第4章 輸電線縱聯(lián)保護(hù) (2)課件

1、第第 四四 章章 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)Pilot Protection for Transmission Lines 1、了解輸電線縱聯(lián)保護(hù)的基本原理及其在電、了解輸電線縱聯(lián)保護(hù)的基本原理及其在電網(wǎng)中的作用。網(wǎng)中的作用。 2、了解和認(rèn)識(shí)高頻保護(hù)的基本概念。、了解和認(rèn)識(shí)高頻保護(hù)的基本概念。 3、了解高頻通道的工作方式和高頻信號(hào)的作、了解高頻通道的工作方式和高頻信號(hào)的作用。用。 4、掌握方向高頻保護(hù)的工作原理，其基本組、掌握方向高頻保護(hù)的工作原理，其基本組成元件及作用。成元件及作用。 5、掌握相差動(dòng)高頻保護(hù)的工作原理，基本組、掌握相差動(dòng)高頻保護(hù)的工作原理，基本組成元件及作用。成元件及作用。 6、掌握相

2、差動(dòng)高頻保護(hù)閉鎖角的計(jì)算及相繼、掌握相差動(dòng)高頻保護(hù)閉鎖角的計(jì)算及相繼動(dòng)作問題。動(dòng)作問題。 7、對(duì)高頻閉鎖距離保護(hù)作一般了解。、對(duì)高頻閉鎖距離保護(hù)作一般了解。 第一節(jié) 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述一、電流、距離保護(hù)的缺陷反映：反映：MN123k1一側(cè)電氣量，無(wú)法識(shí)別線路末端、對(duì)側(cè)母線、一側(cè)電氣量，無(wú)法識(shí)別線路末端、對(duì)側(cè)母線、下級(jí)線路出口故障。下級(jí)線路出口故障。原因：（原因：（1 1）電氣距離接近相等。）電氣距離接近相等。 （2 2）繼電器本身測(cè)量誤差。）繼電器本身測(cè)量誤差。（3 3）線路參數(shù)不準(zhǔn)確。）線路參數(shù)不準(zhǔn)確。 (4)LH(4)LH、YHYH有誤差。有誤差。（5 5）短路類型不同。）短路類型不同。

3、 （6 6）運(yùn)行方式變化等。）運(yùn)行方式變化等。k2高壓輸電線路對(duì)保護(hù)的要求高壓輸電線路對(duì)保護(hù)的要求高壓輸電線路故障的快速切除，對(duì)于維持同步高壓輸電線路故障的快速切除，對(duì)于維持同步穩(wěn)定，防止元件故障發(fā)展為系統(tǒng)事故具有特殊穩(wěn)定，防止元件故障發(fā)展為系統(tǒng)事故具有特殊意義意義缺陷：缺陷：二段有延時(shí)，二段有延時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，220kV 220kV 難以滿足穩(wěn)定性要求。難以滿足穩(wěn)定性要求。1. 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 1KNMIIII0NMIIIMNk1MINI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

4、. 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?yàn)樨?fù)一側(cè)功率方向?yàn)樨?fù)3. 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(cè)量阻抗兩端測(cè)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(dòng)均啟動(dòng)近端近端 Z ZII II （短路阻抗）（短路阻抗）不啟動(dòng)不啟動(dòng)。假設(shè)：電源電勢(shì)相角相等無(wú)分布電容、TA、TV無(wú)誤差Unit Protection通信設(shè)備通信設(shè)備通道三、反映線路兩側(cè)電氣量的縱聯(lián)保護(hù)M

5、Nk1k2保護(hù)裝置保護(hù)裝置輸電輸電線路線路的的縱聯(lián)保護(hù)將線路一側(cè)電氣量信息傳到另一側(cè)去，兩側(cè)將線路一側(cè)電氣量信息傳到另一側(cè)去，兩側(cè)的電氣量同時(shí)比較、聯(lián)合工作，也就是說線的電氣量同時(shí)比較、聯(lián)合工作，也就是說線路兩側(cè)之間發(fā)生縱向的聯(lián)系，以這種方式構(gòu)路兩側(cè)之間發(fā)生縱向的聯(lián)系，以這種方式構(gòu)成的保護(hù)稱之為輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)。成的保護(hù)稱之為輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)。Unit Protection通信設(shè)備通信設(shè)備通道特點(diǎn)：特點(diǎn)：三、反映線路兩側(cè)電氣量的縱聯(lián)保護(hù)MNk1k2保護(hù)裝置保護(hù)裝置絕對(duì)選擇性絕對(duì)選擇性無(wú)時(shí)限跳閘無(wú)時(shí)限跳閘定義：定義：通信通道、通信通道、 兩側(cè)保護(hù)縱向連接、兩側(cè)保護(hù)縱向連接、 電氣量特征對(duì)傳、

