線路主保護(hù)之差動(dòng)與高頻詳解

1、2021-10-131第七章第七章 線路的差動(dòng)保護(hù)和高頻保護(hù)線路的差動(dòng)保護(hù)和高頻保護(hù)本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容一、輸電線路的縱差動(dòng)保護(hù)一、輸電線路的縱差動(dòng)保護(hù) 二、平行雙回線路橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)二、平行雙回線路橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 三、高頻保護(hù)的基本原理三、高頻保護(hù)的基本原理 四、高頻通道及高頻信號(hào)類型四、高頻通道及高頻信號(hào)類型 五、方向高頻保護(hù)五、方向高頻保護(hù) 六、相差高頻保護(hù)六、相差高頻保護(hù) 2021-10-132第一節(jié)第一節(jié)輸電線路的縱差動(dòng)保護(hù)輸電線路的縱差動(dòng)保護(hù)一、縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理一、縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理 縱差動(dòng)保護(hù)的縱差動(dòng)保護(hù)的 基本原理是基基本原理是基 于比較被保護(hù)于比較被保護(hù) 線路始端和末線

2、路始端和末 端電流的大小端電流的大小 和相位原理構(gòu)和相位原理構(gòu) 成的。成的。 1 1、當(dāng)線路正常運(yùn)行或外部故障時(shí)、當(dāng)線路正常運(yùn)行或外部故障時(shí): : MNMINImInIK2 2、當(dāng)線路內(nèi)部故障時(shí)、當(dāng)線路內(nèi)部故障時(shí): : MNMINImInIKgITAknmgnIIII/不平衡電流等不平衡電流等 于兩側(cè)電流互于兩側(cè)電流互 感器的勵(lì)磁電感器的勵(lì)磁電 流之差。流之差。 bunnmgIIII2021-10-133第二節(jié)第二節(jié)平行雙回線路橫聯(lián)保平行雙回線路橫聯(lián)保護(hù)護(hù)一、雙回線路內(nèi)部故障的特點(diǎn)一、雙回線路內(nèi)部故障的特點(diǎn) 1、在正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí)、在正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí): 2、當(dāng)平行雙回線內(nèi)部故障時(shí)、當(dāng)平

3、行雙回線內(nèi)部故障時(shí):IIIIIINMIKII IIIQF4QF2QF1QF3QF5IIIII IIIII或IIIII 時(shí)，判別為線路時(shí)，判別為線路I I故障；故障； 同樣，利用母線電壓降低、兩回線電流大小不等這一同樣，利用母線電壓降低、兩回線電流大小不等這一特點(diǎn)，也可判別出故障線路。特點(diǎn)，也可判別出故障線路。IIIII時(shí)，判別為線路時(shí)，判別為線路故障。故障。2021-10-134第三節(jié)第三節(jié) 高頻保護(hù)的基本原理高頻保護(hù)的基本原理 將線路兩端的電流相位或功率方向轉(zhuǎn)將線路兩端的電流相位或功率方向轉(zhuǎn)化為高頻信號(hào)，然后，利用輸電線路本身化為高頻信號(hào)，然后，利用輸電線路本身構(gòu)成高頻電流通道，將此信號(hào)送至

4、對(duì)端，構(gòu)成高頻電流通道，將此信號(hào)送至對(duì)端，以比較兩端電流的相位或功率方向的一種以比較兩端電流的相位或功率方向的一種保護(hù)裝置。按工作原理可分為保護(hù)裝置。按工作原理可分為: :方向高頻方向高頻保護(hù)和相差高頻保護(hù)。保護(hù)和相差高頻保護(hù)。比較線路兩端的功率方向比較線路兩端的功率方向方向高頻保護(hù)方向高頻保護(hù)比較線路兩端的比較線路兩端的電流相位電流相位相差高頻保護(hù)相差高頻保護(hù)2021-10-135第四節(jié)第四節(jié) 高頻通道及高頻信號(hào)類型高頻通道及高頻信號(hào)類型一、高頻通道的組成一、高頻通道的組成QF1QF2繼電部分GR繼電部分GR耦合電容器高頻電纜耦合繼電器T高頻阻波器輸電線路高頻通道部分器雷避關(guān)開地接MN202

