输电线路纵联保护

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第四章输电线路纵联保护4.1输电线纵联保护概述1of502of501.反应单侧电气量保护的缺陷2.反应两侧电量的输电线路纵联保护ZZABCk+-++QF1QF2QF2Ⅰ段保护区QF1QF2QF3QF4QF1Ⅰ段保护区利用通信通道将两端的保护装置纵向联结起来，将两端的电气量比较，以判断故障60%-70%在区内还是区外。两侧I段保护公共区理论上具有绝对的选择性无法实现全线速动3of504of503.纵联保护信号传输方式(1)辅助导引线--导引线纵联保护(2)电力线载波--高频保护载波频率为：50～400kHZ(3)微波通讯--微波保护频率为:300～30000MHz(4)光纤通讯--光纤保护5of506of501

14.纵联保护动作原理4.纵联保护动作原理(2)纵联电流差动保护(1)方向比较式纵联保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相两侧继电器仅反应本侧电气量，利用通道将位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两继电器对故障方向判别结果传送到对侧，各侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区侧保护根据两侧继电器的动作通过逻辑判断内还是区外故障；区分是区内还是区外故障；在每侧直接比较两侧的电气量；传送逻辑信号；要求两侧信息同步采集。分为方向纵联保护和距离纵联保护。7of508of50举例：纵联电流差动保护举例：纵联电流差动保护I&M1I&N1I&M1I&N1I&M2I&N2I&M2I&N2I&II&Irr正常运行或区外故障：区内故障：&IM1=−&IN1,&I=−&IM2N2I&r=I&M2+I&N2=(I&M1+I&N1)/nLH=I&k/nLH>Idz动作I&r=I&M2+I&N2=0不动作9of5010of501.构成：由继电保护、高频收发信机和高频通道组成。4.2输电线路高频保护电气量继电发信机通道收信机继电电气量保护收信机发信机保护11of5012of502

23.高频通道的构成2.分类方向高频保护高频收发信机接入输电线路的方式有：比较被保护线路两侧的功率方向“相-相”制相差高频保护¢连接在两相导线之间比较被保护线路两侧电流的相位“相-地”制¢连接在输电线一相导线和大地之间13of5014of50输电线阻波器由一电感线圈与可变电容器并联组成的谐振回路。其谐振频率为载波频率。11233223对载波电流：Z>10003Ω----将高频2电流限制在被保护线路以内。764467764对工频电流：Z4≈0.04Ω6----工频电75555流可畅流无阻。Z继电继电继电继电8888保护保护保护保护“相-地”制高频通道示意图“相-地”制高频通道示意图f15of50f16of501连接滤波器结合电容器连接滤波器是一个可调节结合电容器的电容量很的空心变压器。在其连接至高小，对工频电流具有很大的1频电缆一侧的线圈中串接有电122223阻抗，可防止工频高压侵入333容器。高频收信机。对高频电流则764467764连接滤波器与结合电容器4675阻抗很小，高频电流可顺利555共同组成带通滤波器，使所需通过。结合电容器与连接滤继电88继电继电频带的高频电流能够通过。88继电保护波器共同组成带通滤波器，保护保护保护只允许通带内的高频电流通过。“相-地”制高频通道示意图“相-地”制高频通道示意图17of5018of503

3高频电缆保护间隙保护间隙是高频通道的辅助高频电缆的作用是将位于主设备，用它保护高频收发信机和控室的高频收、发信机与户外变高频电缆免受过电压的袭击。电站的带通滤波器连接起来。11222233337644677644675555继电88继电继电88继电保护保护保护保护“相-地”制高频通道示意图“相-地”制高频通道示意图19of5020of50高频收发信机接地刀闸用来发出和接收高频信号接地刀闸也是高频通道的辅助设备。在调整或维修高频收发信机和连接滤波器时，将它接地，以保证人身安全。11222233337644677644675555继电继电继电继电8888保护保护保护保护“相-地”制高频通道示意图“相-地”制高频通道示意图21of5022of504.高频通道工作方式长时发信方式是指在正常运行情况下，收、发信机一直处于发信和收信工作状态，长时发信方式—正常有高频电流方式高频通道中始终有高频电流通过。短时发信方式—正常无高频电流方式移频方式信号长时发信方式23of5024of504

