高壓線(xiàn)路保護(hù)課件

高壓線(xiàn)路保護(hù)原理介紹

2005.2.20

相關(guān)基本知識(shí)高壓線(xiàn)路保護(hù)要求及實(shí)現(xiàn)主保護(hù)后備保護(hù)輔助元件高壓線(xiàn)路保護(hù)原理介紹相關(guān)基本知識(shí)1.輸電線(xiàn)路電力系統(tǒng):生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)電能的各種電氣設(shè)備連接在一起而形成的整體成為電力系統(tǒng)；電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中輸送和分配電能的部分稱(chēng)為電力網(wǎng)（升、降變壓器，各電壓等級(jí)的輸電線(xiàn)路）。相關(guān)基本知識(shí)電壓等級(jí)劃分:66kV~110kV中高壓220kV高壓330kV~500kV超高壓750kV特高壓?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度輸電線(xiàn)路電壓等級(jí)越高r/L小，C大相關(guān)基本知識(shí)3.輸電線(xiàn)路故障的幾個(gè)重要特征

a.分析故障的一種基本方法：對(duì)稱(chēng)分量法

將一種不對(duì)稱(chēng)的三相量分解為正序、負(fù)序、零序三相對(duì)稱(chēng)的三相量。ｂ.故障類(lèi)型：

單相接地（ＡＮ、ＢＮ、ＣＮ），兩相接地（ＡＢＮ、ＢＣＮ、ＣＡＮ），兩相故障（ＡＢ、ＢＣ、ＣＡ），三相故障（ＡＢＣ）；及斷線(xiàn)和轉(zhuǎn)換性故障

相關(guān)基本知識(shí)

單相接地（ＡＮ）

ＩＡ＝３Ｉ１＝３Ｉ２＝３Ｉ０，ＵＡ＝０兩相接地（ＢＣＮ）

３Ｉ１＋３Ｉ２＋３Ｉ０＝０，ＵＢ＝ＵＣ＝０兩相接地（ＢＣ）

３Ｉ１＋３Ｉ２＝０，ＵＢＣ＝０三相故障（ＡＢＣ）

ＩＡ＝ＩＢ＝ＩＣ＝Ｉ１，３Ｉ２＝３Ｉ０＝０，ＵＡ＝ＵＢ＝ＵＣ＝Ｕ１，３Ｕ２＝３Ｕ０＝０

高壓線(xiàn)路保護(hù)的要求及實(shí)現(xiàn)１．高壓線(xiàn)路保護(hù)的設(shè)計(jì)要求滿(mǎn)足可靠性、選擇性、快速性和靈敏性。２．高壓線(xiàn)路保護(hù)的配置原則a.除具備全相速動(dòng)的縱聯(lián)保護(hù)，還至少具有三段式相間、接地距離保護(hù)，反時(shí)限零序或定時(shí)限零序方向電流保護(hù)的后備保護(hù)；ｂ.能適應(yīng)用于弱電源系統(tǒng)；ｃ.失壓情況下，自動(dòng)投入后備保護(hù)功能，允許失去選擇性；高壓線(xiàn)路保護(hù)的要求及實(shí)現(xiàn)３．高壓線(xiàn)路保護(hù)的實(shí)現(xiàn)－保護(hù)原理

根本在于如何根據(jù)線(xiàn)路保護(hù)安裝處的電流、電壓找到故障特征，以準(zhǔn)確區(qū)分各種狀態(tài)，通過(guò)這種區(qū)分達(dá)到保護(hù)的選擇性，靈敏性，也就易于達(dá)到快速性。高壓線(xiàn)路保護(hù)的主保護(hù)1.縱聯(lián)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)

按動(dòng)作原理縱聯(lián)保護(hù)可分為：

縱聯(lián)方向（801）、縱聯(lián)距離（802）：兩側(cè)保護(hù)僅判別本側(cè)電氣量，利用通道將保護(hù)的方向元件的判別結(jié)果傳輸?shù)綄?duì)側(cè)，每側(cè)分別根據(jù)兩側(cè)保護(hù)的動(dòng)作判別結(jié)果,以區(qū)分線(xiàn)路區(qū)內(nèi)、外故障；按方向元件所用的原理可分為縱聯(lián)方向保護(hù)、縱聯(lián)距離保護(hù)。

