電力系統(tǒng)繼電保護—縱聯(lián)(4)

1、1 1第四章第四章 輸電線路縱聯(lián)保護輸電線路縱聯(lián)保護2 24.1 輸電線縱聯(lián)保護概述輸電線縱聯(lián)保護概述 為此，設法將被保護元件兩端為此，設法將被保護元件兩端( (或多端或多端) )的電氣量的電氣量進行同時比較進行同時比較, ,以便判斷故障在區(qū)內(nèi)？還是區(qū)外？以便判斷故障在區(qū)內(nèi)？還是區(qū)外？ 安裝于線路兩側的保護對兩側的電氣量同時比較、安裝于線路兩側的保護對兩側的電氣量同時比較、聯(lián)合工作，也就是說在線路兩側之間發(fā)生縱向的聯(lián)聯(lián)合工作，也就是說在線路兩側之間發(fā)生縱向的聯(lián)系，以這種方式構成的保護稱為輸電線路的縱聯(lián)保系，以這種方式構成的保護稱為輸電線路的縱聯(lián)保護。護。 僅利用線路一側的電氣量所構成的繼電保護

2、（單僅利用線路一側的電氣量所構成的繼電保護（單端電氣量），無法區(qū)分本線路末端與相鄰線路（或端電氣量），無法區(qū)分本線路末端與相鄰線路（或元件）的出口故障，如：電流保護、距離保護。元件）的出口故障，如：電流保護、距離保護。3 3單端電氣量保護：單端電氣量保護： 僅利用被保護元件的一側電氣量，無法區(qū)分線路僅利用被保護元件的一側電氣量，無法區(qū)分線路末端和相鄰線路的出口短路，可以作為后備保護或末端和相鄰線路的出口短路，可以作為后備保護或出口故障的第二種保護。出口故障的第二種保護。 （通常設計為：三段式）。（通常設計為：三段式）?？v聯(lián)保護：縱聯(lián)保護： 利用被保護元件的各側電氣量，可以識別：內(nèi)部利用被保護元

3、件的各側電氣量，可以識別：內(nèi)部和外部的故障，但是，不能作為后備保護。和外部的故障，但是，不能作為后備保護。4 4輸電線路縱聯(lián)保護結構框圖輸電線路縱聯(lián)保護結構框圖在設備的在設備的“縱向縱向”之間，進行信號交之間，進行信號交換換橫向關系橫向關系5 5 縱聯(lián)保護有多種分類方法，可以按照通道類型或縱聯(lián)保護有多種分類方法，可以按照通道類型或動作原理進行分類。動作原理進行分類。1 1）通道類型：）通道類型： 導引線導引線 電力線載波電力線載波 微波微波 光纖光纖 2 2）動作原理：）動作原理： 比較方向比較方向 比較相位比較相位 基爾霍夫電流定律基爾霍夫電流定律 （差電流）（差電流） 還可以將通道類型與動

4、作原理結合起來進行稱呼。還可以將通道類型與動作原理結合起來進行稱呼。如：光纖電流差動（簡稱：光差），高頻距離。如：光纖電流差動（簡稱：光差），高頻距離。通道通道( (信號交換手段信號交換手段) )6 6分析、討論特征的目的：分析、討論特征的目的： 尋找內(nèi)部故障與其他工況（正常運行、外部故障尋找內(nèi)部故障與其他工況（正常運行、外部故障）的特征區(qū)別和差異）的特征區(qū)別和差異 提取判據(jù)，構成繼電保提取判據(jù)，構成繼電保護原理。護原理。4.1.2 兩側電氣量的特征兩側電氣量的特征 當然，構成原理后，再分析影響因素；并研究消當然，構成原理后，再分析影響因素；并研究消除影響因素的對策、措施（需要權衡利弊）。除影

5、響因素的對策、措施（需要權衡利弊）。7 7一、兩側電流相量和一、兩側電流相量和( (瞬時值和瞬時值和) )的故障特征的故障特征基爾霍夫電流定律：基爾霍夫電流定律： 在一個節(jié)點中，流入的電流等于流出的電流。在一個節(jié)點中，流入的電流等于流出的電流。 按照繼電保護規(guī)定的正方向：按照繼電保護規(guī)定的正方向： 指向被保護元件。指向被保護元件。 那么，基爾霍夫電流定律可以修改為：在任何一那么，基爾霍夫電流定律可以修改為：在任何一個節(jié)點中，流入的個節(jié)點中，流入的電流之和等于電流之和等于0。 下面，用圖例說明。下面，用圖例說明。8 8基爾霍夫電流定律：基爾霍夫電流定律：53241IIIII 053241 III

6、II改改寫寫為為： 此式表明：流入節(jié)點的電流之和等于此式表明：流入節(jié)點的電流之和等于0。 按照繼電保護按照繼電保護規(guī)定的正方向規(guī)定的正方向0IIIII 543211I1I2I2I3I3I4I4I5I5I53241IIIII ；流流出出：流流入入：，得：，得： 0Ij簡寫為：簡寫為： 0tij）（更更一一般般為為：9 9 ，就構成了繼電保，就構成了繼電保護原理護原理 電流差動保護。電流差動保護。 廣泛應用于各種設備的保護。廣泛應用于各種設備的保護?；鶢柣舴螂娏鞫傻耐卣梗夯鶢柣舴螂娏鞫傻耐卣梗?將節(jié)點拓展為一個封閉區(qū)域。將節(jié)點拓展為一個封閉區(qū)域。00 ）（或或，仍仍然然有有：時時，在在正正常常

7、運運行行和和外外部部短短路路tiIjjKjII 內(nèi)內(nèi)部部短短路路時時，存存在在： 二者區(qū)別很大二者區(qū)別很大 被保護設備被保護設備KI1I2I3I4I5I設計區(qū)別的門檻設計區(qū)別的門檻1010 ，應當，應當是：電流和保護。即：是：電流和保護。即： 從負荷從負荷( (或外部短路或外部短路) )電流的特征看：電流的特征看：0 NMII “ “電流差動電流差動”名稱的來歷名稱的來歷( (與規(guī)定方向有關與規(guī)定方向有關) )：即電流差即電流差0 0 按繼電保護規(guī)定的正方向（或計算原理）按繼電保護規(guī)定的正方向（或計算原理） 00 NMjIII 但是，習慣成俗，仍然稱為：差動保護。但是，習慣成俗，仍然稱為：差動

