繼電保護(hù)第四章-輸電線路縱聯(lián)保護(hù)

第四章輸電線路縱聯(lián)保護(hù)主要內(nèi)容4.1輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述4.2輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換4.3方向比較式縱聯(lián)保護(hù)4.4

縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)2編輯課件4.1輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述反映單側(cè)電氣量保護(hù)存在的不足：電流保護(hù)：Ⅰ段保護(hù)范圍有限距離保護(hù)：Ⅰ段保護(hù)范圍為線路全長(zhǎng)的80—85%其余線路故障（15—20%），只能由第II段的延時(shí)切除（0.5s）電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行：重要線路不允許為實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，采用輸電線路縱聯(lián)保護(hù)3編輯課件4.1輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路縱聯(lián)保護(hù)基本原理：用某種通信通道將輸電線兩端的保護(hù)裝置縱向聯(lián)結(jié)起來(lái)，將一側(cè)的電氣量（電流、功率的方向、測(cè)量阻抗等）傳送到對(duì)端，將兩端的電氣量比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。4編輯課件4.1輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理：

用某種通信通道將輸電線兩端的保護(hù)裝置縱向聯(lián)結(jié)起來(lái)，將一側(cè)的電氣量（電流、功率的方向、測(cè)量阻抗等）傳送到對(duì)端，將兩端的電氣量比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的結(jié)構(gòu)：5編輯課件4.1輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路短路時(shí)兩側(cè)電氣量的故障特征分析：（1）電流相量和區(qū)內(nèi)故障：區(qū)外故障：正常運(yùn)行：6編輯課件4.1輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路短路時(shí)兩側(cè)電氣量的故障特征分析：（2）兩端功率方向區(qū)內(nèi)故障：兩側(cè)功率方向?yàn)檎齾^(qū)外故障：兩側(cè)功率方向一正一負(fù)（靠近短路點(diǎn)端為負(fù)）正常運(yùn)行：兩側(cè)功率方向一正一負(fù)7編輯課件4.1輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路短路時(shí)兩側(cè)電氣量的故障特征分析：（3）兩端電流相位區(qū)內(nèi)故障：兩側(cè)電流相位差為0。區(qū)外故障：兩側(cè)電流相位差為180。正常運(yùn)行：兩側(cè)電流相位差為180。8編輯課件4.1輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路短路時(shí)兩側(cè)電氣量的故障特征分析：（4）兩側(cè)的測(cè)量阻抗區(qū)內(nèi)故障：測(cè)量阻抗均為短路阻抗，兩側(cè)距離保護(hù)II段同時(shí)啟動(dòng)；區(qū)外故障：兩側(cè)的測(cè)量阻抗也是短路阻抗，但一側(cè)為反向，至少一側(cè)的距離保護(hù)II段不啟動(dòng)；正常運(yùn)行：兩側(cè)的測(cè)量阻抗均為負(fù)荷阻抗，距離保護(hù)II段不啟動(dòng)。9編輯課件4.1輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的分類動(dòng)作原理：方向比較式縱聯(lián)保護(hù)—兩側(cè)保護(hù)裝置將本側(cè)的功率方向、測(cè)量阻抗是否在規(guī)定的方向、區(qū)段內(nèi)的判別結(jié)果傳送到對(duì)側(cè)，每側(cè)保護(hù)裝置根據(jù)兩側(cè)的判別結(jié)果，區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。根據(jù)保護(hù)判別方向所用的原理可分為方向縱聯(lián)保護(hù)和距離縱聯(lián)保護(hù)?？v聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)—利用通道將本側(cè)電流的波形或代表電流相位的信號(hào)傳送到對(duì)側(cè)，每側(cè)保護(hù)根據(jù)對(duì)兩側(cè)電流的幅值和相位比較的結(jié)果區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。通信方式：導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)、電力線載波縱聯(lián)保護(hù)、微波縱聯(lián)保護(hù)、光纖縱聯(lián)保護(hù)10編輯課件4.1輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的分類通信方式：（1）導(dǎo)引線通道：導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)（2）電力線載波通道：電力線載波縱聯(lián)保護(hù)（載波保護(hù)/高頻保護(hù)）（3）微波通道：微波縱聯(lián)保護(hù)（微波保護(hù)）（4）光纖通道：光纖縱聯(lián)保護(hù)（光纖保護(hù)）11編輯課件4.2輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換導(dǎo)引線通信：利用敷設(shè)在輸電線路兩端變電所之間的二次電纜傳遞被保護(hù)線路各側(cè)信息的通信方式。采用電流差動(dòng)原理，分為環(huán)流式和均壓式

