第六章輸電線路縱聯(lián)保護(hù)

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 第六章 輸電線路的縱聯(lián)保護(hù) 6.1 6.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述 一、反應(yīng)單側(cè)電氣量保護(hù)的缺陷一、反應(yīng)單側(cè)電氣量保護(hù)的缺陷 （電流保護(hù)和距離保護(hù)）無(wú)法區(qū)分本線路末端短路與相鄰線路出口短路。無(wú)法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)。 二、輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的概念二、輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的概念 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)：就是利用通信通道將線路兩端的保護(hù)裝置縱向聯(lián)結(jié)起來(lái)，將各端的電氣量（電流、功率方向等）傳送到對(duì)端，將兩端的電氣量進(jìn)行比較，判斷故障在區(qū)內(nèi)還是在區(qū)外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。 三、通信通道的類型 導(dǎo)引線通道-導(dǎo)引線縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)2. 電力線載波通道-載波（高頻）保護(hù) 3. 微波通

2、道（150MHZ20HZ）-微波保護(hù) 4. 光纖通道-光纖保護(hù) 它只適用于1000-將將高頻電流限制在被保護(hù)線路以高頻電流限制在被保護(hù)線路以內(nèi)。內(nèi)。 對(duì)工頻電流：對(duì)工頻電流：Z0.04-工頻工頻電流可暢流無(wú)阻。電流可暢流無(wú)阻。123456782346758“相相-地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖123456782346758“相相-地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖123456782346758“相相-地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖123456782346758“相相-地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖123456782346758“相相-地地”制高頻通道示意圖制高頻通道

3、示意圖123456782346758“相相-地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖六、高頻通道工作方式六、高頻通道工作方式(1) (1) 正常無(wú)高頻電流方式正常無(wú)高頻電流方式 ( (短期發(fā)信方式短期發(fā)信方式) ) 短期發(fā)信是指在正常運(yùn)行情況下，發(fā)信機(jī)短期發(fā)信是指在正常運(yùn)行情況下，發(fā)信機(jī)不發(fā)信，高頻通道中沒(méi)有高頻電流通過(guò)。只有不發(fā)信，高頻通道中沒(méi)有高頻電流通過(guò)。只有在系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，發(fā)信機(jī)才由起動(dòng)元件起在系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，發(fā)信機(jī)才由起動(dòng)元件起動(dòng)，高頻通道中才有高頻電流通過(guò)。動(dòng)，高頻通道中才有高頻電流通過(guò)。信號(hào)信號(hào)短期發(fā)信方式短期發(fā)信方式六、高頻通道工作方式六、高頻通道工作方式(2)(2)正常有

4、高頻電流方式正常有高頻電流方式( (長(zhǎng)期發(fā)信方式長(zhǎng)期發(fā)信方式) ) 長(zhǎng)期發(fā)信方式是指在正常運(yùn)行情況下，收、長(zhǎng)期發(fā)信方式是指在正常運(yùn)行情況下，收、發(fā)信機(jī)一直處于發(fā)信和收信工作狀態(tài)，高頻通發(fā)信機(jī)一直處于發(fā)信和收信工作狀態(tài)，高頻通道中始終有高頻電流通過(guò)。道中始終有高頻電流通過(guò)。信號(hào)信號(hào)長(zhǎng)期發(fā)信方式長(zhǎng)期發(fā)信方式六、高頻通道工作方式六、高頻通道工作方式 (3) (3)移頻方式移頻方式 移頻方式是指在正常運(yùn)行情況下，發(fā)信機(jī)移頻方式是指在正常運(yùn)行情況下，發(fā)信機(jī)長(zhǎng)期發(fā)送一個(gè)頻率為長(zhǎng)期發(fā)送一個(gè)頻率為 f f1 1 的高頻信號(hào)，其作用的高頻信號(hào)，其作用是閉鎖保護(hù)和對(duì)通道進(jìn)行連續(xù)檢查。在被保護(hù)是閉鎖保護(hù)和對(duì)通道進(jìn)行