8、保護。LIMIMNNI若有電流差，就動作。若有電流差，就動作。MINI1111二、兩側功率方向的故障特征二、兩側功率方向的故障特征1 1、正常運行、正常運行2 2、外部短路、外部短路3 3、內(nèi)部短路、內(nèi)部短路 MP MP NP NP MP NPLI（為正）（為正）（為負）（為負）1212三、兩側電流相位的故障特征三、兩側電流相位的故障特征1 1、正常運行、正常運行LiLMii LNii 的的相相位位相相反反與與nmii2 2、區(qū)外故障類似、區(qū)外故障類似LIMINI13133 3、區(qū)內(nèi)故障、區(qū)內(nèi)故障mini接近于同相位接近于同相位與與nmii 三、兩側電流相位的故障特征三、兩側電流相位的故障特征

9、MINI與與兩兩側側電電勢勢角角度度相相關關聯(lián)聯(lián)1414四、兩側測量阻抗的故障特征四、兩側測量阻抗的故障特征1 1、正常和、正常和區(qū)外故障區(qū)外故障一側阻抗可能動作，另一側阻抗不動作。一側阻抗可能動作，另一側阻抗不動作。2 2、區(qū)內(nèi)故障、區(qū)內(nèi)故障兩側阻抗均動作。兩側阻抗均動作。MINIMINI1515歸納：歸納：正常運行正常運行或外部故障或外部故障內(nèi)部故障內(nèi)部故障方向元件方向元件兩側均為正兩側均為正阻抗元件阻抗元件一側為正一側為正一側為負一側為負一側動作一側動作一側不動作一側不動作兩側均動作兩側均動作（希望動作）（希望動作）（希望不動）（希望不動）特征分界特征分界 如何應用這些特征？后面陸續(xù)予以

10、介紹。如何應用這些特征？后面陸續(xù)予以介紹。電流相位電流相位相位差相位差接近同相接近同相18016164.1.3 縱聯(lián)保護的基本原理縱聯(lián)保護的基本原理一、縱聯(lián)電流差動保護一、縱聯(lián)電流差動保護 依據(jù)兩側電流相量和（瞬時值和）的故障特征，依據(jù)兩側電流相量和（瞬時值和）的故障特征，即，基爾霍夫電流定律。即，基爾霍夫電流定律。setnmjIII0I ，得得：由由影影響響。誤誤差差、分分布布電電容容等等因因素素考考慮慮TAIsetR.mIR.nI nmII 反反映映了了 動作門檻動作門檻mInI17174.1.3 縱聯(lián)保護的基本原理縱聯(lián)保護的基本原理一、縱聯(lián)電流差動保護一、縱聯(lián)電流差動保護 依據(jù)兩側電流相

11、量和（瞬時值和）的故障特征，依據(jù)兩側電流相量和（瞬時值和）的故障特征，即，基爾霍夫電流定律。即，基爾霍夫電流定律。setnmjIII0I ，得得：由由影影響響。誤誤差差、分分布布電電容容等等因因素素考考慮慮TAIsetR.mIR.nI nmII 反反映映了了mInI基本思路仍然適用基本思路仍然適用 動作門檻動作門檻1818分相電流差動保護的優(yōu)點：分相電流差動保護的優(yōu)點：1 1）具有選擇性好、可靠、靈敏、快速的優(yōu)點；）具有選擇性好、可靠、靈敏、快速的優(yōu)點；2 2）具有明確區(qū)分內(nèi)部和外部故障的能力；）具有明確區(qū)分內(nèi)部和外部故障的能力；3 3）具有自然選相的功能；）具有自然選相的功能；4 4）不受運

12、行方式、非全相、串補電容、轉換性故）不受運行方式、非全相、串補電容、轉換性故 障、同桿并架線路的跨線故障、振蕩及振蕩中障、同桿并架線路的跨線故障、振蕩及振蕩中 再故障等因素的影響（受振蕩的影響很?。?；再故障等因素的影響（受振蕩的影響很?。?； 5 5）內(nèi)部短路電流通常都大于差動電流的啟動值。）內(nèi)部短路電流通常都大于差動電流的啟動值。 原理最好的保護原理最好的保護1919缺點：缺點： 1 1）增加兩側信息交換的通道）增加兩側信息交換的通道增加了復雜性。增加了復雜性。 2 2）幾乎不反映縱向短路。）幾乎不反映縱向短路。 0IInm 仍仍然然存存在在： 3 3）采用導線實現(xiàn)線路兩側的信號交換時，導線）

13、采用導線實現(xiàn)線路兩側的信號交換時，導線（導引線）太長，更容易出現(xiàn)故障，容易燒毀（一（導引線）太長，更容易出現(xiàn)故障，容易燒毀（一次短路后，感應電流太大）。次短路后，感應電流太大）。 因此，主要應用于：發(fā)電機、變壓器、母線、電因此，主要應用于：發(fā)電機、變壓器、母線、電抗器等就近連接抗器等就近連接TA的保護中。的保護中。 4 4）不能作為后備（所有縱聯(lián)保護的缺點）。）不能作為后備（所有縱聯(lián)保護的缺點）。 mInI2020二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側保護側保護N側保護側保護I I IIMZIINZ阻抗動作阻抗動作信息的交換信息的交換利用這樣的特征利用

14、這樣的特征(回顧回顧)：區(qū)內(nèi)短路，兩側區(qū)內(nèi)短路，兩側Z均動作均動作。需要需要2 2個獨立的信號交換。個獨立的信號交換。 上述結構稱為上述結構稱為:允許式允許式。2121二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側保護側保護N側保護側保護I I IIMZIINZ1）區(qū)內(nèi)故障）區(qū)內(nèi)故障啟動啟動Z均動作均動作兩側無延時跳閘兩側無延時跳閘：簡述信號交換與邏輯的過程：簡述信號交換與邏輯的過程阻抗動作阻抗動作信息的交換信息的交換2222二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側保護側保護N側保護側保護I I IIMZIINZ1）區(qū)內(nèi)

