電力系統(tǒng)繼電保護(hù)第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)課件

1、第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)7/28/20221第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)要求:掌握電網(wǎng)縱聯(lián)保護(hù)工作原理 知識(shí)點(diǎn):掌握全線速動(dòng)保護(hù)概念與雙側(cè)測(cè)量保護(hù)原理了解各種通道組成掌握縱聯(lián)保護(hù)分類及相應(yīng)保護(hù)的工作原理了解新型方向元件判據(jù)及特點(diǎn)學(xué)習(xí)微機(jī)型縱聯(lián)保護(hù)原理框圖7/28/20222第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)7.1縱聯(lián)保護(hù)的原理與分類 7.1.1全線速動(dòng)保護(hù)與雙側(cè)測(cè)量原理 7.1.2縱聯(lián)保護(hù)分類 7/28/20223第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)7.1.1全線速動(dòng)保護(hù)與雙側(cè)測(cè)量原理 全線速動(dòng)保護(hù)：繼電保護(hù)無(wú)時(shí)限地切除線路上任一點(diǎn)發(fā)生的故障 在高壓輸電線路上，為了保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，需要配置全線速動(dòng)保護(hù)前面學(xué)習(xí)的電流保

2、護(hù)、方向電流保護(hù)、零序電流保護(hù)、距離保護(hù)均為“單側(cè)測(cè)量”保護(hù)。即保護(hù)判據(jù)均來(lái)自線路一側(cè)的電流、電壓。7/28/20224第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)“單側(cè)測(cè)量”保護(hù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)因?yàn)椤皢蝹?cè)測(cè)量”保護(hù)不利用動(dòng)作時(shí)間則無(wú)法區(qū)分本線末與下線始端故障K1、k2故障時(shí)保護(hù)P測(cè)量的電流、電壓幾乎一樣7/28/20225第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)“雙側(cè)測(cè)量”保護(hù)工作原理a.以基爾霍夫電流定律為基礎(chǔ)的電流差動(dòng)保護(hù) 忽略了線路電容電流 7/28/20226第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)b.比較線路兩側(cè)電流相位關(guān)系的相位差動(dòng)保護(hù) 線路兩側(cè)電流相位相近內(nèi)部故障7/28/20227第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)c.比較兩側(cè)線路保護(hù)故障方向判

3、別結(jié)果，縱聯(lián)方向保護(hù) 線路兩側(cè)保護(hù)均判為正向故障內(nèi)部故障7/28/20228第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)特點(diǎn)： 兩側(cè)保護(hù)需要通道聯(lián)系 兩側(cè)保護(hù)必須雙側(cè)同時(shí)工作 縱聯(lián)保護(hù)判據(jù)具有“絕對(duì)選擇性”，區(qū)內(nèi)、外故障時(shí)保護(hù)判據(jù)有明顯差異 縱聯(lián)保護(hù)在區(qū)外故障時(shí)不動(dòng)作，沒(méi)有遠(yuǎn)后備作用 7/28/20229第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)7.1.2 縱聯(lián)保護(hù)分類 （1）按通道類型分類（a）導(dǎo)引線：兩側(cè)保護(hù)電流回路由二次電纜連接起來(lái)，用于線路縱差保護(hù)。敷設(shè)、維護(hù)困難，僅用于特殊的10km以下短線路上，實(shí)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(hù)。7/28/202210第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)（c）

4、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(jìn)，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。用于微波保護(hù)。目前迅速發(fā)展，正大量取代載波通道 7/28/202211第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)（2）按保護(hù)原理分類 目前實(shí)際應(yīng)用的縱聯(lián)保護(hù)有3種：縱聯(lián)方向保護(hù)方向原理縱聯(lián)距離、零序保護(hù)電流差動(dòng)原理縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)保護(hù)均判為正向故障內(nèi)部故障縱聯(lián)保護(hù)采用專用的方向元件判別故障方向縱聯(lián)保護(hù)利用距離中的方向阻抗元件及零序電流保護(hù)中的零序方向元件判別故障方向7/28/202212第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)（3）按通道傳送信息含義分類 閉鎖信號(hào) N側(cè)保護(hù)判斷故障為反向故障，閉鎖本側(cè)縱聯(lián)保護(hù)同時(shí)發(fā)