6、電氣量特征對(duì)傳、同時(shí)比較、聯(lián)合工作。同時(shí)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(diǎn)故障）間任意點(diǎn)故障）四、縱聯(lián)保護(hù)基本原理 1. 1. 縱聯(lián)電流差動(dòng)縱聯(lián)電流差動(dòng)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(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù)1KNMIIII0NMIIIsetNMIII兩端功率方向兩端功率方向功率方向元件判斷本端功率方向，功率方向?yàn)樨?fù)者發(fā)出功率方向元件判斷本端功率方向，功率方向?yàn)樨?fù)者發(fā)出閉鎖信號(hào)，閉鎖兩端保護(hù)閉鎖信號(hào)，閉鎖兩端保護(hù) 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)3. 3. 電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)兩端電流相位特征兩端電流

7、相位特征4. 4. 距離縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)兩端測(cè)量阻抗兩端測(cè)量阻抗MNk1k21. 1. 按通道分類按通道分類五、縱聯(lián)保護(hù)的分類 2. 2. 按原理分類按原理分類導(dǎo)引線導(dǎo)引線：10km10km，TA二次電流，電流差動(dòng)保護(hù)二次電流，電流差動(dòng)保護(hù)電力線載波電力線載波：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時(shí)能動(dòng)：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時(shí)能動(dòng)微波微波：信息量大信息量大光纖光纖：信息量大，抗干擾，近年信息量大，抗干擾，近年 短線路保護(hù)短線路保護(hù)（1 1）方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù): : 功率方向、測(cè)量阻抗判斷結(jié)果功率方向、測(cè)量阻抗判斷結(jié)果（2 2）縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)：電流波形

8、、相位：電流波形、相位方向縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)邏輯信號(hào)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(hù)兩側(cè)信息的交換一、導(dǎo)引線通信（Pilot Wire Communication） 導(dǎo)引線i制動(dòng)線圈動(dòng)作線圈i=0動(dòng)作線圈制動(dòng)線圈（a）環(huán)流式（b）均壓式保護(hù)原理：電流差動(dòng)原理保護(hù)原理：電流差動(dòng)原理制動(dòng)線圈動(dòng)作線圈制動(dòng)線圈動(dòng)作線圈適用于短線路特點(diǎn)：特點(diǎn)：1.需要鋪設(shè)導(dǎo)引線電纜傳送電氣量信息，需要鋪設(shè)導(dǎo)引線電纜傳送電氣量信息，其投資隨線路長(zhǎng)度而增加其投資隨線路長(zhǎng)度而增加2.導(dǎo)引線越長(zhǎng)，自身的運(yùn)行安全性越低導(dǎo)引線越長(zhǎng)，自身的運(yùn)行安全性越低3.導(dǎo)引線的電纜必須有足夠的絕緣水平，從而導(dǎo)引線的電纜必

9、須有足夠的絕緣水平，從而投資增大投資增大4.導(dǎo)引線的參數(shù)（電阻和分布電容）直接影響導(dǎo)引線的參數(shù)（電阻和分布電容）直接影響保護(hù)性能。保護(hù)性能。所以，導(dǎo)引線不適用于較長(zhǎng)的線路所以，導(dǎo)引線不適用于較長(zhǎng)的線路二、電力線載波通信（Power Line Carrier Communication） 1. 1. 原理原理電流相位（功率方向）電流相位（功率方向）高頻信號(hào)高頻信號(hào)（50400kHz）通道：輸電線路（相相，通道：輸電線路（相相，相地相地）2. 2. 構(gòu)成構(gòu)成輸電線路輸電線路阻波器阻波器耦合電容器耦合電容器連接濾波器連接濾波器高頻收發(fā)信機(jī)高頻收發(fā)信機(jī)接地開關(guān)接地開關(guān)3. 3. 通道特點(diǎn)及適用保護(hù)原理

10、通道特點(diǎn)及適用保護(hù)原理無(wú)中繼、無(wú)中繼、經(jīng)濟(jì)、經(jīng)濟(jì)、施工簡(jiǎn)單施工簡(jiǎn)單干擾影響大、實(shí)時(shí)性差干擾影響大、實(shí)時(shí)性差縱聯(lián)電流差動(dòng)縱聯(lián)電流差動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：原理：原理：4. 4. 通道工作方式通道工作方式1) 正常無(wú)高頻電流（故障啟動(dòng)發(fā)信方式）正常無(wú)高頻電流（故障啟動(dòng)發(fā)信方式）2) 正常有高頻電流（長(zhǎng)期發(fā)信方式）正常有高頻電流（長(zhǎng)期發(fā)信方式）3) 移頻方式（移頻方式（f1、f2）方向高頻保護(hù)方向高頻保護(hù)相差高頻保護(hù)相差高頻保護(hù)電力線載波通道：特點(diǎn)電力線載波通道：特點(diǎn)1.這種通道在保護(hù)中應(yīng)用最廣泛，不需要架設(shè)這種通道在保護(hù)中應(yīng)用最廣泛，不需要架設(shè)通信通道，而是通過輸電線路構(gòu)成通道。載通信通道，而是