15、故障）區(qū)內(nèi)故障啟動啟動Z均動作均動作兩側無延時跳閘兩側無延時跳閘：簡述信號交換與邏輯的過程：簡述信號交換與邏輯的過程阻抗動作阻抗動作信息的交換信息的交換2323至少一側的至少一側的Z不動不動兩側均不跳閘兩側均不跳閘二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側保護側保護N側保護側保護I I IIMZIINZ阻抗動作阻抗動作信息的交換信息的交換2）區(qū)外故障）區(qū)外故障：簡述信號交換與邏輯的過程：簡述信號交換與邏輯的過程2424 上述方式利用了距離上述方式利用了距離II段（或段（或III段等全線路有靈段等全線路有靈敏度）的測量元件，實現(xiàn)短路位置、方向的判別敏度）的測

16、量元件，實現(xiàn)短路位置、方向的判別 構成：構成：距離縱聯(lián)保護距離縱聯(lián)保護。 也可以將也可以將 Z 元件更換為方向元件元件更換為方向元件 構成：構成：方向縱聯(lián)保護方向縱聯(lián)保護。 距離縱聯(lián)、方向縱聯(lián)保護中，對方向元件的要求：距離縱聯(lián)、方向縱聯(lián)保護中，對方向元件的要求： 1）具有明確的單一方向性；）具有明確的單一方向性； 2）能覆蓋線路全長。）能覆蓋線路全長。2525信號線上信號線上“有有1出出1”,并閉鎖兩側保護并閉鎖兩側保護M側保護側保護N側保護側保護 還可以還可以利用這樣的特征：利用這樣的特征： 區(qū)外短路時，至少有區(qū)外短路時，至少有一側為負（或不動）一側為負（或不動）。上述結構稱為：上述結構稱為

17、：閉鎖式閉鎖式。僅傳輸一個信號。僅傳輸一個信號。I IIMZI IINZ集電極集電極開路開路2626信號線上信號線上“有有1出出1”,并閉鎖兩側保護并閉鎖兩側保護區(qū)外短路時，至少有區(qū)外短路時，至少有一側為負（或不動）一側為負（或不動）。I IIMZI IINZ集電極集電極開路開路1）上圖所示的區(qū)外故障）上圖所示的區(qū)外故障閉鎖兩側保護！閉鎖兩側保護！M側側Z不動，持續(xù)發(fā)閉鎖信號，兩側均不跳。不動，持續(xù)發(fā)閉鎖信號，兩側均不跳。N側側Z動也無效動也無效2727信號線上信號線上“有有1出出1”,并閉鎖兩側保護并閉鎖兩側保護區(qū)外短路時，至少有區(qū)外短路時，至少有一側為負（或不動）一側為負（或不動）。I I

18、IMZI IINZ2）區(qū)內(nèi)故障）區(qū)內(nèi)故障2828信號線上信號線上“有有1出出1”,并閉鎖兩側保護并閉鎖兩側保護區(qū)外短路時，至少有區(qū)外短路時，至少有一側為負（或不動）一側為負（或不動）。I IIMZI IINZ2）區(qū)內(nèi)故障）區(qū)內(nèi)故障2929信號線上信號線上“有有1出出1”,并閉鎖兩側保護并閉鎖兩側保護區(qū)外短路時，至少有區(qū)外短路時，至少有一側為負（或不動）一側為負（或不動）。I IIMZI IINZ2）區(qū)內(nèi)故障）區(qū)內(nèi)故障 通道上，通道上，無閉鎖信號無閉鎖信號兩側均滿足跳閘條件兩側均滿足跳閘條件3030三、電流相位比較式縱聯(lián)保護三、電流相位比較式縱聯(lián)保護00 0180 區(qū)內(nèi)故障區(qū)內(nèi)故障似乎可以設計為

19、：似乎可以設計為：動作區(qū)域動作區(qū)域正常運行正常運行 。相相同同的的相相位位接接近近與與區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)故故障障：；相相反反的的相相位位與與正正常常運運行行或或區(qū)區(qū)外外故故障障：nmnmiiii3131三、電流相位比較式縱聯(lián)保護三、電流相位比較式縱聯(lián)保護影影響響，確確定定如如下下特特性性：的的變變化化以以及及信信號號傳傳輸輸?shù)牡目伎紤]慮到到 00 0180 區(qū)內(nèi)故障區(qū)內(nèi)故障動動作作區(qū)區(qū)域域稱為：相差保護稱為：相差保護考慮誤差后考慮誤差后 。相相同同的的相相位位接接近近與與區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)故故障障：；相相反反的的相相位位與與正正常常運運行行或或區(qū)區(qū)外外故故障障：nmnmiiii32324.2 4.2 輸電線路縱聯(lián)

20、保護兩側信息的交換輸電線路縱聯(lián)保護兩側信息的交換輸電線路保護常用的通信方式：輸電線路保護常用的通信方式： 1 1、導引線通信。、導引線通信。 2 2、電力線載波。、電力線載波。 3 3、微波通信。、微波通信。 4 4、光纖通信。、光纖通信。3333一、導引線通信：利用敷設在輸電線路兩端變電所之一、導引線通信：利用敷設在輸電線路兩端變電所之間的二次電纜傳遞被保護線路各側信息的通信方式。間的二次電纜傳遞被保護線路各側信息的通信方式。保護裝置的性能受導引線參數(shù)和使用長度影響，導引保護裝置的性能受導引線參數(shù)和使用長度影響，導引線愈長，分布電容愈大，保護裝置的安全可靠性愈低。線愈長，分布電容愈大，保護裝

21、置的安全可靠性愈低。故僅應用于就近的故僅應用于就近的TATA連接方式，比如發(fā)電機、母線、連接方式，比如發(fā)電機、母線、變器、電抗器等保護中。變器、電抗器等保護中。3434二、電力線載波通信：將線路兩端的電流相位（或功二、電力線載波通信：將線路兩端的電流相位（或功率方向）信息轉變?yōu)楦哳l信號，經(jīng)過高頻耦合設備將率方向）信息轉變?yōu)楦哳l信號，經(jīng)過高頻耦合設備將高頻信號加載到輸電線路上，輸電線路本身作為高頻高頻信號加載到輸電線路上，輸電線路本身作為高頻信號的通道將高頻載波信號傳輸?shù)綄Χ?，對端再?jīng)過信號的通道將高頻載波信號傳輸?shù)綄Χ?，對端再?jīng)過高頻耦合設備將高頻信號接收，以實現(xiàn)各端電流相位高頻耦合設備將高頻

