第四章_輸電線縱聯(lián)保護

1、4 4 輸電線路縱聯(lián)保護輸電線路縱聯(lián)保護4.1 4.1 輸電線路縱聯(lián)保護概念輸電線路縱聯(lián)保護概念4.2 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4.3 4.3 方向比較式縱聯(lián)保護方向比較式縱聯(lián)保護4.4 4.4 縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流差動保護第四章第四章 輸電線縱聯(lián)保護輸電線縱聯(lián)保護全線速動保護全線速動保護一、問題提出：一、問題提出： 電流電壓保護和距離保護用于電流電壓保護和距離保護用于引入保護裝置，但引入保護裝置，但由于互感器傳變的誤由于互感器傳變的誤差，線路參數(shù)值的不精確性以及繼電器差，線路參數(shù)值的不精確性以及繼電器本身的測量誤差等原因本身的測量誤差等原因，電

2、流電壓保護，電流電壓保護和距離保護的和距離保護的段段無法區(qū)分本級線路末無法區(qū)分本級線路末端故障和下級線路出口處的故障端故障和下級線路出口處的故障。輸電線路保護時，只需將線輸電線路保護時，只需將線路一端的電流電壓經(jīng)過互感路一端的電流電壓經(jīng)過互感 段保護不能保護段保護不能保護線路全長線路全長，比如距，比如距離保護一般將保護的離保護一般將保護的I I段整定為線路全長段整定為線路全長的的8080-85%-85%其余的其余的1515-20%-20%上的故障只能帶第上的故障只能帶第IIII段的段的時限切除時限切除。這樣難以滿足。這樣難以滿足220KV220KV及及以上電壓等級的電力系統(tǒng)中對速動性的要以上電

3、壓等級的電力系統(tǒng)中對速動性的要求，因此需要求，因此需要采用縱聯(lián)保護采用縱聯(lián)保護，以實現(xiàn)，以實現(xiàn)線路線路全長范圍內故障的無時限切除全長范圍內故障的無時限切除。解決辦法：解決辦法：單端保護單端保護雙端保護（縱聯(lián)保護）雙端保護（縱聯(lián)保護）二、縱聯(lián)保護的定義：二、縱聯(lián)保護的定義： 輸電線的縱聯(lián)保護是用輸電線的縱聯(lián)保護是用某種通信通道某種通信通道將輸電線將輸電線兩端的保護裝置兩端的保護裝置縱向聯(lián)結起來，縱向聯(lián)結起來，將各端的電氣量（電流、功率方向等）傳將各端的電氣量（電流、功率方向等）傳送到對端并將兩端的電氣量比較以判斷故送到對端并將兩端的電氣量比較以判斷故障發(fā)生在本線路范圍內還是在本線路范圍障發(fā)生在本

4、線路范圍內還是在本線路范圍外，從而決定是否切斷被保護線路。外，從而決定是否切斷被保護線路。在理論上，縱聯(lián)保護具有絕對的選擇性。在理論上，縱聯(lián)保護具有絕對的選擇性。輸電線縱聯(lián)保護結構輸電線縱聯(lián)保護結構 繼電保繼電保護裝置護裝置繼電保繼電保護裝置護裝置通 信通 信設備設備通 信通 信設備設備通信介質通信介質TATATVTVTVTVTATA縱聯(lián)保護分類縱聯(lián)保護分類方向縱聯(lián)和距離縱聯(lián)保護方向縱聯(lián)和距離縱聯(lián)保護( (比較兩端邏輯量比較兩端邏輯量) )差動縱聯(lián)保護（比較兩端全量）差動縱聯(lián)保護（比較兩端全量） 按保護按保護動作原動作原理劃分理劃分導引線縱聯(lián)保護導引線縱聯(lián)保護電力線載波縱聯(lián)保護電力線載波縱聯(lián)保

5、護微波縱聯(lián)保護微波縱聯(lián)保護光纖縱聯(lián)保護光纖縱聯(lián)保護按通信通按通信通道劃分道劃分單元保護單元保護非單元保護非單元保護方向比較縱聯(lián)保護方向比較縱聯(lián)保護距離縱聯(lián)保護距離縱聯(lián)保護按保護形按保護形式劃分式劃分相位比較縱聯(lián)保護相位比較縱聯(lián)保護縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流差動保護輸電線路縱聯(lián)保護輸電線路縱聯(lián)保護(1)(1)導引線通道導引線通道 這種通道需要鋪設電纜，其投資隨這種通道需要鋪設電纜，其投資隨線路長度而增加。當線路較長線路長度而增加。當線路較長( (超過超過10km10km以上以上) )時不經(jīng)濟。導引線越長時不經(jīng)濟。導引線越長, ,安全安全性越低，維護困難。性越低，維護困難。導引線中傳輸?shù)氖请娦盘枴?/p>

6、引線的電纜必須有導引線中傳輸?shù)氖请娦盘?。導引線的電纜必須有足夠的絕緣水平足夠的絕緣水平( (例如例如15kV15kV的絕緣水平的絕緣水平) )，這就使投，這就使投資增大。資增大。導引線直接傳輸交流電量導引線直接傳輸交流電量, , 導引線的參數(shù)導引線的參數(shù)( (電阻電阻和和分布電容分布電容) )直接影響保護性能，從而在技術上也直接影響保護性能，從而在技術上也限制了導引線保護用于較長的線路。限制了導引線保護用于較長的線路。缺點：(2)(2)電力線載波通道電力線載波通道 這種通道在保護中這種通道在保護中應用最廣應用最廣。載波通道由。載波通道由高壓輸電線及其信息加工和連接設備高壓輸電線及其信息加工和連

7、接設備( (阻波器、阻波器、結合電容器及高頻收發(fā)信機結合電容器及高頻收發(fā)信機) )等組成。等組成。優(yōu)點：優(yōu)點：高壓輸電線機械強度大高壓輸電線機械強度大, ,十分安全可靠。十分安全可靠。缺點：缺點：在線路發(fā)生故障時通道可能遭到破壞在線路發(fā)生故障時通道可能遭到破壞( (高高頻信號衰減增大頻信號衰減增大),),為此需考慮在此情況下高頻為此需考慮在此情況下高頻信號是否能有效傳輸?shù)膯栴}。信號是否能有效傳輸?shù)膯栴}。 當載波通道采用當載波通道采用“相相- -地地”制，在線制，在線路中點發(fā)生單相短路接地故障時衰減與正路中點發(fā)生單相短路接地故障時衰減與正常時基本相同常時基本相同, ,但在線路兩端故障時衰減但在線