12編輯課件4.2輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換電力線載波通信：高頻保護(hù)—將線路兩端的電流相位（或功率方向）信息轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號(hào)，經(jīng)過(guò)高頻耦合設(shè)備將高頻信號(hào)加載到輸電線路上，輸電線路本身作為高頻信號(hào)的通道將高頻載波信號(hào)傳輸?shù)綄?duì)側(cè)，對(duì)端再經(jīng)過(guò)高頻耦合設(shè)備將高頻信號(hào)接收，以實(shí)現(xiàn)各端電流相位（或功率方向）的比較。包括相-相式和相-地式。電力線載波通信示意圖1—阻波器；2—耦合電容器；3—連接濾波器；4—電纜；5—載波收發(fā)信機(jī)；6—接地開關(guān)13編輯課件4.2輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換電力線載波通信：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。耦合電容器：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。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。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)。14編輯課件4.2輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換電力線載波通信：通道傳輸?shù)男盘?hào)頻率范圍50-400kHz電力線載波通道的工作方式：正常無(wú)高頻電流方式、正常有高頻電流方式、移頻方式正常無(wú)高頻電流方式—在電力系統(tǒng)正常工作條件下發(fā)信機(jī)不發(fā)信，沿通道不傳送高頻電流，發(fā)信機(jī)只在電力系統(tǒng)發(fā)生故障期間才由保護(hù)的啟動(dòng)元件啟動(dòng)發(fā)信，又稱為故障啟動(dòng)發(fā)信的方式。該方式在我國(guó)電力系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。15編輯課件4.2輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換電力線載波通信：通道傳輸?shù)男盘?hào)頻率范圍50-400kHz工作方式：正常無(wú)高頻電流方式、正常有高頻電流方式、移頻方式正常有高頻電流方式—在電力系統(tǒng)正常工作條件下發(fā)信機(jī)處于發(fā)信狀態(tài)，沿高頻通道傳送高頻電流，又稱為長(zhǎng)期發(fā)信方式。16編輯課件4.2輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換電力線載波通信：通道傳輸?shù)男盘?hào)頻率范圍50-400kHz工作方式：正常無(wú)高頻電流方式、正常有高頻電流方式、移頻方式移頻方式—在電力系統(tǒng)正常工作條件下，發(fā)信機(jī)處在發(fā)信狀態(tài)，向?qū)Χ怂统鲱l率為f1的高頻電流，這一高頻電流可作為通道的連續(xù)檢查或閉鎖保護(hù)之用。在線路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置控制發(fā)信機(jī)停止發(fā)送頻率為f1的高頻電流，改發(fā)頻率為f2的高頻電流。在國(guó)外應(yīng)用廣泛。17編輯課件4.2輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換電力線載波信號(hào)的種類：按照信號(hào)的性質(zhì)或作用，可以將其分為閉鎖信號(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)。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)。只有同時(shí)滿足以下條件時(shí)保護(hù)才動(dòng)作于跳閘：本端保護(hù)元件動(dòng)作；無(wú)閉鎖信號(hào)2．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。只有同時(shí)滿足以下條件時(shí)保護(hù)才動(dòng)作于跳閘：本端保護(hù)元件動(dòng)作；有允許信號(hào)3．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。跳閘的條件為本端保護(hù)元件動(dòng)作，或者對(duì)端傳來(lái)跳閘信號(hào)。