電力系統(tǒng)繼電保護(hù)輸電線路縱聯(lián)保護(hù)講述PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)輸電線路縱聯(lián)保護(hù)講電力系統(tǒng)繼電保護(hù)輸電線路縱聯(lián)保護(hù)講述述 4.14.1輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理與類型輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理與類型 4.24.2導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù) 4.34.3輸電線高頻保護(hù)基本概念輸電線高頻保護(hù)基本概念 4.44.4方向高頻保護(hù)方向高頻保護(hù) 思考題與習(xí)題思考題與習(xí)題 本章內(nèi)容本章內(nèi)容第1頁/共52頁4.1 4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理與類輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理與類型型第2頁/共52頁4.1.1 4.1.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理理 4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理與類型輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理與類

2、型 當(dāng)輸電線路內(nèi)部發(fā)生如圖當(dāng)輸電線路內(nèi)部發(fā)生如圖4.1所示的所示的k1點(diǎn)短路故障時，流經(jīng)線路兩側(cè)斷路器的故障電點(diǎn)短路故障時，流經(jīng)線路兩側(cè)斷路器的故障電 圖圖4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理示意圖輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理示意圖流如圖中實(shí)線箭頭所示，均從母線流向線路流如圖中實(shí)線箭頭所示，均從母線流向線路(規(guī)定電流或功率從母線流向線路為正，反規(guī)定電流或功率從母線流向線路為正，反之為負(fù)之為負(fù))。而當(dāng)輸電線路。而當(dāng)輸電線路MN的外部發(fā)生短路時的外部發(fā)生短路時(如圖中的如圖中的k2點(diǎn)點(diǎn))，流經(jīng)，流經(jīng)MN側(cè)的電流如圖側(cè)的電流如圖中的虛線箭頭所示，中的虛線箭頭所示，M側(cè)的電流為正，側(cè)的電流為正，N側(cè)的電流

3、為負(fù)。利用線路內(nèi)部短路時兩側(cè)電流側(cè)的電流為負(fù)。利用線路內(nèi)部短路時兩側(cè)電流方向同相而外部短路時兩側(cè)電流方向相反的特點(diǎn)，保護(hù)裝置就可以通過直接或間接比方向同相而外部短路時兩側(cè)電流方向相反的特點(diǎn)，保護(hù)裝置就可以通過直接或間接比較線路兩側(cè)電流較線路兩側(cè)電流(或功率或功率)方向來區(qū)分是線路內(nèi)部故障還是外部故障。即方向來區(qū)分是線路內(nèi)部故障還是外部故障。即a4.1 4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理與類型輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理與類型第3頁/共52頁 縱聯(lián)保護(hù)的基本原理是：當(dāng)線路內(nèi)部任何地點(diǎn)發(fā)生故障時，線路兩側(cè)電縱聯(lián)保護(hù)的基本原理是：當(dāng)線路內(nèi)部任何地點(diǎn)發(fā)生故障時，線路兩側(cè)電流方向流方向( (或功率或功率)

4、 )為正，兩側(cè)的保護(hù)裝置就無延時地動作于跳開兩側(cè)的斷路器為正，兩側(cè)的保護(hù)裝置就無延時地動作于跳開兩側(cè)的斷路器；當(dāng)線路外部發(fā)生短路時，兩側(cè)電流；當(dāng)線路外部發(fā)生短路時，兩側(cè)電流( (或功率或功率) )方向相反，保護(hù)不動作。這種方向相反，保護(hù)不動作。這種保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)線路全長范圍內(nèi)故障的無時限切除，從理論上這種保護(hù)具有絕保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)線路全長范圍內(nèi)故障的無時限切除，從理論上這種保護(hù)具有絕對的選擇性。對的選擇性。 4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理與類型第4頁/共52頁 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)為了交換兩側(cè)的電氣量信息，需要利用通道。輸電線路縱聯(lián)保護(hù)為了交換兩側(cè)的電氣量信息，需要利用通道。采用的通道不同，在裝置原

5、理、結(jié)構(gòu)、性能和適用范圍等方面就具有采用的通道不同，在裝置原理、結(jié)構(gòu)、性能和適用范圍等方面就具有很大的差別。輸電線路縱聯(lián)保護(hù)按照所利用通道的不同可以分為以下很大的差別。輸電線路縱聯(lián)保護(hù)按照所利用通道的不同可以分為以下四種類型四種類型(通?？v聯(lián)保護(hù)也按此命名通?？v聯(lián)保護(hù)也按此命名)：(1) 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)(簡稱導(dǎo)引線保護(hù)簡稱導(dǎo)引線保護(hù))。(2) 電力線載波縱聯(lián)保護(hù)電力線載波縱聯(lián)保護(hù)(簡稱高頻保護(hù)簡稱高頻保護(hù))。(3) 微波縱聯(lián)保護(hù)微波縱聯(lián)保護(hù)(簡稱微波保護(hù)簡稱微波保護(hù))。(4) 光纖縱聯(lián)保護(hù)光纖縱聯(lián)保護(hù)(簡稱光纖保護(hù)簡稱光纖保護(hù))。下面將重點(diǎn)介紹導(dǎo)引線保護(hù)和高頻保護(hù)。下面將重點(diǎn)介紹

6、導(dǎo)引線保護(hù)和高頻保護(hù)。4.1.2 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本類型輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本類型4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的基本原理與類型第5頁/共52頁4.2.1 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)的基本原理 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)是縱聯(lián)保護(hù)中最簡單的一種，又常簡稱為縱聯(lián)保護(hù)，它導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)是縱聯(lián)保護(hù)中最簡單的一種，又常簡稱為縱聯(lián)保護(hù)，它就是利用輔助導(dǎo)線或稱導(dǎo)引線作為通道將被保護(hù)線路一側(cè)的電流狀況與經(jīng)過就是利用輔助導(dǎo)線或稱導(dǎo)引線作為通道將被保護(hù)線路一側(cè)的電流狀況與經(jīng)過導(dǎo)引線傳送過來的另一側(cè)的電流狀況進(jìn)行比較，以辨別短路是發(fā)生在被保護(hù)導(dǎo)引線傳送過來的另一側(cè)的電流狀況進(jìn)行比較，以辨別短路是發(fā)生在被保護(hù)線路的內(nèi)部或是外部，從而判斷保護(hù)

7、是否應(yīng)該動作。導(dǎo)引線所傳送的電流狀線路的內(nèi)部或是外部，從而判斷保護(hù)是否應(yīng)該動作。導(dǎo)引線所傳送的電流狀況可分為兩大類，其中一類是傳送電流的大小況可分為兩大類，其中一類是傳送電流的大小(瞬時值瞬時值)，另一類是傳送電流，另一類是傳送電流的方向。根據(jù)傳送電流的大小的方向。根據(jù)傳送電流的大小(瞬時值瞬時值)以辨別是內(nèi)部短路還是外部短路的保以辨別是內(nèi)部短路還是外部短路的保護(hù)比較簡單，目前獲得十分廣泛的應(yīng)用。而根據(jù)傳送電流的方向以辨別是內(nèi)護(hù)比較簡單，目前獲得十分廣泛的應(yīng)用。而根據(jù)傳送電流的方向以辨別是內(nèi)部短路還是外部短路的保護(hù)則比較復(fù)雜，目前應(yīng)用較少。部短路還是外部短路的保護(hù)則比較復(fù)雜，目前應(yīng)用較少。首先

