電力系統(tǒng)繼電保

1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 電流保護(hù)、距離保護(hù)的缺點(diǎn)： I段不能保護(hù)線路的全長 線路末端故障需II段延時切除 在220kV及以上電壓等級的電網(wǎng)中不能滿足快速性的要求 反應(yīng)線路兩側(cè)的電氣量可以快速、可靠地區(qū)分本線路任意點(diǎn)短路與外部短路，稱為縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)。 線路兩端的保護(hù)裝置組成一個保護(hù)單元，又稱為單元保護(hù)單元保護(hù)。 輸電線路的縱聯(lián)保護(hù)兩端比較的電氣量可以是： 流過兩端的電流、電流的相位、功率的方向電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電壓互感器TV、電流互感器TA：獲取電壓、電流量通信設(shè)備：傳送、接收電氣量特征電力系統(tǒng)繼電保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)按照信息通道的不同分為： 導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)：經(jīng)濟(jì)性、安全性不好，一般用于較短的

2、線路，采用差動保護(hù)原理。 電力線載波縱聯(lián)保護(hù)電力線載波縱聯(lián)保護(hù)：利用輸電線路構(gòu)成通道，在故障時通道可能遭到破壞，要求信號中斷時保護(hù)仍能正確動作。 微波縱聯(lián)保護(hù)微波縱聯(lián)保護(hù)：多路通信通道，可以傳送交流電波形，更適合于數(shù)字式保護(hù)。不經(jīng)濟(jì)，一般與電力信息系統(tǒng)統(tǒng)一考慮。 光纖縱聯(lián)保護(hù)光纖縱聯(lián)保護(hù)：不受干擾，近年來短線路縱聯(lián)保護(hù)的主要通道形式。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)按照保護(hù)原理分為： 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 傳送功率方向是否在規(guī)定的方向、測量阻抗是否在區(qū)段內(nèi)等判別結(jié)果到對側(cè)，每側(cè)保護(hù)裝置根據(jù)兩側(cè)的判別結(jié)果區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。 傳送的信息量較少，對信息的可靠性要求高 縱聯(lián)電流差動保

3、護(hù)縱聯(lián)電流差動保護(hù) 傳送電流的波形或相位到對側(cè)，每側(cè)保護(hù)根據(jù)兩側(cè)電流幅值、相位的比較區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障 信息傳輸量大，兩側(cè)信息同步采集電力系統(tǒng)繼電保護(hù)1.兩端電流相量和的故障特征 正常運(yùn)行或外部故障：兩端電流相量和為零 內(nèi)部故障：兩端電流相量和為流入故障點(diǎn)的電流縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)利用兩端的電氣量在故障與非故障時的特征差異構(gòu)成保護(hù)。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)2.兩端功率方向的故障特征 區(qū)內(nèi)故障：兩端功率方向相同 區(qū)外故障：遠(yuǎn)故障點(diǎn)功率方向為正，近故障點(diǎn)功率方向為負(fù)，兩端相反電力系統(tǒng)繼電保護(hù)3.兩端電流相位特征 區(qū)內(nèi)故障：兩側(cè)電流同相位 正常運(yùn)行或區(qū)外故障：兩側(cè)電流相位相差180電力系統(tǒng)繼電保護(hù)4.兩

4、端測量阻抗的特征 區(qū)內(nèi)短路時，兩端測量阻抗都是短路阻抗，位于距離保護(hù)II段動作區(qū)內(nèi)，兩側(cè)II段同時啟動。 正常運(yùn)行：兩側(cè)測量阻抗都是負(fù)荷阻抗，距離II段不啟動。 外部短路：兩側(cè)測量阻抗也是短路阻抗，但一側(cè)為反方向，至少有一側(cè)的距離保護(hù)II段不啟動。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)1.縱聯(lián)電流差動保護(hù) 利用兩端電流波形或電流相量和的特征構(gòu)成。 動作判據(jù)：（4.1） Iset：動作門檻值2.方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 利用兩端功率方向相同或相反的特征構(gòu)成 功率方向為負(fù)時發(fā)出閉鎖信號：閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù) 功率方向為正式發(fā)出允許信號：允許式方向縱聯(lián)保護(hù)MNsetIII電力系統(tǒng)繼電保護(hù)3.電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù) 比較兩端電流的