8、路兩端故障時衰減顯著增大。顯著增大。 當載波通道采用當載波通道采用“相相- -相相”制，在單制，在單相短路接地故障時高頻信號能夠傳輸相短路接地故障時高頻信號能夠傳輸, ,但但在三相短路時仍然不能。為此載波保護在在三相短路時仍然不能。為此載波保護在利用高頻信號時應能使保護在本線路故障利用高頻信號時應能使保護在本線路故障信號中斷的情況下仍能正確動作。信號中斷的情況下仍能正確動作。(3)(3)微波通道微波通道 微波通道與輸電線沒有直接的聯(lián)系微波通道與輸電線沒有直接的聯(lián)系, ,輸電線發(fā)生故障時不會對微波通信系統(tǒng)輸電線發(fā)生故障時不會對微波通信系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響，因而利用微波保護的方產(chǎn)生任何影響，因而利用微

9、波保護的方式不受限制。式不受限制。微波通信微波通信是一種多路通信是一種多路通信系統(tǒng)系統(tǒng), ,可以提供足夠的通道可以提供足夠的通道, ,徹底徹底解決了解決了通道擁擠的問題。通道擁擠的問題。優(yōu)點：微波通信具有很寬的頻帶，線路故優(yōu)點：微波通信具有很寬的頻帶，線路故障時信號不會中斷，可以傳送交流電的波障時信號不會中斷，可以傳送交流電的波形。形。采用脈沖編碼調制采用脈沖編碼調制(PCM)(PCM)方式可以進一方式可以進一步擴大信息傳輸量步擴大信息傳輸量, ,提高抗干擾能力提高抗干擾能力, ,也更也更適合于數(shù)字保護。適合于數(shù)字保護。微波通信是理想的通信微波通信是理想的通信系統(tǒng)系統(tǒng), ,缺點：保護專用微波通

10、道及設備是缺點：保護專用微波通道及設備是不經(jīng)濟不經(jīng)濟的，應當與遠動等在設計時兼顧起來。同的，應當與遠動等在設計時兼顧起來。同時還要考慮信號衰耗的問題。時還要考慮信號衰耗的問題。(4)(4)光纖通道光纖通道 光纖通道與微波通道有相同的優(yōu)點。光纖通道與微波通道有相同的優(yōu)點。光纖通信也廣泛采用光纖通信也廣泛采用(PCM)(PCM)調制方式。當調制方式。當被保護線路很短時，通過光纜直接將光信被保護線路很短時，通過光纜直接將光信號送到對側，在每半套保護裝置中都將電號送到對側，在每半套保護裝置中都將電信號變成光信號送出，又將所接收之光信信號變成光信號送出，又將所接收之光信號變?yōu)殡娦盘柟┍Ｗo使用。由于光與電

11、之號變?yōu)殡娦盘柟┍Ｗo使用。由于光與電之間互不干擾，所以光纖保護沒有導引線保間互不干擾，所以光纖保護沒有導引線保護的問題，護的問題，在經(jīng)濟上也可以與導引線保護在經(jīng)濟上也可以與導引線保護競爭。競爭。 縱聯(lián)保護是縱聯(lián)保護是利用利用線路兩端的電氣量線路兩端的電氣量在故障與非故障時的在故障與非故障時的特征差異特征差異構成保護，構成保護，當線路發(fā)生區(qū)內故障、區(qū)外故障時，電當線路發(fā)生區(qū)內故障、區(qū)外故障時，電力線兩端的力線兩端的電流波形電流波形、功率方向功率方向、電流電流相位相位以及兩端的以及兩端的測量阻抗測量阻抗都具有明顯的都具有明顯的差異，利用這些差異可以構成不同原理差異，利用這些差異可以構成不同原理的縱

12、聯(lián)保護。的縱聯(lián)保護。1. 1. 電流全量（兩端電流向量和）特征電流全量（兩端電流向量和）特征k1MNMUNUMINI內部故障內部故障k2MNMINI區(qū)外故障區(qū)外故障根據(jù)基爾霍夫電流定律根據(jù)基爾霍夫電流定律(KCL)(KCL)可知：可知：在集總參數(shù)電路中，任何時刻，在集總參數(shù)電路中，任何時刻，對任意一節(jié)點，所有支路電流相對任意一節(jié)點，所有支路電流相量和等于零。用數(shù)學表達式表示量和等于零。用數(shù)學表達式表示如下：如下：對于輸電線路對于輸電線路MNMN可以認為是一個節(jié)點?？梢哉J為是一個節(jié)點。0I MNkIIII0MNIII 外部故障外部故障 內部故障內部故障2. 2. 功率方向特征功率方向特征 k1M

13、NMUNUMINI內部故障內部故障當發(fā)生內部故障時當發(fā)生內部故障時，兩側，兩側功率均由母線流向線路，功率均由母線流向線路，兩側功率方向均為正。兩側功率方向均為正。k2MNMINI區(qū)外故障區(qū)外故障當發(fā)生外部故障時當發(fā)生外部故障時，M M側功側功率由母線流向線路，其功率率由母線流向線路，其功率方向為正。方向為正。N N側功率由側功率由線路線路流向流向母線母線，其功率方向為負。，其功率方向為負。兩側功率方向相反。兩側功率方向相反。MUMIMMMWUINUNINNNWUI+ + + + + + +內部內部故障故障- - -+ + + + +外部外部 故障故障W WM M(+)(+)W WN N(+)(

14、+)W WM M(+)(+)W WN N(-)(-)3. 3. 電流相位特征電流相位特征MiNitIM0IN180arg0MNIIarg180MNII外部故障外部故障內部故障內部故障IMINtttNiMiINIMINIM區(qū)內故障時，兩側電流同相位；區(qū)內故障時，兩側電流同相位；正常運行及區(qū)外故障時，兩側電流相位相反。正常運行及區(qū)外故障時，兩側電流相位相反。4. 4. 兩端測量阻抗的特征兩端測量阻抗的特征 當線路內部短路時當線路內部短路時，線路兩側的測量阻抗都，線路兩側的測量阻抗都是短路阻抗，且一定位于距離保護是短路阻抗，且一定位于距離保護段的動段的動作區(qū)內。兩側的作區(qū)內。兩側的段同時啟動；段同時

15、啟動；當正常運行時當正常運行時，兩側的測量阻抗都是負荷阻，兩側的測量阻抗都是負荷阻抗，兩側的距離保護抗，兩側的距離保護段均不啟動；段均不啟動；當線路外部短路時當線路外部短路時，線路兩側的測量阻抗也，線路兩側的測量阻抗也是短路阻抗，但其中一側是反方向，至少有是短路阻抗，但其中一側是反方向，至少有一側的距離保護一側的距離保護段不啟動；段不啟動；區(qū)內故障時，區(qū)內故障時，兩側的距離保護兩側的距離保護段均啟動；段均啟動；正常運行及區(qū)外故障時，正常運行及區(qū)外故障時，至少有一側的距離保護至少有一側的距離保護段不啟動。段不啟動。輸電線路短路時兩側電氣量的故障特征分析輸電線路短路時兩側電氣量的故障特征分析內部故