8、以極短的線路為例，簡要說明縱聯(lián)保護(hù)的基本原理。如圖首先以極短的線路為例，簡要說明縱聯(lián)保護(hù)的基本原理。如圖4.2所示，在所示，在線路的線路的M和和N兩側(cè)裝設(shè)特性和變比完全相同的電流互感器，兩側(cè)電流互感器兩側(cè)裝設(shè)特性和變比完全相同的電流互感器，兩側(cè)電流互感器的一次回路的正極性均置于靠近母線的一側(cè)，二次回路的同極性端子連接，的一次回路的正極性均置于靠近母線的一側(cè)，二次回路的同極性端子連接，差動繼電器差動繼電器KD則并連接在電流互感器的二次端子上。則并連接在電流互感器的二次端子上。 LILILIMNII MNII 4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第6頁/共52頁在線路的兩端，仍規(guī)定一次側(cè)電

9、流的正方向?yàn)閺哪妇€流向被保護(hù)的線路。在線路正常運(yùn)行時，設(shè)線路的電流 從M端流入，從N端流出(如圖中的虛線所示)，則線路兩側(cè)電流 和 按照規(guī)定的正方向看反相， ，其電流互感器的二次電流為4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)MNII LILILIMILIMMMTAIIIn NNNTAIIIn 第7頁/共52頁4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)式中式中 、 兩側(cè)電流互感器的二次電流；兩側(cè)電流互感器的二次電流； 、 兩側(cè)電流互感器的激磁電流；兩側(cè)電流互感器的激磁電流； 兩側(cè)電流互感器的變比。兩側(cè)電流互感器的變比。MINIMINITAn圖圖4.2 4.2 縱聯(lián)保護(hù)的基本原理縱聯(lián)保護(hù)的基

10、本原理 M N k1M k2M MINILIk1MIk1NIKD MINI第8頁/共52頁4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)流入差動繼電器流入差動繼電器(或稱為差動回路或稱為差動回路)的電流為的電流為 MMNNrTATAIIIIInn由于由于 MNII MNrunbTAIIIIn所以所以 第9頁/共52頁4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)unbI1MM1NNrTATAIIIIInnMNMN1M1Nk1rTATATATAIIIIIIIInnnnk1Ik1k1Mk1NIII第10頁/共52頁式式(4-2)(4-2)說明內(nèi)部短路時流入差動繼電器的電流為故障點(diǎn)總電流的二次值，說明內(nèi)部短路時流入差動繼電器

11、的電流為故障點(diǎn)總電流的二次值，且遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行和外部短路時流入差動繼電器的不平衡電流。當(dāng)差動繼電且遠(yuǎn)大于正常運(yùn)行和外部短路時流入差動繼電器的不平衡電流。當(dāng)差動繼電器為反映電流過量動作時，線路內(nèi)部短路時，它就動作，即向被保護(hù)線路兩器為反映電流過量動作時，線路內(nèi)部短路時，它就動作，即向被保護(hù)線路兩側(cè)送出跳閘信號，而正常運(yùn)行和外部短路時，差動繼電器不動作。側(cè)送出跳閘信號，而正常運(yùn)行和外部短路時，差動繼電器不動作。從以上分析可見，導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)在原理上區(qū)分了線路的內(nèi)部和外部故障，從以上分析可見，導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)在原理上區(qū)分了線路的內(nèi)部和外部故障，可無延時地切除線路兩側(cè)電流互感器之間任何地點(diǎn)的故障。由于在

12、正常情況可無延時地切除線路兩側(cè)電流互感器之間任何地點(diǎn)的故障。由于在正常情況下，上述連接方式的縱聯(lián)保護(hù)的二次側(cè)電流在導(dǎo)引線中成環(huán)流，因此也稱為下，上述連接方式的縱聯(lián)保護(hù)的二次側(cè)電流在導(dǎo)引線中成環(huán)流，因此也稱為環(huán)流法縱聯(lián)保護(hù)。實(shí)際上圖環(huán)流法縱聯(lián)保護(hù)。實(shí)際上圖4.24.2的接線只能用于短線路、變壓器、發(fā)電機(jī)和的接線只能用于短線路、變壓器、發(fā)電機(jī)和母線等作為主保護(hù)，而不用于輸電線路，因?yàn)樵谡Ｇ闆r下，它要求沿線路母線等作為主保護(hù)，而不用于輸電線路，因?yàn)樵谡Ｇ闆r下，它要求沿線路敷設(shè)流過電流互感器二次電流的多根導(dǎo)引線，這在技術(shù)上是有很多困難的，敷設(shè)流過電流互感器二次電流的多根導(dǎo)引線，這在技術(shù)上是有很多困

13、難的，在經(jīng)濟(jì)上也是不合理的。在經(jīng)濟(jì)上也是不合理的。 在導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)中，為了節(jié)省導(dǎo)引線的芯數(shù)，一般將欲比較的三相電在導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)中，為了節(jié)省導(dǎo)引線的芯數(shù)，一般將欲比較的三相電流綜合成單相電流，并在線的兩端均設(shè)有差動繼電器，從而省去傳送跳閘脈流綜合成單相電流，并在線的兩端均設(shè)有差動繼電器，從而省去傳送跳閘脈沖信號的導(dǎo)引線。沖信號的導(dǎo)引線。4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第11頁/共52頁4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第12頁/共52頁4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)圖4.3 采用綜合變流器的導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)原理圖(a) 環(huán)流法 (b) 均壓法均壓法第13頁/

14、共52頁兩側(cè)電流 和 相位相差180，升壓變壓器的高壓側(cè)電壓 和 相位也相差180，環(huán)流法接線在導(dǎo)引線中有電流環(huán)流，忽略導(dǎo)引線的電阻，差動繼電器中的電流為零；均壓法接線在導(dǎo)引線中沒有電流環(huán)流，差動繼電器中電流也為零。在內(nèi)部短路時，兩種接線的差動繼電器中均有電流流過，從而能夠準(zhǔn)確地動作。當(dāng)發(fā)生外部短路時，均壓法接線的導(dǎo)引線將會承受高電壓，而環(huán)流法接線的導(dǎo)引線將在內(nèi)部短路時承受高電壓。對于短線路來說，外部短路的機(jī)會多，而內(nèi)部短路又可以由縱聯(lián)保護(hù)很快地切除，所以從這個觀點(diǎn)來看，環(huán)流法較好，但兩種接線對保護(hù)性能無重大影響。MINI SURU4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第14頁/共52頁

15、導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)整定計(jì)算的基本原則是，應(yīng)保證正常運(yùn)行和外部短路時保導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)整定計(jì)算的基本原則是，應(yīng)保證正常運(yùn)行和外部短路時保護(hù)裝置不動作跳閘。因此導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)的一次動作電流按滿足以下條件護(hù)裝置不動作跳閘。因此導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)的一次動作電流按滿足以下條件進(jìn)行選擇。進(jìn)行選擇。1. 躲過外部短路時的最大不平衡電流躲過外部短路時的最大不平衡電流為躲開保護(hù)范圍外部短路時的最大不平衡電流，此時差動繼電器的整定電為躲開保護(hù)范圍外部短路時的最大不平衡電流，此時差動繼電器的整定電流應(yīng)為流應(yīng)為 (4-3)式中式中 可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.31.5。保護(hù)范圍外部短路時的最大不平衡電流可按下式來確定保護(hù)范圍外

16、部短路時的最大不平衡電流可按下式來確定 (4-4)4.2.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)的整定計(jì)算導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)的整定計(jì)算setrell maxIK IrelKunb maxnpsterrk maxIK K K I4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第15頁/共52頁式中式中 非周期系數(shù)，主要考慮暫態(tài)過程中的非周期分量的影響，當(dāng)差動回非周期系數(shù)，主要考慮暫態(tài)過程中的非周期分量的影響，當(dāng)差動回路中采用速飽和中間變流器時，取路中采用速飽和中間變流器時，取1；當(dāng)差動回路中采用串聯(lián)電阻降低不平衡電；當(dāng)差動回路中采用串聯(lián)電阻降低不平衡電流時，取流時，取1.52； 電流互感器容許的最大相對誤差，取電流互感器容