5、1-10-136二、二、高頻通道的工作方式高頻通道的工作方式1 1、故障起動(dòng)發(fā)信方式、故障起動(dòng)發(fā)信方式: :在正常條件下發(fā)信機(jī)不工作，通在正常條件下發(fā)信機(jī)不工作，通道中沒有高頻電流，只在電力系統(tǒng)發(fā)生故障期間才由起道中沒有高頻電流，只在電力系統(tǒng)發(fā)生故障期間才由起動(dòng)元件起動(dòng)發(fā)信。動(dòng)元件起動(dòng)發(fā)信。 2 2、長(zhǎng)期發(fā)信方式、長(zhǎng)期發(fā)信方式: :在正常工作條件下發(fā)信機(jī)始終處于發(fā)在正常工作條件下發(fā)信機(jī)始終處于發(fā)信狀態(tài)，沿高頻通道傳送高頻電流。信狀態(tài)，沿高頻通道傳送高頻電流。3 3、移頻方式、移頻方式: :在正常工作條件下，發(fā)信機(jī)向?qū)?cè)傳送頻在正常工作條件下，發(fā)信機(jī)向?qū)?cè)傳送頻率為率為f1 1的高頻電流；當(dāng)發(fā)生

6、故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置控制的高頻電流；當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置控制發(fā)信機(jī)移頻，停止發(fā)送頻率為發(fā)信機(jī)移頻，停止發(fā)送頻率為f1 1的高頻電流，而發(fā)出頻的高頻電流，而發(fā)出頻率為率為f2 2的高頻電流。的高頻電流。 2021-10-137三、高頻通道及高頻信號(hào)類型三、高頻通道及高頻信號(hào)類型 1 1、閉鎖信號(hào)：阻止保護(hù)、閉鎖信號(hào)：阻止保護(hù)動(dòng)作跳閘的信號(hào)，無閉鎖動(dòng)作跳閘的信號(hào)，無閉鎖信號(hào)是保護(hù)作用于跳閘的信號(hào)是保護(hù)作用于跳閘的必要條件。必要條件。&信號(hào)閉鎖脈沖跳閘PR2 2、允許信號(hào)：允許保護(hù)、允許信號(hào)：允許保護(hù)動(dòng)作跳閘的信號(hào)，是保護(hù)動(dòng)作跳閘的信號(hào)，是保護(hù)作用于跳閘的必要條件。作用于跳閘的必要條件。信號(hào)允

7、許&脈沖跳閘PR3 3、跳閘信號(hào)：直接引起、跳閘信號(hào)：直接引起跳閘的信號(hào)，是保護(hù)作用跳閘的信號(hào)，是保護(hù)作用于跳閘的充分條件。于跳閘的充分條件。信號(hào)跳閘脈沖跳閘PR2021-10-138第五節(jié)第五節(jié) 方向高頻保護(hù)方向高頻保護(hù)一一. . 高頻閉鎖方向保護(hù)原理高頻閉鎖方向保護(hù)原理 通過高頻通道間接比較被保護(hù)線路兩側(cè)的功率方向，通過高頻通道間接比較被保護(hù)線路兩側(cè)的功率方向，以判別是被護(hù)范圍內(nèi)部故障還是外部故障。以判別是被護(hù)范圍內(nèi)部故障還是外部故障。 KADBC2K高頻閉鎖信號(hào)213456高頻閉鎖信號(hào)當(dāng)線路當(dāng)線路BCBC上的上的K K點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，它兩側(cè)的功率都是點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，它兩側(cè)的功率都是從母線流向

8、輸電線路，兩側(cè)保護(hù)從母線流向輸電線路，兩側(cè)保護(hù)3 3和和4 4的發(fā)信機(jī)都不的發(fā)信機(jī)都不發(fā)信，兩側(cè)高頻收信機(jī)均收不到高頻閉鎖信號(hào)，斷發(fā)信，兩側(cè)高頻收信機(jī)均收不到高頻閉鎖信號(hào)，斷路器路器3 3和和4 4無延時(shí)跳閘。無延時(shí)跳閘。 當(dāng)線路當(dāng)線路BCBC上的上的K K點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，它兩側(cè)的功率都是點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，它兩側(cè)的功率都是從母線流向輸電線路，兩側(cè)保護(hù)從母線流向輸電線路，兩側(cè)保護(hù)3 3和和4 4的發(fā)信機(jī)都不的發(fā)信機(jī)都不發(fā)信，兩側(cè)高頻收信機(jī)均收不到高頻閉鎖信號(hào)，斷發(fā)信，兩側(cè)高頻收信機(jī)均收不到高頻閉鎖信號(hào)，斷路器路器3 3和和4 4無延時(shí)跳閘。無延時(shí)跳閘。 當(dāng)線路當(dāng)線路BCBC上的上的K K點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，

