方向比較式縱聯(lián)保護(hù)課件

1、4.3 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)4.3.1 工頻故障分量的方向元件 方向元件是方向比較縱聯(lián)保護(hù)的關(guān)鍵元件，常用工頻電壓、電流的故障分量構(gòu)成。 方向元件作用是判別故障的方向，應(yīng)滿足以下要求： （1）正確反映所有類型故障且無死區(qū)； （2）不受負(fù)荷的影響，在正常負(fù)荷狀態(tài)下不啟動(dòng)； （3）不受系統(tǒng)振蕩影響，在振蕩無故障時(shí)不誤動(dòng)，振蕩中再故障仍能正確判定故障方向； （4）在兩相運(yùn)行中又發(fā)生短路時(shí)仍能正確判定故障點(diǎn)的方向。1 工頻故障分量的方向元件 根據(jù)3.8節(jié)對(duì)工頻故障分量的分析，保護(hù)正方向短路時(shí)，電流、電壓的關(guān)系為：保護(hù)正方向短路時(shí)，電流、電壓的關(guān)系為： 可見，比較故障分

2、量電壓、電流的相位關(guān)系，可以明確的判斷故障的方向。為了便于實(shí)現(xiàn)，實(shí)際的方向比較的是故障分量電壓和故障分量電流在模擬阻抗Zr上產(chǎn)生的電壓之間的相位關(guān)系。設(shè)Zr、Zs及Zs的阻抗角相等，所以正方向短路時(shí)：所以，反方向短路時(shí)： 考慮到各種因素的影響，正方向故障時(shí)對(duì)應(yīng)的功率方向判據(jù)為：所以，反方向故障時(shí)判據(jù)為：2 序分量的方向元件 由于零序、負(fù)序分量本身就是故障分量，因此可以將故障分量電壓、電流以及阻抗均用零序或負(fù)序分量代替，構(gòu)成序分量方向元件。正方向故障時(shí)：反方向故障時(shí)：4.3.2 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)1.工作原理 目前在電力系統(tǒng)中廣泛使用由電力線載波通道實(shí)現(xiàn)的閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)。采用正常無高頻電流、

3、區(qū)外故障時(shí)發(fā)閉鎖信號(hào)的方式構(gòu)成。 閉鎖信號(hào)由功率方向?yàn)樨?fù)的一端發(fā)出，被兩端的收信機(jī)同時(shí)接收，閉鎖兩端的保護(hù)，因此稱為閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)。4.3.2 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)現(xiàn)利用下圖所示的系統(tǒng)具體說明其工作原理。 123456ABCD（1）當(dāng)B-C段發(fā)生短路時(shí)，所有的保護(hù)都要啟動(dòng)（注意：保護(hù) 啟動(dòng)不一定能跳閘）。（2）保護(hù)2、5的功率方向?yàn)樨?fù)，其余保護(hù)的功率方向?yàn)檎?。?）功率方向?yàn)樨?fù)的保護(hù)向?qū)Χ嗽l(fā)出閉鎖信號(hào)，使得對(duì)端 不能跳閘。（注意：功率方向?yàn)樨?fù)的保護(hù)的收信機(jī)也收到 自身發(fā)出的閉鎖信號(hào)）4.3.2 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)2.閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成 在閉鎖過程中，要注意閉鎖信號(hào)的傳輸具有一定的延

4、時(shí)，所以要特別注意時(shí)間配合的問題，以防止誤動(dòng)作。保護(hù)A保護(hù)B閉鎖信號(hào)（有傳輸延時(shí)，假設(shè)為10ms）閉鎖信號(hào) 保護(hù)元件 思考：在0-10ms的時(shí)間內(nèi)，若保護(hù)A的閉鎖端沒有收到閉鎖信號(hào)會(huì)怎么樣？ 發(fā)信收信&t10t20TAKW+KA2KA1跳閘 TVY1Y2耦合電容器外部短路時(shí)，功率方向?yàn)樨?fù)的元件的動(dòng)作情況分析閉鎖 信號(hào) 啟動(dòng)不啟動(dòng)不動(dòng)作不動(dòng)作不停信發(fā)信收信&t10t20TAKW+KA2KA1跳閘 TVY1Y2耦合電容器外部短路時(shí)，功率方向?yàn)檎脑膭?dòng)作情況分析對(duì)端發(fā)送的 閉鎖信號(hào)對(duì)端發(fā)送的 閉鎖信號(hào)啟動(dòng)啟動(dòng)停信延時(shí)等待對(duì)側(cè)信號(hào)思考:若沒有t2延時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么情況？不跳閘發(fā)信收信&t10t20T