17、許的最大相對誤差，取0.1； 電流互感器的同型系數(shù)，兩側(cè)電流互感器型號相同取電流互感器的同型系數(shù)，兩側(cè)電流互感器型號相同取0.5，不同型號取，不同型號取1 保護(hù)范圍外部最大短路電流歸算到二次側(cè)的數(shù)值。保護(hù)范圍外部最大短路電流歸算到二次側(cè)的數(shù)值。2. 躲過正常運(yùn)行時電流互感器二次側(cè)繼線時的電流躲過正常運(yùn)行時電流互感器二次側(cè)繼線時的電流正常運(yùn)行時電流互感器二次側(cè)繼線時，差動繼電器中將流過線路負(fù)荷電流的二次正常運(yùn)行時電流互感器二次側(cè)繼線時，差動繼電器中將流過線路負(fù)荷電流的二次值，這時保護(hù)就不動作。此時差動繼電器的整定電流應(yīng)為值，這時保護(hù)就不動作。此時差動繼電器的整定電流應(yīng)為 (4-5)式中式中 可靠

18、系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.51.8；npKerrKerrKstKk maxIsetrell maxIK IrelKrelK4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第16頁/共52頁 線路正常運(yùn)行時和最大負(fù)荷電流歸算到二次側(cè)的數(shù)值。線路正常運(yùn)行時和最大負(fù)荷電流歸算到二次側(cè)的數(shù)值。應(yīng)取以上兩個整定值中較大的一個作為差動繼電器的整定值。應(yīng)取以上兩個整定值中較大的一個作為差動繼電器的整定值。保護(hù)的靈敏系數(shù)可按下式校驗(yàn)：保護(hù)的靈敏系數(shù)可按下式校驗(yàn)： (4-6) 式中式中 單側(cè)電源作用且被保護(hù)線路末端短路時，流過差動繼電器的最單側(cè)電源作用且被保護(hù)線路末端短路時，流過差動繼電器的最小短路小短路 電流。電流

19、。 當(dāng)靈敏系數(shù)不能滿足要求時，則需要采用具有制動特性的縱聯(lián)保護(hù)等。當(dāng)靈敏系數(shù)不能滿足要求時，則需要采用具有制動特性的縱聯(lián)保護(hù)等。l maxIk minsenop2IKIk minI4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第17頁/共52頁4.2.3 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)的動作特性導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)的動作特性 線路縱聯(lián)保護(hù)的動作特性取決于線路兩側(cè)電流的關(guān)系。兩側(cè)電流的關(guān)線路縱聯(lián)保護(hù)的動作特性取決于線路兩側(cè)電流的關(guān)系。兩側(cè)電流的關(guān)系可以用幅值關(guān)系和相位關(guān)系來表示，也可以用復(fù)數(shù)比來表示，因此動作系可以用幅值關(guān)系和相位關(guān)系來表示，也可以用復(fù)數(shù)比來表示，因此動作特性的分析方法如下：特性的分析方法如下： 從縱聯(lián)

20、保護(hù)整定計(jì)算的基本原則可知，其動作條件可表示為從縱聯(lián)保護(hù)整定計(jì)算的基本原則可知，其動作條件可表示為 (4-7)式式(4-7)兩側(cè)同除兩側(cè)同除 得得 (4-8)當(dāng)以當(dāng)以 為參考相量，并令為參考相量，并令 ， 則上式可寫為則上式可寫為 MNop|IIINIopMNN1IIIINIMNargIINIopjMNNe1IIII4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第18頁/共52頁式式(4-9)所描述的特性在復(fù)數(shù)平面上的軌跡是所描述的特性在復(fù)數(shù)平面上的軌跡是個圓，其圓心坐標(biāo)為個圓，其圓心坐標(biāo)為(- -1，0)，半徑，半徑為。為。在正常運(yùn)行及外部短路時，在正常運(yùn)行及外部短路時， ， 180，即，即

21、， ，顯然，顯然無法滿足式無法滿足式(4-9)的動作條件。在復(fù)平面上的動作條件。在復(fù)平面上 正好是動作特性圓的圓心，又正好是動作特性圓的圓心，又是不動作區(qū)的中心，可見圓內(nèi)為不動作區(qū)是不動作區(qū)的中心，可見圓內(nèi)為不動作區(qū)(又稱為閉鎖區(qū)又稱為閉鎖區(qū))。當(dāng)線路內(nèi)部發(fā)生短路。當(dāng)線路內(nèi)部發(fā)生短路時，時，0，則有，則有 0，其值在正實(shí)軸上，滿足式，其值在正實(shí)軸上，滿足式(4-9)的動作條件，且保護(hù)的動作條件，且保護(hù)在最靈敏狀態(tài)下，即圓外為動作區(qū)。一般情況下，因在最靈敏狀態(tài)下，即圓外為動作區(qū)。一般情況下，因0 1，所以特性圓，所以特性圓必在必在j軸的左側(cè)，其特性如圖軸的左側(cè)，其特性如圖4.4(a)所示。所示。

22、在電流直角坐標(biāo)系中，保護(hù)的動作特性如圖在電流直角坐標(biāo)系中，保護(hù)的動作特性如圖4.4(b)所示，所示， 正好是第一、第正好是第一、第三象限的平分線三象限的平分線2(外部短路電流曲線外部短路電流曲線)，是不動作區(qū)的中心。直線，是不動作區(qū)的中心。直線1和和1之間為不動之間為不動作區(qū)，兩直線外側(cè)為動作區(qū)。作區(qū)，兩直線外側(cè)為動作區(qū)。MNII MIjMNe1II j180MNeIIjMMNNeIIIIopNIIMNII 4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第19頁/共52頁由圖由圖4.44.4可知，隨著動作電流增大，縱聯(lián)保護(hù)的閉鎖區(qū)就越大，一旦保護(hù)的動作可知，隨著動作電流增大，縱聯(lián)保護(hù)的閉鎖區(qū)就越

23、大，一旦保護(hù)的動作電流整定后，則當(dāng)被保護(hù)線路外部短路電流增大時，閉鎖圓的半徑電流整定后，則當(dāng)被保護(hù)線路外部短路電流增大時，閉鎖圓的半徑 將隨之減小將隨之減小，即保護(hù)的閉鎖區(qū)反而縮小。這時由于電流互感器的誤差會隨外部短路電流增大，即保護(hù)的閉鎖區(qū)反而縮小。這時由于電流互感器的誤差會隨外部短路電流增大而增大，進(jìn)入差動繼電器的不平衡電流也將增加，縱聯(lián)保護(hù)可能越出被縮小的閉而增大，進(jìn)入差動繼電器的不平衡電流也將增加，縱聯(lián)保護(hù)可能越出被縮小的閉鎖區(qū)進(jìn)入動作區(qū)而發(fā)生保護(hù)誤動作。鎖區(qū)進(jìn)入動作區(qū)而發(fā)生保護(hù)誤動作。 (a) (a) 復(fù)平面上的特性復(fù)平面上的特性 (b) (b) 電流直角坐標(biāo)系的特性電流直角坐標(biāo)系的

24、特性圖圖4.4 縱聯(lián)保護(hù)的動作特性縱聯(lián)保護(hù)的動作特性0 0 opNII4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第20頁/共52頁4.2.4 帶制動特性的縱聯(lián)保護(hù) 當(dāng)被保護(hù)線路外部短路時，如果進(jìn)入差動繼電器的不平衡電流很大，則保護(hù)的當(dāng)被保護(hù)線路外部短路時，如果進(jìn)入差動繼電器的不平衡電流很大，則保護(hù)的動作電流也將增大，這使保護(hù)的靈敏度下降，并可能誤動作。為了減少不平衡動作電流也將增大，這使保護(hù)的靈敏度下降，并可能誤動作。為了減少不平衡電流對縱聯(lián)保護(hù)的影響，常采用帶制動特性的縱聯(lián)保護(hù)。帶制動線圈的電流差電流對縱聯(lián)保護(hù)的影響，常采用帶制動特性的縱聯(lián)保護(hù)。帶制動線圈的電流差動繼電器的原理接線圖如圖動