要求本側(cè)和對(duì)側(cè)的保護(hù)元件必須具有直接區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障的能力，如距離I段等高頻保護(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)18編輯課件4.2輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換電力線載波通信：通道傳輸?shù)男盘?hào)頻率范圍50-400kHz微波通信：微波通信頻率段屬于超短波的無(wú)線電波，在300-30000MHz之間，頻帶更寬，傳輸距離超過(guò)40-60km時(shí)，需裝設(shè)微波中繼站，以增強(qiáng)和傳遞微波信號(hào)光纖通信：以光纖作為信號(hào)傳遞媒介的通信，通常由光發(fā)射機(jī)、光纖、中繼器和光接收機(jī)組成。光發(fā)射機(jī)作用為把電信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，由電調(diào)制器和光調(diào)制器組成；光接收機(jī)作用為把光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，由光探測(cè)器和電解調(diào)器組成。19編輯課件4.3方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向元件應(yīng)滿足如下要求：（1）正確反映所有類型故障時(shí)故障點(diǎn)的方向且無(wú)死區(qū)；（2）不受負(fù)荷的影響，在正常負(fù)荷狀態(tài)下不啟動(dòng)；（3）不受系統(tǒng)振蕩影響，在振蕩無(wú)故障時(shí)不誤動(dòng)，振蕩中再故障時(shí)仍能正確判定故障點(diǎn)的方向；（4）不受非全相運(yùn)行的影響，在兩相運(yùn)行中又發(fā)生短路時(shí)仍能正確判定故障點(diǎn)的方向通常采用工頻電壓、電流的故障分量構(gòu)成方向元件。20編輯課件4.3方向比較式縱聯(lián)保護(hù)工頻故障分量當(dāng)電力系統(tǒng)在某種非故障狀態(tài)（如正常運(yùn)行、兩相運(yùn)行等）下運(yùn)行時(shí)，在k點(diǎn)發(fā)生金屬性短路，故障點(diǎn)電壓降為0，這時(shí)21編輯課件4.3方向比較式縱聯(lián)保護(hù)工頻故障分量對(duì)于雙端電源的輸電線路，在保護(hù)的正方向短路時(shí)，保護(hù)安裝處的電壓、電流關(guān)系為在保護(hù)反方向短路時(shí)，保護(hù)安裝處電壓、電流關(guān)系為22編輯課件4.3方向比較式縱聯(lián)保護(hù)工頻故障分量為便于實(shí)現(xiàn)電壓、電流相位關(guān)系的判定，實(shí)際的方向元件比較的是故障分量電壓和故障分量電流在模擬阻抗Zr上產(chǎn)生的電壓之間相位關(guān)系，正方向故障時(shí)，功率方向?yàn)檎紤]各種因素影響，正方向故障時(shí)功率方向?yàn)檎呐袚?jù)為23編輯課件4.3方向比較式縱聯(lián)保護(hù)工頻故障分量為便于實(shí)現(xiàn)電壓、電流相位關(guān)系的判定，實(shí)際的方向元件比較的是故障分量電壓和故障分量電流在模擬阻抗Zr上產(chǎn)生的電壓之間相位關(guān)系，反方向故障時(shí)，功率方向?yàn)樨?fù)考慮各種因素影響，反方向故障時(shí)功率方向?yàn)樨?fù)的判據(jù)為24編輯課件4.3方向比較式縱聯(lián)保護(hù)閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)工作原理目前廣泛使用由電力線載波通道實(shí)現(xiàn)的閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)。正常時(shí)無(wú)高頻電流，在區(qū)外故障時(shí)發(fā)閉鎖信號(hào)。故障時(shí)，閉鎖信號(hào)由功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)出，被兩端的收信機(jī)接收，閉鎖兩端的保護(hù)。25編輯課件4.3方向比較式縱聯(lián)保護(hù)閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)由兩端III段式距離保護(hù)+高頻通信組成工作原理以兩端的距離保護(hù)III段繼電器作為故障啟動(dòng)發(fā)信元件；以兩端的距離保護(hù)II段為方向判別元件和停信原件；以距離保護(hù)I段作為兩端各自獨(dú)立跳閘段其中，三段式距離保護(hù)核心變化為距離保護(hù)II段的跳閘時(shí)間元件增加了瞬時(shí)動(dòng)作的與門元件，該元件動(dòng)作條件是本側(cè)II段動(dòng)作且收不到閉鎖信號(hào)，表明故障在兩端保護(hù)的II內(nèi)即本線路內(nèi)，立即跳閘，從而構(gòu)成了縱聯(lián)保護(hù)瞬時(shí)切除全線任意點(diǎn)短路的速動(dòng)功能。26編輯課件4.4縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)用于發(fā)電機(jī)保護(hù)、變壓器保護(hù)、大型電動(dòng)機(jī)保護(hù)和輸電線路保護(hù)中分類：電流差動(dòng)、電流相位差動(dòng)工作原理：正常運(yùn)行、區(qū)外故障時(shí)：反相位區(qū)內(nèi)故障時(shí)：同相位27編輯課件4.4縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)工作原理：二次側(cè)正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，流過(guò)差動(dòng)繼電器的電流不等于0—不平衡電流理論上不平衡電流的穩(wěn)態(tài)值采用電流互感器的10%的誤差曲線，計(jì)算式為動(dòng)作電流實(shí)際差動(dòng)繼電器設(shè)計(jì)：制動(dòng)電流、動(dòng)作電流28編輯課件4.4縱