第4章輸電線縱聯(lián)保護

1、第第 四四 章章 輸電線路縱聯(lián)保護Pilot Protection for Transmission Lines 第一節(jié) 輸電線路縱聯(lián)保護概述一、電流、距離保護的缺陷反映：反映：缺陷：缺陷：MN123220kV 220kV 難以滿足穩(wěn)定性要求。難以滿足穩(wěn)定性要求。k1一側(cè)電氣量一側(cè)電氣量無法實現(xiàn)全線速動，無法實現(xiàn)全線速動，k2二段有延時，二段有延時，問題：保護切除時間和系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系？問題：保護切除時間和系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系？ PeIIPeIIImPTPeI0P Pt tm0PeIIPeIPT0P PPeIIIt t01. 1. 兩端電流相量和兩端電流相量和二、輸電線路兩側(cè)電氣量的故障特征 1K

2、NMIIII0NMIIIMNk1MINI區(qū)內(nèi)故障MNk2MINI區(qū)外故障（正方向：母線線路）（正方向：母線線路）2. 2. 兩端功率方向兩端功率方向MNk1MINI區(qū)內(nèi)故障區(qū)外故障MNk2MINIMSNSMSNS兩側(cè)功率方向均為正兩側(cè)功率方向均為正一側(cè)功率方向為負一側(cè)功率方向為負NI3. 3. 兩端電流相位特征兩端電流相位特征0MNk1MINI區(qū)內(nèi)故障MNk2MINI區(qū)外故障1804. 4. 兩端測量阻抗兩端測量阻抗區(qū)內(nèi)故障：區(qū)內(nèi)故障：區(qū)外故障：區(qū)外故障：兩端兩端 Z ZII II （短路阻抗）（短路阻抗）均啟動均啟動近端近端 Z ZII II （短路阻抗）（短路阻抗）不啟動不啟動。假設(shè)：電源

3、電勢相角相等無分布電容、TA、TV無誤差Unit Protection通信設(shè)備通信設(shè)備通道特點：特點：三、反映線路兩側(cè)電氣量的縱聯(lián)保護MNk1k2保護裝置保護裝置絕對選擇性絕對選擇性無時限跳閘無時限跳閘定義：定義： 通信通道、通信通道、兩側(cè)保護縱向連接、兩側(cè)保護縱向連接、 電氣量特征對傳、電氣量特征對傳、同時比較、聯(lián)合工作。同時比較、聯(lián)合工作。電流、功率方向、電流相位（反映兩（反映兩TATA間任意點故障）間任意點故障）四、縱聯(lián)保護基本原理 1. 1. 縱聯(lián)電流差動縱聯(lián)電流差動兩端電流相量和特征兩端電流相量和特征2. 2. 方向比較式縱聯(lián)保護方向比較式縱聯(lián)保護1KNMIIII0NMIIIsetN

4、MIII兩端功率方向兩端功率方向閉鎖式閉鎖式方向縱聯(lián)保護方向縱聯(lián)保護3. 3. 電流相位比較式縱聯(lián)保護電流相位比較式縱聯(lián)保護兩端電流相位特征兩端電流相位特征4. 4. 距離縱聯(lián)保護距離縱聯(lián)保護兩端測量阻抗兩端測量阻抗MNk1k2允許式允許式方向縱聯(lián)保護方向縱聯(lián)保護1. 1. 按通道分類按通道分類五、縱聯(lián)保護的分類 2. 2. 按原理分類按原理分類導引線導引線：10km10km，TA二次電流，電流差動保護二次電流，電流差動保護電力線載波電力線載波：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時能動：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時能動微波微波：信息量大信息量大光纖光纖：信息量大，抗干擾信息量大，抗干擾（1 1

5、）方向比較式縱聯(lián)保護方向比較式縱聯(lián)保護: : 功率方向、測量阻抗判斷結(jié)果功率方向、測量阻抗判斷結(jié)果（2 2）縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流差動保護：電流波形、相位：電流波形、相位方向縱聯(lián)保護距離縱聯(lián)保護邏輯信號電氣量MNk1信息同步采集信息同步采集第二節(jié) 縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換一、導引線通信（Pilot Wire Communication） 四、光纖通信（Optical Fiber Communication） 通信容量大通信容量大、抗干擾、節(jié)省金屬材料等抗干擾、節(jié)省金屬材料等優(yōu)點：優(yōu)點：原理：縱聯(lián)電流分相差動保護原理：縱聯(lián)電流分相差動保護電信號光信號電信號光信號光纖&保護元件閉鎖信號跳閘脈沖&保