5、AKW+KA2KA1跳閘 TVY1Y2耦合電容器故障消失后，功率方向?yàn)樨?fù)的元件的動(dòng)作情況分析故障電流消失返回延時(shí)停信跳閘條件不滿足，不跳閘繼續(xù)發(fā)送閉鎖信號(hào)發(fā)信收信&t10t20TAKW+KA2KA1跳閘 TVY1Y2耦合電容器故障消失后，功率方向?yàn)檎脑膭?dòng)作情況分析故障電流消失返回閉鎖信號(hào)閉鎖不動(dòng)作思考：t1延時(shí)的作用是什么？4.3.2 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)3.閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的不足之處 當(dāng)保護(hù)3和保護(hù)4出現(xiàn)故障，不能正常跳閘時(shí)，應(yīng)由保護(hù)1和保護(hù)6來跳閘斷開故障。但閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)無法實(shí)現(xiàn)這一功能。因?yàn)橹灰狟-C段故障未切除，保護(hù)2和保護(hù)5就要不停的發(fā)閉鎖信號(hào)給保護(hù)1和保護(hù)6，使之無法動(dòng)

6、作，因而無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)后備保護(hù)的功能。 123456ABCD4.3.3 閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)1.閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)的特點(diǎn) （1）不僅可以反映區(qū)內(nèi)故障，而且還可以作為下級(jí)線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。 （2）具有方向特性的阻抗元件自身就能夠判別功率方向的正負(fù)，所以可以替代功率方向元件進(jìn)行功率方向的判斷。當(dāng)然也可以附加專門的功率方向元件。 （3）在區(qū)內(nèi)故障時(shí)能夠瞬時(shí)動(dòng)作切除故障，而在區(qū)外故障時(shí)則具有常規(guī)距離保護(hù)的階段式配合特性，起到后備保護(hù)的作用。發(fā)信收信&t10t20TA跳閘 TVY2耦合電容器2、閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)的基本組成部分4.3.3 閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)3.閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)的工作原理 （1）I段保護(hù) 同第

7、三章中的分析，當(dāng)故障發(fā)生在距離保護(hù)I段的保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，I段保護(hù)馬上發(fā)出跳閘信號(hào)。發(fā)信收信&t10t20TA跳閘 TVY2耦合電容器故障發(fā)生在距離保護(hù)I段的保護(hù)范圍內(nèi)的工作情況直接發(fā)出 跳閘信號(hào) 4.3.3 閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)3.閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)的工作原理 （2）區(qū)內(nèi)故障（末端短路）的II段保護(hù) 和第三章分析不同，II段保護(hù)動(dòng)作引起跳閘有兩種方式，一是通過“與門”環(huán)節(jié)后發(fā)出跳閘信號(hào)（要求同時(shí)無閉鎖信號(hào)），這種方式的延時(shí)大概為4-16ms；二是通過延時(shí)環(huán)節(jié) 后發(fā)出跳閘信號(hào)，這一延時(shí)大概為500ms。第三章中，II段保護(hù)只有第二種工作方式。使用縱聯(lián)保護(hù)后，在本段末端短路時(shí)，II段保護(hù)不需要延時(shí)50

8、0ms后才能發(fā)出跳閘信號(hào)，只需4-16ms即可發(fā)出跳閘信號(hào)，增加了快速性。發(fā)信收信&t10t20TA跳閘 TVY2耦合電容器區(qū)內(nèi)故障，在I段保護(hù)范圍之外、II段保護(hù)范圍之內(nèi)時(shí) 4-16ms500ms4.3.3 閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)2.閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)的工作原理 （3）區(qū)外故障 和閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的工作原理相同，只是 替代了 的功能， 替代了 的功能。發(fā)信收信&t10t20TA跳閘TVY2耦合電容器區(qū)外故障，功率方向?yàn)樨?fù)的元件的動(dòng)作情況 給對(duì)端發(fā)出閉鎖信號(hào)發(fā)信收信&t10t20TA跳閘TVY2耦合電容器對(duì)端發(fā)送的 閉鎖信號(hào) 對(duì)端發(fā)送的 閉鎖信號(hào) 區(qū)外故障，功率方向?yàn)檎脑膭?dòng)作情況 500m

9、s4.3.4 影響方向縱聯(lián)保護(hù)正確工作的因素及應(yīng)對(duì)措施1.非全相運(yùn)行對(duì)方向比較式縱聯(lián)保護(hù)的影響及應(yīng)對(duì)措施 在我國(guó)的超高壓輸電系統(tǒng)（220kV及以上）中，為保持系統(tǒng)的穩(wěn)定性，往往采用單相故障則單相跳閘的方式，保留非故障的兩相繼續(xù)運(yùn)行，這種運(yùn)行狀態(tài)稱為非全相運(yùn)行狀態(tài)。 非全相運(yùn)行方式并非故障狀態(tài)，若系統(tǒng)沒有再次發(fā)生故障，則系統(tǒng)不應(yīng)該跳閘。下面將分析在非全相運(yùn)行狀態(tài)下，方向縱聯(lián)保護(hù)的工作情況。 MN+-母線電壓 為與線路側(cè)電壓 相位相反。負(fù)序電源如果電壓互感器接在母線上，則方向元件電壓為 電流為 ，兩者反相，方向元件判定為正，不發(fā)出閉鎖信號(hào)。如果電壓互感器接在線路上，則方向元件電壓為 電流為 ，兩者

