7.線路差動高頻.ppt

1、,第七章 線路的差動保護(hù)和高頻保護(hù),本章主要內(nèi)容,7.1 輸電線路的縱差動保護(hù) 7.2 平行雙回線路保護(hù) 7.3 高頻保護(hù)的基本原理 7.4 高頻通道及高頻信號類型 7.5 方向高頻保護(hù) 7.6 相差高頻保護(hù),電流、電壓和距離保護(hù)屬于單端保護(hù)，不能瞬時(shí)切除保護(hù)范圍內(nèi)任何地點(diǎn)的故障。這就不能滿足高壓輸電線路系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。如何保證瞬時(shí)切除高壓輸電線路故障？,解決辦法：,采用線路縱差動保護(hù),線路縱差動保護(hù)是利用比較被保護(hù)元件始末端電流的大小和相位的原理來構(gòu)成輸電線路保護(hù)的。當(dāng)在被保護(hù)范圍內(nèi)任一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，它都能瞬時(shí)切除故障。,第一節(jié) 輸電線路的縱聯(lián)差動保護(hù),、縱聯(lián)差動保護(hù)的工作原理,電網(wǎng)的縱聯(lián)差

2、動保護(hù)反應(yīng)被保護(hù)線路首末兩端電流的大小和相位，保護(hù)整條線路，全線速動?？v聯(lián)差動保護(hù)原理接線如下圖所示。,流入繼電器的電流為I2I2，即為電流互感器二次電流的差。 差回路：繼電器回路。,正常運(yùn)行：,流入差回路的電流,外部短路：,流入差回路中的電流為,線路正常及區(qū)外故障時(shí)，流入差動保護(hù)差回路中的電流為零。實(shí)際上，差回路中還有一個不平衡電流Iunb。 差動繼電器KD的起動電流按大于不平衡電流整定，所以在線路正常及外部故障時(shí)差動保護(hù)不動作。,內(nèi)部短路：,流入差動保護(hù)回路的電流為,內(nèi)部故障: 流入差回路的電流遠(yuǎn)大于差動繼電器的起動電流，差動繼電器動作，瞬時(shí)發(fā)出跳閘脈沖，斷開線路兩側(cè)斷路器。,結(jié)論：,1、

3、差動保護(hù)靈敏度很高,2、保護(hù)范圍穩(wěn)定,3、可以實(shí)現(xiàn)全線速動,4、不能作相鄰元件的后備保護(hù),二、縱聯(lián)差動保護(hù)的不平衡電流,1穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流,該不平衡電流為兩側(cè)電流互感器勵磁電流的差。差動回路中產(chǎn)生不平衡電流最大值為,式中 : Kerr一電流互感器 10誤差； Kst電流互感器的同型系數(shù)，兩側(cè)電流互感器為同型號 時(shí)，取0.5，否則取l； Idmax被保護(hù)線路外部短路時(shí)，流過保護(hù)線路的最大短路電流。,2暫態(tài)不平衡電流,縱聯(lián)差動保護(hù)是全線速動保護(hù)，需要考慮在外部短路時(shí)暫態(tài)過程中差回路出現(xiàn)的不平衡電流,其最大值為,式中Knp非周期分量的影響系數(shù)，在接有速飽和變流器時(shí)，取為1，否則取為1.52。,

4、三、縱聯(lián)差動保護(hù)的整定計(jì)算,差動保護(hù)的動作電流 1)按躲開外部故障時(shí)的最大不平衡電流整定,2)為防止電流互感器二次斷線差動保護(hù)誤動，按躲開電流互感器二次斷線整定,靈敏度校驗(yàn)：,四、縱聯(lián)差動保護(hù)的評價(jià),優(yōu)點(diǎn)：,缺點(diǎn)：,需敷設(shè)與被保護(hù)線路等長的輔助導(dǎo)線，且要求電流互感器的二次負(fù)載阻抗?jié)M足電流互感器10的誤差。這在經(jīng)濟(jì)上，技術(shù)上都難以實(shí)現(xiàn)。,需裝設(shè)輔助導(dǎo)線斷線與短路的監(jiān)視裝置，輔助導(dǎo)線斷線應(yīng)將縱聯(lián)差動保護(hù)閉鎖。,在輸電線路中，只有用其它保護(hù)不能滿足要求的短線路（一般不超過57km 線路）才采用。,應(yīng)用：,全線速動，不受過負(fù)荷及系統(tǒng)振蕩的影響，靈敏度較高。,第二節(jié)光纖縱聯(lián)差動保護(hù),裝置啟動元件 1、相