5、出信號(hào)閉鎖對(duì)側(cè)（M側(cè)）保護(hù)，縱聯(lián)保護(hù)收到信號(hào)即閉鎖，信號(hào)的含義為“閉鎖”。7/28/202213第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)允許信號(hào) 兩側(cè)保護(hù)判斷故障為正向故障后，同時(shí)向?qū)?cè)保護(hù)發(fā)出允許信號(hào)。本側(cè)保護(hù)判斷故障為正向后還必須收到對(duì)側(cè)保護(hù)發(fā)的允許信號(hào)，信號(hào)的含義為“允許”。7/28/202214第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)跳閘信號(hào) 兩側(cè)保護(hù)段動(dòng)作跳開(kāi)本側(cè)斷路器，同時(shí)向?qū)?cè)保護(hù)發(fā)出跳閘信號(hào)。收到對(duì)側(cè)信號(hào)立即跳閘，信號(hào)的含義為“跳閘”。只要兩側(cè)保護(hù)段動(dòng)作區(qū)均超過(guò)50線路全長(zhǎng)，即可構(gòu)成遠(yuǎn)跳式全線速動(dòng)保護(hù)。7/28/202215第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)7.2 縱聯(lián)保護(hù)通道1.導(dǎo)引線二次電纜聯(lián)系線路兩側(cè)保護(hù)的電流回路敷設(shè)

6、困難；檢測(cè)、維護(hù)通道困難；電流互感器二次阻抗過(guò)大導(dǎo)致誤差增大。問(wèn)題：導(dǎo)引線為通道的電流差動(dòng)保護(hù)較少用于線路保護(hù)，廣泛用于變壓器、發(fā)電機(jī)、母線等元件保護(hù)。本書第9、10、11章將詳細(xì)討論。7/28/202216第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)2.載波通道有線通信，50-400kHz1.阻波器6.接地刀閘5.保護(hù)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7/28/202217第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)收發(fā)信機(jī)原理框圖發(fā)信機(jī)產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率fb如1024kHz獲得載波頻率fo獲得基準(zhǔn)頻率如0.25kHz調(diào)制7/28/202218第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)收信機(jī)96kHz100kHz104kHz收到若干

7、信號(hào)，例如：本機(jī)f0100kHzfM12kHz，f1112kHz與112kHz混頻16kHz、208kHz12kHz、212kHz8kHz、216kHz12kHz濾波12kHz混頻后得到f1f，f1f，f12f，此信號(hào)對(duì)應(yīng)收信頻率100kHzf7/28/202219第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)“短時(shí)發(fā)信”與“長(zhǎng)期發(fā)信”方式短時(shí)發(fā)信： 繼電保護(hù)不啟動(dòng)時(shí)，發(fā)信機(jī)功放電源不投入 發(fā)信機(jī)工作輕松。需要人工定期檢查通道完好長(zhǎng)期發(fā)信： 發(fā)信機(jī)始終投入，對(duì)發(fā)信機(jī)質(zhì)量要求高 長(zhǎng)期監(jiān)視，容易發(fā)現(xiàn)通道問(wèn)題7/28/202220第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)“單頻制”與“雙頻制” “單頻制”兩側(cè)發(fā)信機(jī)和收信機(jī)均使用同一個(gè)頻率，收