5、連續(xù)檢查。在被保護(hù)線路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)控制發(fā)信機(jī)移頻，改為線路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)控制發(fā)信機(jī)移頻，改為發(fā)送頻率為發(fā)送頻率為 f f2 2 的高頻信號(hào)。的高頻信號(hào)。信號(hào)信號(hào)移頻發(fā)信方式移頻發(fā)信方式1f2f1f七、高頻信號(hào)的應(yīng)用七、高頻信號(hào)的應(yīng)用 可分為跳閘信號(hào)、允許信號(hào)和閉鎖信號(hào)?？煞譃樘l信號(hào)、允許信號(hào)和閉鎖信號(hào)。(1) (1) 跳閘信號(hào)跳閘信號(hào)跳閘跳閘(或或)七、高頻信號(hào)的應(yīng)用七、高頻信號(hào)的應(yīng)用 (2) (2) 允許信號(hào)允許信號(hào)跳閘跳閘(與與)七、高頻信號(hào)的應(yīng)用七、高頻信號(hào)的應(yīng)用 (3) (3) 閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)跳閘跳閘(否否)6.2 6.2 導(dǎo)引線電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)導(dǎo)引線電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)I 一、

6、導(dǎo)引線縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的工作原理 M1IN1IM2IN2I正常運(yùn)行或區(qū)外故障： N1M1IIN2M2II0IIIN2M2r 不動(dòng)作 rII 一、導(dǎo)引線縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的工作原理M1IN1IM2IN2I區(qū)內(nèi)故障： 動(dòng)作 rILHkLHN1M1N2M2rnInIIIII/ )( dzI二、影響縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)正確工作的因素 電流互感器的誤差和不平衡電流； 輸電線路的分布電容電流； 通道傳輸電流數(shù)據(jù)（模擬量或數(shù)字量）的誤差； 通道的工作方式和可靠性能I 不平衡電流對(duì)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的影響M1IN1IM2IN2I區(qū)外故障時(shí)，由于的傳變誤差使 M2N2II rM2N2III0unbIrI為了保證縱差保護(hù)的選擇性

7、，其整定值必須躲過(guò)最大不平衡電流整定。由于不平衡電流越小，則保護(hù)的靈敏度越好。因此，為減小不平衡電流，對(duì)于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)采用型號(hào)相同、磁化特性一致、剩磁小的高精度的電流互感器，如或級(jí)，表示考慮暫態(tài)的影響，表示用于保護(hù)，和表示不同的變比誤差等級(jí)。6.3 6.3 電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)（相差高頻保護(hù)）（相差高頻保護(hù)）一、一、 基本原理基本原理 正常運(yùn)行正常運(yùn)行或區(qū)外故障或區(qū)外故障 MINI比較被保護(hù)線路兩側(cè)短路電流的相位。比較被保護(hù)線路兩側(cè)短路電流的相位。 tiMiNit連續(xù)信號(hào)連續(xù)信號(hào) 兩側(cè)電流相位兩側(cè)電流相位相差相差180 區(qū)內(nèi)故障區(qū)內(nèi)故障 MINI比較被保護(hù)線路兩側(cè)短路

8、電流的相位。比較被保護(hù)線路兩側(cè)短路電流的相位。 t間斷信號(hào)間斷信號(hào) tiMiNi一、一、 基本原理基本原理 兩側(cè)電流相位兩側(cè)電流相位相同相同 起動(dòng)元件：故障檢測(cè)元件(區(qū)分正常運(yùn)行和故障) 2個(gè)起動(dòng)元件由14組成： 其中：1和3靈敏度高（定值低）-起動(dòng)發(fā)信 2和4靈敏度低（定值高）-準(zhǔn)備跳閘 由1和2接相電流I ，作為三相短路的起動(dòng)元件；由3和4接負(fù)序電流I2 ，作為不對(duì)稱短路的起動(dòng)元件； 操作元件：由復(fù)合過(guò)濾器1+2和操作互感器構(gòu)成；復(fù)合過(guò)濾器將三相電流轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)單相電流1+2 ，能夠正確反應(yīng)各種故障；操作互感器將過(guò)濾器的輸出電流變成電壓去控制發(fā)信機(jī)，使其正半周發(fā)信，負(fù)半周不發(fā)信。21IKI