5、電流啟動元件：以測量相電流工頻變化量幅值大小為判據(jù)而構(gòu)成 （作為相間短路故障的啟動元件） 2、零序電流啟動元件：以測量零序電流大小為判據(jù) （作為接地故障的啟動元件）,判據(jù)：,第三節(jié) 平行線路橫聯(lián)差動方向保護(hù),一、橫聯(lián)差動方向保護(hù)的工作原理,橫差方向保護(hù)：是用于平行線路的保護(hù)裝置，它裝設(shè)于平行線路的兩側(cè)。其保護(hù)范圍為雙回線的全長。橫差方向保護(hù)的動作原理是反應(yīng)雙回線路的電流及功率方向，有選擇性地瞬時(shí)切除故障線路。,正常運(yùn)行及外部發(fā)生短路：,兩線路中的電流相等。兩電流互感器差回路中的電流僅為很小的不平衡電流，小于繼電器的起動電流，電流繼電器不會起動。,內(nèi)部故障時(shí) ：,如在線路WLl的d點(diǎn)發(fā)生短路，M

6、側(cè)電流繼電器中的電流,當(dāng)IrIop時(shí)，電流繼電器1動作。,功率方向繼電器2承受正方向功率動作，功率方向繼電器3承受負(fù)功率不動作，因而跳開1QF。,線路N側(cè)：流過差回路中的電流,當(dāng)IrIop時(shí)，電流繼電器動作。,功率方向繼電器 2承受正功率，接點(diǎn)閉合，跳開 3QF瞬時(shí)切除故障線路WL1橫差保護(hù)退出工作，非故障線路WL2繼續(xù)運(yùn)行。,二、橫聯(lián)差動方向保護(hù)的相繼動作區(qū)和死區(qū),1、相繼動作區(qū),相繼動作：線路兩側(cè)保護(hù)裝置先后動作切除故障的方式。,相繼動作區(qū)：產(chǎn)生相繼動作的范圍。,2.相繼動作區(qū)長度的計(jì)算,假設(shè)相繼動作區(qū)的臨界點(diǎn)d的短路電流與N側(cè)母線上的短路時(shí)的短路電流相等,M側(cè)保護(hù)中起動元件的一次動作電流

7、為,依據(jù)電壓平衡方程式,相繼動作區(qū)的長度百分?jǐn)?shù),3、 死區(qū),功率方向繼電器采用90接線，但當(dāng)出口發(fā)生三相短路時(shí)，母線殘壓為零，功率方向繼電器不動作，這種不動作的范圍稱為死區(qū)。 死區(qū)在本保護(hù)出口，在對側(cè)保護(hù)的相繼動作區(qū)內(nèi)。在死區(qū)內(nèi)發(fā)生三相短路，兩側(cè)橫差保護(hù)都不能動作。死區(qū)的長度不允許大于被保護(hù)線路全長的10。,三、橫聯(lián)差動方向保護(hù)的整定計(jì)算,1電流繼電器的動作電流,（l）為保證橫差保護(hù)范圍外故障保護(hù)不動作，橫差保護(hù)的動作電流應(yīng)按躲開外部短路最大不平衡電流整定,電流繼電器的起動電流,（2）躲開單回線運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流,2靈敏度校驗(yàn),在平行的雙回線路上，兩側(cè)的斷路器都處在合閘位置。當(dāng)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)

