电力系统继电保护-4

4输电线路纵联保护–4.1输电线路纵联保护概述–4.2输电线路纵联保护两侧的信息交换–4.3方向比较纵联保护–4.4纵联电流差动保护掌握了解1（重点掌握）4.1.1输电线路纵联保护的基本原理和分类4.1.2输电线路纵联保护的通信通道4.1.3输电线路的导引线纵联差动保护4.1.4方向比较式纵联保护4.1.5相位比较式纵联保护4.1输电线路纵联保护概述重点掌握了解24.1.1引言（1）过电流保护：（2）距离保护：启动条件：ksetII启动条件：90arg90BACDZZZZ绝对值比较相位比较回顾331..maxsetrelkcIKI2.1IsetKrelsetⅡⅡⅠI三段式配置方式：如图：ABC4.1.1引言1：AB线路A处保护的I段2：AB线路A处保护的II段3：AB线路A处保护的III段4：BC线路B处保护的I段44.1.1引言ABC电流保护、距离保护的缺点：（1）I段不能保护线路的全长（2）线路末端故障需II段延时切除在220kV及以上电压等级的电网中不能满足全线快速性的要求54.1.1引言–反应线路两侧的电气量可以快速、可靠地区分本线路任意点短路与外部短路，称为纵联保护。–线路两端的保护装置组成一个保护单元，又称为单元保护。电压互感器TV、电流互感器TA：获取电压、电流量通信设备：传送、接收电气量（流过两端的电流、电流的相位、功率的方向）6–导引线纵联保护–电力线载波纵联保护–微波纵联保护–光纤纵联保护4.1.1引言纵联保护按照信息通道的不同分为：经济性、安全性不好，一般用于较短的线路，采用差动保护原理。利用输电线路构成通道，在故障时通道可能遭到破坏，要求信号中断时保护仍能正确动作,频率窄，容量小。多路通信通道，可以传送交流电波形，更适合于数字式保护。不经济，一般与电力信息系统统一考虑。不受干扰，近年来短线路纵联保护的主要通道形式。74.1.1引言纵联保护按照保护原理分为：–方向比较式纵联保护传送功率方向是否在规定的方向、测量阻抗是否在区段内等判别结果（逻辑信号）到对侧，每侧保护装置根据两侧的判别结果区分是区内故障还是区外故障。传送的信息量较少，对信息的可靠性要求高–纵联电流差动保护传送电流的波形或相位到对侧，每侧保护根据两侧电流幅值、相位的比较区分是区内故障还是区外故障信息传输量大，两侧信息同步采集84.1.2短路时线路两侧电气量的故障特征分析1.两端电流相量和的故障特征正常运行或外部故障：两端电流相量和为零内部故障：两端电流相量和为流入故障点的电流纵联保护利用两端的电气量在故障与非故障时的特征差异构成保护。94.1.2短路时线路两侧电气量的故障特征分析2.两端功率方向的故障特征区内故障：两端功率方向相同，同为正区外故障：远故障点功率方向为正，近故障点功率方向为负，两端相反104.1.2短路时线路两侧电气量的故障特征分析3.两端电流相位特征区内故障：两侧电流同相位正常运行或区外故障：两侧电流相位相差180˚114.1.2短路时线路两侧电气量的故障特征分析4.两端测量阻抗的特征区内短路时，两端测量阻抗都是短路阻抗，位于距离保护II段动作区内，两侧II段同时启动。正常运行：两侧测量阻抗都是负荷阻抗，距离II段不启动。外部短路：两侧测量阻抗也是短路阻抗，但一侧为反方向，至少有一侧的距离保护II段不启动。124.1.3纵联保护的基本原理1.纵联电流差动保护利用两端电流波形或电流相量和的特征构成。动作判据：（4.1）Iset：动作门槛值（分布电容）2.方向比较式纵联保护利用两端功率方向相同或相反的特征构成功率方向为负时发出闭锁信号：闭锁式方向纵联保护功率方向为正式发出允许信号：允许式方向纵联保护MNsetIII134.1.3纵联保护的基本原理3.电流相位比较式纵联保护比较两端电流的相位关系构成。区内短路：两端电流相角差为0˚，保护动作正常运行或区外短路：两端电流相角差180˚，保护不动作考虑电流、电压互感器的误差及线路分布电容的影响，动作区如图所示144.1.3纵联保护的基本原理4.