線路保護(hù)原理及結(jié)構(gòu)培訓(xùn)講義(繼電保護(hù))

1、線路保護(hù)原理及結(jié)構(gòu)線路保護(hù)分為主保護(hù)和后備保護(hù)。主保護(hù)分為縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、縱聯(lián)距離保護(hù)，縱聯(lián)方向 保護(hù)；后備保護(hù)分為距離保護(hù)、過流保護(hù)、零序保護(hù)。一、線路縱聯(lián)保護(hù)線路縱聯(lián)保護(hù)是當(dāng)線路發(fā)牛故障時(shí)，使兩側(cè)開關(guān)同時(shí)快速跳閘的一種保護(hù)裝置。它以線路 兩側(cè)判別量的特定關(guān)系作為判據(jù)。即兩側(cè)均將判別量借助通道傳送到對(duì)側(cè)，然后，兩側(cè)分別按 照對(duì)側(cè)與本側(cè)判別量之間的關(guān)系來(lái)判別區(qū)內(nèi)故障或區(qū)外故障。（一）線路縱聯(lián)保護(hù)分類1. 按照通道類型的不同可以分為4利x（1）利川電力線載波通道的高頻保護(hù)，通道有相地耦合式和相相耦合式之分。（2）光纖通道保護(hù)，利川光纜傳送保護(hù)信號(hào)，可靠性高，采用pcm調(diào)制方式，傳輸路由和距 離都很

2、靈活。（3）導(dǎo)引線保護(hù)，需要沿線路敷設(shè)電纜，適合較短線路。（4）微波通道保護(hù)，可與通訊、遠(yuǎn)動(dòng)通道復(fù)丿ij,與輸電線路沒有直接關(guān)系。2. 按照保護(hù)動(dòng)作原理的不同可以分為2類：（1）方向縱聯(lián)保護(hù)與距離縱聯(lián)保護(hù)，間接比較線路的電氣量，兩側(cè)保護(hù)僅反映本側(cè)的電氣量, 利用通道將保護(hù)對(duì)故障方向判別的結(jié)果傳送到對(duì)側(cè)，根據(jù)兩側(cè)保護(hù)的動(dòng)作情況區(qū)分是區(qū)內(nèi)還 是區(qū)外故障。根據(jù)保護(hù)的不同可以分為方向縱聯(lián)保護(hù)與距離縱聯(lián)保護(hù)。（2）縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，通過比較線路兩側(cè)電流的幅值人小和相位差值來(lái)確定故障的位置。（二）縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)1. 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理線路的差動(dòng)保護(hù)就是川某種通信通道將輸電線兩端的保護(hù)裝置縱向聯(lián)結(jié)起來(lái)，將各端的

3、電氣量（電流、功率的方向等）傳送到對(duì)端，將兩端的電氣量比較，以判斷故障在木線路范 圍內(nèi)還是在線路范圍外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。具休說:當(dāng)該線路外部故障或正常運(yùn) 行時(shí)，線路兩端電流為：一端市母線流向該線路，另-端由該線路流向該側(cè)母線；當(dāng)該線路內(nèi)部 故障時(shí)，線路兩端電流為：一端由母線流向該線路，另一端也是由該側(cè)母線流向該線路.因此, 比較這兩種情況卜的兩端電流，即可判斷是否發(fā)牛了內(nèi)部故障通常的比較方法是將兩端電流 相減（向量差），根據(jù)差值判斷該線路是否發(fā)生了內(nèi)部故障.所以，稱為差動(dòng)保護(hù).光纖縱差保 護(hù)實(shí)際上就是一種差動(dòng)保護(hù)。只不過將兩側(cè)的電氣量先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，再通過光纖進(jìn)行 雙側(cè)通訊，對(duì)

4、兩側(cè)的電氣量進(jìn)行比較。|1haaf¥=h=h©線路正常運(yùn)行或區(qū)外故障線路區(qū)內(nèi)故障：幾+人工02.光纖通道的構(gòu)成光纖保護(hù)中通道方式并不是完全相同的，根據(jù)保護(hù)要求和通道長(zhǎng)短而采用的主要有專用 通道和復(fù)接通道兩種模式。（1）專用通道方式專用通道方式采取的是兩端的保護(hù)裝置肓接通過光纖連接，不經(jīng)過任何復(fù)接設(shè)備的通道 方式。m和n側(cè)保護(hù)裝置上都具有同步通訊的功能插件和光電轉(zhuǎn)換器件，裝宜上就實(shí)現(xiàn)了通訊 功能和光電轉(zhuǎn)換功能。置置（2）復(fù)接通道方式復(fù)接通道方式采取的是兩側(cè)保護(hù)通過數(shù)字傳輸（復(fù)接）設(shè)備來(lái)連接保護(hù)裝置和數(shù)字傳輸 設(shè)備。為了提高抗十?dāng)_能力，在保護(hù)裝置和通訊接口裝置z間一般采川光纖傳

