ABB保護載波機+teleprotection培訓(xùn)

電力線載波遠方保護通道2006.02遠方保護的傳輸通道PLCETLPLCETL電力線載波繼電保護音頻或數(shù)字信號租用電話線等Port1Port2Port3Port4Port6Port5Port1Port2Port3Port4Port6Port5光纖TPS:保護接口設(shè)備TPS:保護接口設(shè)備繼電保護傳輸通道音頻或數(shù)字信號微波電力系統(tǒng)通信的主要方式:光纖通信超大容量、設(shè)備運行可靠，但通道較易受損，無中繼距離有限。微波通信大容量，設(shè)備運行可靠，但基建及維護成本極高，易受地形及信號衰落影響。無線高頻通信大容量、靈活方便，但易受地形及干擾影響。電力線載波通信(PLC)……電力線載波通信的特點優(yōu)點用電力線作傳輸介質(zhì)，堅固可靠。所需投資較少，長距離電路上有明顯的優(yōu)勢。信道的走向與遠方保護的通道完全一致。在電力系統(tǒng)中傳輸各種信息的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并被證實是非常成功和有效的。缺點是一種窄帶設(shè)備，傳輸容量很小。使用的頻譜受到限制。下限受耦合效率的限制，上限受無線電廣播頻率的限制。對電力線上的各種噪聲干擾比較敏感。為提高傳輸信號的信噪比，必須提高發(fā)信機的發(fā)信功率。傳輸遠方保護命令信號與系統(tǒng)故障幾乎同時發(fā)生，為此對設(shè)備有一些特殊且嚴(yán)格的技術(shù)要求。PLC電路的組成A站高壓輸電線電能的傳輸B站

數(shù)據(jù)、話音和保護信號的傳輸電力線載波機電力線載波機線路阻波器線路阻波器耦合電容器/CVT耦合電容器/CVT結(jié)合濾波器結(jié)合濾波器PLC的耦合設(shè)備線路阻波器-DLTC結(jié)合濾波器–MCD80電力線載波-ETL541

下層為AMX500相地耦合和相相耦合方式電力線母線耦合電容器TxRx結(jié)合濾波器阻波器差接網(wǎng)絡(luò)電力線載波機Elements:相相耦合要增加一個高頻差接網(wǎng)絡(luò)所需設(shè)備:高頻電纜電力線載波通信中的音頻信號、中頻信號和高頻信號音頻信號(AudioFrequency->AF)0-4000Hz為了隔離相鄰的音頻頻帶及濾除工頻信號的干擾，有效帶寬一般為300–4000Hz中頻信號(IntermediateFrequency->IF)音頻信號變換成高頻信號的中間過程高頻信號(RadioFrequency->RF)線路信號，一般為調(diào)幅和調(diào)頻信號音頻頻帶內(nèi)各種信號的頻率分配

音頻(Audio)頻帶的分段:話音(Speech)頻帶：一般占用音頻頻帶中的300～2000Hz上音頻(SpeechPlus)頻帶：話音頻帶以上的部分音頻(Audio)頻帶的信號:電話(Telephone)信號FSK遠動(Teleoperation)信號600Bd及以下：一般占用上音頻頻帶(2000-3600Hz)1200Bd：一般占用全頻帶(300-3600Hz)。如果選用NSK5，可以只占用上音頻。2400Bd：必須選用NSK5，用全頻帶傳送。遠方保護(Teleprotection)信號可在電話頻帶內(nèi)傳輸：節(jié)省頻譜，傳輸命令時切斷話音也可在上音頻頻帶內(nèi)傳輸：增加命令數(shù)量時可考慮采用電力線載波機的調(diào)制方式傳統(tǒng)的方式單邊帶載頻抑制二次調(diào)制方式新型的調(diào)制方式DDS-DirectDigitalSynthesis(直接數(shù)字合成)Tx：模擬音頻信號－數(shù)字信號（DSP技術(shù))－模擬高頻信號Rx：模擬高頻信號－數(shù)字信號（DSP技術(shù))－模擬音頻信號呈現(xiàn)的外部特性，與單邊帶載頻抑制二次調(diào)制方式一樣DDS方式的優(yōu)點電路簡單，但更可靠。功能大大增強，高度的靈活性?？梢耘c計算機連接，用專用的軟件工具對其進行設(shè)置，管理和維護。電力系統(tǒng)的噪聲干擾電暈噪聲與電壓等級、線路長度、導(dǎo)線情況(粗細、光潔度、臟污、分裂數(shù))、天氣情況、海拔高度等因素有關(guān)。刀閘和斷路器動作產(chǎn)生的噪聲刀閘動作時間較長，所以其影響遠大于斷路器動作的影響。絕緣子瓷瓶放電、絕緣子間隙放電等產(chǎn)生的噪聲絕緣子的間隙放電通常是對電力線載波通信影響最大的一種噪聲，其特點是強度大、持續(xù)時間長，一般出現(xiàn)在新線路上，一旦產(chǎn)生，不會自動消失。雷電等自然因素產(chǎn)生的噪聲……受干擾的信號可能會引起保護裝置誤動。電暈噪聲的參考值4KHz帶寬內(nèi)電暈噪聲的平均水平（CIGRE推薦值）電壓等級一般天氣惡劣天氣66-110KV-45dBm-30dBm132-150KV-40dBm-25dBm220-230KV-35dBm-20dBm270-300KV-30dBm-15dBm380-400KV-25dBm-10dBm500-525KV-20…-25dBm-5…-10dBm765-800KV-15…-20dBm0…-5dBm信噪比信噪比(SNR或S/N)