8、，應(yīng)能保證至少有一側(cè)保護(hù)有足夠的靈敏度。 為此，應(yīng)在兩側(cè)保護(hù)靈敏度相等的那一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，兩側(cè)都有足夠的靈敏度。這樣，當(dāng)故障點(diǎn)向一側(cè)移動時(shí)，靠近故障點(diǎn)的一側(cè)保護(hù)的靈敏系數(shù)增大，而遠(yuǎn)離故障點(diǎn)的一側(cè)保護(hù)的靈敏度必然下降。 在相同靈敏系數(shù)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，要求保護(hù)的靈敏度為2，即,當(dāng)在相繼動作區(qū)內(nèi)短路時(shí)，一側(cè)斷路器已經(jīng)斷開的情況下要求另一側(cè)保護(hù)的靈敏度系數(shù)大于1.5。,四、橫聯(lián)差動方向保護(hù)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍,優(yōu)點(diǎn)：,能夠迅速而有選擇性地切除平行線路上的故障，實(shí)現(xiàn)起來簡單、經(jīng)濟(jì)，不受系統(tǒng)振蕩的影響。,缺點(diǎn)：,存在相繼動作區(qū)，當(dāng)故障發(fā)生在相繼動作區(qū)時(shí)，切除故障的時(shí)間增加1倍。保護(hù)裝置還存在死區(qū)。需加裝單回線

9、運(yùn)行時(shí)線路的主保護(hù)和后備保護(hù)。,適用于66kV及以下的平行線路上。,應(yīng)用：,第四節(jié) 高頻保護(hù)基本原理,高頻保護(hù)：將線路兩端的電流相位或功率方向轉(zhuǎn)化為高頻信號，然后，利用輸電線路本身構(gòu)成的高頻電流通道，將此信號送至對端，以比較兩端電流的相位或功率方向的一種保護(hù)。,第五節(jié) 高頻通道及高頻信號類型 一、高頻通道的組成 二、高頻通道的工作方式 三、高頻信號,目前應(yīng)用比較廣泛的載波通道是“導(dǎo)線一大地”制。,1. 高頻阻波器 2結(jié)合電容器 3連接濾波器 4高頻電纜 5保護(hù)間隙 6接地刀閘 7高頻收、發(fā)信機(jī),1、高頻阻波器,由電感線圈和可調(diào)電容組成的并聯(lián)諧振回路，當(dāng)其諧振頻率為選用的載波頻率時(shí)，它所呈現(xiàn)的阻

10、抗最大。 對工頻電流而言，高頻阻波器的阻抗僅是電感線圈的阻抗，因而工頻電流可暢通無阻，不影響輸電線路正常傳輸。,2結(jié)合電容器,它是一個高壓電容器，電容很小，對工頻電壓呈現(xiàn)很大的阻抗，使收發(fā)信機(jī)與高壓輸電線路絕緣，載頻信號順利通過。結(jié)合電容器2與連接濾波器3組成帶通濾波器，對載頻進(jìn)行濾波。,3連接濾波器,它是一個可調(diào)節(jié)的空心變壓器，與結(jié)合電容器共同組成帶通濾波器，連接濾波器起著阻抗匹配的作用，可以避免高頻信號的電磁波在傳輸過程中發(fā)生反射，并減少高頻信號的損耗，增加輸出功率。,4高頻電纜,用來連接戶內(nèi)的收發(fā)信機(jī)和裝在戶外的連接濾波器。為屏蔽干擾信號，減少高頻損耗，采用單芯同軸電纜，其波阻抗為100

11、。,5保護(hù)間隙,保護(hù)間隙是高頻通道的輔助設(shè)備。用它來保護(hù)高頻電纜和高頻收發(fā)信機(jī)免遭過電壓的襲擊。,6接地刀閘,接地刀閘也是高頻通道的輔助設(shè)備。在調(diào)整或檢修高頻收發(fā)信機(jī)和連接濾波器時(shí)，用它來進(jìn)行安全接地，以保證人身和設(shè)備的安全。,7高頻收、發(fā)信機(jī),高頻收發(fā)信機(jī)的作用是發(fā)送和接收高頻信號。 發(fā)信機(jī)部分是由繼電保護(hù)來控制。高頻收信機(jī)接收到由本端和對端所發(fā)送的高頻信號。經(jīng)過比較判斷之后，再動作于跳閘或?qū)⑺]鎖。,高頻信號的利用方式,經(jīng)常無高頻電流,在這兩種工作方式中，按傳送的信號性質(zhì)，又可以分為: 傳送閉鎖信號; 允許信號; 跳閘信號;,經(jīng)常有高頻電流,按高頻通道的工作方式分成,閉鎖信號： 收不到這種