11、通過輸電線路構(gòu)成通道。載波通道由輸電線路及其信息加工和連接設(shè)備波通道由輸電線路及其信息加工和連接設(shè)備（阻波器、結(jié)合電容器及高頻收發(fā)信機(jī)）等（阻波器、結(jié)合電容器及高頻收發(fā)信機(jī)）等組成組成2.輸電線路機(jī)械強(qiáng)度大，運(yùn)行安全可靠輸電線路機(jī)械強(qiáng)度大，運(yùn)行安全可靠3.在線路發(fā)生故障時(shí)通道可能遭到破壞，為此在線路發(fā)生故障時(shí)通道可能遭到破壞，為此載波保護(hù)應(yīng)采用在本線路故障、信號(hào)中斷的情載波保護(hù)應(yīng)采用在本線路故障、信號(hào)中斷的情況下仍能正確動(dòng)作的技術(shù)況下仍能正確動(dòng)作的技術(shù)5. 5. 載波信號(hào)的種類載波信號(hào)的種類&保護(hù)元件閉鎖信號(hào)跳閘脈沖&保護(hù)元件允許信號(hào)跳閘脈沖1保護(hù)元件跳閘信號(hào)跳閘脈沖MNk1MINIMSNSM

12、Nk2MININSMS閉鎖式方向高頻保護(hù)允許式方向高頻保護(hù)允許信號(hào)允許信號(hào)跳閘信號(hào)跳閘信號(hào)要求：兩側(cè) I 段有重疊區(qū)閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)三、微波通信（Microwave Communication） 頻帶寬頻帶寬（30030000MHz）、）、抗干擾、抗干擾、不受線路故障影響（允許不受線路故障影響（允許/ /跳閘信號(hào)）跳閘信號(hào)）需中繼需中繼（4060km）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：原理：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)原理：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)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)省金屬材料等需中繼需中繼優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺

13、點(diǎn)：原理：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)原理：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)電信號(hào)光信號(hào)電信號(hào)光信號(hào)光纖一一. . 工頻故障分量的方向元件工頻故障分量的方向元件MNk1MINIMSNS不受故障類型影響、無(wú)死區(qū)；不受故障類型影響、無(wú)死區(qū)；要求：要求：2) 2) 不受負(fù)荷影響；不受負(fù)荷影響；3) 3) 不受振蕩影響；不受振蕩影響；4) 4) 非全相運(yùn)行中發(fā)生短路正確判定。非全相運(yùn)行中發(fā)生短路正確判定。功率方向元件的輸入量：工頻故障分量功率方向元件的輸入量：工頻故障分量第三節(jié) 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)19區(qū)內(nèi)故障區(qū)外故障Ik2UsZk1IUsZsZIUsZIU90arg270IZUr22IZUs000IZUs90arg270

14、222IZUr90arg270000IZUr90arg90222IZUr90arg90000IZUr90arg90IZUr22IZUs000IZUs區(qū)內(nèi)故障區(qū)外故障Ik2UsZk1IUsZsZIUsZIU90arg270IZUr22IZUs000IZUs90arg270222IZUr90arg270000IZUr90arg90222IZUr90arg90000IZUr90arg90IZUr22IZUs000IZUs1）不受負(fù)荷狀態(tài)影響；）不受負(fù)荷狀態(tài)影響；2）不受振蕩影響；）不受振蕩影響；3）不受過渡電阻影響；）不受過渡電阻影響；4）無(wú)電壓死區(qū)；）無(wú)電壓死區(qū)；5）有明確的方向性。）有明確的方向

15、性。采用工頻故障分量的方向元件有如下特點(diǎn)：采用工頻故障分量的方向元件有如下特點(diǎn)：二、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)1. 1. 工作原理工作原理kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)故障線路：非故障線路：正常時(shí)正常時(shí): : 無(wú)高頻電流無(wú)高頻電流; ;兩端功率方向均為正，無(wú)閉鎖信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作。功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)閉鎖信號(hào)，將兩側(cè)保護(hù)閉鎖。故障時(shí)：功率方向?yàn)樨?fù)側(cè)發(fā)送高頻閉鎖信號(hào)；故障時(shí)：功率方向?yàn)樨?fù)側(cè)發(fā)送高頻閉鎖信號(hào)；功率方向?yàn)檎齻?cè)不發(fā)高頻信號(hào)。功率方向?yàn)檎齻?cè)不發(fā)高頻信號(hào)。二、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)1. 1. 工作原理工作原理kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)故障線路：非故障線路：正常時(shí)正常時(shí): : 無(wú)高頻電流

