第4章 輸電線縱聯(lián)保護(hù).

1、1. 1. 按通道分類按通道分類縱聯(lián)保護(hù)的分類 2. 2. 按原理分類按原理分類導(dǎo)引線導(dǎo)引線：10km10km，TA二次電流，電流差動(dòng)保護(hù)二次電流，電流差動(dòng)保護(hù)電力線載波電力線載波：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時(shí)能動(dòng)：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時(shí)能動(dòng)微波微波：信息量大信息量大光纖光纖：信息量大，抗干擾，近年信息量大，抗干擾，近年 短線路保護(hù)短線路保護(hù)（1 1）方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù): : 功率方向、測(cè)量阻抗判斷結(jié)果功率方向、測(cè)量阻抗判斷結(jié)果（2 2）縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)：電流波形、相位：電流波形、相位方向縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)邏輯信號(hào)電氣量MNk1信息同步采集信息

2、同步采集一、電流、距離保護(hù)的缺陷反映：反映：缺陷：缺陷：MN123220kV 220kV 難以滿足穩(wěn)定性要求。難以滿足穩(wěn)定性要求。k1一側(cè)電氣量一側(cè)電氣量無(wú)法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，k2二段有延時(shí)，二段有延時(shí)，問(wèn)題：保護(hù)切除時(shí)間和系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系？問(wèn)題：保護(hù)切除時(shí)間和系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系？ PeIIPeIIImPTPeI0P Pt tm0PeIIPeIPT0P PPeIIIt t0二、輸電線路兩側(cè)電氣量的故障特征 1. 1. 兩端電流相量和兩端電流相量和二、輸電線路兩側(cè)電氣量的故障特征 1KNMIIII0NMIIIMNk1MINI區(qū)內(nèi)故障MNk2MINI區(qū)外故障（正方向：母線線路）（正方向

3、：母線線路）2. 2. 兩端功率方向兩端功率方向MNk1MINI區(qū)內(nèi)故障區(qū)外故障MNk2MINIMSNSMSNS兩側(cè)功率方向均為正兩側(cè)功率方向均為正一側(cè)功率方向?yàn)樨?fù)一側(cè)功率方向?yàn)樨?fù)3. 3. 兩端電流相位特征兩端電流相位特征0MNk1MINI區(qū)內(nèi)故障MNk2MINI區(qū)外故障1804. 4. 兩端測(cè)量阻抗兩端測(cè)量阻抗區(qū)內(nèi)故障：區(qū)內(nèi)故障：區(qū)外故障：區(qū)外故障：兩端兩端 Z ZII II （短路阻抗）（短路阻抗）均啟動(dòng)均啟動(dòng)近端近端 Z ZII II （短路阻抗）（短路阻抗）不啟動(dòng)不啟動(dòng)。假設(shè)：電源電勢(shì)相角相等無(wú)分布電容、TA、TV無(wú)誤差Unit Protection通信設(shè)備通信設(shè)備通道特點(diǎn)：特點(diǎn)：三

4、、反映線路兩側(cè)電氣量的縱聯(lián)保護(hù)MNk1k2保護(hù)裝置保護(hù)裝置絕對(duì)選擇性絕對(duì)選擇性無(wú)時(shí)限跳閘無(wú)時(shí)限跳閘定義：定義： 通信通道、通信通道、兩側(cè)保護(hù)縱向連接、兩側(cè)保護(hù)縱向連接、 電氣量特征對(duì)傳、電氣量特征對(duì)傳、同時(shí)比較、聯(lián)合工作。同時(shí)比較、聯(lián)合工作。電流、功率方向、電流相位（反映兩（反映兩TATA間任意點(diǎn)故障）間任意點(diǎn)故障）四、縱聯(lián)保護(hù)基本原理 四、縱聯(lián)保護(hù)基本原理 1. 1. 縱聯(lián)電流差動(dòng)縱聯(lián)電流差動(dòng)兩端電流相量和特征兩端電流相量和特征2. 2. 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù)1KNMIIII0NMIIIsetNMIII兩端功率方向兩端功率方向功率方向元件判斷本端功率方向，功率方向?yàn)樨?fù)者發(fā)出功