25、繼電器的原理接線圖如圖4.5所示。所示。 (a) 在正常運(yùn)行和線路外部短路時在正常運(yùn)行和線路外部短路時 (b) 在線路內(nèi)部短路時在線路內(nèi)部短路時圖圖4.5 帶制動線圈的電流差動繼電器的原理接線圖帶制動線圈的電流差動繼電器的原理接線圖4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第21頁/共52頁該原理接線圖的特點(diǎn)是制動線圈該原理接線圖的特點(diǎn)是制動線圈WB有兩個，它們的相對極性是這樣考慮的：當(dāng)外部有兩個，它們的相對極性是這樣考慮的：當(dāng)外部故障時，線路穿越電流在兩個制動線圈上產(chǎn)生的磁通相加，在差動線圈故障時，線路穿越電流在兩個制動線圈上產(chǎn)生的磁通相加，在差動線圈WKD上產(chǎn)生上產(chǎn)生的磁通相減，制動作用

26、增強(qiáng)，使差動繼電器不能動作；而當(dāng)內(nèi)部故障時，兩側(cè)的故的磁通相減，制動作用增強(qiáng)，使差動繼電器不能動作；而當(dāng)內(nèi)部故障時，兩側(cè)的故障電流各經(jīng)一個制動線圈流入差動線圈，在差動線圈上產(chǎn)生的磁通相加，兩制動線障電流各經(jīng)一個制動線圈流入差動線圈，在差動線圈上產(chǎn)生的磁通相加，兩制動線圈上產(chǎn)生的磁通相減，制動作用互相減弱。因此，設(shè)置這樣的兩個制動線圈后，對圈上產(chǎn)生的磁通相減，制動作用互相減弱。因此，設(shè)置這樣的兩個制動線圈后，對內(nèi)部故障的靈敏度影響甚小，而對外部故障則制動作用隨穿越性短路電流的增大而內(nèi)部故障的靈敏度影響甚小，而對外部故障則制動作用隨穿越性短路電流的增大而增大，從而在被保護(hù)線路兩側(cè)電流互感器有較大的

27、誤差下，差動繼電器仍能可靠不增大，從而在被保護(hù)線路兩側(cè)電流互感器有較大的誤差下，差動繼電器仍能可靠不動作。動作。設(shè)置制動線圈后，差動繼電器的動作方程為設(shè)置制動線圈后，差動繼電器的動作方程為 (4-10) rrMNMNoprIIk III4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第22頁/共52頁式中式中 和電流，使差動繼電器動作的電流；和電流，使差動繼電器動作的電流； 差電流，它將制止差動繼電器動作，故稱為制動電流；差電流，它將制止差動繼電器動作，故稱為制動電流；K K 制動系數(shù)，制動系數(shù)，0 0k k1 1； 縱聯(lián)保護(hù)的二次動作電流。縱聯(lián)保護(hù)的二次動作電流。式式(4-10)(4-10)兩邊

28、同除以兩邊同除以 ，令，令 ，化簡得，化簡得 MNIIMNIIoprINIMNjIabIMNjIabI4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第23頁/共52頁式式(4-11)在復(fù)數(shù)平面上也是一個圓，如圖在復(fù)數(shù)平面上也是一個圓，如圖4.6所示。其圓心坐標(biāo)為所示。其圓心坐標(biāo)為( ,0)，圓的半徑，圓的半徑為為 ，在圓內(nèi)為閉鎖區(qū)。從圖中及式，在圓內(nèi)為閉鎖區(qū)。從圖中及式(4-11)可見，在復(fù)數(shù)平面上電流差動繼電器可見，在復(fù)數(shù)平面上電流差動繼電器的閉鎖圓的大小與外部短路電流的大小無關(guān)，僅與制動系數(shù)的閉鎖圓的大小與外部短路電流的大小無關(guān)，僅與制動系數(shù)k有關(guān)。制動電流越大，有關(guān)。制動電流越大，圓的半徑

29、越大，即縱聯(lián)保護(hù)的閉鎖區(qū)越大。這種特性正好滿足在內(nèi)部短路時制動電圓的半徑越大，即縱聯(lián)保護(hù)的閉鎖區(qū)越大。這種特性正好滿足在內(nèi)部短路時制動電流小，動作電流小，保護(hù)的靈敏度高，而外部短路時，制動電流大，動作電流大，流小，動作電流小，保護(hù)的靈敏度高，而外部短路時，制動電流大，動作電流大，不易誤動作的要求。在圖不易誤動作的要求。在圖4.6(b)中，動作電流不再是常數(shù)，而是隨外部短路電流的增中，動作電流不再是常數(shù)，而是隨外部短路電流的增大而增大的變量。大而增大的變量。 (a) 復(fù)平面上的特性 (b) 電流直角坐標(biāo)系的特性圖4.6 帶制動線圈的縱聯(lián)保護(hù)動作特性2211kk2211kk221kk4.2 4.2

30、 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第24頁/共52頁總而言之，導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)的通道需要鋪設(shè)電纜，其投資隨線路長度而增加?？偠灾瑢?dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)的通道需要鋪設(shè)電纜，其投資隨線路長度而增加。當(dāng)線路較長當(dāng)線路較長(超過超過10余公里余公里)時就不經(jīng)濟(jì)了。導(dǎo)引線越長，安全性越低。導(dǎo)引線時就不經(jīng)濟(jì)了。導(dǎo)引線越長，安全性越低。導(dǎo)引線中傳輸?shù)氖请娦盘?，在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，除了雷擊外，在接地故障時地中中傳輸?shù)氖请娦盘?，在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，除了雷擊外，在接地故障時地中電流會引起地電位升高，也會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，對保護(hù)裝置和人身安全構(gòu)成威電流會引起地電位升高，也會產(chǎn)生感應(yīng)電壓，對保護(hù)裝置和人身安全構(gòu)成威脅，并會造成誤動

31、作。所以導(dǎo)引線的電纜必須有足夠的絕緣水平，例如脅，并會造成誤動作。所以導(dǎo)引線的電纜必須有足夠的絕緣水平，例如15kV的絕緣水平，這將使投資增大。導(dǎo)引線直接傳輸交流電量，故在導(dǎo)引線縱聯(lián)的絕緣水平，這將使投資增大。導(dǎo)引線直接傳輸交流電量，故在導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)中廣泛采用縱聯(lián)保護(hù)原理，但導(dǎo)引線的參數(shù)保護(hù)中廣泛采用縱聯(lián)保護(hù)原理，但導(dǎo)引線的參數(shù)(電阻及分布電容電阻及分布電容)直接影響保直接影響保護(hù)性能，從而在技術(shù)上也限制了導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)用于較長的線路。護(hù)性能，從而在技術(shù)上也限制了導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)用于較長的線路。4.2 4.2 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)第25頁/共52頁4.34.3 輸電線高頻保護(hù)基本概念輸

