電力系統(tǒng)繼電保護 第四章輸電線路的縱聯(lián)保護

1、第四章第四章 輸電線路的縱聯(lián)保護輸電線路的縱聯(lián)保護n問題的提出問題的提出 在在220kV220kV及以上系統(tǒng)中，為滿及以上系統(tǒng)中，為滿足穩(wěn)定性要求，在線路上發(fā)生故足穩(wěn)定性要求，在線路上發(fā)生故障時，要求障時，要求全線速動全線速動( (即無時限即無時限切除任意一點故障切除任意一點故障) )，快速切除，快速切除故障，以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性要求。故障，以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性要求。第一節(jié)第一節(jié) 輸電線路縱聯(lián)保護概述輸電線路縱聯(lián)保護概述反應單側電源電氣量的保護（電流、電壓和距反應單側電源電氣量的保護（電流、電壓和距離保護）無法實現(xiàn)全線速動！離保護）無法實現(xiàn)全線速動！無法識別線路末端和下條線路始端的故障，為無法識別線路

2、末端和下條線路始端的故障，為保證選擇性，就必須延時。保證選擇性，就必須延時。n電流保護、距離保護，電流保護、距離保護，I段只段只保護線路的保護線路的80%85%，對其，對其余的余的15%20%線路故障，只線路故障，只能靠帶延時能靠帶延時0.5s時間的時間的II段來段來保護，保護，對高壓輸電線路不能滿對高壓輸電線路不能滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，需要尋足系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，需要尋求新的能保護線路全長的保護。求新的能保護線路全長的保護。如何保證瞬時切除高壓輸電線路故障？如何保證瞬時切除高壓輸電線路故障？解決辦法：獲取對側的電氣量信息，判斷故障是獲取對側的電氣量信息，判斷故障是否在保護區(qū)內(nèi)。否在保護區(qū)內(nèi)。

3、采用線路縱聯(lián)保護！采用線路縱聯(lián)保護！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、外部尋找內(nèi)部故障與其他工況（正常運行、外部故障）故障）的特征的特征區(qū)別和差異區(qū)別和差異 提取判據(jù)，構提取判據(jù)，構成繼電保護成繼電保護原理。原理。兩側兩側電氣量的特征電氣量的特征 當然，構成原理后，再分析影響因素；并當然，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（需要權衡研究消除影響因素的對策、措施（需要權衡利弊后，再確定是否采用）。利弊后，再確定是否采用）。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

4、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180n縱聯(lián)保護：縱聯(lián)保護：用某種通信信道將輸電線用某種通信信道將輸電線路兩端的保護裝置路兩端的保護裝置縱向縱向聯(lián)結起來，將聯(lián)結起來，將一端電氣量（一端電氣量（電流、功率方向電流、功率方向等）傳等）傳到對端進行比較，到對端進行比較，判斷故障在本線路判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是范圍之外范圍內(nèi)還是范圍之外，從而決定是否，從而

5、決定是否切除被保護線路。切除被保護線路。n可以實現(xiàn)本線路全長范圍內(nèi)任意一點可以實現(xiàn)本線路全長范圍內(nèi)任意一點故障的零秒切除的保護。故障的零秒切除的保護。n縱聯(lián)保護沒有后備保護功能縱聯(lián)保護沒有后備保護功能縱聯(lián)保護分類：縱聯(lián)保護分類：單元式保護單元式保護（輸電線路作為一個被保護單元）（輸電線路作為一個被保護單元）n從輸電線路的每一端采集電氣量從輸電線路的每一端采集電氣量的測量值，通過通信通道傳送到其他的測量值，通過通信通道傳送到其他各端。在各端將這些測量值進行直接各端。在各端將這些測量值進行直接比較，以決定保護裝置是否應該動作比較，以決定保護裝置是否應該動作跳閘。跳閘。n 比如：相位差動保護，電流差

6、動保護比如：相位差動保護，電流差動保護非單元式保護非單元式保護n在輸電線路各端對某種或幾種電氣在輸電線路各端對某種或幾種電氣量進行測量，但并不將測量值直接傳送量進行測量，但并不將測量值直接傳送到其他各端直接進行比較，而是傳送根到其他各端直接進行比較，而是傳送根據(jù)這些測量值得到的對故障性質（如故據(jù)這些測量值得到的對故障性質（如故障方向、故障位置）的某種判斷結果。障方向、故障位置）的某種判斷結果。n比如：方向比較式縱聯(lián)保護，距離縱聯(lián)比如：方向比較式縱聯(lián)保護，距離縱聯(lián)保護（歐洲普遍應用）保護（歐洲普遍應用）縱聯(lián)保護分類：縱聯(lián)保護分類：任何縱聯(lián)保護都是依靠通信通道傳送的某種信任何縱聯(lián)保護都是依靠通信通