9、(一般K=6或8)發(fā)信回路的否1元件：正常運(yùn)行時(shí)，起動(dòng)元件不動(dòng)作，無(wú)操作電流，發(fā)信機(jī)不發(fā)信；故障時(shí)，起動(dòng)元件動(dòng)作，發(fā)信機(jī)是否發(fā)信，取決于本側(cè)操作電流，當(dāng)此電流為正半周時(shí)，發(fā)信機(jī)發(fā)出高頻電流，若為負(fù)半周，則發(fā)信機(jī)停信。比相元件比相元件 ：根據(jù)線路兩側(cè)電流的相位判斷內(nèi)外故障：根據(jù)線路兩側(cè)電流的相位判斷內(nèi)外故障區(qū)外故障時(shí)，收到連續(xù)高頻信號(hào)，否門被閉鎖，保護(hù)區(qū)外故障時(shí)，收到連續(xù)高頻信號(hào)，否門被閉鎖，保護(hù)不動(dòng)作；不動(dòng)作； 區(qū)內(nèi)故障時(shí)，收到斷續(xù)的高頻信號(hào)，否門（在間斷內(nèi)）區(qū)內(nèi)故障時(shí)，收到斷續(xù)的高頻信號(hào)，否門（在間斷內(nèi)）有輸出，經(jīng)延時(shí)并展寬后使保護(hù)動(dòng)作；有輸出，經(jīng)延時(shí)并展寬后使保護(hù)動(dòng)作； 二、閉鎖角及相繼動(dòng)

10、作二、閉鎖角及相繼動(dòng)作 區(qū)內(nèi)故障 區(qū)外故障 180 0 為了保證當(dāng)外部故障時(shí)保護(hù)不誤動(dòng)，應(yīng)找出外部故障可能出現(xiàn)的最大間隙角 ，并按此進(jìn)行閉鎖。這個(gè)角度就叫做閉鎖角，表示為 。max.Wb TA的角度誤差： 7TA 保護(hù)裝置操作元件復(fù)合濾過(guò)器的誤差角： 15BH 高頻信號(hào)傳輸帶來(lái)的角誤差： ) s/km103(6100503605Lvlvlt 裕度角： 15y610037yLBHTAb l閉鎖角： 例：l = 300km 55610030037b1.1.閉鎖角的確定閉鎖角的確定 MENE70（）內(nèi)部故障相繼動(dòng)作行為分析：（）內(nèi)部故障相繼動(dòng)作行為分析： NZMZMENEMINI,70EENM超前,

11、60ZM阻抗角為90ZN阻抗角為MI60NI100(2)(2)內(nèi)部故障相繼動(dòng)作行為分析：內(nèi)部故障相繼動(dòng)作行為分析： NZMZMENEMINIMENE70MI60NI100M側(cè) 6100l1226100l157100M (2)(2)內(nèi)部故障相繼動(dòng)作行為分析：內(nèi)部故障相繼動(dòng)作行為分析： NZMZMENEMINIMENE70MI60NI100N側(cè) 6100l1226100l157100N (2)(2)內(nèi)部故障相繼動(dòng)作行為分析：內(nèi)部故障相繼動(dòng)作行為分析： NZMZMENEMINIMENE70MI60NI1001046100122Nl1406100122Ml5540-180MM例：l = 300km 5

12、5bM側(cè)保護(hù)不能動(dòng)作 5576-180NNN側(cè)保護(hù)正確動(dòng)作 為解決為解決M M端保護(hù)不能跳閘的問(wèn)題，采用端保護(hù)不能跳閘的問(wèn)題，采用N N側(cè)跳閘的同時(shí)，立即停止本側(cè)發(fā)信。側(cè)跳閘的同時(shí)，立即停止本側(cè)發(fā)信。N N側(cè)停信后，側(cè)停信后，M M 側(cè)收信機(jī)只能收到自己側(cè)收信機(jī)只能收到自己所發(fā)的信號(hào)，間隔角為所發(fā)的信號(hào)，間隔角為180180，M M側(cè)保側(cè)保護(hù)可立即跳閘。護(hù)可立即跳閘。 保護(hù)裝置的這種一端保護(hù)先動(dòng)作，另保護(hù)裝置的這種一端保護(hù)先動(dòng)作，另一端保護(hù)再動(dòng)作跳閘，稱為一端保護(hù)再動(dòng)作跳閘，稱為“相繼動(dòng)相繼動(dòng)作作”。6.46.4方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù)以正常無(wú)高頻電流而在區(qū)外故障時(shí)發(fā)出閉以正常無(wú)高