SNR＝有用信號電平－噪聲電平(dB)ITU-T對SNR的要求話音：不小于25dB遠動：不小于15dB遠方保護：根據(jù)可依賴性指標(biāo)確定，一般不小于6dB通道噪聲電平的大小與帶寬的關(guān)系

在一個確定的通信系統(tǒng)中，接收某信號的濾波器的頻帶越寬，其接收的噪音電平也越高。頻帶寬度與噪音電平之間的關(guān)系是：

LN△f2=LN△f1－

10lg(△f1/△f2)

式中：

LN△f1、LN△f2

分別是帶寬為

△f1和

△f2頻帶內(nèi)的噪音電平保護系統(tǒng)的構(gòu)成A站高壓線B站物理通道遠方保護通道遠方保護信號設(shè)備遠方保護信號設(shè)備遠方保護系統(tǒng)繼電保護繼電保護繼電保護系統(tǒng)系統(tǒng)遠方保護簡介遠方保護的基本概念什么是遠方保護?

->TeleCommunication

+ProtectionSignalling利用通信通道傳輸保護命令信號國內(nèi)一般稱為縱聯(lián)保護或高頻保護電力線載波遠方保護通道的基本組成繼電保護裝置電力線載波機保護接口設(shè)備高頻通道它用在什么地方?

->主要用在高壓和超高壓系統(tǒng)。為什么要用遠方保護?

->在盡可能短的時間內(nèi)切除故障，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。遠方保護信號設(shè)備什么是遠方保護信號設(shè)備?

TPS－TeleProtection

Signalling(Equipment) ->或稱保護信號傳輸設(shè)備，保護接口設(shè)備，音頻接口設(shè)備，ToneEquipment,TPE等)TPS標(biāo)準(zhǔn)和出版物IEC標(biāo)準(zhǔn):IEC60834-1 電力系統(tǒng)的遠方保護設(shè)備–性能和試驗

第1部分：窄帶系統(tǒng)(第1版,1988)

第1部分：命令系統(tǒng)(第2版,1999)IEC60834-2 電力系統(tǒng)的遠方保護設(shè)備–性能和試驗

第2部分：模擬比較系統(tǒng)(第1版,1993)CIGRE（國際大電網(wǎng)會議）出版物:“遠方保護導(dǎo)則”,學(xué)術(shù)委員會34+35,遠方保護聯(lián)合工作組,1969;“保護系統(tǒng)的遠方保護通道”修訂本,1985“保護系統(tǒng)的遠方保護通道”修訂本,2000遠方保護通道的信號變換遠方保護信號的傳輸過程

