繼電保護-縱聯(lián)保護匯編

1、天津大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院縱聯(lián)保護 縱聯(lián)保護的基本概念縱聯(lián)保護的通道方向縱聯(lián)保護相差縱聯(lián)保護電流差動縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭一、縱聯(lián)保護的基本概念問題的提出 基于被保護線路一端的電氣量構(gòu)成的保護無法區(qū)分本線路末端故障和下條線路出口故障。高壓和超高壓線路上要求保護在任一點發(fā)生故障時都能瞬時切除故障。要求: 全線速動縱聯(lián)保護：用通信通道將輸電線路兩端的保護裝置縱向聯(lián)結(jié)起來，將本端的電氣量傳送到對端進(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保護線路。差動保護是目前應(yīng)用最廣的縱聯(lián)保護方案，也是超高壓線路主保護。天津大學(xué)TIANJIN

2、UNIVEISITY 姜惠蘭縱聯(lián)保護的基本概念縱聯(lián)保護的通道方向縱聯(lián)保護相差縱聯(lián)保護電流差動縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭二、縱聯(lián)保護的通道縱聯(lián)保護的通道:（1）電力線載波通道（高頻保護）（2）微波通道（微波保護）（3）光纖通道（光纖保護）（4）導(dǎo)引線通道（導(dǎo)引線保護）天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭 1.電力線載波通道 “電力線載波”：指將頻率在50300kHz頻段上的高頻信號迭加在工頻電流上進(jìn)行傳送。 優(yōu)點：投資少。只需在一相線路上裝設(shè)高頻設(shè)備 缺點：高頻信號的衰耗和受到的干擾都比較大二、縱聯(lián)保護的通道天津大學(xué)TIANJIN UNIVEIS

3、ITY 姜惠蘭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)信機6-刀閘高頻通道構(gòu)成示意圖二、縱聯(lián)保護的通道天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭（1）高頻阻波器 由一電感線圈與可調(diào)電容器并聯(lián)構(gòu)成 并聯(lián)諧振時，呈現(xiàn)的阻抗最大。選其諧振頻率為載波 ，則高頻信號被限制在被保護輸電線路的范圍以內(nèi)；但不影響工頻電流傳輸。（2）結(jié)合電容器和連接濾波器 a.共同組成一個“帶通濾波器”，使高頻電流能夠通過 b.實現(xiàn)了波阻抗的匹配。避免高頻信號的電磁波在傳送過程中發(fā)生反射，減小高頻能量的附加衰耗。二、縱聯(lián)保護的通道天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭（3）高頻電纜

4、其作用是連接室內(nèi)（主控室的高頻收發(fā)信機）、外（阻波器、結(jié)合電容器和濾波器等）設(shè)備。（4）高頻機、發(fā)信機 發(fā)信機部分由繼電保護控制。由發(fā)信機發(fā)出的信號，一方面通過高頻通道送到對端的收信機中，另一方面也由自己的收信機所接收。（5）接地刀閘 當(dāng)檢修連接濾波器時接地，以保證檢修人員的人身安全。二、縱聯(lián)保護的通道天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭1-收發(fā)信機2-連接天線3-方向性天線兩端之間的空間2微波通道 使用的頻率段在 300030000MHz 之間。頻帶較寬，可適應(yīng)多路通信或傳送較大容量信息的要求。微波的頻率很高，屬于超短波，電離層已不能起反射作用，只能在“視線”范圍的自由空間中

5、傳播，傳播距離較短，不會超過 4060km。超過上述距離時，需要裝設(shè)微波中繼站來增強微波信號二、縱聯(lián)保護的通道天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭3光纖通道 光纖通訊是以光為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的一種通信方式，用戶信息需經(jīng)調(diào)制和解調(diào)的處理。 光纖通訊的頻率范圍是（817）108MHz,是一種不可見光，是一種不能引起人的視覺的電磁波。二、縱聯(lián)保護的通道天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭直接檢測接收光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖發(fā)信電端機：將保護的電信號進(jìn)行調(diào)制成高頻信號。發(fā)信光端機：將已調(diào)制好的電信號經(jīng)過激光器再調(diào)制成光信號，發(fā)出去。收信光端機：對收到的光信號進(jìn)行