13、頻電流而在區(qū)外故障時(shí)發(fā)出閉鎖信號(hào)的方式構(gòu)成。此閉鎖信號(hào)由短路功鎖信號(hào)的方式構(gòu)成。此閉鎖信號(hào)由短路功率為負(fù)的一側(cè)發(fā)出，這個(gè)信號(hào)被兩端的收率為負(fù)的一側(cè)發(fā)出，這個(gè)信號(hào)被兩端的收信機(jī)所接收，而把保護(hù)閉鎖，故稱閉鎖式信機(jī)所接收，而把保護(hù)閉鎖，故稱閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)（高頻閉鎖方向保護(hù)）。方向縱聯(lián)保護(hù)（高頻閉鎖方向保護(hù)）。一、概念一、概念 S S S S S S對(duì)對(duì)BCBC線路：保護(hù)線路：保護(hù)3 3和保護(hù)和保護(hù)4 4的功率方向都為正，的功率方向都為正，保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于跳閘。保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于跳閘。 二、基本原理二、基本原理 S S S S S S B B側(cè)的功率方向?yàn)樨?fù)，該側(cè)發(fā)出高頻側(cè)的功率方向?yàn)樨?fù)，該側(cè)發(fā)出高頻閉鎖

14、信號(hào)，被對(duì)側(cè)和本側(cè)保護(hù)接收，保護(hù)閉鎖信號(hào)，被對(duì)側(cè)和本側(cè)保護(hù)接收，保護(hù)1 1、2 2均不動(dòng)。均不動(dòng)。 高頻信號(hào)高頻信號(hào) 對(duì)對(duì)ABAB線路：線路：二、基本原理二、基本原理 S S S S S S C C側(cè)的功率方向?yàn)樨?fù)，該側(cè)發(fā)出高頻側(cè)的功率方向?yàn)樨?fù)，該側(cè)發(fā)出高頻閉鎖信號(hào)，被對(duì)側(cè)和本側(cè)保護(hù)接收，保護(hù)閉鎖信號(hào)，被對(duì)側(cè)和本側(cè)保護(hù)接收，保護(hù)5 5、6 6均不動(dòng)。均不動(dòng)。 對(duì)對(duì)CDCD線路：線路：高頻信號(hào)高頻信號(hào) 二、基本原理二、基本原理 S S S S S S高頻信號(hào)高頻信號(hào) 高頻信號(hào)高頻信號(hào) 區(qū)外故障時(shí)，由短路功率為負(fù)的一端發(fā)區(qū)外故障時(shí)，由短路功率為負(fù)的一端發(fā)閉鎖信號(hào)，此信號(hào)被兩端的收信機(jī)接收閉鎖信號(hào)，

15、此信號(hào)被兩端的收信機(jī)接收閉鎖保護(hù)。閉鎖保護(hù)。對(duì)于故障線路，兩側(cè)保護(hù)均為正對(duì)于故障線路，兩側(cè)保護(hù)均為正, ,不發(fā)不發(fā)閉鎖信號(hào)，故兩側(cè)保護(hù)都收不到閉鎖信閉鎖信號(hào)，故兩側(cè)保護(hù)都收不到閉鎖信號(hào)而動(dòng)作于跳閘。號(hào)而動(dòng)作于跳閘。二、基本原理二、基本原理優(yōu)點(diǎn) 由于利用非故障線路的一端發(fā)閉鎖信號(hào)，閉鎖非故障線路不跳閘，而對(duì)于故障線路跳閘不需要閉鎖信號(hào)，所以在區(qū)內(nèi)故障伴隨通道破壞時(shí)，保護(hù)仍能可靠跳閘。三、三、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成I1低定值起動(dòng)元件：低定值起動(dòng)元件：靈敏度較高，起動(dòng)發(fā)信機(jī)靈敏度較高，起動(dòng)發(fā)信機(jī)發(fā)信；發(fā)信；I2高定值起動(dòng)元件：高定值起動(dòng)元件：靈敏度較低，起動(dòng)保護(hù)的靈敏度較低