5、相位關(guān)系構(gòu)成。 區(qū)內(nèi)短路：兩端電流相角差為0，保護(hù)動作 正常運(yùn)行或區(qū)外短路：兩端電流相角差180，保護(hù)不動作 考慮電流、電壓互感器的誤差及線路分布電容的影響，動作區(qū)如圖所示電力系統(tǒng)繼電保護(hù)4.距離縱聯(lián)保護(hù) 與方向比較式縱聯(lián)保護(hù)相似，只是用相應(yīng)的方向阻抗元件替代功率方向元件 優(yōu)點(diǎn)： 故障發(fā)生在保護(hù)II段范圍內(nèi)，相應(yīng)的方向阻抗元件才啟動 減少了啟動次數(shù)，提高了可靠性 高壓線路配備距離保護(hù)作為后備保護(hù)，距離II段作為方向元件電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 常用的通信方式： 導(dǎo)引線通信 電力線載波通信 微波通信 光纖通信電力系統(tǒng)繼電保護(hù)導(dǎo)引線保護(hù)常采用電流差動原理：環(huán)流式和均壓式。環(huán)流式：環(huán)流式：動作線圈：和電流

6、制動線圈：循環(huán)電流均壓式：均壓式：動作線圈：差電流 制動線圈：和電流電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 缺點(diǎn)： 環(huán)流式：受導(dǎo)引線線芯電容影響小，容易實(shí)現(xiàn)兩側(cè)保護(hù)同時跳閘導(dǎo)引線開路故障時，誤動；短路時，拒動 均壓式：受導(dǎo)引線線芯電容影響大導(dǎo)引線開路故障時，拒動；短路時，誤動 優(yōu)點(diǎn)： 不受振蕩及非全相運(yùn)行的影響，簡單可靠，維護(hù)工作量少電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 將線路兩端的電流相位（或功率方向）信息轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號，經(jīng)高頻耦合設(shè)備加載到輸電線路上，傳輸?shù)綄?cè)后經(jīng)高頻耦合器將高頻信號接收，實(shí)現(xiàn)電流相位或功率方向的比較，即高頻保護(hù)高頻保護(hù)或載波保護(hù)載波保護(hù)。 按照通道的構(gòu)成： “相相”式：使用兩相線路 “相地”式：使用一相一地電力

7、系統(tǒng)繼電保護(hù)輸電線路：傳輸信號阻波器：并聯(lián)諧振回路，使載波信號不穿越到相鄰線路耦合電容器：阻隔工頻信號連接濾波器：與耦合電容器構(gòu)成帶通濾波器高頻收發(fā)信機(jī)：發(fā)送信號到對端，接受本側(cè)和對側(cè)的信號接地開關(guān)：檢修時用電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 電力線載波的信號頻率范圍：50400kHz 電力線載波的優(yōu)點(diǎn)： 無中繼通信距離長 經(jīng)濟(jì)、使用方便 工程施工簡單 缺點(diǎn)： 高壓輸電線路上的干擾直接進(jìn)入載波通道 通訊速率低，一般傳遞狀態(tài)信號電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 電力線載波通道的工作方式 正常無高頻電流方式正常無高頻電流方式：故障啟動發(fā)信的方式 需定期檢查高頻通道 正常有高頻電流方式正常有高頻電流方式：長期發(fā)信方式 通道經(jīng)常處于監(jiān)

