ACE繼電保護(hù)-41縱聯(lián)簡單版

第四章

輸電線路縱聯(lián)保護(hù)

PilotProtectionforTransmissionLines

1第一節(jié)輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述一、引言（縱聯(lián)保護(hù)的提出）1.電流、距離保護(hù)的缺陷反映：一側(cè)電氣量，即只采集線路一側(cè)的電氣量缺陷：Ⅱ段有延時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，MN123≥220kV線路難以滿足快速性要求。k1k222.反映線路兩側(cè)電氣量的縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)：將線路一側(cè)電氣量信息傳到另一側(cè)去，兩側(cè)電氣量同時(shí)比較、聯(lián)合工作的保護(hù)。即線路兩側(cè)之間有縱向聯(lián)系的保護(hù)?？v聯(lián)保護(hù)兩端比較的電氣量可以是流過兩端的電流相量、電流相位和兩端功率方向等，比較兩端不同電氣量的差別構(gòu)成不同原理的縱聯(lián)保護(hù)。縱聯(lián)保護(hù)特點(diǎn)：可以快速、可靠地區(qū)分本線路內(nèi)部任意點(diǎn)短路與外部短路，即可以實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)?？v聯(lián)保護(hù)：又稱為單元保護(hù)。PilotProtection

或UnitProtection3二、輸電線路縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理根據(jù)基爾霍夫電流定律，線路兩側(cè)電流參考方向如上圖所示。（1）當(dāng)線路上沒有內(nèi)部故障或外部故障（K2）時(shí)，線路兩側(cè)的電流之和為零，即流入線路元件的電流之和為零；（2）當(dāng)線路有內(nèi)部故障（K1）時(shí)，線路兩側(cè)電流之和不為零。輸電線路縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的工作原理：當(dāng)差動(dòng)電流

時(shí)，認(rèn)為是內(nèi)部故障，保護(hù)動(dòng)作。4輸電線路縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理的特點(diǎn)1、保護(hù)范圍明確。保護(hù)范圍是線路兩側(cè)電流互感器之間的范圍。2、動(dòng)作速度快，可實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，即全線路瞬時(shí)切除區(qū)內(nèi)故障。這是由于縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)不需與相鄰元件的保護(hù)配合。3、不受系統(tǒng)振蕩、系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。51.兩端電流相量和三、輸電線路兩側(cè)電氣量的故障特征MNk1區(qū)內(nèi)故障MNk2區(qū)外故障（正方向：母線線路）2.兩端功率方向MNk1區(qū)內(nèi)故障區(qū)外故障MNk2兩側(cè)功率方向均為正一側(cè)功率方向?yàn)樨?fù)（正方向：母線線路）63.兩端電流相位特征假設(shè)：兩側(cè)系統(tǒng)阻抗角、電勢角相同，正方向：母線線路MNk1區(qū)內(nèi)故障MNk2區(qū)外故障4.兩端測量阻抗區(qū)內(nèi)故障：兩端距離Ⅱ段

ZII均啟動(dòng)區(qū)外故障：近端距離Ⅱ段

ZII不啟動(dòng)，遠(yuǎn)端啟動(dòng)。

7四、縱聯(lián)保護(hù)基本原理利用不同特征差異的電氣量可以構(gòu)成不同的縱聯(lián)保護(hù)原理（1）縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理（兩端電流相量的故障特征）正常運(yùn)行和外部故障時(shí)（K2）：

內(nèi)部故障時(shí)（K1）：

或（2）方向比較式縱聯(lián)保護(hù)原理（兩端功率方向的故障特征）正常運(yùn)行和外部故障時(shí)（K2）：一側(cè)功率正方向，一側(cè)負(fù)方向。內(nèi)部故障時(shí)（K1）：兩側(cè)功率都為正方向。8（3）電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)原理（兩端電流相位的故障特征）正常運(yùn)行和外部故障時(shí)（K2）：兩側(cè)電流相位相差約為180°。

內(nèi)部故障時(shí)（K1）：兩側(cè)電流相位相差約為0°。

（4）距離縱聯(lián)保護(hù)原理（兩端測量阻抗的故障特征）正常運(yùn)行和外部故障時(shí)（K2）：兩端的距離Ⅱ段測量阻抗一側(cè)為反方向，另一側(cè)為正方向。