16、無(wú)高頻電流; ;兩端功率方向均為正，無(wú)閉鎖信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作。功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)閉鎖信號(hào)，將兩側(cè)保護(hù)閉鎖。故障時(shí)：功率方向?yàn)樨?fù)側(cè)發(fā)送高頻閉鎖信號(hào)；故障時(shí)：功率方向?yàn)樨?fù)側(cè)發(fā)送高頻閉鎖信號(hào)；功率方向?yàn)檎齻?cè)不發(fā)高頻信號(hào)。功率方向?yàn)檎齻?cè)不發(fā)高頻信號(hào)。目前在電力系統(tǒng)中廣泛使用由電力線載波通道實(shí)現(xiàn)目前在電力系統(tǒng)中廣泛使用由電力線載波通道實(shí)現(xiàn)的閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)區(qū)內(nèi)故障伴有通道損壞時(shí)，保護(hù)能否正確動(dòng)作？區(qū)內(nèi)故障伴有通道損壞時(shí)，保護(hù)能否正確動(dòng)作？&保護(hù)元件允許信號(hào)跳閘脈沖閉鎖信號(hào)： 故障線路的保護(hù)不受通道損壞的影響能夠可靠 動(dòng)作，不會(huì)拒動(dòng)； 非故障線路的

17、保護(hù)受通道損壞的影響會(huì)誤動(dòng)。如果傳送的是允許信號(hào)呢？如果傳送的是允許信號(hào)呢？答：受通道損壞的影響保護(hù)會(huì)拒動(dòng)。二、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)1. 1. 工作原理工作原理kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)故障線路：非故障線路：正常時(shí)正常時(shí): : 無(wú)高頻電流無(wú)高頻電流; ;兩端功率方向均為正，無(wú)閉鎖信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作。功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)閉鎖信號(hào)，將兩側(cè)保護(hù)閉鎖。故障時(shí)：功率方向?yàn)樨?fù)側(cè)發(fā)送高頻閉鎖信號(hào)；故障時(shí)：功率方向?yàn)樨?fù)側(cè)發(fā)送高頻閉鎖信號(hào)；功率方向?yàn)檎齻?cè)不發(fā)高頻信號(hào)。功率方向?yàn)檎齻?cè)不發(fā)高頻信號(hào)。目前在電力系統(tǒng)中廣泛使用由電力線載波通道實(shí)現(xiàn)目前在電力系統(tǒng)中廣泛使用由電力線載波通道實(shí)現(xiàn)的閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的閉

18、鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)2. 2. 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成跳閘停啟收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA結(jié)合電容器KW+: 功率方向元件KA2: 高定值電流元件 停信KA1: 低定值電流元件 起動(dòng)發(fā)信kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)t1為瞬時(shí)動(dòng)作延時(shí)返回元件為瞬時(shí)動(dòng)作延時(shí)返回元件t2為延時(shí)動(dòng)作瞬時(shí)返回元件為延時(shí)動(dòng)作瞬時(shí)返回元件靈敏度較高靈敏度較高靈敏度較低，起動(dòng)保護(hù)的跳靈敏度較低，起動(dòng)保護(hù)的跳閘回路閘回路(1) 為什么要用為什么要用兩個(gè)靈敏度不兩個(gè)靈敏度不同的起動(dòng)元件同的起動(dòng)元件 I2/I1=1.62 防止區(qū)外故障防止區(qū)外故障誤跳閘誤跳閘采用兩個(gè)靈敏度不

19、同的電流起動(dòng)元件是考慮到被采用兩個(gè)靈敏度不同的電流起動(dòng)元件是考慮到被保護(hù)線路兩側(cè)電流互感器的誤差和電流起動(dòng)元保護(hù)線路兩側(cè)電流互感器的誤差和電流起動(dòng)元件動(dòng)作值的誤差。件動(dòng)作值的誤差。跳閘停啟收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA結(jié)合電容器4 4）單電源區(qū)內(nèi)短路）單電源區(qū)內(nèi)短路1 1）正常運(yùn)行）正常運(yùn)行3 3）區(qū)外短路）區(qū)外短路kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)3. 3. 故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作行為分析故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作行為分析KA1、KA2 不起動(dòng)2 2）區(qū)內(nèi)短路）區(qū)內(nèi)短路KA1啟信KW+ KA2停信跳閘KA1啟信KW+ 不停信閉鎖2思考題：為何設(shè)思考題：為何設(shè)KA1、KA2兩個(gè)啟動(dòng)元件