8、視的狀態(tài)，可靠性較高 無需收、發(fā)信機(jī)啟動元件，使裝置簡化 干擾及抗干擾要求高 移頻方式移頻方式 正常時發(fā)出頻率為f1的高頻電流，故障時改發(fā)頻率為f2的高頻電流 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，但占用的頻帶寬，通道利用率低電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 閉鎖信號：閉鎖信號： 阻止保護(hù)動作于跳閘的信號 同時滿足以下兩個條件保護(hù)作用于跳閘： 本端保護(hù)元件動作 無閉鎖信號 外部故障時，近故障端發(fā)出閉鎖信號，另一端收到閉鎖信號，盡管保護(hù)元件動作，但不作用于跳閘 內(nèi)部故障時，任一端都不發(fā)送閉鎖信號，兩端保護(hù)元件動作后即作用于跳閘電力載波信號的種類電力載波信號的種類電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 允許信號：允許信號： 允許保護(hù)動作于跳閘的信號

9、 同時滿足以下兩個條件保護(hù)作用于跳閘： 本端保護(hù)元件動作 有允許信號 內(nèi)部故障時，兩端都互送允許信號，保護(hù)元件動作后即作用于跳閘 外部故障時， 近故障端不發(fā)允許信號，保護(hù)元件也不動作，不能跳閘 遠(yuǎn)故障端收不到允許信號，也不能動作于跳閘電力載波信號的種類電力載波信號的種類電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 跳閘信號：跳閘信號： 直接引起跳閘的信號 跳閘的條件（或） 本端保護(hù)元件動作 有跳閘信號 本端保護(hù)元件動作即作用于跳閘，與有無跳閘信號無關(guān) 收到跳閘信號即作用于跳閘，與本端保護(hù)元件動作與否無關(guān) 本側(cè)和對側(cè)保護(hù)元件都具有直接區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障的能力電力載波信號的種類電力載波信號的種類電力系統(tǒng)繼電保護(hù)構(gòu)成：保護(hù)

10、裝置部分和微波通信部分，發(fā)送端口、接收端口電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 特點(diǎn) 有獨(dú)立于輸電線路的通信通道，不受輸電線路的干擾 擴(kuò)展了通信頻段，可以傳遞的信息容量增加、速率加快，可以實(shí)現(xiàn)縱聯(lián)電流分相差動原理 受外界干擾小，誤碼率低，可靠性高 輸電線路故障不會使通道工作被破壞，可以傳送內(nèi)部故障時的允許信號和跳閘信號 傳輸距離超過4060km，需裝設(shè)微波中繼站電力系統(tǒng)繼電保護(hù)以光纖作為信號傳遞媒介的通信稱為光纖通信光纖通信。構(gòu)成：光發(fā)射機(jī)、光纖、中繼器、光接收機(jī)。光發(fā)射機(jī)：電調(diào)制器和光調(diào)制器，把電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柟饨邮諜C(jī)：光探測器和電解調(diào)器，把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栯娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 光纖通信的特點(diǎn)：

11、 通信容量大 節(jié)約金屬材料 保密性好，不受干擾、抗腐蝕 無感應(yīng)性能，可靠性高 缺點(diǎn)： 通信距離不夠長，若用于長距離通信，要用中繼器及附加設(shè)備 光纖斷裂時不易找尋或連接，可用備用光纖替換電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)中，方向元件或功率方向測量元件是保護(hù)中的關(guān)鍵元件，常用工頻電壓、電流的故障分量構(gòu)成方向元件。 方向元件的作用是判斷故障的方向，要求： 正確反映所有類型故障時故障點(diǎn)的方向且無死區(qū) 不受負(fù)荷的影響，在正常負(fù)荷狀態(tài)下不啟動 不受系統(tǒng)振蕩的影響，在振蕩無故障時不誤動，振蕩中再故障仍能正確判定故障點(diǎn)的方向 兩相運(yùn)行又發(fā)生故障時仍能正確判定故障點(diǎn)的方向 反映工頻故障分量的方向元件能滿足以上