5、輸，而在通訊 接口裝置和數(shù)字傳輸設(shè)備之間-般為電連接方式，如同軸電纜。（三）高頻保護(hù)1. 高頻保護(hù)的原理高頻保護(hù)是反映并比鮫被保護(hù)線路兩端電流的大小和相位。即將兩端的電氣量調(diào)制成高 頻信號(hào)，利川高頻通道將高頻信號(hào)相互送到對(duì)側(cè)，再由各自的保護(hù)裝置將收到的對(duì)側(cè)信號(hào)與 木側(cè)的信號(hào)進(jìn)行比較，判斷是內(nèi)部還是外部的，從而決定保護(hù)是否動(dòng)作。一般利用輸電線路 本身，釆取“相一地”制方式作為高頻通道。高頻通道工作方式一般采用短路吋發(fā)信方式（即 正常時(shí)通道中無(wú)肓頻信號(hào)）。高頻保護(hù)町以分為相差高頻保護(hù)、高頻閉鎖距離保護(hù)、高頻閉鎖 方向保護(hù)。（1）相羌高頻保護(hù)是比較被保護(hù)線路兩側(cè)工頻電流相位的高頻保護(hù)。當(dāng)兩側(cè)故障電流

6、相位相 同時(shí)保護(hù)被閉鎖，兩側(cè)電流相位相反時(shí)保護(hù)動(dòng)作跳閘。（2）高頻閉鎖距離保護(hù)是以線路上裝有方向性的距離保護(hù)裝置作為基本保護(hù),增加相應(yīng)的發(fā) 信與收信設(shè)備，通過通道構(gòu)成縱聯(lián)距離保護(hù)。當(dāng)保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，兩端的起動(dòng)元件動(dòng)作， 起動(dòng)發(fā)信機(jī)，但兩端的距離h段也動(dòng)作，停止了發(fā)信機(jī)。當(dāng)收信機(jī)收不到高頻信號(hào)時(shí)，使距 離ti段可瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。當(dāng)保護(hù)范圍外部故障時(shí)，靠近故障點(diǎn)的距離ii段不動(dòng)作（反方 向），不停止發(fā)信，遠(yuǎn)離故障點(diǎn)的距離ii段（止方向）動(dòng)作停止發(fā)信，但遠(yuǎn)端收信機(jī)可收到 近端送來(lái)的高頻信號(hào)使閉鎖繼電器動(dòng)作，斷開了距離ii段的瞬吋跳閘回路，使它只能經(jīng)過距 離ii段時(shí)間元件去跳閘，從而保證了動(dòng)作的選

7、擇性。（3）高頻閉鎖方向保護(hù)是利川高頻信號(hào)比較線路兩端的功率方向，進(jìn)而決定其是否動(dòng)作的一種保護(hù)。保護(hù)采用故障時(shí)發(fā)信方式，并規(guī)定線路兩端功率由母線指向線路為正方向，由線路 指向母線為負(fù)方向。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，高頻收發(fā)信機(jī)啟動(dòng)發(fā)信，若功率方向?yàn)檎?，?jīng)過時(shí) 間元件后，高頻發(fā)信機(jī)停信，開放保護(hù)回路。若該功率方向?yàn)樨?fù)，髙頻收發(fā)信機(jī)自發(fā)自收， 為 閉 鎖 信 號(hào)，禁 止 跳 閘 。線路上d發(fā)生短路，啟動(dòng)元件啟動(dòng)，發(fā)信。通過故障線路兩端的功率方向?yàn)檎?，再使?端的發(fā)信機(jī)停信。通道無(wú)閉鎖信號(hào)，保護(hù)3、4動(dòng)作于跳閘。2d43、4故障，1、2啟動(dòng)發(fā)信。非故障線路近故障點(diǎn)2的功率方向?yàn)樨?fù)，常發(fā)出高頻信號(hào)。2自發(fā)自收

8、，對(duì)側(cè)1收2,通道有閉鎖信號(hào)，保護(hù)不開放。線路外部故障時(shí)，發(fā)信機(jī)啟動(dòng)發(fā)信。近故障點(diǎn)的功率 方向?yàn)檎β史较蛟粏?dòng)，與門y無(wú)輸出，禁止門jz1開放，將由啟動(dòng)元件由于無(wú)方向性而啟動(dòng)， 通過記憶元件tl,禁止門jz1瞬時(shí)啟動(dòng)發(fā)信機(jī)發(fā)信。 送到對(duì)端，對(duì)端接受，在t2延時(shí)之前將jz2禁止，閉 鎖跳閘回路。j71發(fā)信機(jī)發(fā)信機(jī)收信機(jī)跳閘jz22. 高頻通道的構(gòu)成高頻通道的構(gòu)成包括：輸電線路.高頻阻波器.耦合電容器、結(jié)合濾波器、保護(hù)間隙、接地刀閘、高頻電纜和高頻收發(fā)信機(jī)。（1）高頻阻波器是一個(gè)由電感線圈和町調(diào)電容器組成的并聯(lián)諧振電路，當(dāng)其諧振頻率為選用 的載波頻率時(shí)，對(duì)載波電流呈現(xiàn)很大的阻抗（在1000