16、障內部故障外部故障外部故障正常運行正常運行兩端電兩端電流向量流向量和特征和特征兩端功兩端功率方向率方向特征特征兩端故障方向相同，兩端故障方向相同，同為正方向（母線流同為正方向（母線流向線路）向線路）遠故障點端功率方向遠故障點端功率方向為正方向；近故障點為正方向；近故障點端為反方向端為反方向兩端功率方向相反兩端功率方向相反兩端電兩端電流特征流特征兩側電流同相位兩側電流同相位兩側電流相位差兩側電流相位差180180度度兩側電流相位差兩側電流相位差180180度度兩端測兩端測量阻抗量阻抗特征特征兩端都是短路阻抗，兩端都是短路阻抗，位于阻抗位于阻抗動作區(qū)內，動作區(qū)內，兩側兩側段同時啟動段同時啟動兩端都

17、是短路阻抗，兩端都是短路阻抗，至少有一側的距離保至少有一側的距離保護護段不啟動段不啟動負荷阻抗負荷阻抗兩阻抗元件都不啟兩阻抗元件都不啟動動MNk1+IIIIMN+=0IIIMN+=0III1. 1. 縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流差動保護 當輸電線發(fā)生內部故障時：當輸電線發(fā)生內部故障時：利用輸電線路兩側利用輸電線路兩側電流波形和電流波形和或或電流相量和電流相量和的特征的特征可以構成縱聯(lián)電流差動保護可以構成縱聯(lián)電流差動保護 MNkIIII當輸電線正常運行和發(fā)生外部故障時：當輸電線正常運行和發(fā)生外部故障時：0MNIII由于受由于受TATA的誤差、線路分布電容等因素影響，實際上的誤差、線路分布電容等因素影

18、響，實際上其二次其二次電流相量和電流相量和可能不為可能不為0.0.縱聯(lián)電流差動保護縱聯(lián)電流差動保護動作判據(jù)可寫為：動作判據(jù)可寫為： MNsetIIIMNII兩側電流的相量和兩側電流的相量和setI差動保護差動保護整定值整定值 2. 2. 方向比較式縱聯(lián)保護（功率方向特征）方向比較式縱聯(lián)保護（功率方向特征）線路發(fā)生內部故障時：線路發(fā)生內部故障時：M M側和側和N N側功率方向元件均為正；側功率方向元件均為正；線路發(fā)生外部故障時：線路發(fā)生外部故障時：M M側和側和N N側功率方向元件均為側功率方向元件均為 一正一負。一正一負。因此可以根據(jù)線路兩端功率元件的方向來判別線路因此可以根據(jù)線路兩端功率元件

19、的方向來判別線路內部或者外部短路。內部或者外部短路。通訊媒介通訊媒介跳閘跳閘&MWNWMINIMUNUMNN N側側功率功率方向方向M M側側功率功率方向方向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 線路發(fā)生內部故障時：線路發(fā)生內部故障時：M M端和端和N N端電流同相端電流同相線路發(fā)生外部故障時：線路發(fā)生外部故障時：一端電流為母線流向線一端電流為母線流向線路，另一端為由線路流向母線，于是兩端電流路，另一端為由線路流向母線，于是兩端電流相位相反相位相反 。因此可以根據(jù)兩側電流的相位差來判別線路內因此可以根據(jù)兩側電流的相位差來判別線路內部或者外部短路。部或者外部短路。 1

20、800考慮到考慮到TVTV、TATA的相角誤差以及輸電線分布電容的相角誤差以及輸電線分布電容等影響，當線路發(fā)生區(qū)外故障時兩側二次電流等影響，當線路發(fā)生區(qū)外故障時兩側二次電流的相角差并不剛好等于的相角差并不剛好等于1801800 0，而是近似為，而是近似為1801800 0，且在故障前兩側電動勢有一定的相角差，這樣且在故障前兩側電動勢有一定的相角差，這樣在區(qū)內短路時兩側電流也不完全同相位。在區(qū)內短路時兩側電流也不完全同相位。setb00bset0180內部故障的動作判據(jù)可寫為：內部故障的動作判據(jù)可寫為： 180arg180MbbNII稱為閉鎖角稱為閉鎖角b4. 4. 縱聯(lián)距離保護縱聯(lián)距離保護 縱

21、聯(lián)距離保護的基本原理和方向比較縱聯(lián)保護縱聯(lián)距離保護的基本原理和方向比較縱聯(lián)保護的基本原理相似，只是用距離元件替代功率方的基本原理相似，只是用距離元件替代功率方向元件。向元件。 線路發(fā)生內部故障時：線路發(fā)生內部故障時：M M端和端和N N端距離元件方向均為正向端距離元件方向均為正向 線路發(fā)生外部故障時：線路發(fā)生外部故障時：M M端和端和N N端距離元件方向為一正一反。端距離元件方向為一正一反。 因此可以根據(jù)比較兩端距離元件的方向來判別因此可以根據(jù)比較兩端距離元件的方向來判別線路內部或者外部短路。線路內部或者外部短路。 距離距離段均采用方向元件，段均采用方向元件，段動作直接段動作直接跳閘，跳閘，段

22、動作需比較對側段動作需比較對側段是否動作。段是否動作。通訊媒介通訊媒介跳閘跳閘&ZZMINIMUNUMN縱聯(lián)距離保護縱聯(lián)距離保護 輸電線路縱聯(lián)保護的輸電線路縱聯(lián)保護的主要特點主要特點是需是需要對端信息，兩端保護要通過通信設備要對端信息，兩端保護要通過通信設備實時地進行信息傳遞。因而縱聯(lián)保護系實時地進行信息傳遞。因而縱聯(lián)保護系統(tǒng)和一般保護相比，需增加通信通道。統(tǒng)和一般保護相比，需增加通信通道。光纖通信光纖通信微波通信微波通信電力高頻載波通信電力高頻載波通信導引線通信導引線通信根據(jù)通信通道的不同，輸電線路縱聯(lián)保護分為：根據(jù)通信通道的不同，輸電線路縱聯(lián)保護分為： 利用利用敷設在電站或變電所之

23、間的金屬敷設在電站或變電所之間的金屬電纜電纜作為傳遞被保護線路各側信息的通道作為傳遞被保護線路各側信息的通道稱之為導引線通信。稱之為導引線通信。 以導引線為通道的縱聯(lián)保護稱為導引以導引線為通道的縱聯(lián)保護稱為導引線縱聯(lián)保護。線縱聯(lián)保護。 導引線縱聯(lián)保護是線路縱聯(lián)保護的一種型式，導引線縱聯(lián)保護是線路縱聯(lián)保護的一種型式，它是以金屬電纜作為通道，借助通道將被保護線它是以金屬電纜作為通道，借助通道將被保護線路對側傳遞來的工頻信息與本側的工頻信息相比路對側傳遞來的工頻信息與本側的工頻信息相比較以判別區(qū)內或區(qū)外故障。當被保護線路的內部較以判別區(qū)內或區(qū)外故障。當被保護線路的內部發(fā)生故障時，它將瞬時跳開被保護線

