继电保护原理基础_第四章

第四章输电线纵联保护第一节输电线纵联差动保护基本原理1.反应单侧电气量保护的缺陷：∵无法区分本线路末端短路与相邻线路出口短路。∴无法实现全线速动。原因：（1）电气距离接近相等。（2）继电器本身测量误差。（3）线路参数不准确。(4)LH、YH有误差。（5）短路类型不同。（6）运行方式变化等。2.输电线路纵联差动保护：（1）输电线路的纵联保护：（P129第二自然段）。（2）导引线纵联差动保护：用导引线传送电流（大小或方向），根据电流在导引线中的流动情况，3、纵联保护信号传输方式：（1）辅助导引线（2）电力线载波：高频保护（3）微波：微波保护（4）光纤：光纤保护第一节输电线纵联差动保护基本原理及传输方式线路两侧装有相同变比的CT同时跳两侧DL←J动作纵联差动保护的范围是两侧CT之间，可实现全线速动。可分为环流式和均压式两种。（P131图4-2）自学。适用于5～7公里的短线路。若用于长线路技术上有困难且经济上不合理。在发电机、变压器、母线保护中应用得更广泛（后述）三、影响输电线纵联差动保护正确工作的因素1)电流互感器的误差和不平衡电流；2)导引线的阻抗和分布电容；3)导引线的故障相感应过电压。电流互感器的误差和不平衡电流电流互感器传变的幅值误差和相位误差电流互感器的10％误差曲线：二次电流的幅值误差小于10％，角度误差小于7度CT的稳态不平衡电流不平衡电流，实际是两个电流互感器励磁电流之差,是由于两端CT的磁化特性不—致，励磁电流不等造成的。稳态负荷情况下，其值较小；短路时，短路电流很大，铁心严重饱和，其值较大CT的暂态过程中的不平衡电流一次侧短路电流中包含有非同期分量，它对时间的变化虑小于周期分量的变化率，变换到二次侧，大部分成为CT励磁电流。由于电流互感器励磁回路以及二次回路电感中的磁通不能突变，在二次回路中引起自由非周期分量电流。在暂态过程中，励磁电流大大超过其稳态值，并含有大量缓慢衰减的非周期分量，这将使不平衡电流大为增加。不平衡电流(励磁电流之差〕含有强烈的非周期分量，完全偏于时间轴的—侧为减小不平衡电流，对于输电线纵差动保护以及其它纵差动保护应采用型号相同、磁化特性一致、铁心截面较大的高精度的电流互感器，在必要时．还可采用铁心磁路中有小气隙的电流互感器。第二节输电线的高频保护一、高频保护概述高频保护：将线路两端的电流相位(或功率方向)转化为高频信号、然后利用输电线路本身构成一高频(载波)电流的通道，将此信号送至对端，进行比较。不反应被保护输电线范围以外的故障、在定值选择上也无需与下一条线路相配合、故可不带动作延时。分类：方向高频保护：比较被保护线路两侧的功率方向。相差高频保护：比较被保护线路两侧的电流相位。二、高频通道的构成“相-相”和“相-地”两种连接方式“相—地”制：经一相导线与大地构成高频信号的传送回路投资少，节省通道（其余两相可作调度或远动通道）高频信号衰减大，高频信号使用方式受限制，多用于220KV系统“相—相”制：经两相导线构成高频信号的传送回路高频信号衰减小，用于500KV系统，采用复用载波通信方式“相—地”制载波通道的构成阻波器：单频并联谐振于载波工作频率，对载波电流表现为高阻抗：1000Ω，对工频电流表现为低阻抗：0.04两侧使用阻波器后，将高频信号限制在被保护线路内，不能穿越到相邻线路上去，防止对其它线路高频保护的干扰不影响工频电流的传输可用高频频率范围为45KHz~500KHz，通道及频率资源紧张，考虑同一通道传送多路高频信号时，改用宽频阻波器结合电容器：完成高频信号到输电线路的传送隔离工频高压：使高频收发信机与工频高压线路绝缘对于工频电流呈现极大的阻抗，由它所致的工频泄漏电流极小通高频、阻工频接合滤波器（连接滤波器）由一个可调节的空心变压器及连接至高频电缆一侧的电容器组成与藕合电容器构成四端带通滤波器，允许高频电流通过，通高频实现阻抗匹配：（线路/高频电缆阻抗：400/100），减少高频损耗高频电缆：将位于主控制室的高频收、发信机与户外变电站的接合滤波器与户内收发讯机，完成高频信号的传送高频收、发信机：发信机部分：由继电保护来控制，在电力系统发生故障时．