7、道傳送的某種信號來判斷故障的位置是否在被保護線路內(nèi)號來判斷故障的位置是否在被保護線路內(nèi)信號：信號：n閉鎖信號閉鎖信號n收不到這種信號是保護動作跳閘的必要條件收不到這種信號是保護動作跳閘的必要條件n允許信號允許信號n收到這種信號是保護動作跳閘的必要條件收到這種信號是保護動作跳閘的必要條件n跳閘信號跳閘信號n收到這種信號是保護動作于跳閘的充要條件收到這種信號是保護動作于跳閘的充要條件n縱聯(lián)保護信號傳輸方式：縱聯(lián)保護信號傳輸方式：n（1 1）以導引線作為通信通道：）以導引線作為通信通道：縱聯(lián)差縱聯(lián)差動保護動保護n（2 2）電力線載波：）電力線載波：高頻保護高頻保護（方向高（方向高頻保護，相差高頻保護

8、），其中頻保護，相差高頻保護），其中方向高方向高頻保護頻保護又包括高頻閉鎖方向保護，高頻又包括高頻閉鎖方向保護，高頻閉鎖負序方向保護，高頻閉鎖距離保護；閉鎖負序方向保護，高頻閉鎖距離保護；n（3 3）微波：）微波：微波保護，微波保護，長線路，需要長線路，需要中繼站；中繼站； 縱聯(lián)保護按通道類型分類縱聯(lián)保護按通道類型分類A. 按通信通道分：按通信通道分：(1) 導引線通道導引線通道需要沿線鋪設導引線電纜傳送電氣量信息，其需要沿線鋪設導引線電纜傳送電氣量信息，其投資隨線路的長度而增加。此外，導引線越長，投資隨線路的長度而增加。此外，導引線越長，其自身安全性越低。用于短線路。其自身安全性越低。用于短

9、線路。(2) 電力線載波通道電力線載波通道利用輸電線路本身作為通信通道，不需專門架利用輸電線路本身作為通信通道，不需專門架設通信通道，應用廣泛。設通信通道，應用廣泛。注意：線路發(fā)生故障時通道可能遭到破壞。注意：線路發(fā)生故障時通道可能遭到破壞?？v聯(lián)保護的分類：縱聯(lián)保護的分類：(3) 微波通道微波通道是一種多路通信通道，頻帶寬，可傳送交流電是一種多路通信通道，頻帶寬，可傳送交流電的波形。是理想的通道，但保護專用微波通道的波形。是理想的通道，但保護專用微波通道是不經(jīng)濟的。是不經(jīng)濟的。(4) 光纖通道光纖通道采用光纖作為通信通道，目前超高壓線路在采用光纖作為通信通道，目前超高壓線路在架線時已同時架設光

10、纖通道，所以，已被越來架線時已同時架設光纖通道，所以，已被越來越多的超高壓線路采用。越多的超高壓線路采用。B. 按保護動作原理分：按保護動作原理分：(1) 方向比較式縱聯(lián)保護方向比較式縱聯(lián)保護l兩側的保護裝置將本側的功率方向、測量阻兩側的保護裝置將本側的功率方向、測量阻抗是否在規(guī)定的方向、區(qū)段內(nèi)的判別結果傳抗是否在規(guī)定的方向、區(qū)段內(nèi)的判別結果傳送到對側，每側保護裝置根據(jù)兩側的判別結送到對側，每側保護裝置根據(jù)兩側的判別結果，區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。果，區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。l傳送的是邏輯信號，而非電氣量本身。傳送的是邏輯信號，而非電氣量本身。l 分為分為方向縱聯(lián)保護方向縱聯(lián)保護和和距離

11、縱聯(lián)保護距離縱聯(lián)保護。(2) 縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流差動保護l將本側電流的波形或代表電流相位的信號傳送將本側電流的波形或代表電流相位的信號傳送到對側，兩側同時比較后區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是到對側，兩側同時比較后區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障；區(qū)外故障；l在每側直接比較兩側的電氣量；在每側直接比較兩側的電氣量；l要求兩側信息同步采集。要求兩側信息同步采集。l 分為分為縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流差動保護和和縱聯(lián)電流相位差動縱聯(lián)電流相位差動保護保護。4.2輸電線路縱聯(lián)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n輸電線路縱聯(lián)保護需要通過輸電線路縱聯(lián)保護需要通過通信通信設備設備和和通信通道通信通道快速地進行

12、信息快速地進行信息傳遞。傳遞。n 目前常用的通信方式有：目前常用的通信方式有：n 導引線通信導引線通信n 電力線載波通信電力線載波通信n 微波通信微波通信n 光纖通信光纖通信1 1 導引線通信導引線通信利用鋪設在輸電線路兩端變電站之間的二次電利用鋪設在輸電線路兩端變電站之間的二次電纜傳遞被保護線路各側信息的通信方式稱之為纜傳遞被保護線路各側信息的通信方式稱之為導引線通信導引線通信，以導引線為通道的縱聯(lián)保護稱為，以導引線為通道的縱聯(lián)保護稱為導引線縱聯(lián)保護。導引線縱聯(lián)保護。 優(yōu)點：不受系統(tǒng)振蕩的影響，不受非全相的影響，優(yōu)點：不受系統(tǒng)振蕩的影響，不受非全相的影響，簡單可靠簡單可靠缺點：導引線不能太長