距离纵联保护–与方向比较式纵联保护相似，只是用相应的方向阻抗元件替代功率方向元件–优点：故障发生在保护II段范围内，相应的方向阻抗元件才启动减少了启动次数，提高了可靠性–高压线路配备距离保护作为后备保护，距离II段作为方向元件4.2输电线路纵联保护两侧信息的交换4.2输电线路纵联保护两侧信息的交换–常用的通信方式：导引线通信电力线载波通信微波通信光纤通信4.2.1导引线通信导引线保护常采用电流差动原理：环流式和均压式。环流式：动作线圈：和电流制动线圈：循环电流均压式：动作线圈：差电流制动线圈：和电流4.2.1导引线通信–缺点：环流式：受导引线线芯电容影响小，容易实现两侧保护同时跳闸导引线开路故障时，误动；短路时，拒动均压式：受导引线线芯电容影响大导引线开路故障时，拒动；短路时，误动–优点：不受振荡及非全相运行的影响，简单可靠，维护工作量少4.2.2电力线载波通信–将线路两端的电流相位（或功率方向）信息转变为高频信号，经高频耦合设备加载到输电线路上，传输到对侧后经高频耦合器将高频信号接收，实现电流相位或功率方向的比较，即高频保护或载波保护。–按照通道的构成：“相－相”式：使用两相线路“相－地”式：使用一相一地4.2.2电力线载波通信输电线路：传输信号阻波器：并联谐振回路，使载波信号不穿越到相邻线路耦合电容器：阻隔工频信号连接滤波器：与耦合电容器构成带通滤波器高频收发信机：发送信号到对端，接受本侧和对侧的信号接地开关：检修时用4.2.2电力线载波通信–电力线载波的信号频率范围：50～400kHz–电力线载波的优点：无中继通信距离长经济、使用方便工程施工简单–缺点：高压输电线路上的干扰直接进入载波通道通讯速率低，一般传递状态信号4.2.2电力线载波通信–电力线载波通道的工作方式正常无高频电流方式：故障启动发信的方式需高频通道正常有高频电流方式：长期发信方式通道经常处于监视的状态，可靠性较高无需收、发信机启动元件，使装置简化干扰及抗干扰要求高移频方式正常时发出频率为f1的高频电流，故障时改发频率为f2的高频电流可靠性高，抗干扰能力强，但占用的频带宽，通道利用率低4.2.2电力线载波通信–闭锁信号：阻止保护动作于跳闸的信号–同时满足以下两个条件保护作用于跳闸：本端保护元件动作无闭锁信号–外部故障时，近故障端发出闭锁信号，另一端收到闭锁信号，尽管保护元件动作，但不作用于跳闸–内部故障时，任一端都不发送闭锁信号，两端保护元件动作后即作用于跳闸电力载波信号的种类4.2.2电力线载波通信–允许信号：允许保护动作于跳闸的信号–同时满足以下两个条件保护作用于跳闸：本端保护元件动作有允许信号–内部故障时，两端都互送允许信号，保护元件动作后即作用于跳闸–外部故障时，近故障端不发允许信号，保护元件也不动作，不能跳闸远故障端收不到允许信号，也不能动作于跳闸电力载波信号的种类4.2.2电力线载波通信–跳闸信号：直接引起跳闸的信号–跳闸的条件（或）本端保护元件动作有跳闸信号–本端保护元件动作即作用于跳闸，与有无跳闸信号无关–收到跳闸信号即作用于跳闸，与本端保护元件动作与否无关–本侧和对侧保护元件都具有直接区分区内故障和区外故障的能力电力载波信号的种类4.2.3微波通信构成：保护装置部分和微波通信部分，发送端口、接收端口4.2.3微波通信–特点有独立于输电线路的通信通道，不受输电线路的干扰扩展了通信频段，可以传递的信息容量增加、速率加快，可以实现纵联电流分相差动原理受外界干扰小，误码率低，可靠性高输电线路故障不会使通道工作被破坏，可以传送内部故障时的允许信号和跳闸信号传输距离超过40～60km，需装设微波中继站4.2.4光纤通信以光纤作为信号传递媒介的通信称为光纤通信。构成：光发射机、光纤、中继器、光接收机。光发射机：电调制器和光调制器，把电信号转变为光信号光接收机：光探测器和电解调器，把光信号转变为电信号光发电器：对传输中衰减的信号进行放大4.2.4光纤通信4.2.4光纤通信–光纤通信的特点：通信容量大节约金属材料保密性好，不受干扰、抗腐蚀无感应性能，可靠性高–缺点：通信距离不够长，若用于长距离通信，要用中继器及附加设备光纤断裂时不易找寻或连接，可用备用光纤替换