12、要求。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)閉鎖信號由功率方向為負(fù)的一側(cè)發(fā)出，被兩端接收機(jī)接收，閉鎖兩端保護(hù)BC線路故障線路故障2、5功率方向為負(fù)，發(fā)閉鎖信號，閉鎖1、2，閉鎖5、6，非故障線路都不跳閘3、4功率方向為正，不發(fā)閉鎖信號，保護(hù)3、4跳閘電力系統(tǒng)繼電保護(hù)KW：功率正方向元件KA2：高定值電流啟動停信元件KA1：低定值電流啟動發(fā)信元件t1：瞬時動作延時返回t2：延時動作瞬時返回電力系統(tǒng)繼電保護(hù)區(qū)外故障時存在的問題區(qū)外故障時存在的問題近故障側(cè)發(fā)出閉鎖信號實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)故障側(cè)不跳閘電力系統(tǒng)繼電保護(hù)由兩端完整的三段式距離保護(hù)附加高頻通信部分組成。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)III段繼電器作為故障

13、啟動發(fā)信元件II段為方向判別元件和停信元件I段：兩端各自獨(dú)立跳閘段II段增加瞬時動作的與門元件，收不到閉鎖信號跳閘，瞬時切除全線任意點(diǎn)短路III段啟動元件：無方向性缺點(diǎn)：后備保護(hù)檢修時，主保護(hù)也停運(yùn)，運(yùn)行靈活性不夠。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)22LMUI與符合功率方向為負(fù)的關(guān)系 閉鎖，保護(hù)不誤動22LMUU斷線點(diǎn)兩側(cè)負(fù)序電壓 與 相位相反22MMUI與符合功率方向為正的關(guān)系 停發(fā)閉鎖信號，誤跳閘分析：系統(tǒng)在一側(cè)斷開，有一個斷線端口M、L系統(tǒng)非全相運(yùn)行系統(tǒng)非全相運(yùn)行電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 實(shí)際中，一相在兩側(cè)斷開，有兩個斷線端口可得到同樣的結(jié)論： 使用線路側(cè)電壓時，受電側(cè)功率方向為正，送電側(cè)功率方向為負(fù)，發(fā)出閉鎖

14、信號，保護(hù)不誤動 如果使用母線電壓，兩側(cè)的負(fù)序功率方向都為正，保護(hù)將誤動作 零序功率方向與負(fù)序功率方向的特點(diǎn)一致。 工頻突變量方向元件能正確動作。 措施： 使用線路側(cè)電壓 非全相運(yùn)行時，退出負(fù)序、零序方向元件電力系統(tǒng)繼電保護(hù)QF3跳閘后，功率倒向QF3跳閘后，QF4跳閘前，配合不當(dāng)，誤動解決措施：加延時返回t1元件t1：大于兩側(cè)方向元件動作與返回的最大時間差再加裕度功率倒向功率倒向電力系統(tǒng)繼電保護(hù)分布電容的影響分布電容的影響空載線路上，一側(cè)斷路器一相或兩相先閉合系統(tǒng)空載，負(fù)序電流只能通過分布電容形成回路2222222()MYCYCMYUIjXjIXII 電壓互感器接于線路上電壓互感器接于線路上

15、空載合閘一側(cè)正方向誤動，另一側(cè)保護(hù)不啟動，誤閉鎖信號，兩側(cè)保護(hù)誤動電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 電壓互感器接于母線上 負(fù)序電壓幾乎為零，負(fù)序方向元件不動作 不誤動 措施： 對負(fù)序方向元件采取按躲過空載線路兩相先閉合時出現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)負(fù)序電容電流整定 空載過渡過程，很難由整定值躲開，可增大保護(hù)啟動時間，或用方向阻抗元件代替負(fù)序方向元件電力系統(tǒng)繼電保護(hù)K2點(diǎn)短路（區(qū)外）：M側(cè)電流為正，N側(cè)電流為負(fù)K1點(diǎn)短路（區(qū)內(nèi)）：兩側(cè)電流均為正方向0NMIIKNMIII電力系統(tǒng)繼電保護(hù)差動保護(hù)判據(jù)： 躲過最大不平衡電流 帶制動特性的差動保護(hù)unbNMrIIIIresresNMrIKIII電力系統(tǒng)繼電保護(hù)nmresIII5 .0)