12、信號是高頻保護(hù)動作跳閘的必要條件。,允許信號： 收到這種信號是高頻保護(hù)動作跳閘的必要條件。,跳閘信號： 收到這種信號是保護(hù)動作于跳閘充分而必要條件的條件。,二、高頻通道工作方式 1、故障起動發(fā)信方式 在正常條件下發(fā)信機(jī)不工作，通道中沒有高頻電流，只在電力系統(tǒng)發(fā)生故障期間才由起動元件起動發(fā)信。 2、長期發(fā)信方式 在正常工作條件下發(fā)信機(jī)始終處于發(fā)信狀態(tài)，沿高頻通道傳送高頻電流。 3、移頻方式 正常條件下，發(fā)信機(jī)向?qū)?cè)傳送頻率為f1的高頻電流；當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置控制發(fā)信機(jī)移頻，停止發(fā)送頻率為f1的高頻電流，而發(fā)出頻率為f2的高頻電流。,第六節(jié) 方向高頻保護(hù),高頻閉鎖方向保護(hù)是通過高頻通道間接

13、比較被保護(hù)線路兩側(cè)的功率方向，以判別是被保護(hù)范圍內(nèi)部故障還是外部故障。,高頻閉鎖方向保護(hù)基本原理,第七節(jié) 相差高頻保護(hù) 一、相差高頻保護(hù)工作原理 比較被保護(hù)線路兩側(cè)電流的相位即利用高頻信號將電流的相位傳送到對側(cè)去進(jìn)行比較，這種保護(hù)稱為相差高頻保護(hù)。,內(nèi)部故障:,外部故障:,區(qū)內(nèi)故障：兩側(cè)電流同相位，發(fā)出跳閘脈沖； 區(qū)外故障：兩側(cè)電流相位相差180，保護(hù)不動作 。,為了滿足以上要求，采用高頻通道正常時(shí)無信號，而在外部故障時(shí)發(fā)出閉鎖信號的方式來構(gòu)成保護(hù)。,實(shí)際上，當(dāng)短路電流為正半周，高頻發(fā)信機(jī)發(fā)出信號；而在負(fù)半周，高頻發(fā)信機(jī)不發(fā)出信號。,當(dāng)被保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)。由于兩側(cè)電流相位相同，兩側(cè)高頻發(fā)信機(jī)

14、同時(shí)工作，發(fā)出高頻信號，也同時(shí)停止發(fā)信。這樣，在兩側(cè)收信機(jī)收到的高頻信號是間斷的，即正半周有高頻信號，負(fù)半周無高頻信號。,保護(hù)范圍外部故障時(shí)，由于兩側(cè)電流相位相差180，線路兩側(cè)的發(fā)信機(jī)交替工作，收信機(jī)收到的高頻信號是連續(xù)的高頻信號。由于信號在傳輸過程中幅值有衰耗，因此送到對側(cè)的信號幅值就要小一些。經(jīng)檢波限幅倒相處理后，電流為直流。,分析可見: 1.相位比較實(shí)際上是通過收信機(jī)所收到的高頻信號來進(jìn)行的。 2.保護(hù)范圍內(nèi)部發(fā)生故障，兩側(cè)收信機(jī)收到的高頻信號重疊約10ms，保護(hù)瞬時(shí)的動作，立即跳閘。 3.保護(hù)范圍外故障，兩側(cè)收信機(jī)收到的高頻信號是連續(xù)的，線路兩側(cè)的高頻信號互為閉鎖，使兩側(cè)保護(hù)不跳閘。,二、相差高頻保護(hù)的構(gòu)成,1.起動元件的作用是故障時(shí)起動發(fā)信機(jī)和開放比相回路，并要求