24、路的各側斷發(fā)生故障時，它將瞬時跳開被保護線路的各側斷路器，實現(xiàn)無時限的快速切除故障。路器，實現(xiàn)無時限的快速切除故障。1. 1. 環(huán)流式導引線保護環(huán)流式導引線保護線路兩側電流互感器的同極性端子經(jīng)導引線線路兩側電流互感器的同極性端子經(jīng)導引線連接起來。繼電器的動作線圈跨接在兩導引線芯之連接起來。繼電器的動作線圈跨接在兩導引線芯之間。如果有制動線圈則它被串接在導引線的回路中。間。如果有制動線圈則它被串接在導引線的回路中。動作線圈動作線圈制動線圈制動線圈制動線圈制動線圈動作線圈動作線圈導引線導引線.MI.NI.mI.nI*同極性端子同極性端子同極性端子同極性端子 在正常運行或外部故障時在正常運行或外部故

25、障時，被保護線路兩側電流互感，被保護線路兩側電流互感器的同極性端子的輸出電流大小相等而方向相反，故此時器的同極性端子的輸出電流大小相等而方向相反，故此時導引線流過循環(huán)電流，而動作線圈中電流相互抵消，而制導引線流過循環(huán)電流，而動作線圈中電流相互抵消，而制動線圈有電流，保證保護可靠不動作。動線圈有電流，保證保護可靠不動作。 由于平衡狀態(tài)時導引線流過循環(huán)電流，故稱由于平衡狀態(tài)時導引線流過循環(huán)電流，故稱環(huán)流法環(huán)流法，這種平衡的工作模式稱為這種平衡的工作模式稱為電流平衡原理電流平衡原理。動作線圈動作線圈制動線圈制動線圈制動線圈制動線圈動作線圈動作線圈.MI.NI.mI.nI*動作線圈中電流相互抵消動作線

26、圈中電流相互抵消制動線圈有較大的制動電流制動線圈有較大的制動電流 在內部故障時在內部故障時，動作線圈中兩側電流同相，動作線圈中兩側電流同相，制動線圈的制動電流小于動作線圈中的動作電流，制動線圈的制動電流小于動作線圈中的動作電流，保護能夠可靠動作。保護能夠可靠動作。動作線圈動作線圈制動線圈制動線圈制動線圈制動線圈動作線圈動作線圈.MI.NI.mI.nI*動作線圈中兩側電流同相動作線圈中兩側電流同相制動線圈的制動電流小于制動線圈的制動電流小于動作線圈中的動作電流動作線圈中的動作電流k12 2均壓法均壓法 動作線圈動作線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈動作線圈動作線圈.MI.mI.NI.nI 線路

27、兩側電流互感器的相異極性端子經(jīng)由導線路兩側電流互感器的相異極性端子經(jīng)由導引線連接起來，繼電器的動作線圈串接在導引線引線連接起來，繼電器的動作線圈串接在導引線回路上。若有制動線圈，則它被并接在兩導引線回路上。若有制動線圈，則它被并接在兩導引線線芯之間。線芯之間。*動作線圈動作線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈動作線圈動作線圈.MI.mI.NI.nI 在正常運行或外部故障時在正常運行或外部故障時，被保護線路兩側電流互，被保護線路兩側電流互感器極性相異的端子的輸出電流大小相等且方向相同，感器極性相異的端子的輸出電流大小相等且方向相同，故導引線及動作線圈中均沒有電流通過，二次電流只能故導引線及動作線

28、圈中均沒有電流通過，二次電流只能分別在各自的制動線圈及互感器二次繞組中流過，在兩分別在各自的制動線圈及互感器二次繞組中流過，在兩側導引線線芯間之電壓大小相等方向相反，即處在電壓側導引線線芯間之電壓大小相等方向相反，即處在電壓平衡狀態(tài)。這種工作模式也稱為平衡狀態(tài)。這種工作模式也稱為電壓平衡原理電壓平衡原理。 *動作線圈動作線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈動作線圈動作線圈.MI.mI.NI.nI 在內部故障時在內部故障時：動作繞組中兩個二次電流同相，：動作繞組中兩個二次電流同相，而制動繞組中兩個二次電流反相，作用抵消，保護而制動繞組中兩個二次電流反相，作用抵消，保護可靠動作。可靠動作。 *k1

29、 1.1.電流保護和距離保護不能保證全線速動電流保護和距離保護不能保證全線速動 在超高壓系統(tǒng)中在超高壓系統(tǒng)中，為了保證并列運行，為了保證并列運行的動態(tài)穩(wěn)定性和提高輸電線的傳輸容量，的動態(tài)穩(wěn)定性和提高輸電線的傳輸容量，在很多情況下，在很多情況下，要求輸電線路的故障切除要求輸電線路的故障切除時間時間( (包括保護動作和斷路器跳閘時間包括保護動作和斷路器跳閘時間) )為為0.1s0.1s左右左右，這就排除了以電流保護和距離，這就排除了以電流保護和距離保護作為主保護的可能性。保護作為主保護的可能性。電力線載波通信提出的必要性： 2.2.導引線縱聯(lián)保護在經(jīng)濟和技術上不可行導引線縱聯(lián)保護在經(jīng)濟和技術上不可

30、行 導引線縱聯(lián)保護導引線縱聯(lián)保護保護能無延時地反應保護能無延時地反應被保護設備內部故障被保護設備內部故障，其必要條件之一是，其必要條件之一是同時檢測和比較被保護設備各引出端電流同時檢測和比較被保護設備各引出端電流的大小和的大小和( (或或) )相位，這對相位，這對發(fā)電機、變壓器發(fā)電機、變壓器和母線和母線等主設備是易于實現(xiàn)的，但是對于等主設備是易于實現(xiàn)的，但是對于長度在數(shù)十以致數(shù)百公里的超高壓輸電線，長度在數(shù)十以致數(shù)百公里的超高壓輸電線，企圖企圖通過通過TATA二次電纜二次電纜來實現(xiàn)兩側電流的大來實現(xiàn)兩側電流的大小和相位比較，小和相位比較，在經(jīng)濟上和技術上既不合在經(jīng)濟上和技術上既不合理的也不可行

31、。理的也不可行。動作線圈動作線圈制動線圈制動線圈制動線圈制動線圈動作線圈動作線圈導引線導引線.MI.NI.mI.nI*同極性端子同極性端子同極性端子同極性端子 一種可行的辦法一種可行的辦法是將線路兩端的電流是將線路兩端的電流相位相位( (或功率方向或功率方向) )轉變?yōu)楦哳l信號，利用轉變?yōu)楦哳l信號，利用輸電線路本身輸電線路本身( (或租用電話線或租用電話線) )作為載波通作為載波通道，將該高頻信號傳輸?shù)綄?，以實現(xiàn)各道，將該高頻信號傳輸?shù)綄龋詫崿F(xiàn)各端電流相位端電流相位( (或功率方向或功率方向) )的比較。這就是的比較。這就是高頻保護或載波保護名稱的來源。就其本高頻保護或載波保護名稱的來源