13、缺點：導引線不能太長保護原理：電流差動原理保護原理：電流差動原理適用于短線適用于短線路路2 2 電力線載波通道（高頻）電力線載波通道（高頻） 將線路兩端的電流相位（或功率方向）信息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)過高頻耦合設備將高頻信轉變?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龋瑢Χ诵盘柕耐ǖ缹⒏哳l載波信號傳輸?shù)綄龋瑢Χ嗽俳?jīng)過高頻耦合設備將高頻信號接收，以實現(xiàn)再經(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（或功率方向）的比較，稱為各端電流相位（或功率方向

14、）的比較，稱為高高頻保護頻保護。 根據(jù)通道的構成，輸電線路載波通信分為：根據(jù)通道的構成，輸電線路載波通信分為：l “相相-相相”式式u 連接在兩相導線之間連接在兩相導線之間l “相相-地地”式式u 連接在輸電線一相導線和大地之間連接在輸電線一相導線和大地之間 1、輸電線路載波通信的構成、輸電線路載波通信的構成繼電部分GR耦合電容器高頻電纜高頻阻波器輸電線路高頻通道部分關開地接連接濾波器GR繼電部分(1)(1)阻波器阻波器：阻波器是由阻波器是由一電感線圈與可變電容器一電感線圈與可變電容器并聯(lián)組成的回路。當并聯(lián)并聯(lián)組成的回路。當并聯(lián)諧振時，它所呈現(xiàn)的阻抗諧振時，它所呈現(xiàn)的阻抗最大（最大（10001

15、000以上），利以上），利用這一特性，使其諧振頻用這一特性，使其諧振頻率為所用的載波頻率。這率為所用的載波頻率。這樣的高頻信號就被限制在樣的高頻信號就被限制在被保護輸電線路的范圍以被保護輸電線路的范圍以內(nèi)，而不能穿越到相鄰線內(nèi)，而不能穿越到相鄰線路上去。但對工頻電流而路上去。但對工頻電流而言，阻波器僅呈現(xiàn)電感線言，阻波器僅呈現(xiàn)電感線圈的阻抗，數(shù)值很小（約圈的阻抗，數(shù)值很小（約為為0.040.04左右），并不影左右），并不影響它的傳輸。響它的傳輸。(2) 耦合電容器（濾波、隔工頻）耦合電容器（濾波、隔工頻） 耦合電容器與連接濾波器共同配耦合電容器與連接濾波器共同配合，將載波信號傳遞至輸電線路，同

16、時合，將載波信號傳遞至輸電線路，同時使高頻收發(fā)信機與工頻高壓線路絕緣。使高頻收發(fā)信機與工頻高壓線路絕緣。由于耦合電容器對于工頻電流呈現(xiàn)極大由于耦合電容器對于工頻電流呈現(xiàn)極大的阻抗，故由它所導致的工頻泄漏電流的阻抗，故由它所導致的工頻泄漏電流極小。極小。(3) 連接濾波器連接濾波器 連接濾波器由一個可調節(jié)的空心變連接濾波器由一個可調節(jié)的空心變壓器及連接至高頻電纜一側的電容器組壓器及連接至高頻電纜一側的電容器組成。耦合電容器與連接濾波器共同組成成。耦合電容器與連接濾波器共同組成一個四端網(wǎng)絡的一個四端網(wǎng)絡的“帶通濾波器帶通濾波器”，使所，使所需頻帶的高頻電流能夠通過。空心變壓需頻帶的高頻電流能夠通過

17、。空心變壓器進一步使收、發(fā)信機與輸電線路高壓器進一步使收、發(fā)信機與輸電線路高壓部分隔離，提高了安全性。部分隔離，提高了安全性。(4) 保護間隙：保護間隙：高頻通道的輔助設備，用它高頻通道的輔助設備，用它保護高頻收發(fā)信機和高頻電纜免受過電壓保護高頻收發(fā)信機和高頻電纜免受過電壓的沖擊。的沖擊。(5) 接地開關：接地開關：也是高頻通道的輔助設備，也是高頻通道的輔助設備，在調整或維修高頻收發(fā)信機和連接濾波器在調整或維修高頻收發(fā)信機和連接濾波器時，將它接地，以保證人身安全。時，將它接地，以保證人身安全。 (6) 高頻電纜：高頻電纜： 將位于主控室的高頻收發(fā)信機與戶外變電站將位于主控室的高頻收發(fā)信機與戶外