16、(5 .0nmresIII0)180cos(, 00)180cos(, )180cos(mnmnmnnmresIII（4.18）（4.19）比率制動方式（4.20）標(biāo)積制動方式 區(qū)外短路或正常運(yùn)行時，（4.18）（4.19）（4.20）效果相同 單側(cè)電源內(nèi)部短路，（4.18）與（4.19）效果相同，（4.20）更靈敏 雙側(cè)電源內(nèi)部短路，（4.18）比（4.19）更靈敏，（4.20）最靈敏電力系統(tǒng)繼電保護(hù)整定：1.躲過外部短路時的最大不平衡電流2.躲過最大負(fù)荷電流二者取較大者靈敏度：單側(cè)電源運(yùn)行內(nèi)部短路時maxLrelsetIKImaxksternprelsetIKKKKI2minsetkset

17、rsenIIIIK不帶制動特性不帶制動特性unbNMrIIII電力系統(tǒng)繼電保護(hù)動作線圈動作線圈：取和電流制動線圈制動線圈：取循環(huán)電流動作方程動作方程：制動特性制動特性：動作電流不是定值，而是隨制動電流變化，稱為制動特性。nmIInmII0opnmnmIIIkII帶制動線圈帶制動線圈resresNMrIKIII電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基于數(shù)據(jù)通道的同步方法基于數(shù)據(jù)通道的同步方法電力系統(tǒng)繼電保護(hù)基于統(tǒng)一時鐘的同步方法基于統(tǒng)一時鐘的同步方法電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)負(fù)序電壓濾過器負(fù)序電壓濾過器bcabmnUjXRjXUjXRRU222111電力系統(tǒng)繼電保護(hù)負(fù)序電流濾過器負(fù)序電流濾過器電

18、力系統(tǒng)繼電保護(hù)1.電流互感器的誤差和不平衡電流，為減小不平衡電流，兩端采用型號相同、磁化特性一致、鐵芯截面較大的高精度電流互感器。2.輸電線路的分布電容電流及其補(bǔ)償措施電力系統(tǒng)繼電保護(hù)3.負(fù)荷電流對縱聯(lián)電流差動保護(hù)的影響電力系統(tǒng)繼電保護(hù)4.2 縱聯(lián)保護(hù)與階段式保護(hù)的根本差別是什么？陳述縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)與階段式保護(hù)的根本差別是什么？陳述縱聯(lián)保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)。的優(yōu)缺點(diǎn)。 根本差別：階段式保護(hù)僅反應(yīng)保護(hù)安裝處一端的電氣量；而縱聯(lián)保護(hù)同時反應(yīng)被保護(hù)線路兩端的電氣量。 縱聯(lián)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)：可以可靠地區(qū)分本線路內(nèi)部任意點(diǎn)短路與外部短路，達(dá)到有選擇性、快速地切除全線路任意點(diǎn)短路的目的。 縱聯(lián)保護(hù)的缺點(diǎn)：構(gòu)成較為復(fù)雜，投資較大；在通信故障的情況下，可能出現(xiàn)誤動或拒動的情況。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)4.9 閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)為什么需要高、低定值的兩個啟動元件閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)為什么需要高、低定值的兩個啟動元件? 主要是防止區(qū)外故障保護(hù)誤動。 低定值用于啟動發(fā)信;高定值啟動故障計算。假如只設(shè)一個啟動元件，兩側(cè)保護(hù)的整定值相同，若因某種原因(如：保護(hù)采樣誤差)反方向側(cè)保護(hù)不能啟動發(fā)信，那么將造成正方向側(cè)保護(hù)誤動跳閘。所以要設(shè)置兩個啟動元件。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)4.10 圖圖4.31所示系統(tǒng)，線路全部