32、電線高頻保護(hù)基本概念 為了快速切除高壓遠(yuǎn)距離輸電線路上的各種類型的短路，在線路縱聯(lián)保護(hù)為了快速切除高壓遠(yuǎn)距離輸電線路上的各種類型的短路，在線路縱聯(lián)保護(hù)原理的基礎(chǔ)上，以輸電線載波通道作為通信通道，來比較輸電線路兩側(cè)的電氣原理的基礎(chǔ)上，以輸電線載波通道作為通信通道，來比較輸電線路兩側(cè)的電氣量，以判斷短路是在被保護(hù)輸電線本身還是在相鄰線路上，這種保護(hù)稱為高頻量，以判斷短路是在被保護(hù)輸電線本身還是在相鄰線路上，這種保護(hù)稱為高頻保護(hù)。它可以有效地克服采用導(dǎo)引線縱聯(lián)差動的缺點(diǎn)。保護(hù)。它可以有效地克服采用導(dǎo)引線縱聯(lián)差動的缺點(diǎn)。第26頁/共52頁輸電線路用來作為載波通道時，必須在輸電線路上裝設(shè)專用的加工設(shè)備，

33、將輸電線路用來作為載波通道時，必須在輸電線路上裝設(shè)專用的加工設(shè)備，將同時在輸電線路上傳送的工頻和高頻電流分開，并將高頻收、發(fā)信機(jī)與高壓同時在輸電線路上傳送的工頻和高頻電流分開，并將高頻收、發(fā)信機(jī)與高壓設(shè)備隔離，以保證二次設(shè)備和人身的安全。高頻收、發(fā)信機(jī)通過結(jié)合電容器設(shè)備隔離，以保證二次設(shè)備和人身的安全。高頻收、發(fā)信機(jī)通過結(jié)合電容器接入輸電線路的方式主要有兩種：一種連接方式是高頻收、發(fā)信機(jī)通過結(jié)合接入輸電線路的方式主要有兩種：一種連接方式是高頻收、發(fā)信機(jī)通過結(jié)合電容器連接在輸電線路兩相導(dǎo)線之間，稱為電容器連接在輸電線路兩相導(dǎo)線之間，稱為“相相相相”制；另一種連接方式制；另一種連接方式是高頻收、發(fā)

34、信機(jī)通過結(jié)合電容器連接在輸電線一相導(dǎo)線與大地之間，稱為是高頻收、發(fā)信機(jī)通過結(jié)合電容器連接在輸電線一相導(dǎo)線與大地之間，稱為“相相地地”制。制。“相相相相”制高頻通道的衰耗小，但所需加工設(shè)備多，投資制高頻通道的衰耗小，但所需加工設(shè)備多，投資大；大；“相相地地”制高頻通道傳輸效率低，但所需加工設(shè)備少，投資較小。目制高頻通道傳輸效率低，但所需加工設(shè)備少，投資較小。目前，國內(nèi)外一般都采用前，國內(nèi)外一般都采用“相相地地”制，高頻通道。制，高頻通道?！跋嘞嗟氐亍敝聘哳l通道原理接線，如圖制高頻通道原理接線，如圖4.74.7所示，高頻加工設(shè)備由高頻阻波所示，高頻加工設(shè)備由高頻阻波器、耦合電容器、連接濾波器、高頻

35、電纜等組成，主要元件作用如下所述。器、耦合電容器、連接濾波器、高頻電纜等組成，主要元件作用如下所述。4.3.1 高頻通道的構(gòu)成原理4.34.3 輸電線高頻保護(hù)基本概念輸電線高頻保護(hù)基本概念第27頁/共52頁圖4.7 “相地”制高頻通道原理接線圖l輸電線路；2高頻阻波器；3耦合電容器；4連接濾波器；5高頻電線；6保護(hù)間隙；7接地刀閘；8，9高頻收、發(fā)信機(jī)4.34.3 輸電線高頻保護(hù)基本概念輸電線高頻保護(hù)基本概念第28頁/共52頁1. 1. 高頻阻波器高頻阻波器高頻阻波器是由電感和電容組成的高頻阻波器是由電感和電容組成的50Hz50Hz并聯(lián)諧振回路，串接在輸電線的工作相中并聯(lián)諧振回路，串接在輸電線

36、的工作相中，它對工頻的阻抗很小，一般小于，它對工頻的阻抗很小，一般小于0.04 0.04 ；而對高頻載波電流具有很高阻抗，；而對高頻載波電流具有很高阻抗，其值約大于其值約大于l000 l000 ，這樣高頻信號就被限制在被保護(hù)線路的范圍以內(nèi)，而不能，這樣高頻信號就被限制在被保護(hù)線路的范圍以內(nèi)，而不能穿越到相鄰線路上去，以免產(chǎn)生不必要的損耗和造成對其他高頻通道的干擾。穿越到相鄰線路上去，以免產(chǎn)生不必要的損耗和造成對其他高頻通道的干擾。為了適應(yīng)各種高頻載波設(shè)備的需要，已有多種阻波器投入運(yùn)行，其中包括單頻阻為了適應(yīng)各種高頻載波設(shè)備的需要，已有多種阻波器投入運(yùn)行，其中包括單頻阻波器、雙頻阻波器、帶頻阻波

37、器和寬帶阻波器等。在電力系統(tǒng)高頻保護(hù)中，廣泛波器、雙頻阻波器、帶頻阻波器和寬帶阻波器等。在電力系統(tǒng)高頻保護(hù)中，廣泛使用專用的單頻阻波器。使用專用的單頻阻波器。2. 2. 耦合電容器耦合電容器耦合電容器與連接濾波器共同配合，將載波信號傳遞至輸電線路，同時使高頻收耦合電容器與連接濾波器共同配合，將載波信號傳遞至輸電線路，同時使高頻收發(fā)信機(jī)與工頻高壓線路絕緣。由于耦合電容器對于工頻電流呈現(xiàn)極大的阻抗，故發(fā)信機(jī)與工頻高壓線路絕緣。由于耦合電容器對于工頻電流呈現(xiàn)極大的阻抗，故由它所導(dǎo)致的工頻泄漏電流極小。由它所導(dǎo)致的工頻泄漏電流極小。3. 連接濾波器連接濾波器連接濾波器由一個可調(diào)節(jié)的空心變壓器及連接至高

38、頻電纜一側(cè)的電容器組成。連接濾波器由一個可調(diào)節(jié)的空心變壓器及連接至高頻電纜一側(cè)的電容器組成。連接濾波器和耦合電容器構(gòu)成一個帶通濾波器，連接于高壓輸電線路與高頻連接濾波器和耦合電容器構(gòu)成一個帶通濾波器，連接于高壓輸電線路與高頻4.34.3 輸電線高頻保護(hù)基本概念輸電線高頻保護(hù)基本概念第29頁/共52頁電纜之間。當(dāng)在其帶通范圍內(nèi)的高頻信號通過時，所產(chǎn)生的衰耗應(yīng)電纜之間。當(dāng)在其帶通范圍內(nèi)的高頻信號通過時，所產(chǎn)生的衰耗應(yīng)為最小，高頻信號能高效率地通過，當(dāng)工頻電流通過時，則產(chǎn)生的為最小，高頻信號能高效率地通過，當(dāng)工頻電流通過時，則產(chǎn)生的衰耗應(yīng)盡可能地大，從而能使工頻電流截止。同時，帶通濾波器能衰耗應(yīng)盡可

39、能地大，從而能使工頻電流截止。同時，帶通濾波器能進(jìn)行阻抗匹配，對進(jìn)行阻抗匹配，對“相相地地”制方式，輸電線路側(cè)的波阻抗約為制方式，輸電線路側(cè)的波阻抗約為400 400 高頻電纜側(cè)的波阻抗約為高頻電纜側(cè)的波阻抗約為100 100 。這樣，就可以避免高頻信號的電磁。這樣，就可以避免高頻信號的電磁波在傳送過程中發(fā)生反射，因而減小高頻信號的附加衰耗。并聯(lián)在波在傳送過程中發(fā)生反射，因而減小高頻信號的附加衰耗。并聯(lián)在連接濾波器兩側(cè)的接地刀閘，是當(dāng)調(diào)整或檢修高頻收、發(fā)信機(jī)和連連接濾波器兩側(cè)的接地刀閘，是當(dāng)調(diào)整或檢修高頻收、發(fā)信機(jī)和連接濾波器時，用它來進(jìn)行安全接地，以保證人身和設(shè)備的安全。接濾波器時，用它來進(jìn)