5、率方向元件判斷本端功率方向，功率方向?yàn)樨?fù)者發(fā)出閉鎖信號(hào)，閉鎖兩端保護(hù)閉鎖信號(hào)，閉鎖兩端保護(hù) 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)3. 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)兩端電流相位特征兩端電流相位特征4. 4. 距離縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)兩端測(cè)量阻抗兩端測(cè)量阻抗MNk1k2第二節(jié) 縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換一、導(dǎo)引線通信（Pilot Wire Communication） （a）環(huán)流式（b）均壓式保護(hù)原理：電流差動(dòng)原理保護(hù)原理：電流差動(dòng)原理適用于短線路二、電力線載波通信（Power Line Carrier Communication） 1. 1. 原理原理電流相位（功率方向）電流相

6、位（功率方向）高頻信號(hào)高頻信號(hào)（50400kHz）通道：輸電線路（相相，通道：輸電線路（相相，相地相地）2. 2. 構(gòu)成構(gòu)成輸電線路輸電線路阻波器阻波器耦合電容器耦合電容器連接濾波器連接濾波器高頻收發(fā)信機(jī)高頻收發(fā)信機(jī)接地開(kāi)關(guān)接地開(kāi)關(guān)3. 3. 通道特點(diǎn)及適用保護(hù)原理通道特點(diǎn)及適用保護(hù)原理無(wú)中繼、無(wú)中繼、經(jīng)濟(jì)、經(jīng)濟(jì)、施工簡(jiǎn)單施工簡(jiǎn)單干擾影響大、實(shí)時(shí)性差干擾影響大、實(shí)時(shí)性差縱聯(lián)電流差動(dòng)縱聯(lián)電流差動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：原理：原理：4. 4. 通道工作方式通道工作方式1) 正常無(wú)高頻電流（故障啟動(dòng)發(fā)信方式）正常無(wú)高頻電流（故障啟動(dòng)發(fā)信方式）2) 正常有高頻電流（長(zhǎng)期發(fā)信方式）正常有高頻電流（長(zhǎng)期發(fā)

7、信方式）3) 移頻方式（移頻方式（f1、f2）方向高頻保護(hù)方向高頻保護(hù)相差高頻保護(hù)相差高頻保護(hù)5. 5. 載波信號(hào)的種類載波信號(hào)的種類&保護(hù)元件閉鎖信號(hào)跳閘脈沖&保護(hù)元件允許信號(hào)跳閘脈沖1保護(hù)元件跳閘信號(hào)跳閘脈沖MNk1MINIMSNSMNk2MININSMS閉鎖式方向高頻保護(hù)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件才作用于跳閘：1.本端保護(hù)元件動(dòng)作；2.無(wú)閉鎖信號(hào)允許式方向高頻保護(hù)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件才作用于跳閘：1.本端保護(hù)元件動(dòng)作；2.有允許信號(hào)允許信號(hào)允許信號(hào)跳閘信號(hào)跳閘信號(hào)要求：兩側(cè) I 段有重疊區(qū)閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)阻止保護(hù)動(dòng)作于跳閘的信號(hào)允許保護(hù)動(dòng)作于跳閘的信號(hào)直接引起跳閘的信號(hào)三、微波

8、通信（Microwave Communication） 頻帶寬頻帶寬（30030000MHz）、）、抗干擾、抗干擾、不受線路故障影響（允許不受線路故障影響（允許/ /跳閘信號(hào)）跳閘信號(hào)）需中繼需中繼（4060km）優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：原理：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)原理：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)四、光纖通信（Optical Fiber Communication） 通信容量大通信容量大、抗干擾、節(jié)省金屬材料等抗干擾、節(jié)省金屬材料等需中繼需中繼優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：原理：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)原理：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)電信號(hào)光信號(hào)電信號(hào)光信號(hào)光纖第三節(jié) 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)一、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)1. 1

9、. 工作原理工作原理kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)故障線路：非故障線路：正常時(shí)正常時(shí): : 無(wú)高頻電流無(wú)高頻電流; ;第三節(jié) 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)兩端功率方向均為正，無(wú)閉鎖信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作。功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)閉鎖信號(hào)，將兩側(cè)保護(hù)閉鎖。故障時(shí)：功率方向?yàn)樨?fù)側(cè)發(fā)送高頻閉鎖信號(hào)；故障時(shí)：功率方向?yàn)樨?fù)側(cè)發(fā)送高頻閉鎖信號(hào)；功率方向?yàn)檎齻?cè)不發(fā)高頻信號(hào)。功率方向?yàn)檎齻?cè)不發(fā)高頻信號(hào)。kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)區(qū)內(nèi)故障伴有通道損壞時(shí)，保護(hù)能否正確動(dòng)作？區(qū)內(nèi)故障伴有通道損壞時(shí)，保護(hù)能否正確動(dòng)作？&保護(hù)元件允許信號(hào)跳閘脈沖閉鎖信號(hào)： 故障線路的保護(hù)不受通道損壞的影響能夠可靠 動(dòng)作，不會(huì)拒動(dòng)