22、信號接收，以實現(xiàn)各端電流相位（或功率方向）的比較。（或功率方向）的比較。 主要應用于：傳輸方向或相位信息。主要應用于：傳輸方向或相位信息。3535“相相- -地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖電力線載波電力線載波輸電線輸電線(傳輸信號傳輸信號)3636“相相- -地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖電力線載波電力線載波fZ1f對高頻呈現(xiàn)開路，對高頻呈現(xiàn)開路，對工頻呈現(xiàn)對工頻呈現(xiàn) 0.040.04歐歐3737對高頻呈現(xiàn)小阻抗，對高頻呈現(xiàn)小阻抗，對工頻呈現(xiàn)開路對工頻呈現(xiàn)開路“相相- -地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖電力線載波電力線載波3838“相相- -地地”制高頻通道示意圖制高頻通

23、道示意圖電力線載波電力線載波3939“相相- -地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖電力線載波電力線載波4040“相相- -地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖電力線載波電力線載波4141“相相- -地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖電力線載波電力線載波4242“相相- -地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖電力線載波電力線載波43431）長期發(fā)信方式）長期發(fā)信方式 正常有高頻電流方式正常有高頻電流方式2 2、高頻通道工作方式、高頻通道工作方式也是信號也是信號信號信號平時平時故障時故障時高頻載波高頻載波只能體現(xiàn)只能體現(xiàn)“有高頻有高頻”和和“無高頻無高頻”2 2個個信息信息1是信號，是

24、信號，0也是信號！也是信號！44442）故障啟動發(fā)信方式）故障啟動發(fā)信方式 正常無高頻電流方式正常無高頻電流方式信號信號3）移頻方式）移頻方式故障時刻故障時刻1f2f信號信號 信號信號信號信號45453 3、電力線載波信號的分類、電力線載波信號的分類 (1)(1)閉鎖信號閉鎖信號(2)(2)允許信號允許信號(3)(3)跳閘信號跳閘信號高頻信號是跳閘的充分條件高頻信號是跳閘的充分條件高頻信號是跳閘的必要高頻信號是跳閘的必要條件，但不是充分條件條件，但不是充分條件收不到高頻信號收不到高頻信號是跳閘的必要條件是跳閘的必要條件4646四、光纖通信四、光纖通信可以傳輸較多的數(shù)字信息。如：傳輸三相電流、電

25、可以傳輸較多的數(shù)字信息。如：傳輸三相電流、電壓的采樣值、相量、跳閘信息、斷路器狀態(tài)信息壓的采樣值、相量、跳閘信息、斷路器狀態(tài)信息等，并且有校驗碼，可靠性很高。等，并且有校驗碼，可靠性很高。三、三、微波通信微波通信既也可以傳輸數(shù)字信息。但衰減受氣候影響較大，既也可以傳輸數(shù)字信息。但衰減受氣候影響較大，且屬于且屬于“視距傳輸視距傳輸”，傳輸距離受限制。，傳輸距離受限制。47475 5 輸電線路縱聯(lián)保護輸電線路縱聯(lián)保護 5-1 5-1 輸電線路導引線縱聯(lián)差動保護輸電線路導引線縱聯(lián)差動保護 （單端測量即階段式保護問題：不能實現(xiàn)全線速動，不適用于220kV及以上線路） 差動式原理： 規(guī)定正方向：每端以流

26、向本線路 中間為正（母線線路為正）。 差動電流取為：Icd =| | (1)正常運行及外部故障時 Icd =0，保護不動作。 (2)內(nèi)部短路時 皆為正， Icd =| |=Id / nTA為短路點的總短路電流，保護動作。 導引線縱聯(lián)差動的不足：通道不可靠；不經(jīng)濟 （只適用于短線路） nmIInmIInmII、nmII4848歸納：歸納：正常運行正常運行或外部故障或外部故障內(nèi)部故障內(nèi)部故障方向元件方向元件兩側均為正兩側均為正阻抗元件阻抗元件一側為正一側為正一側為負一側為負一側動作一側動作一側不動作一側不動作兩側均動作兩側均動作（希望動作）（希望動作）（希望不動）（希望不動）特征分界特征分界 如何

27、應用這些特征？后面陸續(xù)予以介紹。如何應用這些特征？后面陸續(xù)予以介紹。電流相位電流相位相位差相位差接近同相接近同相18049495-2 5-2 輸電線的高頻保護輸電線的高頻保護一、高頻保護基本概念 高頻保護：利用輸電線路本身作為保護信號的傳輸通道，在輸送50Hz工頻電能的同時疊加傳送50300kHz的高頻訊號（保護測量信號），以進行線路兩端電氣量的比較而構成的保護。 由于高頻通道干擾大，不能準確傳送線路兩端電量的全信息，因此一般只傳送兩端的狀態(tài)信息（如：方向，相位）。 高頻保護分類： 方向高頻：比較線路兩端功率方向（即要測U又要測I） 相差高頻：比較線路兩端電流相位（只要測量I）二、高頻通道構成

28、原理50501、阻波器（L、C組成的并聯(lián)電路）：通工頻，阻高頻 * 對高頻：并聯(lián)諧振，呈大阻抗，不能通過，限制在本段輸電線內(nèi)。 * 對工頻：無諧振，呈小阻抗，能順利通過，不影響工頻電量傳輸。 2、結合電容器：其電抗Xc=1/(C)；通高頻，阻工頻。 （同時起到隔離高壓線路與高頻收發(fā)訊機的作用） 3、連接濾波器（由可調(diào)空心變和高頻電纜側電容組成） * 結合電容器+連接濾波器 帶通濾波器 （提取所需高頻信號， 濾除其余高頻干擾） 51515252535354545555 * 為消除高頻波反射，減小高頻能量損耗，帶通濾波器的波阻抗： 輸電線側與輸電線波阻抗（400）匹配 高頻電纜側與電纜波阻抗（10