保护部分起动之后它才发出信号，也可以采用长期发信故障时停信或改变信号频率的方式。由发信机发出的信号，通过高频通道送到对端的收信机，也可为自己的收信机所接收。高频收信机：接收由本端和对端所发送的高频信号，经过比较判断之后，再动作于继电保护，使之跳闸或将它闭锁。三、高频通道的工作方式及高频信号的应用高频通道的工作方式：长期发信：正常运行时，始终收发信（经常有高频电流），系统故障时停信，无高频电流是信号。优点：加快保护动作速度；可实时检测通道完好性缺点：对其它通讯干扰强；对发讯机性能要求高故障时发信：正常运行时，收发信机不工作，停信；系统故障时，发信机由启动元件启动发信，通道中才有高频电流（经常无高频电流），有高频电流是信号优点：减少干扰，延长发讯机寿命缺点：需定时手动发讯，以检查通道完好性注：改变频率也是一种信号。“高频信号”和“高频电流”的区别：所谓高频信号是指线路一端的高频保护在故障时向线路另一端的高频保护所发出的信息或命令。在经常无高频电流的通道中，当故障时发出高频电流代表一种信号在经常有高频电流的通道中．当故障时将高频电流停止或改变其频率也代表一种信号高频信号的分类及应用按高频信号的作用分三类：跳闸信号、允许信号、闭锁信号保护动作：P=1；收讯动作：GSX=1保护动作跳闸：L=1（1）跳闸讯号：常以一端的电流速断、零序速断、距离I段启动发讯，当其保护范围内部故障动作于跳闸的同时，还向对端发出跳闸信号，可以不经过其它控制元件而直接使对端的断路器跳闸，即收讯即可跳闸。两端保护的构成比较简单，无需互相配合，必须要求每端发送跳闸信号保护的动作范围小于线路的全长．而两端保护动作范围之和应大干线路的全长。前者是为厂保证动作的选择性，后者则是为了保证全线上任一点故障的快速切除。收讯为跳闸的充分必要条件L=P+GSX“或”门收到高频信号是跳闸的充要条件（2）允许讯号常以一端的电流、零序、距离II段配合允许讯号工作，收讯为跳闸的必要条件：L=P·GSX内部故障时，两端保护应同时向对端发出允许信号，使保护装置能够动作于跳闸。当外部故障时，则因近故障点端不发允许信号，故对端保护不能跳闸。近故障点的一端则因判别故障方向的元件不动作，也不能跳闸。“与”门收到高频信号是跳闸的必要条件3）闭锁讯号常以一端的方向零序、距离II段配合闭锁讯号工作，停讯为跳闸的必要条件。当外部故障时，由一端的保护发出高频闭锁信号，将两端的保护闭琐。当内部故障时，两端均不发因而也收不到闭锁信号，保护即可动作于跳闸。收不到高频信号是跳闸的必要条件四、方向高频保护高频闭锁方向保护的基本原理以高频通道经常无电流而在外部故障时发出闭锁信号的方式构成的。此闭锁信号由短路功率方向为负的一端发出，这个信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁，故称为高频闭锁方向保护主要优点：利用非故障线路的一端发出闭锁该线路两端保护的高频信号，而对于故障线路两端则不需要发出高频信号使保护动作于跳闸，只在非故障线路上才传送高频信号，而在故障线路上并不传送高频信号,可以保证在内部故障并伴随有高频通道的破坏时(例如通道所在的一相接地或是断线)，保护装置仍然能够正确动作，得到广泛应用。半套高频闭锁方向保护原理接线（电流启动方式）I1起动元件：灵敏度较高，起动发信机发信I2起动元件：灵敏度较低，起动保护的跳闸回路3功率方向元件：判断短路功率的方向4ZJ中间继电器：内部短路时，停止发信5ZJ极化继电器（双线圈）：工作线圈接方向元件输出，制动线圈接收信机的输出②内部短路时：BC线：I1、I2、3GJ、4ZJ均动作，停止发信，5ZJ仅有工作电流跳闸两侧均发不出闭锁信号（3）单侧电源网络：受电端不动作，电源端跳闸（4）系统振荡。