信號變換發(fā)信： 接點信號－>音頻信號（或數(shù)字信號）－>

高頻信號收信： 高頻信號－>音頻信號（或數(shù)字信號）－>

接點信號音頻信號的控制方式ON/OFF（單頻鍵控）方式FSK（移頻鍵控）方式保護命令信號的傳輸過程

同一站內(nèi)保護屏與通信屏之間

命令信號的連接

保護命令啟動電壓的選擇由保護接口設(shè)備提供啟動電壓優(yōu)點：接線簡單缺點：啟動電壓太低，控制電纜受到干擾時，很容易使保護接口設(shè)備誤發(fā)命令信號應(yīng)用場合：控制電纜極短（幾米）且應(yīng)用環(huán)境屏蔽良好由保護裝置或外部提供啟動電壓優(yōu)點：控制電纜受到干擾時，具有較好的抗干擾能力缺點：接線稍復(fù)雜應(yīng)用場合：絕大部分應(yīng)用場合啟動電壓的選擇保護接口設(shè)備提供的啟動電壓：一般為24VDC或48VDC保護裝置或外部提供的啟動電壓：一般為110VDC或220VDC電壓選擇原則：電壓越高越好保護通道的兩個判據(jù):跳頻信號和監(jiān)頻信號跳頻信號（Trip）監(jiān)頻信號（Guard)用載波機的導(dǎo)頻信號：不占用額外頻帶，節(jié)省發(fā)信功率用保護接口設(shè)備的獨立監(jiān)頻信號：發(fā)送命令時不影響收信AGC電路的工作狀態(tài)雙判據(jù)的工作狀態(tài)正常運行狀態(tài)常發(fā)監(jiān)頻信號，不發(fā)跳頻信號命令發(fā)送狀態(tài)停發(fā)監(jiān)頻信號，改發(fā)跳頻信號目的提高命令傳輸?shù)陌踩噪娏ο到y(tǒng)對繼電保護的基本要求四大指標(biāo)： 可靠性 選擇性 快速性 靈敏性電力系統(tǒng)對保護通道的基本要求可靠性(Reliability)的組成可依賴性(Dependability)安全性(Security)快速性對通道的傳輸時間(T0)有嚴(yán)格要求遠方保護通道的可依賴性Dependability-可依賴性從一般的概念上來說，我們希望一個系統(tǒng)的可依賴性越高越好。但是從量化的角度來說，表述一個系統(tǒng)的可依賴性的值卻是越低越好。它被稱作丟失命令的概率Pmc。

所有可依賴性的測量都按IEC60834-1的標(biāo)準(zhǔn)進行?？梢蕾囆詼y量

Pmc=(NT–NR)/NT

Pmc=丟失命令的概率

NT=發(fā)送的命令數(shù)

NR

=接收的命令數(shù)NSD550可依賴性指標(biāo)曲線之一遠方保護通道的安全性Security-安全性從一般的概念上來說，我們希望一個系統(tǒng)的安全性越高越好。但是從量化的角度來說，表述一個系統(tǒng)的安全性的值卻是越低越好。它被稱作虛假命令的概率Puc。所有安全性的測量都按IEC60834-1的標(biāo)準(zhǔn)進行。安全性測量虛假命令的概率按下式計算

Puc=Nuc/NBPuc=虛假命令的概率Nuc=接收端的虛假命令數(shù)NB=注入的噪聲脈沖數(shù)遠方保護命令的傳輸傳輸時間命令輸入(本地)命令輸出(遠端)真正的命令干擾，異常命令丟失可依賴性誤收命令安全性遠方保護通道的傳輸時間Transmissiontime-傳輸時間保護命令傳輸所經(jīng)歷的時間標(biāo)稱傳輸時間T0T0是從一端載波機的遠方保護接口的命令輸入端信號狀態(tài)改變時刻起，到另一端載波機的遠方保護接口的命令輸出端信號狀態(tài)相應(yīng)改變時刻止所經(jīng)歷的時間。在不考慮高頻通道部分的傳輸時間，也就是系統(tǒng)在背靠背試驗時測得的傳輸時間稱作標(biāo)稱傳輸時間T0。T0是在無噪聲的傳輸條件下測得的。實際傳輸時間Tac系統(tǒng)接上有噪聲的高頻通道后實際測得的傳輸時間稱作實際傳輸時間Tac。Tac總是大于標(biāo)稱傳輸時間T0。切除故障所需的總時間即從故障開始至線路跳閘所經(jīng)歷的時間