29、0）匹配 * 接地刀閘6用于檢修連接濾波器。 4、高頻電纜 5、高頻收、發(fā)訊機 * 發(fā)訊機：由繼電保護控制 發(fā)訊方式分：故障發(fā)訊； 長期發(fā)訊。 * 收訊機：可收到對端（閉鎖式也可收到本端）發(fā)訊機所發(fā)高頻訊號。按所收高頻信號的性質可分為： 閉鎖信號；允許信號；跳閘信號。 56563 3、電力線載波信號的分類、電力線載波信號的分類 (1)(1)閉鎖信號閉鎖信號(2)(2)允許信號允許信號(3)(3)跳閘信號跳閘信號高頻信號是跳閘的充分條件高頻信號是跳閘的充分條件高頻信號是跳閘的必要高頻信號是跳閘的必要條件，但不是充分條件條件，但不是充分條件收不到高頻信號收不到高頻信號是跳閘的必要條件是跳閘的必要條

30、件5757三、閉鎖式方向高頻保護1、基本原理（平時無訊，外部故障時發(fā)訊機發(fā)閉鎖訊號） (1)系統(tǒng)正常：啟動元件不啟動，保護不動。 (2)本線路外部短路（d2）： 兩端啟訊元件啟動發(fā)訊機發(fā)訊，靠近故障點端的保護判為反方向而不停訊，該端高頻閉鎖訊號閉鎖兩端保護。 反方向：不停訊正方向：停訊方向判別元件保護啟動元件啟訊元件啟動元件5858(3)本線路內(nèi)部短路（d1）： * 兩側皆有電源時：兩端啟訊元件首先啟訊，兩端保護啟動元件皆啟動，方向元件皆判為正方向使兩端皆停訊，則兩端保護動作跳閘。 * 單側有電源時：無電源端保護不動；有電源端啟訊元件首先啟訊，保護啟動元件啟動，方向元件判為正方向而停訊，則有電

31、源端保護動作跳閘。 (4)閉鎖式方向高頻保護優(yōu)點：內(nèi)部短路并伴隨高頻通道破壞時，仍可正確跳閘。 59592、閉鎖式普通方向高頻保護 (1) 構成 靈敏元件1LJ：啟動發(fā)訊機（整定值?。?不靈敏元件2LJ：啟動跳閘回路（整定值大， Idz.2LJ =(1.62.0)Idz.1LJ ） 方向元件GJ：正方向（母線線路）：動作于停訊 反方向（線路母線）：不動作 6060(2) 采用兩個啟動元件的作用 * 如果用一個啟動元件LJ來代替1LJ和2LJ （啟訊與保護啟動公用） 若兩端啟動元件誤差造成：Idz.LJ.A Idz.LJ.B 當B端外部遠處短路時，可能出現(xiàn)：Idz.LJ.A Id Idz.LJ.

32、B ，則： 靠近短路點端的保護B（為反方向）： LJ不啟動，保護不動但也發(fā)不出閉鎖訊號。 遠離短路點端的保護A（為正方向）： LJ啟訊，但GJ啟動后停訊，則保護誤動。6161 * 用兩個啟動元件1LJ，2LJ：Idz.2LJ =(1.62.0)Idz.1LJ 若B端外部遠處短路時出現(xiàn)：Idz.1LJ.AIdIdz.1LJ.B ， 必有：IdIdz.2LJ.A且IdIdz.2LJ.B，即兩端的2LJ皆不啟動保護。 盡管發(fā)不出閉鎖訊號，保護也不會誤動。 若B端外部遠處短路時出現(xiàn)：Idz.2LJ.AId Idz.1LJ.A且IdIdz.1LJ.B，兩端的1LJ皆可正常啟訊。 靠近短路點的B端（反方向

33、不停訊）發(fā)出的閉鎖訊號閉鎖兩端保護。 (3)時間元件的作用 *展寬t1（100ms）： 防止外部d2點短路 被切除后，本線路 靠近d2點的B端保護先返回（閉鎖訊號先消失），遠離d2點的 A端保護后返回，導致A端保護誤動。 6262 *延時t2（7ms）：防止外部d2點短路時，由于線路的傳輸延 遲，靠近d2的A端發(fā)出的閉鎖訊號尚未到達遠離d2點的B端 造成B端保護誤動。（雖有7ms延時，仍屬于速動保護）(4)系統(tǒng)振蕩時：I1LJ，2LJ啟動，若振蕩中心位于保護 范圍內(nèi)，兩端功率皆為正，保護將誤動（若采用負序、零 序功率方向元件可不受振蕩影響）。 (5)普通方向高頻保護缺點：靈敏度和動作速度受限制

34、，且系 統(tǒng)振蕩時可能誤動。 63633、閉鎖式負序（零序）方向高頻保護 (1)工作情況*正常運行時：無負序電流I2，Y1被閉鎖，保護不動。 *外部故障時：近故障點端保護的負序方向S2為(-)， JZ1啟動發(fā)閉鎖訊號， 兩端皆收到信號兩端JZ2被閉鎖兩端保護不動。 （遠故障點端保護的負序方向S2為(+)，Y1啟動，但在t2延時到達之前已收到閉鎖信號而被閉鎖）6464時間元件的表示方法：時間元件的表示方法：無無輸輸出出輸輸入入時時間間 1t 返返回回動動作作，延延時時立立即即瞬瞬時時1t1t01t1t0 返返回回立立即即動動作作，瞬瞬時時延延時時1t1t1t 6565啟動元件與阻抗之間的靈敏度配合

35、：啟動元件與阻抗之間的靈敏度配合：倍倍的的靈靈敏敏度度。有有末末端端短短路路時時，要要求求：2IZII沒沒有有影影響響。沒沒有有動動作作啟啟動動，IIZI都都已已經(jīng)經(jīng)動動作作。件件動動作作時時，兩兩側側的的啟啟動動元元保保證證：IZII6666一般一般t t2 2為為4 416ms16ms( (等對側信號發(fā)過來等對側信號發(fā)過來) )高頻閉鎖距離保護的原理接線圖高頻閉鎖距離保護的原理接線圖IIZI1t002tt t1 1100ms(100ms(確保兩側阻抗確保兩側阻抗元件返回后元件返回后, ,才撤銷高頻才撤銷高頻) )三個時間的作用三個時間的作用6767* 內(nèi)部故障時： 兩端負序方向S2為(+)

