7.線路差動高頻.ppt

1、,第七章 線路的差動保護和高頻保護,本章主要內(nèi)容,7.1 輸電線路的縱差動保護 7.2 平行雙回線路保護 7.3 高頻保護的基本原理 7.4 高頻通道及高頻信號類型 7.5 方向高頻保護 7.6 相差高頻保護,電流、電壓和距離保護屬于單端保護，不能瞬時切除保護范圍內(nèi)任何地點的故障。這就不能滿足高壓輸電線路系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。如何保證瞬時切除高壓輸電線路故障？,解決辦法：,采用線路縱差動保護,線路縱差動保護是利用比較被保護元件始末端電流的大小和相位的原理來構成輸電線路保護的。當在被保護范圍內(nèi)任一點發(fā)生故障時，它都能瞬時切除故障。,第一節(jié) 輸電線路的縱聯(lián)差動保護,、縱聯(lián)差動保護的工作原理,電網(wǎng)的縱聯(lián)差

2、動保護反應被保護線路首末兩端電流的大小和相位，保護整條線路，全線速動?？v聯(lián)差動保護原理接線如下圖所示。,流入繼電器的電流為I2I2，即為電流互感器二次電流的差。 差回路：繼電器回路。,正常運行：,流入差回路的電流,外部短路：,流入差回路中的電流為,線路正常及區(qū)外故障時，流入差動保護差回路中的電流為零。實際上，差回路中還有一個不平衡電流Iunb。 差動繼電器KD的起動電流按大于不平衡電流整定，所以在線路正常及外部故障時差動保護不動作。,內(nèi)部短路：,流入差動保護回路的電流為,內(nèi)部故障: 流入差回路的電流遠大于差動繼電器的起動電流，差動繼電器動作，瞬時發(fā)出跳閘脈沖，斷開線路兩側(cè)斷路器。,結(jié)論：,1、

3、差動保護靈敏度很高,2、保護范圍穩(wěn)定,3、可以實現(xiàn)全線速動,4、不能作相鄰元件的后備保護,二、縱聯(lián)差動保護的不平衡電流,1穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流,該不平衡電流為兩側(cè)電流互感器勵磁電流的差。差動回路中產(chǎn)生不平衡電流最大值為,式中 : Kerr一電流互感器 10誤差； Kst電流互感器的同型系數(shù)，兩側(cè)電流互感器為同型號 時，取0.5，否則取l； Idmax被保護線路外部短路時，流過保護線路的最大短路電流。,2暫態(tài)不平衡電流,縱聯(lián)差動保護是全線速動保護，需要考慮在外部短路時暫態(tài)過程中差回路出現(xiàn)的不平衡電流,其最大值為,式中Knp非周期分量的影響系數(shù)，在接有速飽和變流器時，取為1，否則取為1.52。,

4、三、縱聯(lián)差動保護的整定計算,差動保護的動作電流 1)按躲開外部故障時的最大不平衡電流整定,2)為防止電流互感器二次斷線差動保護誤動，按躲開電流互感器二次斷線整定,靈敏度校驗：,四、縱聯(lián)差動保護的評價,優(yōu)點：,缺點：,需敷設與被保護線路等長的輔助導線，且要求電流互感器的二次負載阻抗?jié)M足電流互感器10的誤差。這在經(jīng)濟上，技術上都難以實現(xiàn)。,需裝設輔助導線斷線與短路的監(jiān)視裝置，輔助導線斷線應將縱聯(lián)差動保護閉鎖。,在輸電線路中，只有用其它保護不能滿足要求的短線路（一般不超過57km 線路）才采用。,應用：,全線速動，不受過負荷及系統(tǒng)振蕩的影響，靈敏度較高。,第二節(jié)光纖縱聯(lián)差動保護,裝置啟動元件 1、相

5、電流啟動元件：以測量相電流工頻變化量幅值大小為判據(jù)而構成 （作為相間短路故障的啟動元件） 2、零序電流啟動元件：以測量零序電流大小為判據(jù) （作為接地故障的啟動元件）,判據(jù)：,第三節(jié) 平行線路橫聯(lián)差動方向保護,一、橫聯(lián)差動方向保護的工作原理,橫差方向保護：是用于平行線路的保護裝置，它裝設于平行線路的兩側(cè)。其保護范圍為雙回線的全長。橫差方向保護的動作原理是反應雙回線路的電流及功率方向，有選擇性地瞬時切除故障線路。,正常運行及外部發(fā)生短路：,兩線路中的電流相等。兩電流互感器差回路中的電流僅為很小的不平衡電流，小于繼電器的起動電流，電流繼電器不會起動。,內(nèi)部故障時 ：,如在線路WLl的d點發(fā)生短路，M