10、同相，方向元件判定為負(fù)，發(fā)出閉鎖信號(hào)。零序功率方向元件在非全相狀態(tài)下與負(fù)序功率方向元件相同。4.3.4 影響正確工作的因素及應(yīng)對(duì)措施1.非全相運(yùn)行對(duì)方向比較式縱聯(lián)保護(hù)的影響及應(yīng)對(duì)措施 工頻故障分量（突變量）方向元件能適應(yīng)線路非全相運(yùn)行，在兩相運(yùn)行的負(fù)荷狀態(tài)下不會(huì)動(dòng)作。 當(dāng)剩余的兩相再次發(fā)生故障時(shí)，分析可知突變量方向元件依然能夠正確動(dòng)作。 所以，突變量方向元件既可以采用母線電壓也可以采用線路電壓作為測(cè)量電壓。4.3.4 影響正確工作的因素及應(yīng)對(duì)措施 綜上所述，要克服非全相運(yùn)行期間負(fù)序、零序方向縱聯(lián)保護(hù)誤動(dòng)的措施是： （1）負(fù)序、零序方向元件采用線路電壓作為測(cè)量電壓； （2）在兩相運(yùn)行期間，退出負(fù)

11、序、零序方向元件，僅保留使用工頻突變量的元件。4.3.4 影響正確工作的因素及應(yīng)對(duì)措施2.功率倒向?qū)Ψ较虮容^式保護(hù)的影響及應(yīng)對(duì)措施 如圖所示的系統(tǒng)，假設(shè)故障發(fā)生在線路L1上靠近M側(cè)的k點(diǎn)，L1兩側(cè)保護(hù)跳開斷路器QF3、QF4，切除故障。下面就跳閘前后各保護(hù)的情況進(jìn)行分析。QF3QF4QF1QF2正正正負(fù)L1L2MN 當(dāng)QF3和QF4尚未跳閘時(shí)，功率方向如圖所示，此時(shí)L2的QF1功率方向?yàn)樨?fù)，QF1的發(fā)信機(jī)向QF2發(fā)出閉鎖信號(hào)，L2的兩端保護(hù)都不動(dòng)作。同時(shí)，QF3和QF4的功率方向都為正，準(zhǔn)備跳閘。短路發(fā)生后，當(dāng)QF3和QF4都未跳閘時(shí)的功率方向分析（假設(shè)短路點(diǎn)靠近QF3） QF3QF4QF1Q

12、F2正正正負(fù)L1L2MN閉鎖信號(hào)QF3QF4QF1QF2 當(dāng)QF3跳閘、但QF4尚未跳閘時(shí)，QF1的功率方向由負(fù)變正，將停發(fā)閉鎖信號(hào)；與此同時(shí)，QF2的功率方向由正變負(fù)，將發(fā)出閉鎖信號(hào)閉鎖QF1。但此時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)這樣一種情況，QF1已經(jīng)停發(fā)閉鎖信號(hào)但QF2尚未發(fā)出閉鎖信號(hào)，此時(shí)QF1的保護(hù)已啟動(dòng)同時(shí)又沒有閉鎖信號(hào)，QF1就會(huì)誤跳閘。更嚴(yán)重的是，若QF2的保護(hù)返回慢而QF1動(dòng)作快（“觸點(diǎn)競(jìng)賽”），則QF1和QF2都會(huì)誤跳閘。正正負(fù)L1L2短路發(fā)生后，當(dāng)QF3已跳閘但QF4尚未跳閘時(shí)的功率方向分析正負(fù)MN閉鎖信號(hào)發(fā)信收信&t10t20TAKW+KA2KA1跳閘 TVY1Y2耦合電容器功率導(dǎo)向引起的誤動(dòng)作解決辦法給發(fā)信元件增加延時(shí)返回環(huán)節(jié)。增大延時(shí)t14.3.4 影響正確工作的因素及應(yīng)對(duì)措施3.分布電容對(duì)方向比較式保護(hù)的影響及應(yīng)對(duì)措施 在超高壓長(zhǎng)線路上，由于分布電容很大，使線路充電電流增大，當(dāng)線路一端斷開，另一端進(jìn)行三相合閘充電時(shí)，由于斷路器三相觸頭不同時(shí)閉合，出現(xiàn)一相或兩相先合閘的情況，會(huì)存在很大的零序、負(fù)序電流，可能引起方向元件誤動(dòng)作。 下面以負(fù)序方向元件為例進(jìn)行分析說明。4.3.4 影響正確工作的因素及應(yīng)對(duì)措施MIM2UY2IY2UM2-jXC2 空載線路三相不同時(shí)合閘的系統(tǒng)負(fù)序等值網(wǎng)絡(luò)如圖所示，當(dāng)互感器接在線路上時(shí)，可得：4.