9、它兩側(cè)的功率都是點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，它兩側(cè)的功率都是從母線流向輸電線路，兩側(cè)保護(hù)從母線流向輸電線路，兩側(cè)保護(hù)3 3和和4 4的發(fā)信機(jī)都不的發(fā)信機(jī)都不發(fā)信，兩側(cè)高頻收信機(jī)均收不到高頻閉鎖信號(hào)，斷發(fā)信，兩側(cè)高頻收信機(jī)均收不到高頻閉鎖信號(hào)，斷路器路器3 3和和4 4無延時(shí)跳閘。無延時(shí)跳閘。 對(duì)輸電線路對(duì)輸電線路ABAB和和CDCD來說，均為外部故障，流經(jīng)來說，均為外部故障，流經(jīng)2 2和和5 5保護(hù)的功率方向都為負(fù)，保護(hù)的功率方向都為負(fù)，2 2和和5 5保護(hù)的發(fā)信機(jī)發(fā)信，保護(hù)的發(fā)信機(jī)發(fā)信，使本側(cè)與對(duì)側(cè)的收信機(jī)分別收到高頻閉鎖信號(hào)，故使本側(cè)與對(duì)側(cè)的收信機(jī)分別收到高頻閉鎖信號(hào)，故使斷路器使斷路器1 1、2 2和

10、和5 5、6 6都不跳閘。都不跳閘。 2021-10-139第五節(jié)第五節(jié) 方向高頻保護(hù)方向高頻保護(hù)二二. . 高頻閉鎖方向保護(hù)的框圖高頻閉鎖方向保護(hù)的框圖 1KW1KW為反方向元件，反向短路故障時(shí)動(dòng)作，起動(dòng)發(fā)信機(jī)；為反方向元件，反向短路故障時(shí)動(dòng)作，起動(dòng)發(fā)信機(jī)；2KW2KW為正方向元件，正向短路故障時(shí)動(dòng)作，準(zhǔn)備跳閘。為正方向元件，正向短路故障時(shí)動(dòng)作，準(zhǔn)備跳閘。 &跳閘02t01t&GR至通道KW1KW21JZ2JZT1 T2 時(shí)間元件時(shí)間元件T1 T1 延時(shí)延時(shí)t t1 1動(dòng)作，瞬時(shí)返回；時(shí)間元件動(dòng)作，瞬時(shí)返回；時(shí)間元件T2T2瞬時(shí)瞬時(shí)t t2 2動(dòng)作，延時(shí)返回。二者的作用是防止區(qū)外故障誤動(dòng)；動(dòng)

11、作，延時(shí)返回。二者的作用是防止區(qū)外故障誤動(dòng)；高頻收發(fā)信機(jī)高頻收發(fā)信機(jī)2021-10-1310第五節(jié)第五節(jié) 方向高頻保護(hù)方向高頻保護(hù)三三. . 高頻閉鎖方向保護(hù)的框圖說明高頻閉鎖方向保護(hù)的框圖說明 MN1K2K側(cè)）MKW (2側(cè)）NKW (2側(cè)）MKW (1QF2QF1當(dāng)當(dāng)K K1 1點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，兩側(cè)的正方向元件點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，兩側(cè)的正方向元件2KW2KW動(dòng)作，反方向動(dòng)作，反方向元件元件1KW1KW不動(dòng)作，不發(fā)閉瑣信號(hào)，于是兩側(cè)的不動(dòng)作，不發(fā)閉瑣信號(hào)，于是兩側(cè)的2KW2KW通過時(shí)通過時(shí)間元件間元件T1T1和禁止門和禁止門JZ2JZ2將兩側(cè)的斷路器將兩側(cè)的斷路器1QF1QF、2QF2QF跳開；跳開

12、； 當(dāng)發(fā)生當(dāng)發(fā)生K K2 2故障時(shí)，故障時(shí)，N N側(cè)的側(cè)的1KW1KW動(dòng)作，發(fā)出閉瑣信號(hào)，在時(shí)動(dòng)作，發(fā)出閉瑣信號(hào)，在時(shí)間元件間元件T1T1有輸出前到達(dá)有輸出前到達(dá)M M側(cè)收信輸出端側(cè)收信輸出端, ,從而保證了雖然從而保證了雖然M M側(cè)的側(cè)的2KW2KW動(dòng)作，但不會(huì)發(fā)出跳開動(dòng)作，但不會(huì)發(fā)出跳開1QF1QF的跳閘脈沖。的跳閘脈沖。 2021-10-1311第五節(jié)第五節(jié) 方向高頻保護(hù)方向高頻保護(hù)四四. . 高頻閉鎖方向保護(hù)的實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)高頻閉鎖方向保護(hù)的實(shí)現(xiàn)特點(diǎn) 反方向元件反方向元件1KW1KW動(dòng)作后立即起動(dòng)發(fā)信，動(dòng)作后立即起動(dòng)發(fā)信，發(fā)出閉瑣信號(hào)發(fā)出閉瑣信號(hào); ;正方向元件正方向元件2KW2KW動(dòng)作后，