6、側(cè)電流繼電器中的電流,當IrIop時，電流繼電器1動作。,功率方向繼電器2承受正方向功率動作，功率方向繼電器3承受負功率不動作，因而跳開1QF。,線路N側(cè)：流過差回路中的電流,當IrIop時，電流繼電器動作。,功率方向繼電器 2承受正功率，接點閉合，跳開 3QF瞬時切除故障線路WL1橫差保護退出工作，非故障線路WL2繼續(xù)運行。,二、橫聯(lián)差動方向保護的相繼動作區(qū)和死區(qū),1、相繼動作區(qū),相繼動作：線路兩側(cè)保護裝置先后動作切除故障的方式。,相繼動作區(qū)：產(chǎn)生相繼動作的范圍。,2.相繼動作區(qū)長度的計算,假設相繼動作區(qū)的臨界點d的短路電流與N側(cè)母線上的短路時的短路電流相等,M側(cè)保護中起動元件的一次動作電流

7、為,依據(jù)電壓平衡方程式,相繼動作區(qū)的長度百分數(shù),3、 死區(qū),功率方向繼電器采用90接線，但當出口發(fā)生三相短路時，母線殘壓為零，功率方向繼電器不動作，這種不動作的范圍稱為死區(qū)。 死區(qū)在本保護出口，在對側(cè)保護的相繼動作區(qū)內(nèi)。在死區(qū)內(nèi)發(fā)生三相短路，兩側(cè)橫差保護都不能動作。死區(qū)的長度不允許大于被保護線路全長的10。,三、橫聯(lián)差動方向保護的整定計算,1電流繼電器的動作電流,（l）為保證橫差保護范圍外故障保護不動作，橫差保護的動作電流應按躲開外部短路最大不平衡電流整定,電流繼電器的起動電流,（2）躲開單回線運行時的最大負荷電流,2靈敏度校驗,在平行的雙回線路上，兩側(cè)的斷路器都處在合閘位置。當區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時

8、，應能保證至少有一側(cè)保護有足夠的靈敏度。 為此，應在兩側(cè)保護靈敏度相等的那一點發(fā)生故障時，兩側(cè)都有足夠的靈敏度。這樣，當故障點向一側(cè)移動時，靠近故障點的一側(cè)保護的靈敏系數(shù)增大，而遠離故障點的一側(cè)保護的靈敏度必然下降。 在相同靈敏系數(shù)點發(fā)生故障時，要求保護的靈敏度為2，即,當在相繼動作區(qū)內(nèi)短路時，一側(cè)斷路器已經(jīng)斷開的情況下要求另一側(cè)保護的靈敏度系數(shù)大于1.5。,四、橫聯(lián)差動方向保護的優(yōu)缺點及應用范圍,優(yōu)點：,能夠迅速而有選擇性地切除平行線路上的故障，實現(xiàn)起來簡單、經(jīng)濟，不受系統(tǒng)振蕩的影響。,缺點：,存在相繼動作區(qū)，當故障發(fā)生在相繼動作區(qū)時，切除故障的時間增加1倍。保護裝置還存在死區(qū)。需加裝單回線

9、運行時線路的主保護和后備保護。,適用于66kV及以下的平行線路上。,應用：,第四節(jié) 高頻保護基本原理,高頻保護：將線路兩端的電流相位或功率方向轉(zhuǎn)化為高頻信號，然后，利用輸電線路本身構成的高頻電流通道，將此信號送至對端，以比較兩端電流的相位或功率方向的一種保護。,第五節(jié) 高頻通道及高頻信號類型 一、高頻通道的組成 二、高頻通道的工作方式 三、高頻信號,目前應用比較廣泛的載波通道是“導線一大地”制。,1. 高頻阻波器 2結(jié)合電容器 3連接濾波器 4高頻電纜 5保護間隙 6接地刀閘 7高頻收、發(fā)信機,1、高頻阻波器,由電感線圈和可調(diào)電容組成的并聯(lián)諧振回路，當其諧振頻率為選用的載波頻率時，它所呈現(xiàn)的阻

10、抗最大。 對工頻電流而言，高頻阻波器的阻抗僅是電感線圈的阻抗，因而工頻電流可暢通無阻，不影響輸電線路正常傳輸。,2結(jié)合電容器,它是一個高壓電容器，電容很小，對工頻電壓呈現(xiàn)很大的阻抗，使收發(fā)信機與高壓輸電線路絕緣，載頻信號順利通過。結(jié)合電容器2與連接濾波器3組成帶通濾波器，對載頻進行濾波。,3連接濾波器,它是一個可調(diào)節(jié)的空心變壓器，與結(jié)合電容器共同組成帶通濾波器，連接濾波器起著阻抗匹配的作用，可以避免高頻信號的電磁波在傳輸過程中發(fā)生反射，并減少高頻信號的損耗，增加輸出功率。,4高頻電纜,用來連接戶內(nèi)的收發(fā)信機和裝在戶外的連接濾波器。為屏蔽干擾信號，減少高頻損耗，采用單芯同軸電纜，其波阻抗為100