36、 JZ1被閉鎖不發(fā)訊，無閉鎖訊號 Y1啟動JZ2動作出口跳閘。 * 發(fā)生三相對稱故障時，初瞬間存在負序分量，由t3展寬將動 作信號保持40-60ms，故三相對稱故障仍能正確動作。(2) 優(yōu)點：不需兩個啟動元件且反映負序分量動作靈敏、動 作迅速，不受系統(tǒng)振蕩影響。6868(3) 針對接地短路，可采用閉鎖式零序方向高頻保護，原理及構成與閉鎖式負序方向高頻保護類似，一般采用相電流突變量（或零序III段等）作為高頻保護啟訊元件（啟動閉鎖訊號），采用零序方向元件作為高頻保護的方向判別元件(正向停訊，反向不停訊)。 4、閉鎖式高頻距離保護 * 以無方向性或無完全方向性的ZIII（全阻抗ZKJ或偏移特性 阻

37、抗ZKJ）作為高頻部分的啟訊元件。* 以具有完全方向性 的ZII（方向ZKJ）作 為高頻部分的方向 判別元件。* ZI為獨立的方向阻抗 特性的距離I段元件。 6969(1)外部故障時：兩端ZIII啟動，先發(fā)閉鎖訊號。 遠故障點端的ZII動作（正向），閉鎖JZ1，停訊。 近故障點端的ZII不動（反向），不停訊。 兩端皆可收到閉鎖訊號JZ2不動（高頻出口不動）。 對遠故障點的保護： 若故障點在ZII范圍內(nèi)，距離II段經(jīng)tII延時動作；若在ZIII范 圍內(nèi)，距離III段經(jīng)tIII延時動作（起后備保護作用）。 7070(2)內(nèi)部故障時：兩端ZIII啟動，先發(fā)閉鎖訊號。 兩端的ZII動作(正向保護區(qū)內(nèi))

38、，閉鎖兩端JZ1，停止發(fā)訊，兩端皆收不到閉鎖訊號JZ2動作保護瞬時動作跳閘。 若故障點在ZI范圍內(nèi)，還可由距離I段ZI瞬時動作跳閘 * 為了判別方向，ZII一定采用方向阻抗元件 。* 為了確保外部短路時保護不誤動，任一端的ZIII必須在反方向具有保護范圍，且保護范圍至少涵蓋對端ZII延伸出來的保護范圍。 7171四、允許式方向高頻保護特點介紹 允許式不足：本線內(nèi)部故障并伴隨著通道破壞時，保護將拒動。解決措施： (1) 采用相-相耦合,雙頻制（閉鎖式采用相-地耦合,單頻制），則針對出現(xiàn)幾率較大的單相接地故障，通道不會被破壞。(2) 針對相間故障（正好是用做高頻通道的兩相故障，則通道很可能被破壞）

39、，采用解除閉鎖式（相當于增加了一個小的閉鎖式高頻）： * 平時發(fā)監(jiān)頻訊號（監(jiān)視通道完好，監(jiān) 頻訊號采用單頻制） * 出現(xiàn)相間故障：若判為反方向，則仍發(fā)監(jiān)頻信號；若判為正方向，則停監(jiān)發(fā)允（停監(jiān)頻訊號，發(fā)允許信號）。 判為相間故障時，任一端動作條件：本端為正方向； 監(jiān)頻信號消失。 7272五、相差高頻保護1、相差高頻基本原理 規(guī)定電流正方向：保護安裝處母線被保護線路 假設： 與 同相，且線路阻抗角皆為d ，則： 外部短路時： 與 相位差=180 內(nèi)部短路時： 與 相位差=0發(fā)訊機受操作元件控制：電流正半周發(fā)訊，負半周不發(fā)訊。MENEMINIMINI7373發(fā)訊機受操作元件控制：電流正半周發(fā)訊，負半

40、周不發(fā)訊?？梢姡和獠慷搪窌r，兩端收到連續(xù)的高頻閉鎖信號。 內(nèi)部短路時，兩端收到間斷的高頻閉鎖信號。 （間斷角：180）。實際上：內(nèi)部短路時，兩端電流 與 一般不完全同相 間斷角t1，保護動作； 外部故障時：間斷時間t1，保護不動 展寬t2：保證內(nèi)部短路時有一個連續(xù)的出口動作信號 2、相差高頻保護 原理接線： 1LJ，3LJ：正、負序 靈敏元件(低定值)， 用于啟動發(fā)訊機。(平時無訊,故障發(fā)訊) 75752LJ，4LJ：正、負序不 靈敏元件(高定值)， 用于啟動比相元件XB。 I1+KI2：綜合過濾器,作 為控制發(fā)訊機的操作 元件（正半周發(fā)訊， 負半周停訊）3、相差高頻保護相位特性和相繼動作 *

41、 外部短路時， 與 不完全反相有一定間斷角： 7(TA最大角誤差)+15(保護本身最大角誤差)=22 線路傳輸延時角誤差： (6/每100km) 取閉鎖角：b= 22+l+y (y：裕度角) 故相位比較元件XB的延時t1=b/ (：工頻)lkml1006MINI7676* 內(nèi)部短路時， 與 不完全同相間斷角：180- （假設 超前 ：） 考慮到線路傳輸角誤差l ，則： M側：間斷角為180-l ，l 間斷角b ，N側保護動作 N側保護動作后，停訊 M側只收到本側訊號，出現(xiàn)180間斷角而動作。 故：N側先動，M側后動-出現(xiàn)相繼動作。 MINIMINI77774. 3 閉鎖式距離閉鎖式距離縱聯(lián)保護

42、縱聯(lián)保護 稱為：閉鎖式方向縱聯(lián)保護。稱為：閉鎖式方向縱聯(lián)保護。 稱為：閉鎖式距離縱聯(lián)保護。稱為：閉鎖式距離縱聯(lián)保護。 重點介紹常用的閉鎖式距離縱聯(lián)保護。重點介紹常用的閉鎖式距離縱聯(lián)保護。方向判別：方向判別： 1 1）超范圍的功率方向元件。）超范圍的功率方向元件。 2 2）超范圍的方向阻抗元件。）超范圍的方向阻抗元件。7878時間元件的表示方法：時間元件的表示方法：無無輸輸出出輸輸入入時時間間 1t 返返回回動動作作，延延時時立立即即瞬瞬時時1t1t01t1t0 返返回回立立即即動動作作，瞬瞬時時延延時時1t1t1t 7979啟動元件與阻抗之間的靈敏度配合：啟動元件與阻抗之間的靈敏度配合：倍倍的