6、檢測，并解調(diào)成高頻電信號。收信電端機：將高頻信號進(jìn)一步解調(diào)成保護用的電信號二、縱聯(lián)保護的通道天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭光纖通道具備以下優(yōu)點：（1）頻帶寬適合大信息量的傳送。（2）光纖的傳輸損耗小，中繼間隔長，可達(dá)上百公里。（3）光纖光纜尺寸小，重量輕，埋設(shè)管道比電纜占空間小，敷設(shè)方便。（4）光波能量傳輸局限在纖芯內(nèi)部，不易被竊聽，不引起噪聲，不產(chǎn)生纖間干擾，不受外面電磁場干擾的影響。（5）此外光纖的原材料為SiO2，自然界到處都有。二、縱聯(lián)保護的通道天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭4導(dǎo)引線通道 導(dǎo)引線通道由二根或三根金屬線與高壓輸電線路平行敷設(shè)構(gòu)成

7、。 存在問題： （1）輸電線路長，導(dǎo)引線就多長，經(jīng)濟性差 （2）短路電流和雷電可在導(dǎo)引線回路中產(chǎn)生過電壓 （3）導(dǎo)引線自身的阻抗增大了電流互感器的負(fù)載，使其傳送特性變差，影響縱聯(lián)保護的正確工作。 （4）導(dǎo)引線分布電容電流會對縱聯(lián)保護的工作產(chǎn)生影響。二、縱聯(lián)保護的通道天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭縱聯(lián)保護的基本概念縱聯(lián)保護的通道方向縱聯(lián)保護相差縱聯(lián)保護電流差動縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭 這些原理各有其優(yōu)點和缺點。其中分相電流差動原理具有明顯的優(yōu)越性。 輸電線縱聯(lián)保護比較線路兩端功率方向的方向縱聯(lián)保護比較線路兩端電流相位的相位差動縱聯(lián)保護比較

8、兩端全電流的電流差動縱聯(lián)保護縱聯(lián)保護分類按保護原理進(jìn)行分類三、方向縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭 方向縱聯(lián)保護 （高頻閉鎖信號）（1）原理：利用高頻通道比較被保護線路兩端的功率方向。內(nèi)部故障時：d點短路對線路 BC是內(nèi)部故障，此時保護3和4測到的功率方向均為正，兩側(cè)都不發(fā)閉鎖信號，因此斷路器3和4都跳閘;三、方向縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭外部故障時: d點短路對線路AB 是外部故障，近故障點一端的功率方向為負(fù) 保護2啟動本側(cè)發(fā)訊機發(fā)出高頻閉鎖信號 本側(cè)的收信機接收 經(jīng)過高頻通道被對端收訊機收到 使得保護裝置1、2閉鎖。優(yōu)點：內(nèi)部故

9、障使高頻通道可能遭受破壞時不會影響保護裝置的正確動作，因為只在非故障線路上傳送高頻信號。三、方向縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭（2）原理接線t作用: 外部故障切除后，近故障點發(fā)訊機多發(fā)訊 t 時間，以保證遠(yuǎn)故障點側(cè)不會由于起動元件2和方向元件 返回慢而造成誤跳閘； t作用:避免外部故障，遠(yuǎn)故障點側(cè)來不及收到對側(cè)發(fā)來的閉鎖信號而設(shè)置的。高靈敏度起動元件1用來起動高頻發(fā)信機發(fā)出閉鎖信號低靈敏度起動元件2則準(zhǔn)備好跳閘的回路功率方向元件 GJ用以判別短路功率的方向三、方向縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭（3）動作情況分析a.外部故障 以保護1和

10、2為例 兩側(cè)的起動元件1均動作 經(jīng)過 &起動發(fā)信機發(fā)出 閉鎖信號 自己的收信機接收 經(jīng)過高頻通道被對端收訊機收到 兩側(cè)保護先經(jīng)& 把各自閉鎖起來兩側(cè)的起動元件2也同時動作，經(jīng)過 &準(zhǔn)備了跳閘回路三、方向縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭保護1方向元件 動作，經(jīng) t延時 通過 &停止本側(cè)發(fā)信機發(fā)信 使 &的一個輸入變?yōu)楦唠娖奖Ｗo2方向元件不起動，這端的發(fā)信機繼續(xù)發(fā)送閉鎖信號結(jié)果：保護1的 &只有一個輸入為高電平，而保護2的 &二個輸入均為低電平 兩側(cè)保護就一定被閉鎖待外部故障切除，起動元件返回以后，保護即復(fù)歸原狀三、方向縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISIT

11、Y 姜惠蘭b.兩端供電線路內(nèi)部故障 兩端的起動元件1和2均動作，其作用同上。 兩端的方向元件也動作，經(jīng) 延時t后停止了發(fā)信機工作 解除了 &的閉鎖 使 &的輸入變?yōu)楦唠娖?立即動作分別使兩端的斷路器跳閘三、方向縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭缺點：系統(tǒng)振蕩時，當(dāng)振蕩中心位于保護范圍以內(nèi)時，兩端的功率方向均為正，保護將要誤動，這是一個嚴(yán)重的缺點。三、方向縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭縱聯(lián)保護的基本概念縱聯(lián)保護的通道方向縱聯(lián)保護相差縱聯(lián)保護電流差動縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭 相差高頻保護 1原理（1）利用高