切除故障所需的時間由下列各部分組成：

繼電保護的動作時間(故障檢測)TREL

命令信號的傳輸時間TAC

線路開關(guān)的動作時間TBR典型值:

TTotal

= TREL + TAC + TBR

75ms= 20ms + 15ms + 40ms

要求在最惡劣的條件下:

TTotal

=小于100ms

=最多4.5至5工頻周期(50Hz)遠方保護的傳輸時間一覽圖

遠方保護通道的傳輸時間分配(不包括保護裝置)

發(fā)信繼電器的動作時間：光耦約幾十微秒，繼電器約2～3毫秒發(fā)信啟動時間（保護接口設(shè)備）：鍵控、編碼等通道時間：輸電線中約每毫秒200公里設(shè)備的電路延時：時間元件，如濾波器、均衡器等收信選擇時間：選頻、解碼等收信評估（判斷）時間：判斷接收信號是噪聲還是命令，是什么命令。此時間的長短對接收命令信號的質(zhì)量是最至關(guān)重要的收信繼電器的動作時間；固態(tài)繼電器約幾十微秒，普通繼電器約5～8毫秒快速保護通道和慢速保護通道快速保護通道：傳輸時間一般要求小于15ms。用于主保護慢速保護通道：傳輸時間一般要求小于30ms。用于后備保護傳輸時間的選擇原則：不大于保護對通道傳輸時間的要求值。最接近保護對通道傳輸時間的要求值。理由是，使保護接口設(shè)備的收信電路有足夠的命令評估時間。帶寬和數(shù)據(jù)速率各參數(shù)之間的依賴關(guān)系傳輸時間遠方保護的性能參數(shù)及其關(guān)系可依賴性丟失命令的概率安全性誤收命令的概率不同保護方式下的一般參數(shù)

允許式線路保護:傳輸時間 T0=10...20ms可依賴性 Plostcommand

10-2...10-3安全性 Pfalsecommand

10-3...10-4閉鎖式距離保護:傳輸時間 T0=6...15ms可依賴性 Plostcommand10-3

安全性 Pfalse

command10-2直接跳閘(例如變壓器保護):傳輸時間 T0=20...50ms可依賴性 Plost

command10-3...10-4安全性 Pfalse

command10-5...10-6命令系統(tǒng)的典型時間要求閉鎖式很短的傳輸時間 Tac <15ms <10ms 中等的安全性 Puc <1E-2 <1E-6較高的可依賴性 Pmc <1E-3 <1E-3

允許式中等的傳輸時間 Tac <20ms <10ms中偏高的安全性 Puc <1E-3....1E-4 <1E-6中偏高的可依賴性 Pmc <1E-2....1E-3 <1E-3

直跳式中等的傳輸時間 Tac <40ms <10ms極高的安全性 Puc <1E-5....1E-6 <1E-9很高的可依賴性 Pmc <1E-3 <1E-3音頻設(shè)備 數(shù)字設(shè)備保護系統(tǒng)本地信息各采集點的信息不需要傳輸信號需要傳輸信號不帶選擇帶選擇有延時無延時有條件地選擇保護系統(tǒng)的基本特點:常見的保護方式和保護邏輯

按保護對象分類主設(shè)備保護：發(fā)電機，變壓器，電抗器，斷路器等電網(wǎng)保護：母線，線路等安全自動裝置：切機，切負荷，減頻減載等常見的保護方式和保護邏輯按保護邏輯分類P（Permissive）方式：允許式。POTT（PermissiveOverreachingTransferTrip:超范圍允許式）：跳閘的必要條件PUTT（PermissiveUnderreachingTransferTrip:欠范圍允許式）：加速跳閘的必要條件B（Blocking）方式：閉鎖式D（Direct）方式：直跳式，也稱DTTU（Unblocking）方式：解除閉鎖式，是P方式的補充……注：TransferTrip：通過信道傳輸保護命令的工作方式三相保護和分相保護三相保護保護動作時跳開三相開關(guān)分相保護線路發(fā)生單相故障時，保護跳開該故障相開關(guān)，然后自動重合閘一次。重合閘如果成功，線路恢復(fù)正常運行；重合閘如果失敗，保護跳開三相開關(guān)。距離保護的分時段特性BA,B,C 變電站RA,RB,RC