20、？?jī)蓚€(gè)啟動(dòng)元件？ 為何設(shè)為何設(shè)t1、t2兩個(gè)延時(shí)？?jī)蓚€(gè)延時(shí)？跳閘停啟收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA結(jié)合電容器kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)采用兩個(gè)靈敏度不同的電流起動(dòng)元件是考慮到被保護(hù)線路兩側(cè)電流互感器的誤差和電流起動(dòng)元件動(dòng)作值的誤差。 t2延時(shí)動(dòng)作。如不延時(shí)動(dòng)作，則外部短路時(shí)，遠(yuǎn)離短路延時(shí)動(dòng)作。如不延時(shí)動(dòng)作，則外部短路時(shí)，遠(yuǎn)離短路側(cè)的收信機(jī)將來不及收到對(duì)側(cè)送來的高頻閉鎖信號(hào)，使側(cè)的收信機(jī)將來不及收到對(duì)側(cè)送來的高頻閉鎖信號(hào)，使保護(hù)誤動(dòng)作。通常取保護(hù)誤動(dòng)作。通常取416ms。kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)跳閘停啟收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW

21、+TVTA結(jié)合電容器 t1延時(shí)返回：避免因近短路側(cè)的先返回，造成遠(yuǎn)離短路延時(shí)返回：避免因近短路側(cè)的先返回，造成遠(yuǎn)離短路側(cè)的保護(hù)誤動(dòng)。通常取側(cè)的保護(hù)誤動(dòng)。通常取100mskBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)跳閘停啟收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA結(jié)合電容器三、閉鎖式距離(零序)縱聯(lián)保護(hù)跳閘停啟收信&t20t10ZITVTA結(jié)合電容器ZIIZIIItIItIIIBCAD123456k故障啟動(dòng)發(fā)信元件: ZIII方向判別、停信元件: ZII獨(dú)立跳閘元件: ZI特點(diǎn)：區(qū)內(nèi)故障瞬時(shí)動(dòng)作，區(qū)外故障作為后備。 第四節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)一、縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理MNk1k2KDMINIm

22、InIrI0NMIIKNMIII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(hù)特性保護(hù)特性1 1）無(wú)制動(dòng)作用）無(wú)制動(dòng)作用NNTAnMMTAmIInIIInI11NMTAnmunbIInIII1setnmrIIII不平衡電流：MNk1k2KDMINImInIrI 縱差保護(hù)整定計(jì)算縱差保護(hù)整定計(jì)算 a）按躲過區(qū)外短路故障時(shí)的最大不平衡電流整）按躲過區(qū)外短路故障時(shí)的最大不平衡電流整定定 式中：式中：Krel可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.21.3 Knp非周期分量系數(shù)，當(dāng)差動(dòng)回路采用非周期分量系數(shù)，當(dāng)差動(dòng)回路采用速飽和變流器時(shí)，取為速飽和變流器時(shí)，取為1；當(dāng)差動(dòng)回路是

23、用串連；當(dāng)差動(dòng)回路是用串連電阻降低不平衡電流時(shí)，為電阻降低不平衡電流時(shí)，為1.52 Ker電流互感器的電流互感器的10誤差系數(shù)誤差系數(shù) Kst同型系數(shù)，在兩側(cè)電流互感器同型同型系數(shù)，在兩側(cè)電流互感器同型號(hào)時(shí)取號(hào)時(shí)取0.5，不同型號(hào)時(shí)取，不同型號(hào)時(shí)取1 Ik.max外部短路時(shí)流過電流互感器的最外部短路時(shí)流過電流互感器的最大短路電流（二次值）大短路電流（二次值）.maxsetrelnperstKIKKKK I b）躲過最大負(fù)荷電流?？紤]正常運(yùn)行一側(cè)）躲過最大負(fù)荷電流?？紤]正常運(yùn)行一側(cè)電流互感器二次斷線時(shí)差動(dòng)繼電器在流過電流互感器二次斷線時(shí)差動(dòng)繼電器在流過線路的最大負(fù)荷電流時(shí)保護(hù)不動(dòng)作，即線路的最大

24、負(fù)荷電流時(shí)保護(hù)不動(dòng)作，即 Krel可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.21.3 IL.max線路正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流二線路正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流二次值次值 動(dòng)作值取上述兩式較大值。動(dòng)作值取上述兩式較大值。 .maxsetrelLIKI2. 2. 保護(hù)特性保護(hù)特性1 1）無(wú)制動(dòng)作用）無(wú)制動(dòng)作用max. ksternprelsetIKKKKImax.LrelsetIKI2min.setksetrsenIIIIK躲過外部短路最大不平衡電流:躲過最大負(fù)荷電流（一側(cè)CT斷線）: 整定：校驗(yàn)：（單側(cè)電源最小方式最小短路電流）MNk1k2KDMINImInIrIMNk1k2KDMINImInIrI2 2）有制