43、的靈靈敏敏度度。有有末末端端短短路路時時，要要求求：2IZII沒沒有有影影響響。沒沒有有動動作作啟啟動動，IIZI都都已已經(jīng)經(jīng)動動作作。件件動動作作時時，兩兩側側的的啟啟動動元元保保證證：IZII8080一般一般t t2 2為為4 416ms16ms( (等對側信號發(fā)過來等對側信號發(fā)過來) )高頻閉鎖距離保護的原理接線圖高頻閉鎖距離保護的原理接線圖IIZI1t002tt t1 1100ms(100ms(確保兩側阻抗確保兩側阻抗元件返回后元件返回后, ,才撤銷高頻才撤銷高頻) )三個時間的作用三個時間的作用8181高頻閉鎖距離的邏輯工作過程高頻閉鎖距離的邏輯工作過程 以以M側為例說明工作過程，適

44、當?shù)胤絺葹槔f明工作過程，適當?shù)胤皆僦赋鲈僦赋鯪側的不同之處。側的不同之處。 紅色表示：動作，或邏輯為紅色表示：動作，或邏輯為1 1。82821 1）區(qū)外故障）區(qū)外故障以以M側為例說明工作過程側為例說明工作過程N側類似側類似83831 1）區(qū)外故障）區(qū)外故障以以M側為例說明工作過程側為例說明工作過程N側類似側類似84841 1）區(qū)外故障）區(qū)外故障以以M側為例說明工作過程側為例說明工作過程 先閉鎖，防先閉鎖，防誤動；同時，誤動；同時，測試收信回路測試收信回路的完好性。的完好性。85851 1）區(qū)外故障）區(qū)外故障以以M側為例說明工作過程側為例說明工作過程86861 1）區(qū)外故障）區(qū)外故障以以M側為

45、例說明工作過程側為例說明工作過程87871 1）區(qū)外故障）區(qū)外故障以以M側為例說明工作過程側為例說明工作過程 的的作作用用2t 如果對側高如果對側高頻信號沒有傳頻信號沒有傳過來，會出現(xiàn)過來，會出現(xiàn)無閉鎖信號。無閉鎖信號。88881 1）區(qū)外故障）區(qū)外故障以以M側為例說明工作過程側為例說明工作過程 如果對側高如果對側高頻信號沒有傳頻信號沒有傳過來，會出現(xiàn)過來，會出現(xiàn)無閉鎖信號。無閉鎖信號。 沒有沒有t t2 2延時延時，則立即滿足，則立即滿足動作條件。動作條件。 的的作作用用2t8989區(qū)外故障邏輯過程的簡單歸納：區(qū)外故障邏輯過程的簡單歸納：1 1）故障時，兩側先啟動，并且都發(fā)信。）故障時，兩側

46、先啟動，并且都發(fā)信。2 2）正方向元件動作）正方向元件動作僅停止本側發(fā)信。僅停止本側發(fā)信。3 3）反方向側繼續(xù)發(fā)信）反方向側繼續(xù)發(fā)信閉鎖兩側保護。閉鎖兩側保護。利用的特征：任一側為負，就閉鎖保護。利用的特征：任一側為負，就閉鎖保護。90902 2）區(qū)內(nèi)故障）區(qū)內(nèi)故障以以M側為例說明工作過程側為例說明工作過程啟動和發(fā)信啟動和發(fā)信的過程與前的過程與前面是一致的面是一致的91912 2）區(qū)內(nèi)故障）區(qū)內(nèi)故障以以M側為例說明工作過程側為例說明工作過程9292以以M側為例說明工作過程側為例說明工作過程兩側都兩側都停發(fā)高頻停發(fā)高頻2 2）區(qū)內(nèi)故障）區(qū)內(nèi)故障93932 2）區(qū)內(nèi)故障）區(qū)內(nèi)故障以以M側為例說明工

47、作過程側為例說明工作過程 兩側都是兩側都是如圖標識的如圖標識的邏輯邏輯跳閘跳閘9494區(qū)內(nèi)故障邏輯過程的簡單歸納：區(qū)內(nèi)故障邏輯過程的簡單歸納：1 1）故障時，兩側先啟動，并且都發(fā)信。）故障時，兩側先啟動，并且都發(fā)信。2 2）正方向元件動作）正方向元件動作僅停止本側發(fā)信。僅停止本側發(fā)信。3 3）兩側都停信）兩側都停信兩側保護立即跳閘。兩側保護立即跳閘。利用的特征：兩側阻抗均動作，就發(fā)跳令。利用的特征：兩側阻抗均動作，就發(fā)跳令。95953 3）需要防止）需要防止“功率倒向功率倒向”的影響的影響非故障線非故障線 #1#1為負為負 #2#2為正為正如果先跳開如果先跳開#1#1為正為正 #2#2為負為負

48、再如果保護再如果保護2 2識別識別“由正變負由正變負( (功率倒向功率倒向)”)”過程慢一些，過程慢一些，就可能短時出現(xiàn)：兩側均為正的情況就可能短時出現(xiàn)：兩側均為正的情況導致誤動。導致誤動。 故障故障30ms30ms以后，才可能出現(xiàn)以后，才可能出現(xiàn)“功率倒向功率倒向”。解決辦法：。解決辦法： 故障故障30ms以后，如果以后，如果再滿足動作條件，需要延時確認。再滿足動作條件，需要延時確認?！肮β实瓜蚬β实瓜颉?6964 4）防振蕩影響的對策）防振蕩影響的對策防功率倒向影響的對策防功率倒向影響的對策IIZ高頻信號高頻信號0150后后，ms10Zms30II由由后后，1150內(nèi)，內(nèi)，ms無無高高頻頻