10、； 非故障線路的保護(hù)受通道損壞的影響會(huì)誤動(dòng)。如果傳送的是允許信號(hào)呢？如果傳送的是允許信號(hào)呢？答：受通道損壞的影響保護(hù)會(huì)拒動(dòng)。2. 2. 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)成跳閘停啟收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA結(jié)合電容器KW+: 功率方向元件KA2: 高定值電流元件 停信KA1: 低定值電流元件 起動(dòng)發(fā)信kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)跳閘停啟收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA結(jié)合電容器4 4）單電源區(qū)內(nèi)短路）單電源區(qū)內(nèi)短路1 1）正常運(yùn)行）正常運(yùn)行3 3）區(qū)外短路）區(qū)外短路kBCAD123456閉鎖

11、信號(hào)閉鎖信號(hào)3. 3. 故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作行為分析故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作行為分析KA1、KA2 不起動(dòng)2 2）區(qū)內(nèi)短路）區(qū)內(nèi)短路KA1啟信KW+ KA2停信跳閘KA1啟信KW+ 不停信閉鎖2本本 節(jié)節(jié) 課課 內(nèi)內(nèi) 容容 總總 結(jié)結(jié)1. 兩側(cè)電氣量故障特征2. 縱聯(lián)保護(hù)的概念及優(yōu)點(diǎn)4. 縱聯(lián)保護(hù)的信息通道載波通道的構(gòu)成、工作方式、信號(hào)性質(zhì)5. 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)工作原理3. 縱聯(lián)保護(hù)的分類（通道、原理）思考題：為何設(shè)思考題：為何設(shè)KA1、KA2兩個(gè)啟動(dòng)元件？?jī)蓚€(gè)啟動(dòng)元件？ 為何設(shè)為何設(shè)t1、t2兩個(gè)延時(shí)？?jī)蓚€(gè)延時(shí)？跳閘停啟收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA結(jié)合電容器kBC

12、AD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)3. 3. 工頻故障分量的方向元件工頻故障分量的方向元件MNk1MINIMSNS1) 1) 不受故障類型影響、無(wú)死區(qū)；不受故障類型影響、無(wú)死區(qū)；要求：要求：2) 2) 不受負(fù)荷影響；不受負(fù)荷影響；3) 3) 不受振蕩影響；不受振蕩影響；4) 4) 非全相運(yùn)行中發(fā)生短路正確判定。非全相運(yùn)行中發(fā)生短路正確判定。功率方向元件的輸入量：工頻故障分量功率方向元件的輸入量：工頻故障分量區(qū)內(nèi)故障區(qū)外故障Ik2UsZk1IUsZsZIUsZIU90arg270IZUr22IZUs000IZUs90arg270222IZUr90arg270000IZUr90arg90222IZU

13、r90arg90000IZUr90arg90IZUr22IZUs000IZUs1）不受負(fù)荷狀態(tài)影響；）不受負(fù)荷狀態(tài)影響；2）不受振蕩影響；）不受振蕩影響；3）不受過(guò)渡電阻影響；）不受過(guò)渡電阻影響；4）無(wú)電壓死區(qū)；）無(wú)電壓死區(qū)；5）有明確的方向性。）有明確的方向性。采用工頻故障分量的方向元件有如下特點(diǎn)：采用工頻故障分量的方向元件有如下特點(diǎn)：三、閉鎖式距離(零序)縱聯(lián)保護(hù)跳閘停啟收信&t20t10ZITVTA結(jié)合電容器ZIIZIIItIItIIIBCAD123456k故障啟動(dòng)發(fā)信元件: ZIII方向判別、停信元件: ZII獨(dú)立跳閘元件: ZI特點(diǎn)：區(qū)內(nèi)故障瞬時(shí)動(dòng)作，區(qū)外故障作為后備。一、縱