40、行安全接地，以保證人身和設(shè)備的安全。4. 4. 高頻電纜高頻電纜高頻電纜是將位于主控制室的高頻收、發(fā)信機(jī)與戶外變電站的帶通高頻電纜是將位于主控制室的高頻收、發(fā)信機(jī)與戶外變電站的帶通濾波器連接起來的導(dǎo)線，以便用最小的衰耗傳送高頻信號。從主控濾波器連接起來的導(dǎo)線，以便用最小的衰耗傳送高頻信號。從主控制室到戶外變電站這段距離，雖然高頻電纜只有幾百米，但因其所制室到戶外變電站這段距離，雖然高頻電纜只有幾百米，但因其所傳送的信號頻率很高，如果采用普通電纜，衰減很大，因此多采用傳送的信號頻率很高，如果采用普通電纜，衰減很大，因此多采用單芯式同軸電纜。其波阻抗約為單芯式同軸電纜。其波阻抗約為100 100

41、。4.34.3 輸電線高頻保護(hù)基本概念輸電線高頻保護(hù)基本概念第30頁/共52頁5. 保護(hù)間隙保護(hù)間隙是高頻通道的輔助設(shè)備，作為過電壓保護(hù)用，當(dāng)線路上遭受雷擊產(chǎn)生過電壓時，通過放電間隙擊穿接地，以保護(hù)收、發(fā)信機(jī)不致被擊毀。6. 高頻收、發(fā)信機(jī)發(fā)信機(jī)部分由繼電保護(hù)來控制，通常是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護(hù)部分啟動之后它才發(fā)出信號，但也有采用長期發(fā)信方式的。由發(fā)信機(jī)發(fā)出的高頻信號，通過高頻通道輸送到對端收信機(jī)接收，也可以被自己一端收信機(jī)接收。高頻收信機(jī)接收到本端和對端所發(fā)送的高頻信號后，經(jīng)過比較和判斷后，決定繼電保護(hù)動作跳閘或閉鎖。高頻收、發(fā)信機(jī)有電子管型、晶體管型和集成電路型等。4.34.3 輸電線

42、高頻保護(hù)基本概念輸電線高頻保護(hù)基本概念第31頁/共52頁4.3.2 高頻通道的工作方式按照正常運(yùn)行時有無高頻信號，高頻通道的工作方式可分為經(jīng)常無高頻電流按照正常運(yùn)行時有無高頻信號，高頻通道的工作方式可分為經(jīng)常無高頻電流(故障時發(fā)信方式故障時發(fā)信方式)和經(jīng)常有高頻電流和經(jīng)常有高頻電流(長期發(fā)信方式長期發(fā)信方式)兩種方式。兩種方式。所謂經(jīng)常無高頻電流所謂經(jīng)常無高頻電流(故障時發(fā)信方式故障時發(fā)信方式)是指在正常運(yùn)行時通道中無高頻信號是指在正常運(yùn)行時通道中無高頻信號，只在線路故障時才啟動發(fā)信機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)信機(jī)壽命長，對通道中其他信，只在線路故障時才啟動發(fā)信機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)是發(fā)信機(jī)壽命長，對通道中其他信號的干

43、擾小，缺點(diǎn)是要定期啟動發(fā)信機(jī)來檢查通道的完好性。而經(jīng)常有高頻號的干擾小，缺點(diǎn)是要定期啟動發(fā)信機(jī)來檢查通道的完好性。而經(jīng)常有高頻電流電流(長期發(fā)信方式長期發(fā)信方式)使在正常運(yùn)行時通道中就有高頻信號，無需發(fā)信機(jī)的啟使在正常運(yùn)行時通道中就有高頻信號，無需發(fā)信機(jī)的啟動部分，使得裝置簡化、保護(hù)靈敏度和動作速度提高，此方式應(yīng)設(shè)法解決對動部分，使得裝置簡化、保護(hù)靈敏度和動作速度提高，此方式應(yīng)設(shè)法解決對通道中其他信號的干擾問題。通道中其他信號的干擾問題。在以上的兩種工作方式中，以其傳送的信號性質(zhì)為準(zhǔn)，又可以分為傳送閉鎖在以上的兩種工作方式中，以其傳送的信號性質(zhì)為準(zhǔn)，又可以分為傳送閉鎖信號、允許信號和跳閘信號三

44、種類型。信號、允許信號和跳閘信號三種類型。 需要注意的是，應(yīng)該將需要注意的是，應(yīng)該將“高頻信號高頻信號”與與“高頻電流高頻電流”兩個概念區(qū)分開來兩個概念區(qū)分開來。所謂高頻信號是指線路一端的高頻保護(hù)在故障時向線路另一端的高頻保護(hù)。所謂高頻信號是指線路一端的高頻保護(hù)在故障時向線路另一端的高頻保護(hù)所發(fā)出的信息。因此，在經(jīng)常無高頻電流所發(fā)出的信息。因此，在經(jīng)常無高頻電流(故障時發(fā)信方式故障時發(fā)信方式)的通道中，故障的通道中，故障時發(fā)出時發(fā)出4.34.3 輸電線高頻保護(hù)基本概念輸電線高頻保護(hù)基本概念第32頁/共52頁高頻電流的出現(xiàn)就是一種信號，但在經(jīng)常有高頻電流高頻電流的出現(xiàn)就是一種信號，但在經(jīng)常有高頻

45、電流(長期發(fā)信方式長期發(fā)信方式)的通道的通道中，當(dāng)故障時將高頻電流停止或改變其頻率也是代表一種信號。中，當(dāng)故障時將高頻電流停止或改變其頻率也是代表一種信號。所謂跳閘信號是指：所謂跳閘信號是指：“出現(xiàn)高頻信號就構(gòu)成跳閘的充分條件，不論保護(hù)裝置出現(xiàn)高頻信號就構(gòu)成跳閘的充分條件，不論保護(hù)裝置是否動作是否動作”?？梢娝c繼電保護(hù)的動作信號之間是。可見它與繼電保護(hù)的動作信號之間是“或或”的邏輯關(guān)系。的邏輯關(guān)系。所謂允許信號是指：所謂允許信號是指：“出現(xiàn)高頻信號僅構(gòu)成跳閘的必要條件，必須再和保護(hù)出現(xiàn)高頻信號僅構(gòu)成跳閘的必要條件，必須再和保護(hù)裝置的動作行為組成裝置的動作行為組成“與與”門，才構(gòu)成跳閘的充分條

46、件。沒有高頻信號則構(gòu)門，才構(gòu)成跳閘的充分條件。沒有高頻信號則構(gòu)成不跳閘的充分條件成不跳閘的充分條件”。所謂閉鎖信號是指：所謂閉鎖信號是指：“出現(xiàn)高頻信號構(gòu)成不跳閘的充分條件，沒有高頻信號出現(xiàn)高頻信號構(gòu)成不跳閘的充分條件，沒有高頻信號僅是跳閘的必要條件，后者和保護(hù)裝置的動作行為組成僅是跳閘的必要條件，后者和保護(hù)裝置的動作行為組成“與與”門，構(gòu)成跳閘門，構(gòu)成跳閘的充分條件的充分條件”。采用閉鎖信號的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，線路故障對傳送閉鎖信號無影響，所以在采用閉鎖信號的優(yōu)點(diǎn)是可靠性高，線路故障對傳送閉鎖信號無影響，所以在以輸電線路作高頻通道時，廣泛采用這種信號方式，缺點(diǎn)是這種信號方式要以輸電線路作高頻通