18、變電站的連接濾波器連接起來。的連接濾波器連接起來。(7) 高頻收、發(fā)信機高頻收、發(fā)信機 發(fā)信機部分系由繼電保護來控制，通常都是在電力發(fā)信機部分系由繼電保護來控制，通常都是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護部分啟動之后它才發(fā)出信號。由系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護部分啟動之后它才發(fā)出信號。由發(fā)信機發(fā)出的信號，通過高頻通道送到對端的收信機中，發(fā)信機發(fā)出的信號，通過高頻通道送到對端的收信機中，也為自己的收信機所接收。高頻收信機接收本端和對端也為自己的收信機所接收。高頻收信機接收本端和對端所發(fā)送的高頻信號，經(jīng)過比較判斷之后，再動作于繼電所發(fā)送的高頻信號，經(jīng)過比較判斷之后，再動作于繼電保護，使之跳閘或將它閉鎖。保護，使之

19、跳閘或將它閉鎖。 2.2.電力線載波通道的特點電力線載波通道的特點通道傳輸?shù)男盘栴l率范圍：通道傳輸?shù)男盘栴l率范圍：50400kHz。 1) 無中繼通信距離長（幾百公里）；無中繼通信距離長（幾百公里）； 2) 經(jīng)濟、使用方便；經(jīng)濟、使用方便； 3) 工程施工比較簡單；工程施工比較簡單； 4) 高壓輸電線路的電暈、短路、開關操作都會對高壓輸電線路的電暈、短路、開關操作都會對載波通信造成干擾。載波通信造成干擾。l 一般用于傳遞狀態(tài)信號，常用于構成一般用于傳遞狀態(tài)信號，常用于構成方向方向比較式縱聯(lián)保護比較式縱聯(lián)保護和和電流相位比較式縱聯(lián)保護電流相位比較式縱聯(lián)保護。3.電力線載波通道的工作方式電力線載波

20、通道的工作方式三種：正常無高頻、正常有高頻、移頻方式。三種：正常無高頻、正常有高頻、移頻方式。（1 1）正常時無高頻電流方式（短時發(fā)信）正常時無高頻電流方式（短時發(fā)信）在正常條件下發(fā)信機不工作，通道中沒有高頻電流，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。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。需定期檢查高頻通需定期檢查高頻通道是否完好：道是否完好：手動或自動手動或自動（2 2）正常時有高頻電流方式（長時發(fā)信）正常時有高頻電流方式（長時發(fā)信）在正常工作條件下發(fā)信機始終處于發(fā)信狀態(tài)，沿高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

21、高頻電流。頻通道傳送高頻電流。優(yōu)點：優(yōu)點：高頻通道部分經(jīng)常處于監(jiān)視的狀態(tài)，可靠性高；且無高頻通道部分經(jīng)常處于監(jiān)視的狀態(tài)，可靠性高；且無需收、發(fā)信機啟動元件，簡化裝置。需收、發(fā)信機啟動元件，簡化裝置。缺點：缺點：經(jīng)常處于發(fā)信狀態(tài)，增加了對其他通信設備的干擾時經(jīng)常處于發(fā)信狀態(tài)，增加了對其他通信設備的干擾時間；也易受外界高頻信號干擾，應具有更高的抗干擾能力。間；也易受外界高頻信號干擾，應具有更高的抗干擾能力。（3 3）移頻方式）移頻方式在正常工作條件下，發(fā)信機向對側傳送頻率為在正常工作條件下，發(fā)信機向對側傳送頻率為f1的的高頻電流；當發(fā)生故障時，繼電保護裝置控制發(fā)信高頻電流；當發(fā)生故障時，繼電保護裝

22、置控制發(fā)信機移頻，停止發(fā)送頻率為機移頻，停止發(fā)送頻率為f1的高頻電流，而發(fā)出頻的高頻電流，而發(fā)出頻率為率為f2的高頻電流。的高頻電流。優(yōu)點：優(yōu)點：能監(jiān)視通道工作能監(jiān)視通道工作情況，提高可靠性，抗情況，提高可靠性，抗干擾能力強。干擾能力強。缺點：缺點：占用的頻帶寬，占用的頻帶寬，通道利用率低。通道利用率低。電力線載波通道的工作方式電力線載波通道的工作方式我國常用正常無高頻電流方式。高頻電流頻率高頻電流頻率分為分為單頻制單頻制和和雙頻制雙頻制。 電力線載波信號的種類電力線載波信號的種類按高頻載波通道在縱聯(lián)保護中的作用，按高頻載波通道在縱聯(lián)保護中的作用，將載波信號分為將載波信號分為閉鎖信號、允許信閉

23、鎖信號、允許信號、跳閘信號號、跳閘信號。閉鎖信號：收到高頻信號時，阻止本端閉鎖信號：收到高頻信號時，阻止本端保護動作于跳閘，即沒有收到高頻電流保護動作于跳閘，即沒有收到高頻電流信號是保護作用于跳閘的必要條件。信號是保護作用于跳閘的必要條件。允許信號：收到高頻信號時，允許本端保護允許信號：收到高頻信號時，允許本端保護動作于跳閘，即收到高頻電流信號是本端保動作于跳閘，即收到高頻電流信號是本端保護作用于跳閘的必要條件。護作用于跳閘的必要條件。跳閘信號：收到高頻信號時，可直接動作于跳閘信號：收到高頻信號時，可直接動作于跳閘。跳閘。在不知對端信息的情況下即可跳閘，則本側和對側的保護在不知對端信息的情況下