14、聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理MNk1k2KDMINImInIrI0NMIIKNMIII正常、外部故障：內(nèi)部故障：1. 1. 工作原理工作原理基爾霍夫定律2. 2. 保護(hù)特性保護(hù)特性1 1）無(wú)制動(dòng)作用）無(wú)制動(dòng)作用NNTAnMMTAmIInIIInI11NMTAnmunbIInIII1setnmrIIIImax. ksternprelsetIKKKKImax.LrelsetIKI2min.setksetrsenIIIIK不平衡電流：躲過(guò)外部短路最大不平衡電流:躲過(guò)最大負(fù)荷電流（一側(cè)CT斷線）: 整定：校驗(yàn)：（單側(cè)電源最小方式最小短路電流）MNk1k2KDMINImInIrIMNk1k2KDMINImInIr

15、I2 2）有制動(dòng)作用）有制動(dòng)作用nmII動(dòng)作線圈：制動(dòng)線圈：nmII正常、外部故障：正常、外部故障：內(nèi)部故障：內(nèi)部故障：動(dòng)作作用強(qiáng)，制動(dòng)作用弱動(dòng)作作用強(qiáng)，制動(dòng)作用弱制動(dòng)作用強(qiáng)，動(dòng)作作用弱制動(dòng)作用強(qiáng)，動(dòng)作作用弱制動(dòng)特性：制動(dòng)特性：動(dòng)作電流不是定值，而是隨制動(dòng)電流變化的特性。動(dòng)作電流不是定值，而是隨制動(dòng)電流變化的特性。動(dòng)作方程：動(dòng)作方程：0opnmnmIIIkII動(dòng)作區(qū)I rI resI op0mInImInInmII特點(diǎn)：特點(diǎn)： 內(nèi)部短路時(shí)提高了靈敏性；外部短路時(shí)提高了可靠性。內(nèi)部短路時(shí)提高了靈敏性；外部短路時(shí)提高了可靠性。3. 3. 兩側(cè)電流的同步測(cè)量?jī)蓚?cè)電流的同步測(cè)量“同步數(shù)據(jù)同步數(shù)據(jù)”：

16、同步采樣、同步采樣、同時(shí)刻采樣點(diǎn)計(jì)算同時(shí)刻采樣點(diǎn)計(jì)算1）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2）基于）基于GPS的同步方法的同步方法采樣時(shí)刻調(diào)整法采樣時(shí)刻調(diào)整法同步采樣：秒脈沖同步采樣：秒脈沖相同時(shí)標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間相同時(shí)標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間采樣數(shù)據(jù)修正法采樣數(shù)據(jù)修正法時(shí)鐘校正法時(shí)鐘校正法縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)主要用在發(fā)電機(jī)、變壓器、母線等集中參數(shù)元件上；超短距離輸電線導(dǎo)引線保護(hù)中有所采用。MNk1k2二、縱聯(lián)電流相位差動(dòng)保護(hù)原理區(qū)內(nèi)短路：兩側(cè)電流幾乎同相；區(qū)內(nèi)短路：兩側(cè)電流幾乎同相；措施：措施：正半周發(fā)信，負(fù)半周停發(fā)。正半周發(fā)信，負(fù)半周停發(fā)。區(qū)內(nèi)區(qū)內(nèi): : 高頻電流是間斷的；高頻電流是間斷的；wt0i

17、minwt0imin區(qū)外短路：兩側(cè)電流相位幾乎反相。區(qū)外短路：兩側(cè)電流相位幾乎反相。區(qū)外區(qū)外: : 高頻電流是連續(xù)的。高頻電流是連續(xù)的。MNk1k2wt0180360wt0180360理想情況區(qū)內(nèi)短路間斷角大，區(qū)內(nèi)短路間斷角大，區(qū)外短路間斷角小。區(qū)外短路間斷角小。間斷角間斷角整定閉鎖角整定閉鎖角 ：b確定區(qū)外短路的最大間斷角。確定區(qū)外短路的最大間斷角。wtwtylbhTAbbb180180yl6100157yl61002201800bb動(dòng) 作區(qū)時(shí)保護(hù)不動(dòng)。時(shí)保護(hù)不動(dòng)。整定：校驗(yàn)：線路長(zhǎng)度的增加，使得閉鎖角整定值增大，動(dòng)作角減小。線路長(zhǎng)度的增加，使得閉鎖角整定值增大，動(dòng)作角減小。ybl610022區(qū)內(nèi)短路最不利情況下保護(hù)可能拒動(dòng)。區(qū)內(nèi)短路最不利情況下保護(hù)可能拒動(dòng)。01800bb動(dòng) 作區(qū)7060MINEMEMNk2MININI610022100lIINMN N端保護(hù)先動(dòng)作跳閘端保護(hù)先動(dòng)作跳閘, ,停止本側(cè)