繼電保護TA1,TA2,TA3

保護A的動作時間TB1,TB2,TB3

保護B的動作時間典型的分段距離/時間特性圖RARBRCAC距離動作時間1段2段3段TA2TA1TB2TB1TA3故障方向從母線指向本段被保護線路的方向為正方向，從母線背向本段被保護線路的方向為反方向，高頻距離保護允許信號只有當(dāng)本地保護判斷為故障，且收到對方送來的允許信號后才能動作跳閘出口。允許信號的發(fā)送當(dāng)本地保護判斷為正向保護范圍內(nèi)的故障，就向?qū)?cè)保護裝置發(fā)送一個允許信號。A站和D站是否發(fā)允許信號取決于它們的測量范圍。超范圍允許式只有當(dāng)本地保護判斷為故障，且收到對方送來的允許信號后才能動作跳閘出口。線路距離保護允許式超范圍距離保護邏輯原理圖

欠范圍允許式只有當(dāng)本地保護判斷為故障，且收到對方送來的允許信號后才能動作跳閘出口。線路距離保護允許式欠范圍距離保護邏輯原理圖

閉鎖信號只有當(dāng)本地保護判斷為故障，且收不到對方送來的閉鎖信號時才能動作跳閘出口。閉鎖信號的發(fā)送當(dāng)本地保護判斷為反向保護范圍內(nèi)的故障，就向?qū)?cè)保護裝置發(fā)送一個閉鎖信號。線路距離保護閉鎖式超范圍距離保護邏輯原理圖

跳閘信號（1）國外的遠方跳閘大都采用本方式。當(dāng)本地保護判斷為故障，或收到對方送來的跳閘信號時動作跳閘出口。跳閘信號（2）國內(nèi)的遠方跳閘大都采用本方式。當(dāng)收到對方送來的跳閘信號，且本地保護也判斷為故障時，才能動作跳閘出口。直跳式應(yīng)用的例子：變壓器保護LBCP PLC或光纜通道

L 高壓輸電線TPSTPSP遠方跳閘的二取二工作方式

常見的保護方式和保護邏輯－P+U邏輯

U邏輯的特點和應(yīng)用原則采用U方式可以提高載波保護通道的可依賴性，但是它是以降低安全性為代價的。所以在考慮是否采用U方式時，應(yīng)慎重地進行權(quán)衡比較。U信號反映了通道信號接收的實際狀態(tài)，它由本側(cè)保護接口設(shè)備產(chǎn)生，送往本側(cè)保護裝置。U方式只在信號消失的開始時動作一次，防止因開放時間太長，降低保護的安全性。U方式是載波保護通道應(yīng)用允許式保護時的一種補充方式，可提高保護通道的可依賴性。U方式應(yīng)與相間保護配合，提高工作安全性。盡量避免與單相保護配合。如果保護裝置無法區(qū)分單相故障和相間故障，為安全起見，建議不要采用U方式。同桿雙回線保護應(yīng)慎用解除閉鎖方式。因當(dāng)其中一回線檢修或操作時，會產(chǎn)生干擾信號而影響另一回線的U邏輯回路。合理選擇啟動延時時間和啟動門限電平。如果通道存在較大的噪音，首先應(yīng)找出產(chǎn)生噪音的原因并消除它，而不僅僅是被動地在設(shè)備上想辦法。“U”

信號的時間圖

“U”

信號時間值的選擇

啟動延時時間t1對保護的影響啟動延時時間太短，U信號電路對通道噪聲太敏感。啟動延時時間太長，U信號電路啟動太慢，延長保護的動作時間。NSD550啟動延時時間t1的選擇（用MMI500設(shè)置）固態(tài)繼電器輸出：按保護要求減去約7ms。例如保護允許最長啟動時間為25ms，可設(shè)置為18ms。電磁型繼電器輸出：按保護要求減去約11ms。例如保護允許最長啟動時間為25ms，可設(shè)置為14ms。延長U信號的啟動延遲時間后，可以大大降低在通道受干擾情況下U信號的動作次數(shù)，但在較強干擾或干擾時間較長的情況下，仍會有U信號動作輸出。這是由U邏輯本身的特點所決定的。輸出時間的選擇繼電保護的U窗口時間約100ms保護接口設(shè)備的輸出時間應(yīng)為100～200ms命令信號的展寬時間