对接于相电流和相电压(或线电压)上的功率方向元件，当系统发生振荡且振荡中心位于保护范围内时，出于两端的功率方向均为正，保护误动。而对于反应负序或零序的功率方向元件，则不受振荡的影响。在外部故障时，是利用靠近故障点一端的保护发出高频闭锁信号，来防止远端保护误动。在外部故障时保护正确动作的必要条件是靠近故障点一端的发信机必须起动。如果两端起功元件的灵敏度不相配合时，就可能发生误动作为什么要用两个灵敏度不同的起动元件？若采用一个起动元件，当区外接地时，由于LH误差和起动元件误差，S+侧起动元件动作，S-侧起动元件未动，S+侧误动。采用两个起动元件I1、I2，使灵敏的I1动作后，只起动高频发信机，而不灵敏的I2动作后才能够去跳闸。S+侧I2动作时，S-侧I1一定动作，故可防止误动。I2/I1=1.6~2，防止区外故障误跳闸时间配合：外部故障时，S+侧需等待对侧S-的高频闭锁信号，还必须要求I2的动作时间大于I1的动作时间，故跳闸回路应有一定延时。故障切除后，返回时，为防止误动，启信回路应延时返回。95A105AIdz=100A电流启动方式的高频闭锁方向保护I1I2故障起动元件I1，I2灵敏度不同：I1为灵敏电流元件，起动发讯I2为不灵敏电流元件，开放功率方向元件，区外故障时，远故障侧I2动作时，近故障侧I1必然动作，可靠起动发讯闭锁对侧S+：保护正方向故障时动作的功率方向元件区内故障：两侧S+、I2动作后停讯，经t2延时后出口跳闸区外故障：近故障侧S+不动作，I1动作后起动发讯闭锁对侧延时t1返回的作用：区外故障切除后，近故障端保护继续发讯t1时间，以闭锁对端保护防止近故障端保护I1先返回（停止发讯）、远故障端S+、I2后返回时引起的远故障端误动延时t2的作用：区外故障时，远故障端S+、I2动作，需经t2延时才能出口，以保证可靠收到对侧的闭锁信号通道配合延时t2；功率方向元件启动方式的高频闭锁方向保护S–：保护反方向故障时动作的功率方向元件区内故障：两侧S+元件动作，S–不动作，经t2延时后出口跳闸区外故障：近故障侧S+不动作，S–动作后起动发讯闭锁本侧及对侧要求S–动作灵敏度高于S+，保证区外故障时近故障侧S–可靠发讯（5）高频闭锁方向的功率方向元件要求：①能反映所有类型的故障②没有电压死区③正常负荷状态下不动作④系统振荡时不会误动作⑤线路两端在灵敏度上容易配合分析：900接线功率方向元件有电压死区，振荡时可能误动零序功率方向元件只能反应K(1),K(1,1)都不能满足要求满足要求的方向元件：负序方向元件（单相式、三相式）相电压补偿式方向元件行波方向元件负序功率方向元件的特点(1)可反应所有不对称故障;增加电压记忆后,也可反应三相对称故障;(2)没有电压死区;保护区外故障时,近故障侧负序电压(功率)高于远故障侧负序电压(功率),容易实现灵敏度配合(3)系统振荡时三相对称,不存在负序分量,负序功率方向元件不误动因此,负序功率方向元件在高频闭锁保护中得到了广泛的应用高频闭锁距离保护、零序方向保护高频闭锁方向保护可以快速地切除保护范围内部的各种故障，但却不能作为变电所母线和下一条线路的后备保护。高频闭锁方向保护与距离保护结合，利用收发信机的高频信号传送对侧距离保护的测量结果，两端同时比较两侧距离保护的测量结果，使得内部故障时能够瞬时动作，而在外部故障时具有不同的时限特性，起到后备保护的作用，就可以兼有两种保护的优点。保护区内故障(d1)：A、B两侧距离I,II,III段都动作，距离II段停讯，距离II段可瞬时动作跳闸保护区外故障（d2）：近故障点B侧距离II段不动作停讯，距离III段动作启动发讯，闭锁对侧A保护，A端收信机可收到B端送来的高频信号，闭锁继电器2ZJ动作，2ZJ触点打开，断开II段瞬时跳闸回路，使它只能经过II段时间元件去跳闸，保证了动作的选择性。Z1Z2Z3Tdz3Tdz2ORANDANDOR距离保护III段