12、頻通道比較被保護線路兩端的電流相位電流的規(guī)定正方向由母線流向線路內(nèi)部故障，理想情況下兩端電流相位相同，兩端保護動作于跳閘外部故障，兩端電流相位相差180，保護裝置不應(yīng)動作。四、相差縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭（2）如何讓電流相位與高頻信號聯(lián)系起來 當(dāng)高頻通道采用“故障時發(fā)訊方式”構(gòu)成時，可以在短路電流的正半周操作高頻發(fā)信機發(fā)出高頻電流；而在負(fù)半周則不發(fā)，如此不斷地交替進(jìn)行。內(nèi)部故障時，兩端收信機所收到的高頻電流就是間斷的外部故障時，兩端收信機中收到的總信號是連續(xù)的四、相差縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭（3）閉鎖信號 對于相差高頻保護

13、來說，填滿本端高頻脈沖空隙的對端高頻脈沖就是一種閉鎖信號。（4）相位比較回路 把內(nèi)、外部故障兩側(cè)的電流相位關(guān)系轉(zhuǎn)化成了收信機中間斷或連續(xù)的高頻電流。 用來鑒別高頻電流是連續(xù)的還是有間斷的以及間斷角度大小的回路稱為相位比較回路。四、相差縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭內(nèi)部故障收信機收到間斷的高頻電流時，在間斷期間收信機輸出為零， &門有輸出。若間斷時間大于定的角度時，延時 t 的元件有輸出，經(jīng)展寬后出口跳閘。四、相差縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭2相位特性和相繼動作區(qū) 在實際應(yīng)用中，外部短路時，線路兩端操作電流的相位差不是 180；而內(nèi)部

14、短路時，兩端操作電流不是同相位。（1）保護范圍外部故障 LH角誤差。當(dāng)負(fù)載按 10%誤差曲線選擇時，取7。 保護裝置的相位誤差，取15。 高頻信號傳送的延時， 考慮裕度角 15 。 因此，閉鎖角應(yīng)為： 動作角為：四、相差縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭（2）在最不利的情況下保護范圍內(nèi)故障 超前 的相角差 ，考慮最不利情況取 設(shè)短路點 靠近 N側(cè), M系統(tǒng)阻抗角 ;N系統(tǒng) 阻抗角 , 則 和 相差的角度可達(dá) 100。 LH誤差角 7 保護裝置的誤差角15計及上述因素后 和 之間的最大 相角差可達(dá)： 高頻信號傳送的延時， M側(cè)（超前側(cè)）： N側(cè)（滯后側(cè)）：四、相差縱聯(lián)保

15、護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭（3）相繼動作 當(dāng)線路長度增加后 長度超過一定值后，可能出現(xiàn) 的情況，M 端的保護將不能動作。但必然出現(xiàn) ，N 端的保護可靠動作解決方案： 在N 端保護跳閘的同時，停止自己發(fā)信機發(fā)送高頻信號。 這樣，M 端的收信機就只收到自己所發(fā)的信號，是間斷的，因此，M端保護即可立即動作跳閘。 “相繼動作”：保護裝置必須一端保護先動作跳閘以后，另一端的保護才能動作跳閘的工作情況。四、相差縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭縱聯(lián)保護的基本概念縱聯(lián)保護的通道方向縱聯(lián)保護相差縱聯(lián)保護電流差動縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEIS

16、ITY 姜惠蘭 基于基爾霍夫電流定律的分相電流差動保護是一種原理簡單、工作可靠、可適用任何形式輸電線路的保護方式。 常規(guī)分相電流差動保護的基本原理是基于基爾霍夫電流定律的。m，n側(cè)分別通過本地采樣和濾波可以得到電流相量：五、電流差動縱聯(lián)保護分相電流差動縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭 1、差動保護工作原理差動元件利用雙端信息直接判斷故障五、電流差動縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭 線路MN故障時 線路MN正常運行時（忽略線路分布電導(dǎo)和電容）五、電流差動縱聯(lián)保護天津大學(xué)TIANJIN UNIVEISITY 姜惠蘭2、動作方程（實際應(yīng)考慮不平衡電流）采樣誤差、同步誤差、輸電線路對地電容電流等若該相量和的幅值超過整定值，說明發(fā)生了