11、。,5保護間隙,保護間隙是高頻通道的輔助設備。用它來保護高頻電纜和高頻收發(fā)信機免遭過電壓的襲擊。,6接地刀閘,接地刀閘也是高頻通道的輔助設備。在調(diào)整或檢修高頻收發(fā)信機和連接濾波器時，用它來進行安全接地，以保證人身和設備的安全。,7高頻收、發(fā)信機,高頻收發(fā)信機的作用是發(fā)送和接收高頻信號。 發(fā)信機部分是由繼電保護來控制。高頻收信機接收到由本端和對端所發(fā)送的高頻信號。經(jīng)過比較判斷之后，再動作于跳閘或?qū)⑺]鎖。,高頻信號的利用方式,經(jīng)常無高頻電流,在這兩種工作方式中，按傳送的信號性質(zhì)，又可以分為: 傳送閉鎖信號; 允許信號; 跳閘信號;,經(jīng)常有高頻電流,按高頻通道的工作方式分成,閉鎖信號： 收不到這種

12、信號是高頻保護動作跳閘的必要條件。,允許信號： 收到這種信號是高頻保護動作跳閘的必要條件。,跳閘信號： 收到這種信號是保護動作于跳閘充分而必要條件的條件。,二、高頻通道工作方式 1、故障起動發(fā)信方式 在正常條件下發(fā)信機不工作，通道中沒有高頻電流，只在電力系統(tǒng)發(fā)生故障期間才由起動元件起動發(fā)信。 2、長期發(fā)信方式 在正常工作條件下發(fā)信機始終處于發(fā)信狀態(tài)，沿高頻通道傳送高頻電流。 3、移頻方式 正常條件下，發(fā)信機向?qū)?cè)傳送頻率為f1的高頻電流；當發(fā)生故障時，繼電保護裝置控制發(fā)信機移頻，停止發(fā)送頻率為f1的高頻電流，而發(fā)出頻率為f2的高頻電流。,第六節(jié) 方向高頻保護,高頻閉鎖方向保護是通過高頻通道間接

13、比較被保護線路兩側(cè)的功率方向，以判別是被保護范圍內(nèi)部故障還是外部故障。,高頻閉鎖方向保護基本原理,第七節(jié) 相差高頻保護 一、相差高頻保護工作原理 比較被保護線路兩側(cè)電流的相位即利用高頻信號將電流的相位傳送到對側(cè)去進行比較，這種保護稱為相差高頻保護。,內(nèi)部故障:,外部故障:,區(qū)內(nèi)故障：兩側(cè)電流同相位，發(fā)出跳閘脈沖； 區(qū)外故障：兩側(cè)電流相位相差180，保護不動作 。,為了滿足以上要求，采用高頻通道正常時無信號，而在外部故障時發(fā)出閉鎖信號的方式來構成保護。,實際上，當短路電流為正半周，高頻發(fā)信機發(fā)出信號；而在負半周，高頻發(fā)信機不發(fā)出信號。,當被保護范圍內(nèi)部故障時。由于兩側(cè)電流相位相同，兩側(cè)高頻發(fā)信機

14、同時工作，發(fā)出高頻信號，也同時停止發(fā)信。這樣，在兩側(cè)收信機收到的高頻信號是間斷的，即正半周有高頻信號，負半周無高頻信號。,保護范圍外部故障時，由于兩側(cè)電流相位相差180，線路兩側(cè)的發(fā)信機交替工作，收信機收到的高頻信號是連續(xù)的高頻信號。由于信號在傳輸過程中幅值有衰耗，因此送到對側(cè)的信號幅值就要小一些。經(jīng)檢波限幅倒相處理后，電流為直流。,分析可見: 1.相位比較實際上是通過收信機所收到的高頻信號來進行的。 2.保護范圍內(nèi)部發(fā)生故障，兩側(cè)收信機收到的高頻信號重疊約10ms，保護瞬時的動作，立即跳閘。 3.保護范圍外故障，兩側(cè)收信機收到的高頻信號是連續(xù)的，線路兩側(cè)的高頻信號互為閉鎖，使兩側(cè)保護不跳閘。,二、相差高頻保護的構成,1.起動元件的作用是故障時起動發(fā)信機和開放比相回路，并要求