25、動(dòng)作用）有制動(dòng)作用nmII動(dòng)作線圈：制動(dòng)線圈：nmII正常、外部故障：正常、外部故障：內(nèi)部故障：內(nèi)部故障：動(dòng)作作用強(qiáng)，制動(dòng)作用弱動(dòng)作作用強(qiáng)，制動(dòng)作用弱制動(dòng)作用強(qiáng)，動(dòng)作作用弱制動(dòng)作用強(qiáng)，動(dòng)作作用弱制動(dòng)特性：制動(dòng)特性：動(dòng)作電流不是定值，而是隨制動(dòng)電流變化的特性。動(dòng)作電流不是定值，而是隨制動(dòng)電流變化的特性。動(dòng)作方程：動(dòng)作方程：0opnmnmIIIkII動(dòng)作區(qū)I rI resI op0mInImInInmII特點(diǎn)：特點(diǎn)： 內(nèi)部短路時(shí)提高了靈敏性；外部短路時(shí)提高了可靠性。內(nèi)部短路時(shí)提高了靈敏性；外部短路時(shí)提高了可靠性。K-制動(dòng)系數(shù)，制動(dòng)系數(shù)，0-1，典型值取，典型值取0.5 3)制動(dòng)電流的選取：實(shí)際應(yīng)用

26、中，通常用實(shí)際短路電流制動(dòng)電流的選?。簩?shí)際應(yīng)用中，通常用實(shí)際短路電流產(chǎn)生的不平衡電流產(chǎn)生的不平衡電流Ires計(jì)算計(jì)算 在差動(dòng)繼電器的設(shè)計(jì)中讓不平衡電流在差動(dòng)繼電器的設(shè)計(jì)中讓不平衡電流Ires起制動(dòng)作用，起制動(dòng)作用，稱為制動(dòng)電流；讓差動(dòng)電流稱為制動(dòng)電流；讓差動(dòng)電流Ir起動(dòng)作作用，稱為動(dòng)作電起動(dòng)作作用，稱為動(dòng)作電流，電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作方程為流，電流差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作方程為 式中，式中， Kres為制動(dòng)系數(shù)，根據(jù)差動(dòng)保護(hù)原理應(yīng)用于不同為制動(dòng)系數(shù)，根據(jù)差動(dòng)保護(hù)原理應(yīng)用于不同的被保護(hù)元件（線路、變壓器、發(fā)電機(jī)等）選取不同的的被保護(hù)元件（線路、變壓器、發(fā)電機(jī)等）選取不同的值。值。0.50.5()cosmnre

27、smnresmnresmnmnmnIIIIIIIIIII式中，為兩端、 間的相角差rresresIKI3. 3. 兩側(cè)電流的同步測(cè)量?jī)蓚?cè)電流的同步測(cè)量“同步數(shù)據(jù)同步數(shù)據(jù)”： 同步采樣、同步采樣、同時(shí)刻采樣點(diǎn)計(jì)算同時(shí)刻采樣點(diǎn)計(jì)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(shí)刻調(diào)整法采樣時(shí)刻調(diào)整法同步采樣：秒脈沖同步采樣：秒脈沖相同時(shí)標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間相同時(shí)標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間采樣數(shù)據(jù)修正法采樣數(shù)據(jù)修正法時(shí)鐘校正法時(shí)鐘校正法縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)主要用在發(fā)電機(jī)、變壓器、母線等集中參數(shù)元件上；超短距離輸電線導(dǎo)引線保護(hù)中有所采用。MNk1k2MNk1k2KDMINImIn

28、IrI電流差動(dòng)的問題電流差動(dòng)的問題動(dòng)作線圈：數(shù)據(jù)同步傳輸數(shù)據(jù)量大，對(duì)通道要求高縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)在以上幾方面具有優(yōu)勢(shì)：縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)在以上幾方面具有優(yōu)勢(shì)：易受互感器飽和的影響易受互感器飽和的影響u傳送信息量少，對(duì)通道要求低。傳送信息量少，對(duì)通道要求低。u只傳送兩端電流過零點(diǎn)時(shí)刻，無(wú)需同步只傳送兩端電流過零點(diǎn)時(shí)刻，無(wú)需同步mInImInInmIIu用電力線載波易于實(shí)現(xiàn)。用電力線載波易于實(shí)現(xiàn)。二、縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)原理區(qū)內(nèi)短路：兩側(cè)電流幾乎同相；區(qū)內(nèi)短路：兩側(cè)電流幾乎同相；措施：措施：正半周發(fā)信，負(fù)半周停發(fā)。正半周發(fā)信，負(fù)半周停發(fā)。區(qū)內(nèi)區(qū)內(nèi): : 高頻電流是間斷的；高頻電流是間斷的；wt