32、。就其本質而言，質而言，高頻保護不過是差動保護原理在高頻保護不過是差動保護原理在中、長線路上的具體應用，因此高頻保護中、長線路上的具體應用，因此高頻保護也具有不反應外部短路故障、無時延地快也具有不反應外部短路故障、無時延地快速切除故障線路的優(yōu)點。速切除故障線路的優(yōu)點。繼電保繼電保護裝置護裝置繼電保繼電保護裝置護裝置通 信通 信設備設備通 信通 信設備設備通信通道通信通道TATATVTVTVTVTATA1 1載波通道的構成原理載波通道的構成原理 按照通道的構成，電力線載波通信分為：按照通道的構成，電力線載波通信分為： 使用兩相線路的使用兩相線路的“相相相相”式；式； 使用一相一地的使用一相一地的

33、“相相地地”式；式； “ “相相相相”式信號傳輸衰減??；式信號傳輸衰減小； “ “相相地地”式比較經(jīng)濟。式比較經(jīng)濟。發(fā)發(fā) 收收訊訊 訊訊繼電繼電部分部分繼電繼電部分部分112233445收收 發(fā)發(fā)訊訊 訊訊566高頻通道構成示意圖高頻通道構成示意圖1 1 阻波器；阻波器；2 2 耦合電容器；耦合電容器；3 3 連接濾波器；連接濾波器；4 4 電纜；電纜；5 5 高頻收發(fā)訊機；高頻收發(fā)訊機；6 6 刀閘刀閘1 1、阻波器（鼠籠式）、阻波器（鼠籠式）由一電感線圈與可變由一電感線圈與可變電容器并聯(lián)組成的回路，當并聯(lián)諧振時，它電容器并聯(lián)組成的回路，當并聯(lián)諧振時，它所呈現(xiàn)的阻抗最大，使其所呈現(xiàn)的阻抗最大

34、，使其諧振頻率諧振頻率為所用的為所用的載波頻率載波頻率 。高頻信號就被限制高頻信號就被限制在被保護輸電線路的范圍以內，而不能穿越在被保護輸電線路的范圍以內，而不能穿越到相鄰線路上去。對到相鄰線路上去。對5050HzHz工頻電流阻波器僅工頻電流阻波器僅呈電感線圈的阻抗，數(shù)值很少。呈電感線圈的阻抗，數(shù)值很少。LC10北京電力設備總廠生產(chǎn)的阻波器北京電力設備總廠生產(chǎn)的阻波器2 2、耦合電容器、耦合電容器 將載波信號傳遞到輸電線路，同時使高頻將載波信號傳遞到輸電線路，同時使高頻收發(fā)信機與工頻高壓線路絕緣。收發(fā)信機與工頻高壓線路絕緣。耦合電容器耦合電容器電容式互感器電容式互感器3 3、連接濾波器、連接濾

35、波器( (結合濾波器結合濾波器) ) 結合電容器與連接濾波器共同組成一個四結合電容器與連接濾波器共同組成一個四端網(wǎng)絡的端網(wǎng)絡的“帶通濾波器帶通濾波器”使所需頻帶的高頻電使所需頻帶的高頻電流能夠通過。流能夠通過。結合電容器結合電容器4 4、高頻收發(fā)信機（載波機）、高頻收發(fā)信機（載波機） 由發(fā)信機發(fā)出信號，通過高頻通道送到對由發(fā)信機發(fā)出信號，通過高頻通道送到對端的收信機中，也可為自己的收信機所接收，端的收信機中，也可為自己的收信機所接收，高頻收信機接收由本端和對端所發(fā)送的高頻信高頻收信機接收由本端和對端所發(fā)送的高頻信號經(jīng)過比較判斷后，再動作于繼電保護裝置使號經(jīng)過比較判斷后，再動作于繼電保護裝置使之

36、跳閘或將它閉鎖。之跳閘或將它閉鎖。SF-961SF-961數(shù)字收發(fā)信機數(shù)字收發(fā)信機-110-500Kv-110-500Kv高頻保護高頻保護ESB 900ESB 900數(shù)字化電力線載波機數(shù)字化電力線載波機PowerLinkPowerLink通信系統(tǒng)（西門子產(chǎn)品）通信系統(tǒng)（西門子產(chǎn)品）5 5、刀閘、刀閘 檢修連接濾波器時，作為結合電容器的下面檢修連接濾波器時，作為結合電容器的下面一級接地之用。一級接地之用。接地開關2 2高頻通道的特點高頻通道的特點 輸電線路高頻通道的優(yōu)點：輸電線路高頻通道的優(yōu)點：（1 1）無中繼通信距離長。）無中繼通信距離長。幾百公里的長距離輸幾百公里的長距離輸電線路連接的兩個變

37、電站，如使用電力載波，只電線路連接的兩個變電站，如使用電力載波，只需建一、兩對載波機，就可以建立起通信。需建一、兩對載波機，就可以建立起通信。（2 2）經(jīng)濟、使用方便。）經(jīng)濟、使用方便。由于電力線載波通信是由于電力線載波通信是以電力線為載體，以變電站為用戶，所以載波機以電力線為載體，以變電站為用戶，所以載波機就直接裝在電力線的兩端，即變電站內，設備離就直接裝在電力線的兩端，即變電站內，設備離用戶近，可以提高可靠性。用戶近，可以提高可靠性。（3 3）工程施工比較簡單。）工程施工比較簡單。輸電線路建好后，裝輸電線路建好后，裝上阻波器、耦合電容器、結合濾波器，放好高頻上阻波器、耦合電容器、結合濾波器

38、，放好高頻電纜，然后安裝載波機，就可以進行調試。電纜，然后安裝載波機，就可以進行調試。輸電線路載波通信的缺點輸電線路載波通信的缺點： 1)1)由于輸電線路高頻通道是直接通過高由于輸電線路高頻通道是直接通過高壓輸電線路傳送高頻電流的，因此壓輸電線路傳送高頻電流的，因此高壓輸高壓輸電線路就成了高頻通道干擾的主要來源電線路就成了高頻通道干擾的主要來源。高壓輸電線路的電暈、短路、開關操作等高壓輸電線路的電暈、短路、開關操作等都會在不同程度上對高頻保護造成干擾。都會在不同程度上對高頻保護造成干擾。 2) 2)高頻載波通信率低，難以滿足縱聯(lián)電高頻載波通信率低，難以滿足縱聯(lián)電流差動保護實時性的要求，流差動保

