)滿足大于差流定值； K=1.2瞬時值差動：基于采樣點(diǎn)的差動，可實(shí)現(xiàn)差動在嚴(yán)重金屬性故障快速出口