29、0iminwt0imin區(qū)外短路：兩側(cè)電流相位幾乎反相。區(qū)外短路：兩側(cè)電流相位幾乎反相。區(qū)外區(qū)外: : 高頻電流是連續(xù)的。高頻電流是連續(xù)的。MNk1k2wt0180360wt0180360理想情況主要部分：起動(dòng)元件、操作元件、比相元件主要部分：起動(dòng)元件、操作元件、比相元件（1）故障啟動(dòng)發(fā)信元件）故障啟動(dòng)發(fā)信元件:-故障檢測(cè)元件故障檢測(cè)元件(區(qū)分區(qū)分正常運(yùn)行和故障正常運(yùn)行和故障) 不對(duì)稱故障不對(duì)稱故障 I2-有兩個(gè)靈敏度不同的起動(dòng)元有兩個(gè)靈敏度不同的起動(dòng)元件。件。對(duì)稱故障對(duì)稱故障 相電流相電流I（2）啟動(dòng)跳閘元件：高靈敏）啟動(dòng)跳閘元件：高靈敏-起動(dòng)發(fā)信起動(dòng)發(fā)信 低靈敏低靈敏-準(zhǔn)備跳閘準(zhǔn)備跳閘選擇

30、的要求：能反映各種類型故障；選擇的要求：能反映各種類型故障；內(nèi)部故障時(shí)內(nèi)部故障時(shí) =0 而外部故障時(shí)而外部故障時(shí) =180 （3）發(fā)信機(jī)操作元件：為了能反應(yīng)各種類型的）發(fā)信機(jī)操作元件：為了能反應(yīng)各種類型的短路又使實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，通過比較兩側(cè)的短路又使實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，通過比較兩側(cè)的 電流相位。電流相位。 利用復(fù)合濾過器可以將三相電流綜合成單一電流利用復(fù)合濾過器可以將三相電流綜合成單一電流I1、I2、I0或或I1+KI2、I1+KI0等。等。12IK I *I1: 能反映所有短路能反映所有短路,但在不對(duì)稱短路時(shí)但在不對(duì)稱短路時(shí),包含包含故障前的負(fù)荷分量故障前的負(fù)荷分量,會(huì)造成區(qū)內(nèi)短路時(shí)會(huì)造成區(qū)內(nèi)短路時(shí),相位差

31、大相位差大為增加為增加. *I2: 不能反映三相短路不能反映三相短路 *I0: 不能反映三相短路和兩相短路不能反映三相短路和兩相短路 * I2能反映不對(duì)稱短路能反映不對(duì)稱短路,I1用于反映用于反映三相短路三相短路,K值的選擇值的選擇1,保證保證I2起主導(dǎo)作用起主導(dǎo)作用,一一般般K=6或或8。 當(dāng)該電流為正當(dāng)該電流為正(或負(fù)或負(fù))半波時(shí)，操作發(fā)信機(jī)發(fā)出連半波時(shí)，操作發(fā)信機(jī)發(fā)出連續(xù)的高頻電流，而該電流為負(fù)（或正）半波時(shí)，續(xù)的高頻電流，而該電流為負(fù)（或正）半波時(shí)，則不發(fā)高頻電流。則不發(fā)高頻電流。12IK I(4)比相元件：根據(jù)線路兩側(cè)電流的相位判斷內(nèi)外故障。理想：區(qū)內(nèi)短路：兩側(cè)電流幾乎同相；區(qū)內(nèi)短路

32、：兩側(cè)電流幾乎同相；區(qū)內(nèi)故障：區(qū)內(nèi)故障：=0=0停信間隙停信間隙=180=180區(qū)內(nèi)區(qū)內(nèi): : 高頻電流是間斷的；高頻電流是間斷的；wt0iminwt0imin區(qū)外短路：兩側(cè)電流相位幾乎反相。區(qū)外短路：兩側(cè)電流相位幾乎反相。區(qū)外區(qū)外: : 高頻電流是連續(xù)的。高頻電流是連續(xù)的。MNk1k2wt0180360wt0180360理想情況區(qū)外故障：區(qū)外故障：=180停停信間隙信間隙=0 實(shí)際：實(shí)際： 區(qū)內(nèi)故障：區(qū)內(nèi)故障：0停信間隙停信間隙180 區(qū)外故障：區(qū)外故障：180 要找出外部故障可能出現(xiàn)的最大間隙角要找出外部故障可能出現(xiàn)的最大間隙角max,并按此進(jìn)行閉鎖，以保證外部故障時(shí)保護(hù)可并按此進(jìn)行閉鎖，