24、即可跳閘，則本側和對側的保護元件必須具有區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障的能力，如距離元件必須具有區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障的能力，如距離I段、段、零序電流零序電流I段等。段等。只有在兩端保護的只有在兩端保護的I段有重疊區(qū)時才能實現(xiàn)全線速動。段有重疊區(qū)時才能實現(xiàn)全線速動。3 3 微波通信微波通信頻段為頻段為30030000MHz，超短波的無線電波，頻帶寬，信息傳輸容量大，傳，超短波的無線電波，頻帶寬，信息傳輸容量大，傳輸距離不超過輸距離不超過4060km；距離較遠時，要裝設微波中繼站，以增強和傳遞微；距離較遠時，要裝設微波中繼站，以增強和傳遞微波信號。通信速率快，可用于縱聯(lián)電流差動原理的保護。波信號。通信速

25、率快，可用于縱聯(lián)電流差動原理的保護。4 4 光纖通信光纖通信1.1.光纖通信的構成光纖通信的構成光發(fā)射機、光纖、中繼器和光接收機。光發(fā)射機、光纖、中繼器和光接收機。2.2.光纖通信的優(yōu)點光纖通信的優(yōu)點通信容量大、節(jié)約大量金屬材料、抗干擾性能好等。通信容量大、節(jié)約大量金屬材料、抗干擾性能好等。光信號在光導纖維內(nèi)傳輸具有衰耗低、抗干擾能力強、通信容光信號在光導纖維內(nèi)傳輸具有衰耗低、抗干擾能力強、通信容量大、比微波通信提高量大、比微波通信提高10 萬倍以上等優(yōu)點。目前光纖通信使萬倍以上等優(yōu)點。目前光纖通信使用的波長為用的波長為0.85 um、 1.31 um、1.55 um 。光纖分多模光纖和。光纖

26、分多模光纖和單模光纖，后者比前者特性好，衰減小、頻帶寬適用于大容量單模光纖，后者比前者特性好，衰減小、頻帶寬適用于大容量遠距離的通信系統(tǒng)。遠距離的通信系統(tǒng)。 光纖具有寬帶、遠距離傳輸能力強、保密性好、抗干擾能力光纖具有寬帶、遠距離傳輸能力強、保密性好、抗干擾能力強等優(yōu)點強等優(yōu)點,是未來通信網(wǎng)的主要實現(xiàn)技術。是未來通信網(wǎng)的主要實現(xiàn)技術。繼電保護通信通道的選擇原則繼電保護通信通道的選擇原則n優(yōu)先考慮采用光纖通道優(yōu)先考慮采用光纖通道n其他其他一、概念一、概念以正常無高頻電流而在區(qū)外故障時發(fā)以正常無高頻電流而在區(qū)外故障時發(fā)出閉鎖信號的方式構成。此閉鎖信號出閉鎖信號的方式構成。此閉鎖信號由短路功率為負的

27、一側發(fā)出，這個信由短路功率為負的一側發(fā)出，這個信號被兩端的收信機所接收，而把保護號被兩端的收信機所接收，而把保護閉鎖，故稱閉鎖式方向縱聯(lián)保護（高閉鎖，故稱閉鎖式方向縱聯(lián)保護（高頻閉鎖方向保護）。頻閉鎖方向保護）。4.3方向比較式縱聯(lián)保護方向比較式縱聯(lián)保護兩側兩側功率方向的故障特征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） S S S S S S對對BCBC線路：保護線路：保護3 3和保護和保護4 4的功率方向都為正，的功率方向都為正，保護應動作于跳閘。保護應動作于跳閘。

28、 二、基本原理二、基本原理 S S S S S S B B側的功率方向為負，該側發(fā)出高頻側的功率方向為負，該側發(fā)出高頻閉鎖信號，被對側和本側保護接收，保護閉鎖信號，被對側和本側保護接收，保護1 1、2 2均不動。均不動。 高頻信號高頻信號 對對ABAB線路：線路：二、基本原理二、基本原理 S S S S S S C C側的功率方向為負，該側發(fā)出高頻側的功率方向為負，該側發(fā)出高頻閉鎖信號，被對側和本側保護接收，保護閉鎖信號，被對側和本側保護接收，保護5 5、6 6均不動。均不動。 對對CDCD線路：線路：高頻信號高頻信號 二、基本原理二、基本原理 S S S S S S高頻信號高頻信號 高頻信號