縱聯(lián)差動(dòng)（803）：兩側(cè)保護(hù)利用通道將本側(cè)電流的數(shù)據(jù)或電流的相量傳送到對(duì)側(cè)，每側(cè)保護(hù)根據(jù)兩側(cè)電流量進(jìn)行判別，從而區(qū)分線(xiàn)路區(qū)內(nèi)、外故障；高壓線(xiàn)路保護(hù)的主保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)通道連接方式：縱聯(lián)差動(dòng)是利用專(zhuān)用的光纖通道或復(fù)用現(xiàn)有的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成分相電流差動(dòng)保護(hù)；專(zhuān)用光纖通道方式：需敷設(shè)專(zhuān)用的光纖通道，通道中僅傳保護(hù)信號(hào)；復(fù)用光纖通道方式：復(fù)用現(xiàn)有的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)(微波或光纖)；

高壓線(xiàn)路保護(hù)的主保護(hù)(縱聯(lián)方向保護(hù))

2.縱聯(lián)方向保護(hù)a.保護(hù)的構(gòu)成

主要采用正序故障分量元件及零序方向元件，經(jīng)通道配合構(gòu)成全線(xiàn)速動(dòng)保護(hù)的縱聯(lián)方向保護(hù).以負(fù)序分量及反映三相對(duì)稱(chēng)故障的判別元件（UcosФ）構(gòu)成快速后備縱聯(lián)保護(hù)。主保護(hù)根據(jù)故障不同時(shí)段，投入不同的方向元件，使主保護(hù)完整、獨(dú)立且全過(guò)程投入。非全相運(yùn)行主保護(hù)投入反映健全相的工頻變化量方向元件。高壓線(xiàn)路保護(hù)的主保護(hù)(縱聯(lián)方向保護(hù))b.保護(hù)的功能實(shí)現(xiàn)

可以與載波通道、光纖通道、微波通道等連接構(gòu)成閉鎖式或允許式保護(hù)。

高壓線(xiàn)路保護(hù)的主保護(hù)(縱聯(lián)方向保護(hù))d.允許式[區(qū)內(nèi)故障][區(qū)內(nèi)故障]AB線(xiàn)保護(hù)啟動(dòng)5ms后反方向元件不動(dòng)作，正方向元件動(dòng)作，向?qū)?cè)發(fā)允許信號(hào)，本側(cè)收到允許信號(hào)經(jīng)5ms確認(rèn)，保護(hù)選相跳閘。

[區(qū)外故障]A’A線(xiàn)A’側(cè)保護(hù)啟動(dòng)5ms后反方向元件不動(dòng)作，正方向元件動(dòng)作向?qū)?cè)發(fā)允許信號(hào)，A側(cè)保護(hù)啟動(dòng)5ms后反方向元件動(dòng)作，不發(fā)信，保護(hù)不動(dòng)作。[區(qū)外故障][區(qū)外故障]IaIbBAA’B’

允許信號(hào)

允許信號(hào)高壓線(xiàn)路保護(hù)的主保護(hù)(縱聯(lián)方向保護(hù))e.正序故障分量方向元件由于輸電線(xiàn)路發(fā)生各種對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)短路時(shí)都會(huì)出現(xiàn)正序故障分量，而在消除正常負(fù)荷狀態(tài)分量后，正序故障分量就成為一個(gè)比負(fù)序、零序分量更為完善的新的故障特征；

內(nèi)部故障正序故障分量等效網(wǎng)圖高壓線(xiàn)路保護(hù)的主保護(hù)(縱聯(lián)方向保護(hù))f.縱聯(lián)保護(hù)的弱饋功能縱聯(lián)弱饋邏輯：1)弱饋端正，反方向元件均不動(dòng)作2)有一相或相間低電壓3)弱饋投入（控制字）滿(mǎn)足以上條件，對(duì)專(zhuān)用收發(fā)信機(jī)閉鎖式，弱電源端在收到閉鎖信號(hào)8ms時(shí)快速停信，保證強(qiáng)電源側(cè)快速跳閘。弱電源側(cè)在確認(rèn)收不到對(duì)側(cè)閉鎖信號(hào)30ms后，弱饋端選相跳閘。NFIm～I(xiàn)n=0或較小,電流故障分量小弱電源,或負(fù)荷端M高壓線(xiàn)路保護(hù)的主保護(hù)(縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù))4.縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)a.保護(hù)的構(gòu)成