內(nèi)部故障時(shí)（K1）：兩端的距離Ⅱ段測量阻抗都在正方向。91.按通道分類2.按原理分類導(dǎo)引線：≤10km，二次電氣量，電流差動(dòng)保護(hù)電力線載波：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時(shí)能動(dòng)微波：信息量大,頻帶寬（300－30000MHz）光纖：信息量大，抗干擾，近年短線路保護(hù),頻率為167THz---375THz（1）方向比較式縱聯(lián)保護(hù):功率方向、測量阻抗判斷結(jié)果（2）縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)：電流相量、電流相位方向縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)邏輯信號(hào)五、縱聯(lián)保護(hù)基本原理的分類電流數(shù)據(jù)信號(hào)10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（PilotWireCommunication）

導(dǎo)引線i制動(dòng)線圈動(dòng)作線圈i動(dòng)作線圈制動(dòng)線圈（a）環(huán)流式（b）均壓式保護(hù)原理：電流差動(dòng)原理制動(dòng)線圈動(dòng)作線圈制動(dòng)線圈動(dòng)作線圈適用于短線路11二、電力線載波通信（PowerLineCarrierCommunication）1.原理功率方向（電流相位）高頻信號(hào)（50－400kHz）通道：輸電線路（相－相，相－地）2.構(gòu)成輸電線路阻波器耦合電容器連接濾波器高頻收發(fā)信機(jī)接地開關(guān)12電力線載波通道又稱為高頻通道高頻收發(fā)信機(jī)由繼電保護(hù)裝置控制發(fā)出預(yù)定頻率的高頻信號(hào)高頻通道：“導(dǎo)線―大地”構(gòu)成輸電線載波通道。優(yōu)點(diǎn)：最經(jīng)濟(jì)，可以只在一相線路上裝設(shè)。缺點(diǎn)：高頻信號(hào)的衰耗和受到的干擾都比較大。133.通道特點(diǎn)及適用保護(hù)原理無中繼、經(jīng)濟(jì)、施工簡單干擾影響大、實(shí)時(shí)性差優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：信號(hào)：傳遞狀態(tài)信號(hào)（功率方向、電流相位）原理：方向比較式、電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)4.通道工作方式電力線載波通道的工作方式：2)正常有高頻電流方式（長期發(fā)信方式）3)移頻方式（f1f2）1)正常無高頻電流方式（故障啟動(dòng)發(fā)信方式）145.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)跳閘脈沖保護(hù)元件跳閘信號(hào)跳閘脈沖MNk1MNk2閉鎖式方向高頻保護(hù)允許式方向高頻保護(hù)閉鎖信號(hào)允許信號(hào)跳閘信號(hào)15MNk1MNk2閉鎖和允許信號(hào)有什么區(qū)別？（1）閉鎖信號(hào)，不易拒動(dòng)內(nèi)部故障：兩端保護(hù)都不發(fā)出閉鎖信號(hào)，保護(hù)可動(dòng)作于跳閘。外部故障：一側(cè)保護(hù)發(fā)閉鎖信號(hào)，將兩側(cè)的保護(hù)都閉鎖。（2）允許信號(hào)，不易誤動(dòng)外部故障：近故障點(diǎn)側(cè)不發(fā)允許信號(hào)，故對端保護(hù)不能跳閘；內(nèi)部故障：兩端高頻保護(hù)同時(shí)向?qū)?cè)發(fā)出允許信號(hào)，使保護(hù)動(dòng)作于跳閘。16三、微波通信（MicrowaveCommunication）頻帶寬（300－30000MHz）、抗干擾、不受線路故障影響（允許/跳閘信號(hào)）需中繼站（40－60km）、價(jià)格貴優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：原理：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)四、光纖通信（OpticalFiberCommunication）頻率為167THz---375THz，通信容量大、抗干擾、節(jié)省金屬材料等需中繼優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：原理：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)電信號(hào)－光信號(hào)光纖17光信號(hào)在光導(dǎo)纖維內(nèi)傳輸具有衰耗低、抗干擾能力強(qiáng)、通信容量大、比微波通信提高10萬倍以上等優(yōu)點(diǎn)。目前光纖通信使用的波長為0.85um、1.31um、1.55um。光纖分多模光纖和單模光纖，后者比前者特性好，衰減小、頻帶寬適用于大容量遠(yuǎn)距離的通信系統(tǒng)。