49、信信號號確認確認40ms40ms與距離與距離I、II段類似，短時開放段類似，短時開放150ms150ms。9797 相差高頻保護相差高頻保護 利用高頻載波信號傳輸兩側電流的半周信號。利用高頻載波信號傳輸兩側電流的半周信號。 目前，基本上不采用了。其優(yōu)點幾乎都被光纖電流目前，基本上不采用了。其優(yōu)點幾乎都被光纖電流差動保護所涵蓋，另外，光差還有其他更多的優(yōu)點。差動保護所涵蓋，另外，光差還有其他更多的優(yōu)點。 相差高頻有一個優(yōu)點優(yōu)于光差：不必同步采樣。相差高頻有一個優(yōu)點優(yōu)于光差：不必同步采樣。 介紹的目的：了解特征的利用。介紹的目的：了解特征的利用。9898調(diào)制過程可以理解為（僅作為理解）：調(diào)制過程可

50、以理解為（僅作為理解）： 高頻信號高頻信號高頻高頻9999MI區(qū)內(nèi)故障時區(qū)內(nèi)故障時 調(diào)制調(diào)制 高頻信號與電高頻信號與電流幅值無關。流幅值無關。 如圖，紅色的如圖，紅色的高頻信號高頻信號(對側發(fā)對側發(fā)過來過來)是經(jīng)過了傳是經(jīng)過了傳輸?shù)乃p所致。輸?shù)乃p所致。 將正半周方波調(diào)將正半周方波調(diào)制成高頻信號制成高頻信號 出現(xiàn)斷續(xù)出現(xiàn)斷續(xù)( (大于閉鎖角大于閉鎖角) )的高頻信號，滿足動作條件的高頻信號，滿足動作條件 MININiMiNI100100外部故障時外部故障時 調(diào)制調(diào)制 兩側高頻信號銜接起來兩側高頻信號銜接起來( (高頻信號是連續(xù)高頻信號是連續(xù)的的) )，無高頻間斷，不滿足動作條件。，無高頻間斷

51、，不滿足動作條件。 MININiMiMINI1011014. 4 縱聯(lián)電流差動縱聯(lián)電流差動保護保護setnmjIII0I ，得：，得：由由mInmII setI動作門檻?？紤]動作門檻。考慮TATA誤差、分布電容等影誤差、分布電容等影 響因素，并躲不平衡電流、非周期分量。響因素，并躲不平衡電流、非周期分量。nInImI102102max.knpstmax.unpIKK.I10 最大不平衡電流：最大不平衡電流：外部短路最大電流外部短路最大電流( (二次值二次值) )非周期分量系數(shù)非周期分量系數(shù)TA同型系數(shù)同型系數(shù)( (同型取同型取0.5,0.5,不同型取不同型取1)1)10%誤差誤差二次電流二次電

52、流一次電流一次電流理想理想飽和曲線飽和曲線10%誤差誤差max.kI103103max.knpstmax.unpIKK.I10 最大不平衡電流：最大不平衡電流：外部短路最大電流外部短路最大電流( (二次值二次值) )非周期分量系數(shù)非周期分量系數(shù)TA同型系數(shù)同型系數(shù)( (同型取同型取0.5,0.5,不同型取不同型取1)1)10%誤差誤差二次電流二次電流一次電流一次電流理想理想飽和曲線飽和曲線10%誤差誤差max.kI1)不同型時，最不同型時，最大誤差：大誤差：10%2)同型時同型時,考慮都考慮都有誤差有誤差,最大為：最大為：0.510% =5%104104max.unbnmIII 程程為為：這這

53、樣樣，最最安安全全的的動動作作方方考慮到：電流互感器的傳變誤差是隨著電流的大考慮到：電流互感器的傳變誤差是隨著電流的大 小而變化的。小而變化的。為此，更科學的方案是：為此，更科學的方案是：制動量為浮動的。制動量為浮動的。動作量動作量制動量制動量 在所有電流差動保護中，研究內(nèi)容之一：制動量在所有電流差動保護中，研究內(nèi)容之一：制動量如何選擇？如何選擇？ nmnmresnmresnmresIIcosIIKIIKIIK 0.80.5Kres一一般般取?。嚎伎紤]慮各各種種因因素素后后，制制動動系系數(shù)數(shù)。常用的制動量為：常用的制動量為：105105nmresnmI-IKII 常用動作方程修改為：常用動作方

54、程修改為： 進一步考慮到：電流較小時，誤差會使得上式誤動。進一步考慮到：電流較小時，誤差會使得上式誤動。因此，再加入一個最小電流的限定：因此，再加入一個最小電流的限定：OPnmIII OPnmnmresnmIIIIIKII兩兩個個條條件件合合并并后后：動作區(qū)動作區(qū)nmII-nmII nmresnmIIKII- OPI1061062t4.4.2 兩側異地電流的同步測量兩側異地電流的同步測量1、基于數(shù)據(jù)通道（光纖通信）的同步方法、基于數(shù)據(jù)通道（光纖通信）的同步方法假設假設M側為主站側為主站(基準側基準側)、N側為從站側為從站(需要調(diào)整同步需要調(diào)整同步)失步狀態(tài)失步狀態(tài)主站主站從站從站nImI1t3

55、t4tST 23tt 從從站站知知道道 14tt 主主站站知知道道1071072t4.4.2 兩側異地電流的同步測量兩側異地電流的同步測量1、基于數(shù)據(jù)通道（光纖通信）的同步方法、基于數(shù)據(jù)通道（光纖通信）的同步方法假設假設M側為主站側為主站(基準側基準側)、N側為從站側為從站(需要調(diào)整同步需要調(diào)整同步)失步狀態(tài)失步狀態(tài)dtdt主站主站從站從站nImI1t3t4tST1081082t失步狀態(tài)失步狀態(tài)dt主站主站從站從站1t3t4tST在來回在來回路徑路徑( (路由路由) )一樣一樣的條件下，有：的條件下，有：ddtt 22314tttttd dt于是于是dt109109兩側同步的步驟：兩側同步的步驟：1）從站將）從站將 發(fā)給主站；發(fā)給主站；2）主站利用已知的）主站利用已知的 ，求出，求出 ，再發(fā)給從站；，再發(fā)給從站；3）從站根據(jù)）從站根據(jù) 進行采用時刻的跳整，實現(xiàn)同步。進行采用時刻的跳整，實現(xiàn)同步。 23tt 14tt dtdt 22314tttt