9、q以上），對(duì)工頻電流而言，高頻阻波器 的阻抗僅是電感線圈的阻抗，其值約為0.04q,不彩響工頻電流的傳輸;其作用是分離工頻電 流和高頻電流，阻1上高頻電流向變電站或分支線的泄漏，達(dá)到減小高頻能量損耗的作用。丄丄（2）耦合電容器接于電力線和結(jié)合濾波器z間，耐高壓，電容量小，它對(duì)工頻信號(hào)，呈現(xiàn)很大阻抗，對(duì)地泄漏電流小，而對(duì)高頻信號(hào)，呈現(xiàn)阻抗很小，高頻信號(hào)可以順利傳輸。c11 ikz1 o 線路側(cè)（3）結(jié)合濾波器和耦合電容器構(gòu)成帶通濾波器。利川結(jié)合濾波器使電力線路與電力電纜起阻 抗匹配作用，以減小高頻信號(hào)的衰耗，使高頻收發(fā)信機(jī)收到的高頻功率授大。同時(shí)還利川結(jié) 合濾波器進(jìn)一步使高頻收發(fā)信機(jī)與高壓線路隔

10、離，以保證高頻收發(fā)信機(jī)及人身安全。（4）高頻電纜的作川是把戶外的帶通濾波器和戶內(nèi)保護(hù)屏上的收發(fā)信機(jī)連接起來(lái)，并屏蔽十 擾信號(hào)。（5）收發(fā)信機(jī)是發(fā)送和接收高頻信號(hào)的設(shè)備。（6）保護(hù)間隙是高頻通道的輔助設(shè)備。川它來(lái)保護(hù)高頻電纜和高頻收發(fā)信機(jī)免遭過電壓的襲 擊。（7）接地刀閘也是高頻通道的輔助設(shè)備。在調(diào)整或檢修高頻收發(fā)信機(jī)和連接濾波器時(shí)，川它 來(lái)進(jìn)行安全接地，以保證人身和設(shè)備的安全。二、斷路器失靈、非全相保護(hù)1. 斷路器失靈保護(hù)是指故障電氣設(shè)備的繼電保護(hù)動(dòng)作發(fā)出跳閘命令而斷路器拒動(dòng)時(shí)，利用故 障設(shè)備的保護(hù)動(dòng)作信息與拒動(dòng)斷路器的電流信息構(gòu)成對(duì)斷路器失靈的判別，能夠以較短的吋 限切除同一廠站內(nèi)其他有關(guān)的

11、斷路器，便停電范圍限制在最小，從而保證整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn) 行，避免造成發(fā)電機(jī)、變壓器等故障元件的嚴(yán)重?zé)龘p和電網(wǎng)的崩潰瓦解事故。斷路器拒動(dòng)是 電網(wǎng)故障情況下又疊加斷路器操作失靈的雙重故障，允許適當(dāng)降低其保護(hù)耍求，但必須以最 終能切除故障為原則。在現(xiàn)代高壓和超高壓電網(wǎng)小，斷路器失靈保護(hù)作為一種近后備保護(hù)方 式得到了普遍釆用。2. 失靈保護(hù)由保護(hù)動(dòng)作與電流判別構(gòu)成的啟動(dòng)回路、時(shí)間元件、電壓閉鎖元件及跳閘出口回 路組成。（1）啟動(dòng)回路包括啟動(dòng)元件和判別元件；2個(gè)元件構(gòu)成“與”邏輯。啟動(dòng)元件通常利用斷路器 h動(dòng)跳閘出口回路本少，可直接用瞬時(shí)返回的出口跳閘繼電器觸點(diǎn)，也可與出口跳閘繼電器 并聯(lián)的、瞬吋返回的輔助中間繼電器觸點(diǎn)，觸點(diǎn)動(dòng)作不復(fù)歸表示斷路器失靈。判別元件以不 同的方式鑒別故障確未消除?，F(xiàn)有運(yùn)行設(shè)備釆用相電流（線路）、零序電流（變壓器）的“有 流”判別方式。保護(hù)動(dòng)作后，回路中仍有電流，說明故障確未消除。（2）時(shí)間元件是斷路器失靈保護(hù)的中間環(huán)節(jié)，為了防止單一吋間元件故障造成失靈保護(hù)誤動(dòng), 時(shí)間元件應(yīng)與啟動(dòng)回路構(gòu)成“與”邏輯后，再啟動(dòng)出口繼電器。（3）失靈保護(hù)的電壓閉鎖一般由母線低電壓、負(fù)序電壓和零序龜壓繼電器構(gòu)成。當(dāng)失靈保護(hù) 與母差保護(hù)共用出口跳閘回路時(shí)，它們也共用電壓閉鎖元