29、高頻信號 區(qū)外故障時，由短路功率為負的一端發(fā)區(qū)外故障時，由短路功率為負的一端發(fā)閉鎖信號，此信號被兩端的收信機接收閉鎖信號，此信號被兩端的收信機接收閉鎖保護。閉鎖保護。對于故障線路，兩側保護均為正對于故障線路，兩側保護均為正, ,不發(fā)閉不發(fā)閉鎖信號，故兩側保護都收不到閉鎖信號鎖信號，故兩側保護都收不到閉鎖信號而動作于跳閘。而動作于跳閘。二、基本原理二、基本原理優(yōu)點；由于利用非故障線路的一端優(yōu)點；由于利用非故障線路的一端發(fā)閉鎖信號，閉鎖非故障線路不發(fā)閉鎖信號，閉鎖非故障線路不跳閘，而對于故障線路跳閘不需跳閘，而對于故障線路跳閘不需要閉鎖信號，所以在區(qū)內(nèi)故障伴要閉鎖信號，所以在區(qū)內(nèi)故障伴隨通道破壞時

30、，保護仍能可靠跳隨通道破壞時，保護仍能可靠跳閘。閘。二、閉鎖式方向縱聯(lián)保護的原理二、閉鎖式方向縱聯(lián)保護的原理接線圖接線圖1、電流起動方式、電流起動方式功率方向元件功率方向元件高定值電流啟動高定值電流啟動停信元件停信元件低定值電流啟動低定值電流啟動發(fā)信元件發(fā)信元件延時動作瞬時延時動作瞬時返回元件返回元件瞬時動作延時瞬時動作延時返回元件返回元件I1低定值低定值起動元件：起動元件：靈敏度較高，起動發(fā)信機發(fā)信；靈敏度較高，起動發(fā)信機發(fā)信；I2高定值起動元件：高定值起動元件：靈敏度較低，起動保護的跳閘回路；靈敏度較低，起動保護的跳閘回路；采用兩個靈敏度不同的起動元件，靈敏度高的起動發(fā)信機發(fā)閉采用兩個靈敏

31、度不同的起動元件，靈敏度高的起動發(fā)信機發(fā)閉鎖信號，靈敏度低的起動跳閘回路，以保證在外部故障時，遠離鎖信號，靈敏度低的起動跳閘回路，以保證在外部故障時，遠離故障點側起動元件開放跳閘時，近故障點側起動元件肯定能起動故障點側起動元件開放跳閘時，近故障點側起動元件肯定能起動發(fā)信機發(fā)閉鎖信號。發(fā)信機發(fā)閉鎖信號。S+ 功率方向元件：功率方向元件：判斷短路功率的方向；判斷短路功率的方向；t1延時返回元件：延時返回元件：外部故障切除后，保證近故障點側繼續(xù)發(fā)信外部故障切除后，保證近故障點側繼續(xù)發(fā)信t1時間，避免高頻閉鎖信號過早解除而造成遠離故障點側保護誤動。時間，避免高頻閉鎖信號過早解除而造成遠離故障點側保護誤

32、動。t3延時動作元件：延時動作元件：防止外部故障時，遠離故障側的保護在未收到防止外部故障時，遠離故障側的保護在未收到近故障點側發(fā)送的高頻閉鎖信號而誤動，要求延時近故障點側發(fā)送的高頻閉鎖信號而誤動，要求延時t2大于高頻信大于高頻信號在保護線路上的傳輸時間。號在保護線路上的傳輸時間。內(nèi)部故障內(nèi)部故障延時延時t2收收信信發(fā)發(fā)信信外部故障（近故障點）外部故障（近故障點）收收信信發(fā)發(fā)信信延時延時t2收收信信發(fā)發(fā)信信外部故障（遠故障點）外部故障（遠故障點）時間的說明時間的說明： 若閉鎖信號是對端發(fā)出的，該信號需經(jīng)發(fā)收信機若閉鎖信號是對端發(fā)出的，該信號需經(jīng)發(fā)收信機和高頻通道等環(huán)節(jié)才能傳送到本端，會有一定的延

33、時，和高頻通道等環(huán)節(jié)才能傳送到本端，會有一定的延時，而本端反向元件的判定是獨立完成的，因此兩者之間有而本端反向元件的判定是獨立完成的，因此兩者之間有時間上的配合問題；時間上的配合問題；。 近故障點（功率方向為反方向）一端的保護要及近故障點（功率方向為反方向）一端的保護要及時發(fā)出信號并保持發(fā)信狀態(tài)；故障切除后，時發(fā)出信號并保持發(fā)信狀態(tài)；故障切除后，即：使遠故障點（正方向）一端的方向，即：使遠故障點（正方向）一端的方向元件返回慢，也能靠閉鎖，防止誤動作。元件返回慢，也能靠閉鎖，防止誤動作。 方向比較式縱聯(lián)保護全線速動，但不能作為變電站母線和下級線路的后備。 距離保護可以作為變電站母線和下級線路的后