39、護實時性的要求，一般用來傳遞一般用來傳遞狀態(tài)信號，用于構成方向比較式縱聯(lián)保護。狀態(tài)信號，用于構成方向比較式縱聯(lián)保護。3. 3. 高頻通道的工作方式高頻通道的工作方式 正常有高頻電流（長期發(fā)信）正常有高頻電流（長期發(fā)信）正常情況下，發(fā)信機連續(xù)發(fā)信，通道中經(jīng)常有高頻正常情況下，發(fā)信機連續(xù)發(fā)信，通道中經(jīng)常有高頻電流。電流。優(yōu)點：優(yōu)點：通道的工作狀態(tài)可得到經(jīng)常監(jiān)視，可通道的工作狀態(tài)可得到經(jīng)常監(jiān)視，可靠性高；裝置稍微簡化?？啃愿?；裝置稍微簡化。 移頻方式移頻方式正常情況下，發(fā)信機發(fā)出一種頻率的高頻電流，用以正常情況下，發(fā)信機發(fā)出一種頻率的高頻電流，用以監(jiān)視通道及閉鎖保護，故障時移頻。監(jiān)視通道及閉鎖保護，

40、故障時移頻。優(yōu)點：優(yōu)點：通道的工通道的工作狀態(tài)可得到經(jīng)常監(jiān)視，可靠性高。但占用頻帶寬。作狀態(tài)可得到經(jīng)常監(jiān)視，可靠性高。但占用頻帶寬。 正常無高頻電流（故障時發(fā)信）正常無高頻電流（故障時發(fā)信）正常情況下，發(fā)信機不發(fā)信，通道中無高頻電流通過；正常情況下，發(fā)信機不發(fā)信，通道中無高頻電流通過；故障時發(fā)信機由啟動元件啟動發(fā)信，通道中有高頻電流；故障時發(fā)信機由啟動元件啟動發(fā)信，通道中有高頻電流；優(yōu)點：優(yōu)點：對鄰近通道影響少，收發(fā)信機壽命長。對鄰近通道影響少，收發(fā)信機壽命長。4. 4. 高頻通道傳送信號的種類高頻通道傳送信號的種類 跳閘信號：跳閘信號：線路內部故障時，直接引起保護跳閘線路內部故障時，直接引起

41、保護跳閘 的信號的信號 允許信號：允許信號：線路內部故障時，將保護開放，允許線路內部故障時，將保護開放，允許 保護跳閘的信號保護跳閘的信號閉鎖信號：閉鎖信號：線路外部故障時，將保護閉鎖的信號線路外部故障時，將保護閉鎖的信號 按照高頻通道傳送信號在縱聯(lián)保護中的作用按照高頻通道傳送信號在縱聯(lián)保護中的作用可將其分為可將其分為閉鎖信號、允許信號閉鎖信號、允許信號和和跳閘信號。跳閘信號。（1 1）傳遞閉鎖信號方式：）傳遞閉鎖信號方式：收不到這種高頻信號是高頻收不到這種高頻信號是高頻 保護跳閘的必要條件。保護跳閘的必要條件。特點：特點：a.a.不受通道破壞的影響不受通道破壞的影響b.b.不用鑒別信號源（是

42、對側還是本側）不用鑒別信號源（是對側還是本側）只有同時滿足兩個條件本側保護才動作跳閘：只有同時滿足兩個條件本側保護才動作跳閘： 本側保護元件已啟動。本側保護元件已啟動。 沒有收到高頻信號。沒有收到高頻信號。&保護元件啟動保護元件啟動高頻信號高頻信號跳閘信號跳閘信號（2 2）傳遞允許信號方式：）傳遞允許信號方式：收到這種高頻信號是高頻保收到這種高頻信號是高頻保 護動作跳閘的必要條件。護動作跳閘的必要條件。特點：特點：a.a.受通道破壞影響受通道破壞影響b.b.信號源必須要鑒別是對側還是本側發(fā)出的高頻信號信號源必須要鑒別是對側還是本側發(fā)出的高頻信號 本側保護元件已啟動。本側保護元件已啟動。

43、 收到對側的高頻信號則跳閘。收到對側的高頻信號則跳閘。只有同時滿足兩個條件本側保護才動作跳閘：只有同時滿足兩個條件本側保護才動作跳閘：&保護元件啟動保護元件啟動對側高頻信號對側高頻信號跳閘信號跳閘信號（3 3）傳遞跳閘信號方式：）傳遞跳閘信號方式：收到這種信號是保護動作收到這種信號是保護動作 于跳閘的充要條件。于跳閘的充要條件。當保護范圍內部故障而繼電器動作時，發(fā)信、收信后當保護范圍內部故障而繼電器動作時，發(fā)信、收信后則跳閘。則跳閘。特點：特點：a.a.受通道破壞影響受通道破壞影響b.b.信號源不要鑒別信號源不要鑒別例如線路兩側均裝設距離保護，例如線路兩側均裝設距離保護，I I段采用方

44、向阻抗繼電器，段采用方向阻抗繼電器，I I段動作既跳開本側斷路器，同時發(fā)信讓對側跳開斷路器。段動作既跳開本側斷路器，同時發(fā)信讓對側跳開斷路器。或或保護元件啟動保護元件啟動高頻信號高頻信號跳閘信號跳閘信號隨著電力系統(tǒng)的擴大發(fā)展，單純使隨著電力系統(tǒng)的擴大發(fā)展，單純使用電力用電力線載波一種形式的通道將會出現(xiàn)通道擁擠線載波一種形式的通道將會出現(xiàn)通道擁擠的困難，的困難，從本世紀五十年代開始在電力系從本世紀五十年代開始在電力系統(tǒng)中應用微波和特高頻通道。目前美、日統(tǒng)中應用微波和特高頻通道。目前美、日等國的電力系統(tǒng)已大量采用等國的電力系統(tǒng)已大量采用微波通道微波通道，我，我國很多電力系統(tǒng)也已開始采用。國很多電力

45、系統(tǒng)也已開始采用。1 1微波縱聯(lián)保護的構成微波縱聯(lián)保護的構成輸電線輸電線繼電保繼電保護設備護設備 邏輯邏輯單元單元接收接收端口端口發(fā)送發(fā)送端口端口TVTV繼電保繼電保護設備護設備 邏輯邏輯單元單元接收接收端口端口發(fā)送發(fā)送端口端口TVTV微波微波解調解調微波微波調制調制微波微波解調解調微波微波調制調制微波收微波收發(fā)設備發(fā)設備微波收微波收發(fā)設備發(fā)設備縱聯(lián)保護系統(tǒng)包縱聯(lián)保護系統(tǒng)包括線路兩端的繼括線路兩端的繼電保護設備、微電保護設備、微波調制解調設備、波調制解調設備、微波發(fā)送接收設微波發(fā)送接收設備。備。 微波調制、解調、發(fā)送和接收設備構成微波通道微波調制、解調、發(fā)送和接收設備構成微波通道 微波通道微波