4短时发信是指在正常运行情况下，收、移频方式是指在正常运行情况下，发信机发信机一直处于不工作状态，高频通道中没长期发送一个频率为f1的高频信号，其作用是有高频电流通过。只有在系统中发生故障闭锁保护和对通道进行连续检查。在被保护线时，发信机才由起动元件起动，高频通道中路发生故障时，保护控制发信机移频，改为发才有高频电流通过。送频率为f2的高频信号。信号信号f1f2f1短时发信方式移频发信方式25of5026of505.高频信号的应用(2)允许信号按作用可分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号(与)BH(1)跳闸信号&跳闸(或)GSXBH1跳闸GSX收到高频信号是跳闸的必要条件，但不是充分条件。收到高频信号是跳闸的充分条件。27of5028of506.高频闭锁方向保护(3)闭锁信号高频闭锁方向保护是以高频通道经常无(与)BH电流而在外部故障时发出闭锁信号的方式构&跳闸成的。此闭锁信号由短路功率为负的一侧发GSX出，这个信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁。收不到高频信号是跳闸的必要条件。29of5030of505

5高频信号SSSSSSSSSSSS+−++−++−++−+对BC线路：对AB线路：保护3和保护4的功率方向都为正，保护应动B侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号，作于跳闸。被对侧和本侧保护接收，保护1、2均不动。31of5032of50高频信号低定值电流启动发信元件S+S−S+S+S−S+I0mst1&2通道1GFXGSX这种按闭锁信号构成的保护只在非故障线I2&&3跳闸对CD线路：1t20ms路上才传送高频信号，而在故障线路上并C侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号，S+不传送高频信号。因此，在故障线路上由高定值电流启动停信元件被对侧和本侧保护接收，保护5、6均不动。于短路使高频通道可能遭到破坏时，并不功率方向元件会影响保护的正确动作。电流起动方式的闭锁式方向纵联保护方框图33of5034of50延时100ms返回7.闭锁式距离纵联保护I0mst1&2通道距离保护+高频通信部分1GFX距离保护本身的启动元件GSXI2&&3跳闸启动0mst1&21t20GFXmsS+GSX延时4~16ms&&31t2ms0Z电流起动方式的闭锁式方向纵联保护方框图第II段方向距离元件35of5036of506

68.相差高频保护I&MI&N1)工作原理：I&MI&N区内故障时iiiMI&MiMiNiNI&MttI&N正常运行或调制区外故障时调制tI&tN连续37of50断续38of50对侧GFX≥1操作&GFX元件相差高频保护在线路有故障的情况GSX起动下，起动元件动作，将保护投入工作。若元件&t1ms00mst2跳闸出口为外部故障，收信机收到连续高频电流，比相元件保护不动作；而在内部故障时，收信机则收到断续的高频电流，保护动作。①起动元件：故障检测元件(区分正常运行和故障)高灵敏----起动发信不对称故障I2低灵敏----准备跳闸对称故障Z或相电流I39of5040of50对侧GFX≥1对侧GFX≥1操作&操作&GFXGFX元件元件GSXGSX起动起动元件&跳闸元件&跳闸t1ms00mst2出口t1ms00mst2出口比相元件比相元件②操作元件：由复合滤过器和方波发生器构成③比相元件：鉴别高频电流是连续还是间断t1：躲区外故障时，由于高频信号传输延迟、分布操作电流：I&+KI&(一般K=6或8)12电容及电流互感器误差等因素所产生的间隔。41of5042of507

72)动作特性与相继动作考虑以下因素的影响：区内故障区外故障①TA的角度误差：7˚②保护装置滤序器的角误差：15˚③高频信号传输带来的角误差：oLLo5ωt=360×50×=×6(v=3×10km/s)v100oγ④裕度角：ϕy=15γγ<180ooγ>0LLoooooϕ=7+15+×6+ϕ=37+×6γϕbyW.maxb10010043of5044of50E&(3)E&NMI&I&E&MNMZZMNo60oI&70M1ϕsetϕsetE&超前E&70oE&MNNo100oZ阻抗角为60MoZ阻抗角为90闭锁区NϕϕbbI&N145of5046of50E&(3)E&NE&(3)E&NMI&I&E&MI&I&E&MNMMNMZZZZMNMN70o60oI&M170o60oI&M1E&超前E&70oE&E&超前E&70oE&MNNMNNo100oo100oZ阻抗角为60Z阻抗角为60MMooZ阻抗角为90Z阻抗角为90NNM侧I&N1N侧I&N1oooLooLoϕ=100o+7o+15o−l×6o=122o−l×6oϕM=100+7+15+×6=122+×6N10010010010047of5048of508

8o例：L=300kmϕb=55oLooϕ=122+×6=140M100oooγ=180-ϕ=40<55M侧保护不能动作MMoLooϕ=122−×6=104N100oooγ=180-ϕ=76>55N侧保护正确动作NN解决：N侧跳闸后，立即停止本侧发信。M侧只能收到自己所发的信号，可立即跳闸。一侧保护随着另一侧保护动作而动作----相继动作49of5050of509