47、道時，廣泛采用這種信號方式，缺點(diǎn)是這種信號方式要求兩端保護(hù)元件動作時間和靈敏系數(shù)應(yīng)很好配合，所以保護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，求兩端保護(hù)元件動作時間和靈敏系數(shù)應(yīng)很好配合，所以保護(hù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，4.34.3 輸電線高頻保護(hù)基本概念輸電線高頻保護(hù)基本概念第33頁/共52頁動作速度慢。采用允許信號的主要優(yōu)點(diǎn)是動作速度快，在主保護(hù)雙重化動作速度慢。采用允許信號的主要優(yōu)點(diǎn)是動作速度快，在主保護(hù)雙重化的情況下，可以利用一套閉鎖信號，另一套用允許信號。采用跳閘信號的情況下，可以利用一套閉鎖信號，另一套用允許信號。采用跳閘信號的優(yōu)點(diǎn)是能從一端判定內(nèi)部故障，缺點(diǎn)是抗干擾能力差，多用于線路變的優(yōu)點(diǎn)是能從一端判定內(nèi)部故障，缺點(diǎn)是抗干擾

48、能力差，多用于線路變壓器組上。壓器組上。如果按照高頻信號的比較方式，高頻信號還可分為間接比較方式和直接如果按照高頻信號的比較方式，高頻信號還可分為間接比較方式和直接比較方式兩種。比較方式兩種。所謂間接比較方式是指：高頻信號僅將本側(cè)交流繼電器對故障的判斷結(jié)所謂間接比較方式是指：高頻信號僅將本側(cè)交流繼電器對故障的判斷結(jié)果傳送到對側(cè)去，線路兩側(cè)保護(hù)根據(jù)兩側(cè)交流繼電器對故障判斷的結(jié)果果傳送到對側(cè)去，線路兩側(cè)保護(hù)根據(jù)兩側(cè)交流繼電器對故障判斷的結(jié)果作出最終判斷。所以高額信號間接代表交流電氣量，可以簡單地用高頻作出最終判斷。所以高額信號間接代表交流電氣量，可以簡單地用高頻電流的有或無來代表邏輯信號的電流的有

49、或無來代表邏輯信號的“是是”或或“非非”。這種方式對通道要求。這種方式對通道要求簡單，被廣泛采用。簡單，被廣泛采用。所謂直接比較方式是指：高頻信號直接將兩側(cè)交流電氣量傳送到對側(cè)，所謂直接比較方式是指：高頻信號直接將兩側(cè)交流電氣量傳送到對側(cè)，在兩側(cè)保護(hù)的繼電器中直接比較兩側(cè)的交流電氣量，然后作出故障判斷在兩側(cè)保護(hù)的繼電器中直接比較兩側(cè)的交流電氣量，然后作出故障判斷。由于這種比較方式要傳送交流量，比較復(fù)雜，在實(shí)際使用的高頻保護(hù)。由于這種比較方式要傳送交流量，比較復(fù)雜，在實(shí)際使用的高頻保護(hù)中一般只傳送代表電流相位的高頻信號。中一般只傳送代表電流相位的高頻信號。4.34.3 輸電線高頻保護(hù)基本概念輸電

50、線高頻保護(hù)基本概念第34頁/共52頁4.3.3 4.3.3 高頻保護(hù)的類型高頻保護(hù)的類型 根據(jù)高頻信號的利用方式一般將常用的高頻保護(hù)分以下四種。根據(jù)高頻信號的利用方式一般將常用的高頻保護(hù)分以下四種。 高頻閉鎖方向保護(hù)高頻閉鎖方向保護(hù)( (間接比較式閉鎖信號間接比較式閉鎖信號) )。 高頻閉鎖距離保護(hù)高頻閉鎖距離保護(hù)( (間接比較式閉鎖信號間接比較式閉鎖信號) )。 相差高頻保護(hù)相差高頻保護(hù)( (直接比較式閉鎖信號和允許信號直接比較式閉鎖信號和允許信號) )。 高頻遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)高頻遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)( (間接比較式跳閘信號間接比較式跳閘信號) )。目前，高頻閉鎖方向保護(hù)、高頻閉鎖距離保護(hù)原理等廣泛用于

51、高壓或超目前，高頻閉鎖方向保護(hù)、高頻閉鎖距離保護(hù)原理等廣泛用于高壓或超高壓線路的常規(guī)與微機(jī)成套線路保護(hù)裝置中，作為線路的主保護(hù)。高壓線路的常規(guī)與微機(jī)成套線路保護(hù)裝置中，作為線路的主保護(hù)。4.34.3 輸電線高頻保護(hù)基本概念輸電線高頻保護(hù)基本概念第35頁/共52頁 方向高頻保護(hù)是通過高頻通道間接地比較被保護(hù)線路兩側(cè)的功率方向方向高頻保護(hù)是通過高頻通道間接地比較被保護(hù)線路兩側(cè)的功率方向，以判別是被保護(hù)線路內(nèi)部短路還是外部短路。按照本章，以判別是被保護(hù)線路內(nèi)部短路還是外部短路。按照本章4.14.1節(jié)的規(guī)定以節(jié)的規(guī)定以母線指向線路的功率方向?yàn)檎较?；以線路指向母線的功率方向?yàn)榉捶较蚰妇€指向線路的功率方

52、向?yàn)檎较?；以線路指向母線的功率方向?yàn)榉捶较?。被保護(hù)線路兩側(cè)都裝有方向元件，且采用當(dāng)線路發(fā)生故障時，若功率方。被保護(hù)線路兩側(cè)都裝有方向元件，且采用當(dāng)線路發(fā)生故障時，若功率方向?yàn)檎?，則高頻發(fā)信機(jī)不發(fā)信，若功率方向?yàn)樨?fù)，則高頻發(fā)信機(jī)發(fā)信的方向?yàn)檎?，則高頻發(fā)信機(jī)不發(fā)信，若功率方向?yàn)樨?fù)，則高頻發(fā)信機(jī)發(fā)信的方式。式。在圖在圖4.84.8所示的系統(tǒng)中，當(dāng)所示的系統(tǒng)中，當(dāng)BCBC段的段的K K點(diǎn)發(fā)生短路時，保護(hù)點(diǎn)發(fā)生短路時，保護(hù)3 3和和4 4的方向元件反的方向元件反應(yīng)為正向短路，兩側(cè)都不發(fā)高頻閉鎖信號，因此，斷路器應(yīng)為正向短路，兩側(cè)都不發(fā)高頻閉鎖信號，因此，斷路器3 3和和4 4都跳閘，瞬都跳閘，瞬時將短

53、路切除。當(dāng)時將短路切除。當(dāng)k k點(diǎn)發(fā)生短路時，對于線路點(diǎn)發(fā)生短路時，對于線路ABAB和和CDCD，是保護(hù)范圍外部發(fā)，是保護(hù)范圍外部發(fā)生故障，保護(hù)生故障，保護(hù)2 2和和5 5的方向元件反應(yīng)為反向短路，它們發(fā)出的高頻閉鎖信號的方向元件反應(yīng)為反向短路，它們發(fā)出的高頻閉鎖信號，此信號一方面被自己的收信機(jī)接收，同時經(jīng)過輸電線路分別送至對端的，此信號一方面被自己的收信機(jī)接收，同時經(jīng)過輸電線路分別送至對端的保護(hù)保護(hù)1 1和和6 6，使保護(hù)裝置，使保護(hù)裝置1 1、2 2和和5 5、6 6都被高頻信號閉鎖，因此，斷路器都被高頻信號閉鎖，因此，斷路器1 1、2 2和和5 5、6 6都不跳閘。這種方向高頻保護(hù)，由于