6、護元件允許信號跳閘脈沖MNk1MINIMSNSMNk2MININSMS閉鎖式方向縱聯(lián)保護允許式方向縱聯(lián)保護允許信號允許信號閉鎖信號閉鎖信號第三節(jié) 方向比較式縱聯(lián)保護一、閉鎖式方向縱聯(lián)保護1. 1. 工作原理工作原理kBCAD123456閉鎖信號閉鎖信號故障線路：非故障線路：正常時正常時: : 第三節(jié) 方向比較式縱聯(lián)保護兩端功率方向均為正，無閉鎖信號，保護動作。功率方向為負的一側(cè)發(fā)閉鎖信號，將兩側(cè)保護閉鎖。故障時：方向為負側(cè)發(fā)送閉鎖信號；故障時：方向為負側(cè)發(fā)送閉鎖信號；方向為正側(cè)不發(fā)閉鎖信號。方向為正側(cè)不發(fā)閉鎖信號。kBCAD123456閉鎖信號閉鎖信號區(qū)內(nèi)故障伴有通道損壞時，保護能否正確動作？

7、區(qū)內(nèi)故障伴有通道損壞時，保護能否正確動作？&保護元件允許信號跳閘脈沖閉鎖信號： 故障線路的保護不受通道損壞的影響能夠可靠 動作，不會拒動； 非故障線路的保護受通道損壞的影響會誤動。如果傳送的是允許信號呢？如果傳送的是允許信號呢？答：受通道損壞的影響保護會拒動。 第四節(jié) 縱聯(lián)電流差動保護一、縱聯(lián)電流差動保護原理MNk1k2KDMINImInIrI0NMIIKNMIII正常、外部故障：內(nèi)部故障：1. 1. 工作原理工作原理基爾霍夫定律2. 2. 保護特性保護特性1 1）無制動作用）無制動作用NNTAnMMTAmIInIIInI11NMTAnmunbIInIII1setnmrIIIImax. kst

8、ernprelsetIKKKKImax.LrelsetIKI2min.setksetrsenIIIIK不平衡電流：躲過外部短路最大不平衡電流:躲過最大負荷電流（一側(cè)CT斷線）: 整定：校驗：（單側(cè)電源最小方式最小短路電流）MNk1k2KDMINImInIrI2 2）有制動作用）有制動作用nmII動作電流：制動電流：nmII正常、外部故障：正常、外部故障：內(nèi)部故障：內(nèi)部故障：動作作用強，制動作用弱動作作用強，制動作用弱制動作用強，動作作用弱制動作用強，動作作用弱制動特性：制動特性： 整定值不是定值，而是隨制動電流變化的特性。整定值不是定值，而是隨制動電流變化的特性。動作方程：動作方程：0opnm

9、nmIIIkII動作區(qū)I rI resI op0特點：特點： 內(nèi)部短路時提高了靈敏性；外部短路時提高了可靠性。內(nèi)部短路時提高了靈敏性；外部短路時提高了可靠性。3. 3. 兩側(cè)電流的同步測量兩側(cè)電流的同步測量“同步數(shù)據(jù)同步數(shù)據(jù)”： 同步采樣、同步采樣、同時刻采樣點計算同時刻采樣點計算1）基于數(shù)據(jù)通道的同步方法）基于數(shù)據(jù)通道的同步方法2）基于）基于GPS的同步方法的同步方法采樣時刻調(diào)整法采樣時刻調(diào)整法同步采樣：秒脈沖同步采樣：秒脈沖相同時標：標準時間相同時標：標準時間采樣數(shù)據(jù)修正法采樣數(shù)據(jù)修正法時鐘校正法時鐘校正法縱聯(lián)電流差動保護主要用在線路、發(fā)電機、變壓器、母線等元件上；MNk1k21. 1. 電流互感器的誤差和不平衡電流電流互感器的誤差和不平衡電流2. 2. 輸電線路分布電容的影響輸電線路分布電容的影響3. 3. 重負荷條件下過渡電阻的影響重負荷條