8、信機(jī)收到的信號(hào)為兩側(cè)發(fā)信機(jī)信號(hào)的疊加 “雙頻制”兩側(cè)發(fā)信機(jī)和收信機(jī)均使用兩個(gè)頻率，收信機(jī)僅收到對(duì)側(cè)發(fā)信機(jī)的信號(hào)7/28/202221第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)調(diào)幅與移頻鍵控（FSK） 調(diào)幅以“有”、“無(wú)”方式傳遞高頻信號(hào)FSK以改變頻率的方式傳遞高頻信號(hào)專用方式：高頻保護(hù)單獨(dú)使用一臺(tái)收發(fā)信機(jī)。國(guó)產(chǎn)220kV保護(hù)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(jī)，與遠(yuǎn)動(dòng)通信復(fù)用收發(fā)信機(jī)。進(jìn)口500kV保護(hù)常采用7/28/202222第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)功率絕對(duì)電平 （dBm），P01mW 電平的概念功率相對(duì)電平 （dB） 輸入20W增益0.5輸出20W0.510W輸入43dBm增益-3d

9、B輸出43-340(dBm)乘除計(jì)算加減計(jì)算電平是高頻信號(hào)傳輸中廣泛使用的一種衡量信號(hào)強(qiáng)度的計(jì)量單位 7/28/202223第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)微波通道容量大，不存在通道擁擠問(wèn)題，不受線路故障影響3.微波通道無(wú)線通信方式采用頻率為2000MHz、6000 8000MHz設(shè)備昂貴，每隔4060km需加設(shè)微波中繼站，維護(hù)困難，僅在個(gè)別載波通道應(yīng)用確實(shí)困難的線路上用于縱聯(lián)保護(hù)。7/28/202224第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)3.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(hù)，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(hù)首選光纖通道 7/28/202225第7章 電網(wǎng)的縱

10、聯(lián)保護(hù)專用光纖方式連接：保護(hù)單獨(dú)使用一個(gè)光纖通道 數(shù)字復(fù)接方式連接：保護(hù)與通信復(fù)用光纖通道 7/28/202226第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)7.3 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)7.3.1導(dǎo)引線保護(hù)差動(dòng)保護(hù)原理判據(jù)為差動(dòng)電流difference等效按“差動(dòng)”定義理解按“基爾霍夫電流定律”理解7/28/202227第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)線路正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，若忽略誤差 線路內(nèi)部故障時(shí)， 縱差保護(hù)判據(jù)： 為故障點(diǎn)電流，差動(dòng)保護(hù)關(guān)鍵問(wèn)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7/28/202228第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)TA勵(lì)磁電流TA誤差TA勵(lì)磁電流

11、差異差動(dòng)保護(hù)不平衡電流不平衡電流經(jīng)驗(yàn)公式同型系數(shù)TA誤差一次電流TA變比7/28/202229第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)7.3.2光纖分相差動(dòng)保護(hù) 使用光纖通道采用差動(dòng)保護(hù)原理采用“比率制動(dòng)”特性難點(diǎn)，關(guān)鍵線路較長(zhǎng)時(shí)考慮電容電流補(bǔ)償首先討論制動(dòng)問(wèn)題及電容電流問(wèn)題再介紹光纖分相差動(dòng)保護(hù)組成及原理框圖 7/28/202230第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)問(wèn)題1：什么是“比率制動(dòng)”特性？動(dòng)作電流不是固定值動(dòng)作方程： 制動(dòng)電流7/28/202231第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)外部故障情況短路電流穿越M、N側(cè)保護(hù)0.510只要Kres0.025，動(dòng)作電流比不平衡電流增長(zhǎng)快始終有IdIset，保護(hù)即可動(dòng)作7/28/2022