13、準(zhǔn)動(dòng)作后，準(zhǔn)備作用于跳閘備作用于跳閘。 1KW1KW的靈敏度必須高于的靈敏度必須高于2KW2KW的靈度。的靈度。 時(shí)間元件時(shí)間元件T1T1的作用是防止外部短路故的作用是防止外部短路故障時(shí)，遠(yuǎn)離故障點(diǎn)側(cè)保護(hù)誤動(dòng)。障時(shí)，遠(yuǎn)離故障點(diǎn)側(cè)保護(hù)誤動(dòng)。 時(shí)間元件時(shí)間元件T2T2作用是防止高頻閉鎖信號(hào)作用是防止高頻閉鎖信號(hào)過早解除而造成遠(yuǎn)離故障點(diǎn)側(cè)保護(hù)的誤動(dòng)。過早解除而造成遠(yuǎn)離故障點(diǎn)側(cè)保護(hù)的誤動(dòng)。 2021-10-1312第六節(jié)第六節(jié) 相差高頻保護(hù)相差高頻保護(hù)一、相差高頻保護(hù)的工作原理一、相差高頻保護(hù)的工作原理比較被保護(hù)線路兩側(cè)電流的相位比較被保護(hù)線路兩側(cè)電流的相位即利用高頻信號(hào)將電即利用高頻信號(hào)將電流的相位

14、傳送到對(duì)側(cè)去進(jìn)行比較，這種保護(hù)稱為相差高流的相位傳送到對(duì)側(cè)去進(jìn)行比較，這種保護(hù)稱為相差高頻保護(hù)。頻保護(hù)。 內(nèi)部故內(nèi)部故障相位障相位相同外相同外部故障部故障相位差相位差為為180180NIMI1KMINIMNoiMINItNINI2021-10-1313比相元件的作用是比較被保護(hù)線路兩側(cè)操作電流的相位。比相元件的作用是比較被保護(hù)線路兩側(cè)操作電流的相位。 因?yàn)椴捎脝晤l率制，所以收信機(jī)同時(shí)接收到線路兩側(cè)發(fā)因?yàn)椴捎脝晤l率制，所以收信機(jī)同時(shí)接收到線路兩側(cè)發(fā) 信機(jī)發(fā)出的高頻信號(hào)。信機(jī)發(fā)出的高頻信號(hào)。 第六節(jié)第六節(jié) 相差高頻保護(hù)相差高頻保護(hù)二、相差高頻保護(hù)的構(gòu)成二、相差高頻保護(hù)的構(gòu)成&GR01t02t2T1

15、TY操作元件比相元件高定值低定值道通至跳閘起 動(dòng) 元 件 起動(dòng)元件的作用是故障時(shí)起動(dòng)發(fā)信機(jī)和開放比相回路， 并且要求起動(dòng)發(fā)信機(jī)要比開放比相回路更為靈敏，動(dòng) 作更為迅速。 操作元件的作用是將輸電線路上的操作元件的作用是將輸電線路上的50Hz50Hz電流轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)電流轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè) 50Hz50Hz的方波電流，然后以此工頻方波電流對(duì)發(fā)信機(jī)中的的方波電流，然后以此工頻方波電流對(duì)發(fā)信機(jī)中的 高頻電流進(jìn)行調(diào)制。高頻電流進(jìn)行調(diào)制。 2021-10-1314第六節(jié)第六節(jié) 相差高頻保護(hù)相差高頻保護(hù)三、相差高頻保護(hù)的相位特性三、相差高頻保護(hù)的相位特性1 1、保護(hù)范圍內(nèi)部發(fā)生故障，、保護(hù)范圍內(nèi)部發(fā)生故障，M M側(cè)和側(cè)和N N側(cè)高頻信號(hào)間的相位差側(cè)高頻信號(hào)間的相位差最大為：最大為： lMl1226100157100在最嚴(yán)重情況下，高頻信號(hào)間斷角是：在最嚴(yán)重情況下，高頻信號(hào)間斷角是： 610058)122(180minll2021-10-1315第六節(jié)第六節(jié) 相差高頻保護(hù)相差高