46、通道調 制調 制設設 備備微波微波發(fā)送發(fā)送設備設備微波微波接收接收設備設備解 調解 調設設 備備單向微波通道傳輸過程單向微波通道傳輸過程x(t)ty(t)ty(t)tx(t)t調制過程調制過程：（壓頻變換壓頻變換 ）電壓信號電壓信號x x（t t）輸入到調制）輸入到調制設備，經(jīng)過調制設備調制后設備，經(jīng)過調制設備調制后輸出的頻率信號輸出的頻率信號y y（t t） 解調過程解調過程：收到微波接收設備送來的頻收到微波接收設備送來的頻率信號率信號x x（t t）后，解調設備）后，解調設備會將該信號轉換為電壓信號會將該信號轉換為電壓信號y y（t t）。）。 2 2微波通道的特點微波通道的特點波長小于波

47、長小于1m(300MHz)1m(300MHz)的電磁波稱為微波。的電磁波稱為微波。其中包括以下三個波段。其中包括以下三個波段。分米波分米波波長由波長由10cm10cmlm(300lm(3003000MHz)3000MHz)；厘米波厘米波波長由波長由l l10cm(300010cm(300030000MHz)30000MHz)；毫米波毫米波波長在波長在lcmlcm以下。以下。分米波又稱為特高頻。電力系統(tǒng)中的微波通信多應分米波又稱為特高頻。電力系統(tǒng)中的微波通信多應用在分米和厘米波段，也有個別使用米波波段的。用在分米和厘米波段，也有個別使用米波波段的。微波縱聯(lián)保護的優(yōu)點：微波縱聯(lián)保護的優(yōu)點：（1 1

48、）有一條獨立于輸電線路的通信通道，輸電線路上產(chǎn)生的）有一條獨立于輸電線路的通信通道，輸電線路上產(chǎn)生的干擾，對通信系統(tǒng)沒有影響；通道檢修不影響輸電線路運行；干擾，對通信系統(tǒng)沒有影響；通道檢修不影響輸電線路運行；（2 2）擴展了通信頻段，可實現(xiàn)分相差動；）擴展了通信頻段，可實現(xiàn)分相差動；（3 3）受外界干擾影響小，誤碼率低，可靠性高；）受外界干擾影響小，誤碼率低，可靠性高；（4 4）輸電線路的任何故障均不會破壞通道。）輸電線路的任何故障均不會破壞通道。超短波有視距傳輸?shù)奶攸c，天線越高，傳輸距離越遠，超短波有視距傳輸?shù)奶攸c，天線越高，傳輸距離越遠，例如當兩端天線高度為例如當兩端天線高度為50m50m

49、時，傳輸距離約為時，傳輸距離約為50km50km。在。在個別條件下，利用有利的地形，傳輸距離也可達一、二個別條件下，利用有利的地形，傳輸距離也可達一、二百公里。這個特點就決定了，百公里。這個特點就決定了，在較遠距離的條件下，必在較遠距離的條件下，必須采用微波中繼通信的方式，通道價格較貴。須采用微波中繼通信的方式，通道價格較貴。 就光纖縱差保護的應用環(huán)境來說，隨著就光纖縱差保護的應用環(huán)境來說，隨著國家電力工業(yè)的發(fā)展，通訊技術的日新月異，國家電力工業(yè)的發(fā)展，通訊技術的日新月異，光纜及光纖設備費用的急劇下降，光纖通訊光纜及光纖設備費用的急劇下降，光纖通訊網(wǎng)在電力系統(tǒng)的架設越來越普遍。另外，由網(wǎng)在電力

50、系統(tǒng)的架設越來越普遍。另外，由于光纖電流差動保護簡單、可靠，不受線路于光纖電流差動保護簡單、可靠，不受線路運行方式的影響，在運行方式的影響，在城網(wǎng)和短輸電線路中大城網(wǎng)和短輸電線路中大量采用量采用。因城網(wǎng)中輸電線大多較短，光纖芯。因城網(wǎng)中輸電線大多較短，光纖芯直接接入不需附加復接設備，管理也較方便，直接接入不需附加復接設備，管理也較方便，故在城網(wǎng)中光纖電流差動保護以專用光纖通故在城網(wǎng)中光纖電流差動保護以專用光纖通道方式為多。道方式為多。1 1光纖通信系統(tǒng)的構成光纖通信系統(tǒng)的構成中繼器或中繼器或光放大器光放大器光纖光纖光纖光纖光接收機光接收機光發(fā)射機光發(fā)射機電調電調制器制器光調光調制器制器光探光探

51、測器測器電解電解調器調器由光發(fā)射機、光纖、中繼器和光接收機組成。由光發(fā)射機、光纖、中繼器和光接收機組成。 電調制器的作用電調制器的作用是把信息轉換為適合信道傳輸?shù)氖前研畔⑥D換為適合信道傳輸?shù)男盘?，如時分復用（信號，如時分復用（TDMTDM）信號或頻分復用）信號或頻分復用(FDM)(FDM)信號。信號。用戶信息可以是模擬信號，也可以是數(shù)字信號。用戶信息可以是模擬信號，也可以是數(shù)字信號。光調制器的作用光調制器的作用是把電調制信號轉換為適合光纖是把電調制信號轉換為適合光纖信道傳輸?shù)墓庑盘?，如直接調制激光器的光強，信道傳輸?shù)墓庑盘枺缰苯诱{制激光器的光強，或通過外調制器調制或通過外調制器調制激光器激光

52、器的相位（偏轉）。的相位（偏轉）。光中繼器的作用光中繼器的作用是對經(jīng)光纖傳輸衰減后的信號進是對經(jīng)光纖傳輸衰減后的信號進行放大。行放大。光中繼器有光電光中繼器和全光中繼器兩種光中繼器有光電光中繼器和全光中繼器兩種。如需對業(yè)務進行分出和插入，可使用光電光如需對業(yè)務進行分出和插入，可使用光電光中繼器；如只要求對光信號進行放大，則可以使中繼器；如只要求對光信號進行放大，則可以使用光放大器。用光放大器。光探測器的作用光探測器的作用是把經(jīng)光纖傳輸后的微弱光信號是把經(jīng)光纖傳輸后的微弱光信號轉變?yōu)殡娦盘枴＾D變?yōu)殡娦盘?。電解調器的作用電解調器的作用是把電信號放大，恢復出原信號。是把電信號放大，恢復出原信號。2

53、2光纖通信的優(yōu)點光纖通信的優(yōu)點 (1)(1)通信容量大。通信容量大。從理論上講，用光作載波可以傳輸從理論上講，用光作載波可以傳輸100100億個話路。實際上目前一對光纖一般可通過幾百路到幾億個話路。實際上目前一對光纖一般可通過幾百路到幾千路，而一根細小的光纜又可包含幾十到幾百根光纖，千路，而一根細小的光纜又可包含幾十到幾百根光纖，因此光纖通信系統(tǒng)的通信容量是非常大的。因此光纖通信系統(tǒng)的通信容量是非常大的。(2)(2)可以節(jié)約大量金屬材料?？梢怨?jié)約大量金屬材料。使用光纖通信系統(tǒng)時，光纖使用光纖通信系統(tǒng)時，光纖由玻璃或硅制成，與銅或鋁不同，硅或玻璃其來源豐富，由玻璃或硅制成，與銅或鋁不同，硅或玻璃