12、33第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)采用“比率制動(dòng)”優(yōu)點(diǎn)同樣保證外部故障不誤動(dòng)情況下，內(nèi)部故障時(shí)動(dòng)作電流小，靈敏度高外部故障無(wú)制動(dòng)特性時(shí)整定電流KrelIunb.max有制動(dòng)特性時(shí)整定電流Iset內(nèi)部故障7/28/202234第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)比率制動(dòng)特性廣泛用于各種差動(dòng)原理保護(hù)：線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（縱差保護(hù)）；變壓器縱差保護(hù)；第9章發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)；第10章母線差動(dòng)保護(hù)（母差保護(hù)）；第11章學(xué)習(xí)時(shí)注意比較7/28/202235第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)問(wèn)題2：電容電流如何考慮？線路電容電流對(duì)于差動(dòng)保護(hù)屬于不平衡電流，整定時(shí)應(yīng)躲過(guò)實(shí)測(cè)線路電容電流值。電容電流較大時(shí)可以進(jìn)行電容電流補(bǔ)償，補(bǔ)償時(shí)從差動(dòng)電流中扣除

13、電容電流7/28/202236第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)光纖分相差動(dòng)保護(hù)基本構(gòu)成 保護(hù)總起動(dòng)元件：起動(dòng)后開(kāi)放保護(hù)出口電源7秒變化量相間電流浮動(dòng)門坎固定門坎反應(yīng)相間工頻變化量 反應(yīng)零序電流 或 7/28/202237第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)保護(hù)差動(dòng)元件組成：零序電流差動(dòng)元件；線路兩側(cè)零序電流差動(dòng)穩(wěn)態(tài)分相差動(dòng)元件；線路兩側(cè)相電流差動(dòng)變化量分相差動(dòng)元件，取相電流的工頻變化量進(jìn)行計(jì)算。差動(dòng)元件之間邏輯關(guān)系為“或”7/28/202238第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)原理框圖7/28/202239第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)起動(dòng)動(dòng)作動(dòng)作收信內(nèi)部故障，以A相接地為例動(dòng)作7/28/202240第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)TA斷

14、線，閉鎖差動(dòng)保護(hù)(以A相斷線為例）動(dòng)作閉鎖D5關(guān)閉對(duì)側(cè)保護(hù)不動(dòng)作閉鎖動(dòng)作7/28/202241第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)通道異常情況，閉鎖差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作閉鎖D5關(guān)閉7/28/202242第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)本側(cè)三相跳閘時(shí),如果發(fā)生故障，例如對(duì)側(cè)手合于故障線路保護(hù)不起動(dòng)，不向?qū)?cè)保護(hù)發(fā)“差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)”收不到對(duì)側(cè)保護(hù)發(fā)“差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)“，保護(hù)無(wú)法跳閘專門設(shè)置回路解決此問(wèn)題7/28/202243第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)本側(cè)三相跳閘情況,以A相接地為例本側(cè)三跳動(dòng)作不起動(dòng)動(dòng)作向?qū)?cè)發(fā)差動(dòng)動(dòng)作信號(hào)使對(duì)側(cè)保護(hù)能跳閘7/28/202244第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)7.4 縱聯(lián)方向保護(hù)基本原理：兩側(cè)保護(hù)均判為正向故

15、障即為內(nèi)部故障實(shí)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(hù)基本原則縱聯(lián)方向保護(hù)原理框圖7/28/202245第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)“閉鎖式” 工作原理保護(hù)起動(dòng)，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(hù)外部故障，近故障側(cè)發(fā)閉鎖信號(hào)內(nèi)部故障，兩側(cè)均不發(fā)閉鎖信號(hào)7/28/202246第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)“允許式” 工作原理保護(hù)起動(dòng)，判為正向故障發(fā)信雙頻制僅能收到對(duì)側(cè)信號(hào)本側(cè)判正向故障且收到對(duì)側(cè)信號(hào)內(nèi)部故障，跳閘M側(cè)判正向，但無(wú)N側(cè)允許信號(hào)N側(cè)收到M側(cè)允許信號(hào)，但本側(cè)判反向內(nèi)部故障，兩側(cè)均發(fā)允許信號(hào)7/28/202247第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)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7/28/202248第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)研究故障附加狀態(tài)中正序量 800800得到動(dòng)作方程： 7/28/202249第7章 電網(wǎng)的縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)、線路負(fù)序阻抗與正序阻抗