光纖通信光纖具有寬帶、遠(yuǎn)距離傳輸能力強(qiáng)、保密性好、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),是未來通信網(wǎng)的主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)。18第三節(jié)方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù)原理（兩端功率方向的故障特征）正常運(yùn)行和外部故障時(shí)（K2）：一側(cè)功率正方向，一側(cè)負(fù)方向。內(nèi)部故障時(shí)（K1）：兩側(cè)功率都為正方向。方向元件（或功率方向測量元件）是縱聯(lián)保護(hù)中的關(guān)鍵。19故障附加狀態(tài)圖中各點(diǎn)的電壓、電流稱為電壓、電流的故障分量。工頻故障分量：電壓、電流故障分量中的工頻穩(wěn)態(tài)成分。工頻故障分量的基本概念工頻故障分量方向元件：用工頻電壓、電流的故障分量構(gòu)成的方向元件。20正常運(yùn)行和外部故障時(shí)：兩側(cè)的故障分量功率方向一側(cè)是線路→母線（N側(cè)），另外一側(cè)是母線→線路（M側(cè)）。內(nèi)部故障時(shí)：兩側(cè)的突變量功率方向?yàn)榫€路→母線。內(nèi)部故障故障附加狀態(tài)圖外部故障工頻故障分量的方向元件的工作原理21故障分量（工頻變化量）的方向繼電器正向故障（1）正向短路（線路MN內(nèi)部短路故障）有：上式中的、也可以為故障分量中的負(fù)序、零序分量。所以：即正方向故障時(shí)功率方向?yàn)檎呐袚?jù)為：22反向故障以M側(cè)保護(hù)為例來分析：（2）反向短路（線路MN外部故障）有：上式中的、也可以為故障分量中的負(fù)序、零序分量。所以：即正方向故障時(shí)功率方向?yàn)檎呐袚?jù)為：23k1k2區(qū)內(nèi)故障區(qū)外故障1）不受負(fù)荷狀態(tài)影響；2）不受振蕩影響；5）不受過渡電阻影響；3）無電壓死區(qū)；4）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)：24二、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)1.工作原理kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)故障線路：兩端功率方向均為正，無閉鎖信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作。非故障線路：功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)閉鎖信號(hào)，將保護(hù)閉鎖。區(qū)內(nèi)故障伴有通道損壞時(shí)，保護(hù)能否正確動(dòng)作？Y工作方式：正常時(shí)無高頻電流，區(qū)外反向故障時(shí)發(fā)閉鎖信號(hào)。25第四節(jié)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)一、縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理MNk1k2KD正常、外部故障：內(nèi)部故障：1.工作原理基爾霍夫定律262.保護(hù)特性1）無制動(dòng)作用不平衡電流：躲過外部短路最大不平衡電流:躲過最大負(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）MNk1k2KD27MNk1k2KD2）有制動(dòng)作用動(dòng)作線圈電流：制動(dòng)線圈電流：正常、外部故障：內(nèi)部故障：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)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)作區(qū)IrIresIop0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。283.兩側(cè)電流的同步測量“同步數(shù)據(jù)”：同步采樣、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2）基于GPS的同步方法采樣時(shí)刻調(diào)整法同步采樣：秒脈沖相同時(shí)標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間采樣數(shù)據(jù)修正法時(shí)鐘校正法MNk1k229二、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；措施：正半周發(fā)信，負(fù)半周停發(fā)。區(qū)內(nèi):高頻電流是間斷的；wt0iminwt0imin區(qū)外短路：兩側(cè)電流相位幾乎反相。區(qū)外:高頻電流是連續(xù)的。MNk1k2wt0wt0理想情況30區(qū)內(nèi)短路間斷角大，區(qū)外短路間斷角小。間斷角整定閉鎖角：確定區(qū)外短路的最大間斷角。wtwt0動(dòng)作區(qū)時(shí)保護(hù)動(dòng)作。整定：31校驗(yàn)：線路長度