34、備，而且其中的主要元件(啟動元件、方向阻抗元件等)也可作為實現(xiàn)閉鎖式縱聯(lián)保護的元件，但距離保護無法實現(xiàn)全線速動。能不能把兩者結合起來，取兩者的優(yōu)點？可以。做成閉鎖式距離縱聯(lián)保護可以。做成閉鎖式距離縱聯(lián)保護(又稱為高頻閉鎖距離保又稱為高頻閉鎖距離保護護)，使得內(nèi)部故障時能夠瞬時動作，而在外部故障時具，使得內(nèi)部故障時能夠瞬時動作，而在外部故障時具有不同的時限特性，起到后備保護的作用。有不同的時限特性，起到后備保護的作用。 4.3.3閉鎖式距離縱聯(lián)保護閉鎖式距離縱聯(lián)保護方向判別：方向判別： 1 1）超范圍的方向阻抗元件。）超范圍的方向阻抗元件。稱為：閉鎖式縱聯(lián)距離。稱為：閉鎖式縱聯(lián)距離。 2 2）超

35、范圍的功率方向元件。）超范圍的功率方向元件。稱為：閉鎖式縱聯(lián)方向。稱為：閉鎖式縱聯(lián)方向。 重點介紹常用的閉鎖式縱聯(lián)距離。重點介紹常用的閉鎖式縱聯(lián)距離。兩側兩側測量阻抗的故障特征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。MINIMINI一、閉鎖式距離縱聯(lián)保護一、閉鎖式距離縱聯(lián)保護 閉鎖式距離縱聯(lián)保護是距離保護與電力線閉鎖式距離縱聯(lián)保護是距離保護與電力線載波通道相結合，利用收發(fā)信機的高頻信號傳載波通道相結合，利用收發(fā)信機的高頻信號傳送對側保護的測量結果，兩

36、端同時比較兩側距送對側保護的測量結果，兩端同時比較兩側距離保護的測量結果，實現(xiàn)內(nèi)部故障瞬時切除，離保護的測量結果，實現(xiàn)內(nèi)部故障瞬時切除，區(qū)外故障不動作。區(qū)外故障不動作。 以兩端距離以兩端距離III段作為故障起動元件，以兩端距離段作為故障起動元件，以兩端距離II段作為方向判別元件和停信元件，若兩端距離段作為方向判別元件和停信元件，若兩端距離II動作且收不到閉鎖信號，表明線路內(nèi)部故障，立動作且收不到閉鎖信號，表明線路內(nèi)部故障，立即跳閘。距離段作為兩端各自獨立跳閘段。即跳閘。距離段作為兩端各自獨立跳閘段。構成：兩端完整的三段式距離保護構成：兩端完整的三段式距離保護+高頻通信部分高頻通信部分距離距離I

37、段：作為兩端各自的獨立跳閘段段：作為兩端各自的獨立跳閘段距離距離III段：作為啟動發(fā)信元件，靈敏度高段：作為啟動發(fā)信元件，靈敏度高距離距離II段：作為方向判別和停信元件段：作為方向判別和停信元件l 距離三段整定計算方法相同。距離三段整定計算方法相同。l 區(qū)別：距離區(qū)別：距離II段增加了瞬時動作的與門元段增加了瞬時動作的與門元件。當本端件。當本端II段動作且收不到閉鎖信號時，段動作且收不到閉鎖信號時，立即跳閘。立即跳閘。l 注意：距離注意：距離III段作為啟動元件，其保護范段作為啟動元件，其保護范圍應超過正、反方向相鄰線末端母線，一般圍應超過正、反方向相鄰線末端母線，一般無方向性。無方向性。獨立

38、跳閘元件獨立跳閘元件方向判定元件和方向判定元件和停信元件停信元件啟動發(fā)信元件啟動發(fā)信元件延時動作瞬時延時動作瞬時返回元件返回元件瞬時動作延時瞬時動作延時返回元件返回元件距離距離IIII段的跳閘時間元件增加了瞬時段的跳閘時間元件增加了瞬時動作的與門元件，實現(xiàn)了縱聯(lián)保護瞬時切除全線動作的與門元件，實現(xiàn)了縱聯(lián)保護瞬時切除全線任意點短路的速動功能。任意點短路的速動功能。兩側兩側ZII動作停信，均收不到閉鎖信號，動作停信，均收不到閉鎖信號，II段快速動作段快速動作 于跳閘。于跳閘。近故障側近故障側ZII不動作（反方向）、不停信，遠故障側不動作（反方向）、不停信，遠故障側 ZII動作停信，兩側均收到閉鎖信

39、號，切斷動作停信，兩側均收到閉鎖信號，切斷II段瞬時段瞬時 跳閘回路，只能通過跳閘回路，只能通過tII延時跳閘，保證了選擇性。延時跳閘，保證了選擇性。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。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

40、阻抗動作信息的交換信息的交換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 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）的測量元

41、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。閉鎖兩側保護閉鎖兩側保護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：閉鎖式閉鎖式。僅傳輸一個信號。僅傳輸一個信號。I