16、，起動(dòng)保護(hù)的跳閘回路；跳閘回路；采用兩個(gè)靈敏度不同的起動(dòng)元件，靈敏度高采用兩個(gè)靈敏度不同的起動(dòng)元件，靈敏度高的起動(dòng)發(fā)信機(jī)發(fā)閉鎖信號(hào)，靈敏度低的起動(dòng)跳的起動(dòng)發(fā)信機(jī)發(fā)閉鎖信號(hào)，靈敏度低的起動(dòng)跳閘回路，以保證在外部故障時(shí)，遠(yuǎn)離故障點(diǎn)側(cè)閘回路，以保證在外部故障時(shí)，遠(yuǎn)離故障點(diǎn)側(cè)起動(dòng)元件開(kāi)放跳閘時(shí)，近故障點(diǎn)側(cè)起動(dòng)元件肯起動(dòng)元件開(kāi)放跳閘時(shí)，近故障點(diǎn)側(cè)起動(dòng)元件肯定能起動(dòng)發(fā)信機(jī)發(fā)閉鎖信號(hào)。定能起動(dòng)發(fā)信機(jī)發(fā)閉鎖信號(hào)。三、三、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成S+ S+ 功率方向元件：功率方向元件：判斷短路功率的方向；判斷短路功率的方向；t1t1延時(shí)返回元件：延時(shí)返回元件：外部故障切除后，保證近故外部

17、故障切除后，保證近故障點(diǎn)側(cè)繼續(xù)發(fā)信障點(diǎn)側(cè)繼續(xù)發(fā)信t1t1時(shí)間，避免高頻閉鎖信號(hào)過(guò)時(shí)間，避免高頻閉鎖信號(hào)過(guò)早解除而造成遠(yuǎn)離故障點(diǎn)側(cè)保護(hù)誤動(dòng)。早解除而造成遠(yuǎn)離故障點(diǎn)側(cè)保護(hù)誤動(dòng)。三、三、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成t3t3延時(shí)動(dòng)作元件：延時(shí)動(dòng)作元件：防止外部故障時(shí)，遠(yuǎn)離故障防止外部故障時(shí)，遠(yuǎn)離故障側(cè)的保護(hù)在未收到近故障點(diǎn)側(cè)發(fā)送的高頻閉鎖側(cè)的保護(hù)在未收到近故障點(diǎn)側(cè)發(fā)送的高頻閉鎖信號(hào)而誤動(dòng)，要求延時(shí)信號(hào)而誤動(dòng)，要求延時(shí)t2t2大于高頻信號(hào)在保護(hù)大于高頻信號(hào)在保護(hù)線路上的傳輸時(shí)間。線路上的傳輸時(shí)間。三、三、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成6.56.5距離縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)

18、保護(hù)一、閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)一、閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù) 閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)是距離保護(hù)與電力閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)是距離保護(hù)與電力線載波通道相結(jié)合，利用收發(fā)信機(jī)的高頻信線載波通道相結(jié)合，利用收發(fā)信機(jī)的高頻信號(hào)傳送對(duì)側(cè)保護(hù)的測(cè)量結(jié)果，兩端同時(shí)比較號(hào)傳送對(duì)側(cè)保護(hù)的測(cè)量結(jié)果，兩端同時(shí)比較兩側(cè)距離保護(hù)的測(cè)量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部故障瞬兩側(cè)距離保護(hù)的測(cè)量結(jié)果，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部故障瞬時(shí)切除，區(qū)外故障不動(dòng)作。時(shí)切除，區(qū)外故障不動(dòng)作。 一、閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)一、閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)通道通道跳閘跳閘以兩端距離以兩端距離III段作為故障起動(dòng)元件，以兩端段作為故障起動(dòng)元件，以兩端距離距離II段作為方向判別元件和停信元件，若兩段作為方向判別元件和停信元件