展寬時間的定義潮流反轉(zhuǎn)命令展寬時間對允許式保護的影響

正確選擇命令信號的展寬時間

展寬時間的用途用于補償收信電路對接收命令進行評估的時間損失。對某些類型的保護提供足夠的工作配合時間。當(dāng)命令信號在通道中傳輸時，會受到通道雜音的干擾。防止命令信號有可能出現(xiàn)的缺口。不同的保護對展寬時間的要求允許式跳閘：0ms，不超過20ms閉鎖式跳閘：0ms直接跳閘式：

1.用于設(shè)備保護：至少100ms(不適合于穩(wěn)態(tài)信號) 2.用于線路保護：20ms展寬時間太長對保護的影響展寬時間太長時，會越級對下級保護開放，引起誤動。多命令的發(fā)送方式多跳頻發(fā)送方式 每個命令用一個跳頻發(fā)送。缺點：每個命令占用一部分功率，降低命令信號傳輸?shù)男旁氡?/p>

發(fā)送頻率數(shù) 每個頻率發(fā)送電平

2個 降低6dB 3個 降低9.5dB 4個 降低12dB

命令發(fā)送的信噪比明顯降低，一般命令信號的信噪比每降低1～2dB，命令傳輸?shù)目梢蕾囆跃徒档?0倍以上。單跳頻發(fā)送方式 不管同時發(fā)幾個命令，某一時刻只發(fā)一個跳頻信號(包括音頻編碼方式)，所以不會降低命令信號傳輸?shù)男旁氡取?yōu)點：多命令同時發(fā)送時，不會降低命令傳輸?shù)目梢蕾囆浴６嗝钔瑫r發(fā)送時的處理方法及比較1、多個保護命令信號同時發(fā)送的方式：此種方式的主要問題是對每一個保護命令信號來說功率很小。例如，2個保護命令信號同時發(fā)送時，每個保護信號只有原載波機功率的1/4(功率電平降低6dB)，這勢必大大降低可依賴性及安全性。2、多個保護命令信號同時到達時按優(yōu)先級發(fā)送命令的方式：此種方式克服了第一種方式保護信號功率太小的缺陷，可以以滿功率方式發(fā)送保護信號，但是級別較低的保護命令因延時可能造成命令失效，而降低可依賴性。3、用另一個(或一組)頻率代替幾個同時發(fā)送的保護命令信號：此種方式既不存在功率分配問題(滿功率發(fā)送)，也不存在命令延時而失效的問題。例如，命令1(fT1)、命令2(fT2)同時到來時，改發(fā)頻率fT3信號代替命令1和命令2(fT1+fT2)。命令信號的編碼傳輸編碼傳輸?shù)哪康奶岣呙顐鬏數(shù)陌踩?。編碼工作方式

適用于跳頻信號的模擬階段。 每個命令用兩個或多個跳頻發(fā)送。同一瞬間只有一個跳頻。兩個跳頻信號按照一定的規(guī)則編碼傳輸。編碼方式的特點很強的抗干擾能力。增加了傳輸時間。適用于慢速保護，例如傳輸遠方跳閘信號。命令信號編碼傳輸?shù)奶攸c分析電力載波通道是在一個高雜音、強干擾環(huán)境下運行，尤其是一次開關(guān)刀閘操作、打雷、污閃及電力線路故障時，載波復(fù)用保護通道均要承受強白噪音干擾。而白噪音的頻率成份覆蓋了整個載波頻帶，既有保護信號的監(jiān)頻成分，又有保護信號的跳頻成分。采用簡單移頻方式：當(dāng)與監(jiān)頻頻率相同的白噪音頻率成份，其相位相同時，監(jiān)頻信號加強，雖然有干擾的跳頻存在，但由于監(jiān)頻也存在，不會引起誤動。當(dāng)與監(jiān)頻頻率相同的白噪音頻率成份，其相位相反時，監(jiān)頻信號削弱或抵消，即監(jiān)頻被切斷，由于有干擾的跳頻成在，此時相當(dāng)于發(fā)命令狀態(tài)，從而引起保護誤動。此概率較高。采用編碼移頻方式：當(dāng)與監(jiān)頻頻率相同