由分相故障分量差動(dòng)元件、穩(wěn)態(tài)量差動(dòng)元件構(gòu)成全線(xiàn)速動(dòng)的主保護(hù)。由零序差動(dòng)元件延時(shí)100ms選跳構(gòu)成后備全線(xiàn)動(dòng)作的主保護(hù)。每隔5ms向?qū)?cè)傳送一幀信息，包括模擬量、保護(hù)投退情況、模擬量及調(diào)位等開(kāi)關(guān)量監(jiān)視邏輯、遠(yuǎn)跳及遠(yuǎn)傳信息等。高壓線(xiàn)路保護(hù)的主保護(hù)(縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù))b.保護(hù)的基本原理

Id=Ia+Ib>0Id:故障電流A

[正常運(yùn)行、區(qū)外故障]

IaIbBIaIbB[區(qū)內(nèi)故障]AId=Ia+Ib=0(基爾霍夫定律)高壓線(xiàn)路保護(hù)的主保護(hù)(縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù))c.保護(hù)的動(dòng)作方程

差流電流的門(mén)檻比率制動(dòng)系數(shù)高壓線(xiàn)路保護(hù)的后備保護(hù)

b.保護(hù)的實(shí)現(xiàn)

相間距離

相間距離元件采用動(dòng)作方程判別式，即圓特性的阻抗元件。其阻抗元件由ZAB、ZBC、ZCA構(gòu)成，相間阻抗元件是為保護(hù)二相、三相故障而設(shè)置。

動(dòng)作方程為：

高壓線(xiàn)路保護(hù)的后備保護(hù)接地距離

采用測(cè)量阻抗方式，利用測(cè)量出故障相阻抗的電抗、電阻分量實(shí)現(xiàn)多邊形特性原理的單相距離元件；測(cè)量方程為：

其中：UΦ、IΦ為相電壓、相電流

I0為零序電流

從以上得出X、R，從而判別是否落入多邊形的動(dòng)作區(qū)；

零序電抗分量補(bǔ)償系數(shù)

零序電阻分量補(bǔ)償系數(shù)線(xiàn)路正序電阻與正序電抗之比高壓線(xiàn)路保護(hù)的后備保護(hù)2.零序保護(hù)設(shè)置了六段零序方向電流保護(hù)即零序電流Ⅰ-Ⅳ段及零序不靈敏Ⅰ、Ⅱ段。全相運(yùn)行及非全相運(yùn)行時(shí)各段保護(hù)的投退由壓板控制，每段都各由控制字選擇經(jīng)方向或不經(jīng)方向元件閉鎖。此外，還設(shè)置了帶延時(shí)的過(guò)流保護(hù)Ⅰ段及過(guò)流保護(hù)Ⅱ段，僅在TV斷線(xiàn)時(shí)由控制字選擇投退；高壓線(xiàn)路保護(hù)的輔助元件1.啟動(dòng)元件2.選相元件3.TV斷線(xiàn)檢測(cè)元件4.縱聯(lián)保護(hù)的通道自檢及遠(yuǎn)方啟信5.自動(dòng)重合閘高壓線(xiàn)路保護(hù)的輔助元件縱聯(lián)保護(hù)的通道自檢及遠(yuǎn)方啟信通道試驗(yàn)自檢：對(duì)閉鎖式通道，正常運(yùn)行時(shí)需進(jìn)行通道信號(hào)交換，由人工在保護(hù)屏上按下通道試驗(yàn)按鈕或按整定時(shí)間定時(shí)自檢，本側(cè)發(fā)信，收信200ms后停止發(fā)信；收對(duì)側(cè)信號(hào)達(dá)5s后本側(cè)再次發(fā)信，10s后停止發(fā)信；本側(cè)在15s內(nèi)如收信回路有間斷或3dB告警開(kāi)入則報(bào)通道異常;200ms

（本側(cè)發(fā)信）

10s（對(duì)側(cè)發(fā)信）

遠(yuǎn)方起動(dòng)發(fā)信：當(dāng)收到對(duì)側(cè)信號(hào)后，如TWJ未動(dòng)作，則立即發(fā)信，如TWJ動(dòng)作，則延時(shí)150ms發(fā)信;啟動(dòng)遠(yuǎn)方起信回路發(fā)信10s后停止發(fā)信;5s10s15s高壓線(xiàn)路保護(hù)的輔助元件自動(dòng)重合閘

電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，架空線(xiàn)路絕大多數(shù)故障都是瞬時(shí)性的（大約90%），在保護(hù)裝置切除故障后電弧熄滅，斷路出絕緣可以自動(dòng)恢復(fù)，不影響正常供電。自動(dòng)重合后可