54、其來源豐富，供應方便。供應方便。(3)(3)光纖通信還有保密性好光纖通信還有保密性好，敷設方便，不怕雷擊，不受，敷設方便，不怕雷擊，不受外界電磁干擾，抗腐蝕和不怕潮等優(yōu)點。外界電磁干擾，抗腐蝕和不怕潮等優(yōu)點。(4)(4)光纖最重要的特性之一是無感應性能光纖最重要的特性之一是無感應性能，因此利用光纖，因此利用光纖可以構成無電磁感應的和極為可靠的通道。這一點對繼可以構成無電磁感應的和極為可靠的通道。這一點對繼電保護來說尤為重要，在易受地電位升高、暫態(tài)過程及電保護來說尤為重要，在易受地電位升高、暫態(tài)過程及其它有嚴重干擾的金屬線路地段之間，光纖是一種理想其它有嚴重干擾的金屬線路地段之間，光纖是一種理想

55、的通訊媒介。的通訊媒介。第三節(jié)第三節(jié)縱聯(lián)方向保護縱聯(lián)方向保護在縱聯(lián)方向保護中，方向元件或功率方向測量在縱聯(lián)方向保護中，方向元件或功率方向測量元件是保護中的關鍵元件。方向元件的作用是元件是保護中的關鍵元件。方向元件的作用是判斷故障的方向，縱聯(lián)方向保護中的方向元件判斷故障的方向，縱聯(lián)方向保護中的方向元件應滿足以下要求：應滿足以下要求： (1) (1) 反應所有類型的故障且無死區(qū)；反應所有類型的故障且無死區(qū)；(2) (2) 不受負荷的影響，在正常負荷狀態(tài)下不啟動；不受負荷的影響，在正常負荷狀態(tài)下不啟動；(3) (3) 不受系統(tǒng)振蕩影響，在振蕩無故障時不誤動，不受系統(tǒng)振蕩影響，在振蕩無故障時不誤動，振

56、蕩中再故障時仍能正確判定故障點方向；振蕩中再故障時仍能正確判定故障點方向；(4) (4) 在兩相運行時仍能起保護作用在兩相運行時仍能起保護作用 縱聯(lián)保護中使用的方向元件主要有：縱聯(lián)保護中使用的方向元件主要有：故障分量方向元件以及相電壓補償方向元件等故障分量方向元件以及相電壓補償方向元件等 (a)(a)故障系統(tǒng)故障系統(tǒng)k.ME.NEmimuk(b)(b)等值網(wǎng)絡等值網(wǎng)絡.ME.NEmimu0.kU0.kkEU Lik(c)(c)故障前負荷狀態(tài)故障前負荷狀態(tài).ME.NE0Lu0.kUkiu.kEsZkZ(d)(d)短路附加狀態(tài)短路附加狀態(tài)當系統(tǒng)在當系統(tǒng)在k k點發(fā)生金屬性短路點發(fā)生金屬性短路時，故

57、障點的電壓降為時，故障點的電壓降為0 0，這，這時故障系統(tǒng)可以用一等值電路時故障系統(tǒng)可以用一等值電路來代替。來代替。 等值電路中兩附加電壓源的電等值電路中兩附加電壓源的電壓大小相等、符號相反。假定壓大小相等、符號相反。假定電力系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，則根據(jù)電力系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，則根據(jù)疊加原理，可以將其分解成疊加原理，可以將其分解成故故障前負荷狀態(tài)障前負荷狀態(tài)和和短路附加狀態(tài)短路附加狀態(tài)兩個子系統(tǒng)。兩個子系統(tǒng)。 故障前負荷狀態(tài)故障前負荷狀態(tài)對應于故障對應于故障前的正常系統(tǒng)，各點處的電前的正常系統(tǒng)，各點處的電壓電流均與故障前的穩(wěn)態(tài)負壓電流均與故障前的穩(wěn)態(tài)負荷情況一致荷情況一致。 短路附加狀態(tài)短路附加狀態(tài)中各

58、點的電壓中各點的電壓電流是由故障引起的電壓電電流是由故障引起的電壓電流的變化量，其中的工頻成流的變化量，其中的工頻成分，就是工頻變化量。分，就是工頻變化量。 kiu.kEsZkZ系統(tǒng)故障時，保護安裝系統(tǒng)故障時，保護安裝處處電流、電壓電流、電壓的變化量的變化量可以分別表示為：可以分別表示為： kskEIZZ skkUI ZEI Z 1. 1. 故障分量的方向元件故障分量的方向元件假設電流的正方向由母線指向線路，在正假設電流的正方向由母線指向線路，在正方向短路時，保護安裝處工頻故障分量的方向短路時，保護安裝處工頻故障分量的電流、電壓關系為：電流、電壓關系為： sUZI KI2I0IFsZ0SZGR

59、U2U0U0FU2FU0FU輸電線路在正方向故障時的附加狀態(tài)網(wǎng)絡圖輸電線路在正方向故障時的附加狀態(tài)網(wǎng)絡圖 在反方向短路時在反方向短路時 ，工頻故障分量的電流、電，工頻故障分量的電流、電壓關系為：壓關系為： sUZI可見，利用故障分量的方向元件有明確的方向性?？梢?，利用故障分量的方向元件有明確的方向性。 KI2I0IFsZ0SZU2U0UGR0FU2FU0FU輸電線路在反方向故障時的附加狀態(tài)網(wǎng)絡圖輸電線路在反方向故障時的附加狀態(tài)網(wǎng)絡圖 為了便于實現(xiàn)電壓、電流相位關系的判定，實際的為了便于實現(xiàn)電壓、電流相位關系的判定，實際的方向元件是比較故障分量電壓和電流在方向元件是比較故障分量電壓和電流在模擬阻

60、抗模擬阻抗Z Zr r上產(chǎn)生的電壓之間的相位，設上產(chǎn)生的電壓之間的相位，設Z Zr r、Z Zs s及及ZZs s的阻抗的阻抗角相等，所以正方向故障時角相等，所以正方向故障時, ,其功率方向為正。其功率方向為正。 即：即：180argargrSrZZIZU考慮各種因素的影響，工頻突變量方向元件在正考慮各種因素的影響，工頻突變量方向元件在正方向故障時方向故障時功率方向為正功率方向為正的判據(jù)為：的判據(jù)為： 27090rUargZI以以1801800 0為中心，為中心，90900 0范圍范圍反方向故障時反方向故障時 ，其功率方向為負。，其功率方向為負。 即：即：0argargrSrZZIZU考慮各種因素的影響，考慮各種因素的影響