33、以保證外部故障時(shí)保護(hù)可靠不誤動(dòng)，這個(gè)角度就叫做閉鎖角，表示為靠不誤動(dòng)，這個(gè)角度就叫做閉鎖角，表示為b.區(qū)內(nèi)短路間斷角大，區(qū)內(nèi)短路間斷角大，區(qū)外短路間斷角小。區(qū)外短路間斷角小。間斷角間斷角整定閉鎖角整定閉鎖角 ：b確定區(qū)外短路的最大間斷角。確定區(qū)外短路的最大間斷角。wtwtbTABHly bb180180yl6100157yl61002201800bb動(dòng) 作區(qū)時(shí)保護(hù)不動(dòng)。時(shí)保護(hù)不動(dòng)。整定：2、縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性與相繼動(dòng)作、縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性與相繼動(dòng)作閉鎖角的確定：閉鎖角的確定：理想：區(qū)外故障時(shí)，理想：區(qū)外故障時(shí)，=180實(shí)際：電流互感器角度誤差實(shí)際：電流互感器角度誤差TA

34、=7 保護(hù)裝置的角誤差（復(fù)合電流濾過器），保護(hù)裝置的角誤差（復(fù)合電流濾過器），BH=15 高頻信號(hào)傳輸帶來的角誤差高頻信號(hào)傳輸帶來的角誤差電磁波的傳輸速率電磁波的傳輸速率 v=光速光速3105公里公里/秒秒工頻：每周波工頻：每周波3600.026000km所以：每傳所以：每傳100km ，誤差，誤差6L(L/100)6 其中其中L線路長(zhǎng)度線路長(zhǎng)度（或：（或：L=t2ft36050L/v=(L/100)6 ） 為保證選擇性并計(jì)及一些其它誤差（由分布電為保證選擇性并計(jì)及一些其它誤差（由分布電容引起）。容引起）。 考慮裕度角考慮裕度角y15。01800bb動(dòng) 作區(qū)376100blbTABHly 線路

35、長(zhǎng)度的增加，使得閉鎖角整定值增大，動(dòng)作角減小。線路長(zhǎng)度的增加，使得閉鎖角整定值增大，動(dòng)作角減小。區(qū)內(nèi)短路最不利情況下保護(hù)可能拒動(dòng)。區(qū)內(nèi)短路最不利情況下保護(hù)可能拒動(dòng)。7060MINEMEMNk2MININI3、保護(hù)的相繼動(dòng)作（區(qū)）：、保護(hù)的相繼動(dòng)作（區(qū)）：雙側(cè)電源系統(tǒng)在內(nèi)部發(fā)生三相短路發(fā)生雙側(cè)電源系統(tǒng)在內(nèi)部發(fā)生三相短路發(fā)生 短路前短路前兩側(cè)電勢(shì)之間的相角差為兩側(cè)電勢(shì)之間的相角差為，根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性，根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性的要求，一般不超過的要求，一般不超過70度。在最嚴(yán)重度。在最嚴(yán)重 的情況的情況下，設(shè)下，設(shè)EmEn=70Zm 發(fā)電機(jī)、變壓器和線路阻發(fā)電機(jī)、變壓器和線路阻 抗抗 dm=60Zn 發(fā)電機(jī)、變

36、壓器阻抗發(fā)電機(jī)、變壓器阻抗 dn=90（電阻很?。娮韬苄。?arg（Im/In）=100對(duì)對(duì)N側(cè)側(cè):因?yàn)橐驗(yàn)镮n滯后，電流滯后，電流Im傳送到傳送到N側(cè)，因時(shí)間側(cè)，因時(shí)間延遲使延遲使N側(cè)收到兩側(cè)高頻載波信號(hào)的最大相角差側(cè)收到兩側(cè)高頻載波信號(hào)的最大相角差 n=100+7+15（L /100）6 對(duì)對(duì)M側(cè)側(cè) m=100+7+15+（L /100）6 為解決為解決M端保護(hù)不能跳閘的問題端保護(hù)不能跳閘的問題,采用采用N側(cè)跳閘的側(cè)跳閘的同時(shí)同時(shí),立即停止本側(cè)發(fā)信。立即停止本側(cè)發(fā)信。N端停信后，端停信后，M 側(cè)收側(cè)收信機(jī)只能收到自己所發(fā)的信號(hào)，間隔角為信機(jī)只能收到自己所發(fā)的信號(hào)，間隔角為180，M側(cè)保護(hù)可立即跳閘。側(cè)保護(hù)可立即跳閘。 保護(hù)裝置的這種工作情況保護(hù)裝置的這種工作情況 一端的保護(hù)先動(dòng)作一端的保護(hù)先動(dòng)作以后，另一端的保護(hù)才能再動(dòng)作跳閘，稱為以后，另一端的保護(hù)才能再動(dòng)作跳閘，稱為“相相繼動(dòng)作繼動(dòng)作”。 主要影響因素：故障類型、兩側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)主要影響因素：故障類型、兩側(cè)電源電動(dòng)勢(shì)間相角差以及線路長(zhǎng)度。間相角差以及線路長(zhǎng)度。1. 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. 過渡電阻的影響過渡電阻的影響故障分量電流與負(fù)荷電流相差不大，故障分量電流與負(fù)荷電流相差