42、 IIMZI IINZ信號信號“1”閉鎖兩側保閉鎖兩側保護護區(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 IINZ1）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動也無效動也無效信號線有信號線有“1”,閉鎖兩側保護閉鎖兩側保護區(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)故障信號線有信號線有“1”,1”,閉鎖兩側保護閉鎖兩側保護區(qū)外短路時，至少有區(qū)外短路時，至少有一側為負（或不

43、動）一側為負（或不動）。I IIMZI IINZ2）區(qū)內(nèi)故障）區(qū)內(nèi)故障信號線信號線“1”,閉鎖兩側保護閉鎖兩側保護區(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在一個節(jié)點中，流入的電流等于流出的電流。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。

44、那么，基爾霍夫電流定律可以修改為：在那么，基爾霍夫電流定律可以修改為：在任何一個節(jié)點中，流入的電流之和等于任何一個節(jié)點中，流入的電流之和等于0。 下面，用圖例說明。下面，用圖例說明。4.4 縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流差動保護基爾霍夫電流定律：基爾霍夫電流定律：53241IIIII 053241 IIIII改寫為：改寫為： 此式表明：此式表明：流入節(jié)點流入節(jié)點的電流之和等于的電流之和等于0。 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0IIIII 543211I1I2I2I3I3I4I4I5I5I53241IIIII ；流出：；流出：流入：流入：，得：，得： 0Ij簡寫為：簡寫為： 0tij

45、）（更一般為：更一般為： ，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 ，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

46、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：差動保護。LIMIMNNI 若有電流差，就動作。若有電流差，就動作。MINII 一、導引線縱聯(lián)電流差動保護的工作原理 1MI1NI2MI2NI正常運行或區(qū)外故障： 1M1NII2M2NII r2M2NIII0不動作 rII 一、導引線縱聯(lián)電流差動保護的工作原理M1IN1IM2IN2I區(qū)內(nèi)故障： 動作 rIL

47、HkLHN1M1N2M2rnInIIIII/ )( dzI1 1、環(huán)流法、環(huán)流法mnMNIIII,mnMNIIII,0nmJIII跳閘跳閘0nmJIII不動作不動作I電流綜合器電流綜合器內(nèi)部故障時：內(nèi)部故障時：外部故障或正常負荷時：外部故障或正常負荷時：二、導引線縱聯(lián)差動保護的接線二、導引線縱聯(lián)差動保護的接線（a）環(huán)流法：在保護范圍內(nèi)部故障時，環(huán)流式縱聯(lián)）環(huán)流法：在保護范圍內(nèi)部故障時，環(huán)流式縱聯(lián)差動保護反應于故障點的總電流而動作。差動保護反應于故障點的總電流而動作。2、均壓法、均壓法內(nèi)部故障時內(nèi)部故障時:TSm 與與TSn之間二次側有電流，之間二次側有電流，TSm、 TSn的原邊有較的原邊有較

48、大電流，大電流，起動起動繼電器繼電器跳閘跳閘外部故障或正常負荷時外部故障或正常負荷時：TSm與與TSn之間無電流流過，之間無電流流過，（因此得名），（因此得名），不會不會起動繼電器起動繼電器跳閘跳閘（b）均壓法：在保護范圍內(nèi)部故障時，均壓式縱聯(lián)）均壓法：在保護范圍內(nèi)部故障時，均壓式縱聯(lián)差動保護比較導引線兩端電壓而動作。差動保護比較導引線兩端電壓而動作。TSmTSnn兩側電流互感器二次阻抗及互兩側電流互感器二次阻抗及互感器本身勵磁特性不一致，在正常感器本身勵磁特性不一致，在正常運行及外部故障時，差回路中電流運行及外部故障時，差回路中電流不為零，此電流稱為不為零，此電流稱為不平衡電流不平衡電流。不

49、平衡電流對縱聯(lián)差動保護的影響I 不平衡電流對縱聯(lián)差動保護的影響M1IN1IM2IN2I區(qū)外故障時，由于的傳變誤差使 M2N2II rM2N2III0unbIrI為了保證縱差保護的選擇性，其為了保證縱差保護的選擇性，其整定值整定值必須躲過最大不平衡電流整定必須躲過最大不平衡電流整定。由于不平衡電流越小，則保護的由于不平衡電流越小，則保護的靈敏度越好。因此，為減小不平衡電靈敏度越好。因此，為減小不平衡電流，對于縱聯(lián)差動保護應采用型號相流，對于縱聯(lián)差動保護應采用型號相同、磁化特性一致、剩磁小的高精度同、磁化特性一致、剩磁小的高精度的電流互感器，如或級，的電流互感器，如或級，表示考慮暫態(tài)的影響，表示用于表示考慮暫態(tài)的影響，表示用于保護，和表示不同的變比誤差等保護，和表示不同的變比誤差等級。級。電流縱聯(lián)差動保護的整定計算電流縱聯(lián)差動保