54、反應(yīng)反向短路的一側(cè)發(fā)出的高都不跳閘。這種方向高頻保護(hù)，由于反應(yīng)反向短路的一側(cè)發(fā)出的高頻閉鎖信號，閉鎖了反應(yīng)為正方向短路一側(cè)保護(hù)的斷路器跳閘回路，所以頻閉鎖信號，閉鎖了反應(yīng)為正方向短路一側(cè)保護(hù)的斷路器跳閘回路，所以稱為高頻閉鎖方向保護(hù)。稱為高頻閉鎖方向保護(hù)。4.4.1 方向高頻保護(hù)的基本原理4.44.4 方向高頻保護(hù)方向高頻保護(hù)第36頁/共52頁圖4.8 高頻閉鎖方向保護(hù)的作用原理 這種按閉鎖信號構(gòu)成的保護(hù)只在非故障線路上才傳送高頻信號，而在故障線路上并不傳送高頻信號。因此，在故障線路上，由于短路使高頻通道可能遭到破壞時，并不會影響保護(hù)的正確動作，這是它的主要優(yōu)點(diǎn)，也是這種高頻信號工作方式得到廣

55、泛應(yīng)用的主要原因之一。由于高頻閉鎖方向保護(hù)的發(fā)信機(jī)采用短時發(fā)信方式，即正常運(yùn)行時，發(fā)信機(jī)并不發(fā)信，只是在線路上發(fā)生短路時發(fā)信機(jī)才短時發(fā)信，故高頻發(fā)信機(jī)需用啟動元件。按照啟動元件的不同，有以下的高頻閉鎖方向保護(hù)。4.44.4 方向高頻保護(hù)方向高頻保護(hù)第37頁/共52頁圖圖4.9為接于被保護(hù)線路一端的半套用電流元件啟動的高頻閉鎖方向保護(hù)的方為接于被保護(hù)線路一端的半套用電流元件啟動的高頻閉鎖方向保護(hù)的方框圖。另一端的半套保護(hù)與此接線完全相同，故略之。線路每一側(cè)的半套?？驁D。另一端的半套保護(hù)與此接線完全相同，故略之。線路每一側(cè)的半套保護(hù)中，裝有兩套電流啟動元件護(hù)中，裝有兩套電流啟動元件1KA和和2KA

56、。1KA的靈敏度較高，用來啟動發(fā)的靈敏度較高，用來啟動發(fā)信機(jī)，發(fā)送高頻信號。信機(jī)，發(fā)送高頻信號。2KA的靈敏度較低，用來啟動保護(hù)的跳閘回路。方向的靈敏度較低，用來啟動保護(hù)的跳閘回路。方向元件元件KW用來判別短路功率的方向。用來判別短路功率的方向。4.4.2 電流啟動方式的高頻閉鎖方向保護(hù)圖4.9 電流元件啟動的高頻閉鎖方向保護(hù)的方框圖 4.44.4 方向高頻保護(hù)方向高頻保護(hù)第38頁/共52頁圖中邏輯元件與門1綜合2KA和KW的作用，禁止門2閉鎖發(fā)信回路，禁止門3閉鎖跳閘回路。每一側(cè)半套保護(hù)中，還裝有兩個時間元件，它們的作用是為了保證保護(hù)的正確動作。時間元件1KT為瞬時動作、延時秒返回的時間繼電

57、器，它的作用是當(dāng)方向元件KW返回后，把發(fā)信機(jī)發(fā)出閉鎖信號的時間再延長秒，這是為了在外部短路切除后，防止近故障側(cè)電流元件KA先返回，而遠(yuǎn)故障側(cè)的KA和KW后返回所引起的非故障線路遠(yuǎn)離故障側(cè)保護(hù)發(fā)生誤動作。常取為0.5s。時間元件2KT為延時秒動作、瞬時返回的時間繼電器，其作用是等待閉鎖信號的到來，這是為了防止線路外部短路遠(yuǎn)離故障側(cè)的保護(hù)在未收到近故障側(cè)發(fā)信機(jī)傳送來的高頻信號而誤動作，一般取4ms16ms，應(yīng)大于高頻信號在被保護(hù)線路上的傳輸時間。當(dāng)外部短路時，兩側(cè)保護(hù)裝置的電流啟動元件都動作，但近故障側(cè)的方向元件KW不動作，“與”元件和2KT時間元件不動作，因此斷路器不能跳閘，也不閉鎖發(fā)信回路，而

58、電流啟動元件1KA則經(jīng)禁止門2啟動發(fā)信機(jī)，發(fā)出高頻閉鎖信號。遠(yuǎn)離短路點(diǎn)一側(cè)的保護(hù)裝置方向元件KW動作，但由于收信機(jī)接收到對側(cè)發(fā)來的高頻閉鎖信號，將禁止門3閉鎖，斷開了跳閘回路，因此斷路器也不能跳閘。4.44.4 方向高頻保護(hù)方向高頻保護(hù)第39頁/共52頁當(dāng)內(nèi)部短路時，被保護(hù)線路兩側(cè)的電流啟動元件當(dāng)內(nèi)部短路時，被保護(hù)線路兩側(cè)的電流啟動元件1KA、2KA和方向元件和方向元件KW均動作均動作，發(fā)信機(jī)開始發(fā)信，經(jīng)秒延時后，又將發(fā)信機(jī)停止發(fā)信。兩側(cè)收信機(jī)均收不到高頻，發(fā)信機(jī)開始發(fā)信，經(jīng)秒延時后，又將發(fā)信機(jī)停止發(fā)信。兩側(cè)收信機(jī)均收不到高頻閉鎖信號，于是禁止門閉鎖信號，于是禁止門3開放，兩側(cè)斷路器跳閘，將故

59、障線路切除。開放，兩側(cè)斷路器跳閘，將故障線路切除。采用兩個靈敏度不同的電流啟動元件，是考慮到被保護(hù)線路兩側(cè)電流互感器的誤差采用兩個靈敏度不同的電流啟動元件，是考慮到被保護(hù)線路兩側(cè)電流互感器的誤差不同和兩側(cè)電流啟動元件動作值的離散性。如果只用一個電流啟動元件，在被保護(hù)不同和兩側(cè)電流啟動元件動作值的離散性。如果只用一個電流啟動元件，在被保護(hù)線路外部短路而短路電流接近啟動元件動作值時，近短路側(cè)的電流啟動元件可能拒線路外部短路而短路電流接近啟動元件動作值時，近短路側(cè)的電流啟動元件可能拒動，導(dǎo)致該側(cè)發(fā)信機(jī)不發(fā)信；而遠(yuǎn)離短路側(cè)的電流啟動元件可能動作，導(dǎo)致該側(cè)發(fā)動，導(dǎo)致該側(cè)發(fā)信機(jī)不發(fā)信；而遠(yuǎn)離短路側(cè)的電流啟

60、動元件可能動作，導(dǎo)致該側(cè)發(fā)信機(jī)僅在時間以內(nèi)發(fā)信，經(jīng)延時后，收信機(jī)就收不到高頻閉鎖信號，從而引起該側(cè)信機(jī)僅在時間以內(nèi)發(fā)信，經(jīng)延時后，收信機(jī)就收不到高頻閉鎖信號，從而引起該側(cè)斷路器誤跳閘。采用兩個動作電流不等的電流啟動元件，就可以防止這種無選擇性斷路器誤跳閘。采用兩個動作電流不等的電流啟動元件，就可以防止這種無選擇性動作。用動作電流較小的電流啟動元件動作。用動作電流較小的電流啟動元件1KA(靈敏度較高靈敏度較高)去啟動發(fā)信機(jī)，用動作電去啟動發(fā)信機(jī)，用動作電流較大的啟動元件流較大的啟動元件2KA(靈敏度較低靈敏度較低)啟動跳閘回路，這樣，被保護(hù)線路任一側(cè)的啟啟動跳閘回路，這樣，被保護(hù)線路任一側(cè)的啟動