电力系统继电保护-4.ppt

4输电线路纵联保护 4 1输电线路纵联保护概述4 2输电线路纵联保护两侧的信息交换4 3方向比较纵联保护4 4纵联电流差动保护 掌握 了解 1 重点掌握 4 1 1输电线路纵联保护的基本原理和分类4 1 2输电线路纵联保护的通信通道4 1 3输电线路的导引线纵联差动保护4 1 4方向比较式纵联保护4 1 5相位比较式纵联保护 4 1输电线路纵联保护概述 重点掌握 了解 2 4 1 1引言 1 过电流保护 2 距离保护 启动条件 启动条件 回顾 3 三段式配置方式 如图 4 1 1引言 1 AB线路A处保护的I段 2 AB线路A处保护的II段 3 AB线路A处保护的III段 4 BC线路B处保护的I段 4 4 1 1引言 电流保护 距离保护的缺点 1 I段不能保护线路的全长 2 线路末端故障需II段延时切除在220kV及以上电压等级的电网中不能满足全线快速性的要求 5 4 1 1引言 反应线路两侧的电气量可以快速 可靠地区分本线路任意点短路与外部短路 称为纵联保护 线路两端的保护装置组成一个保护单元 又称为单元保护 电压互感器TV 电流互感器TA 获取电压 电流量通信设备 传送 接收电气量 流过两端的电流 电流的相位 功率的方向 6 导引线纵联保护电力线载波纵联保护微波纵联保护光纤纵联保护 4 1 1引言 纵联保护按照信息通道的不同分为 经济性 安全性不好 一般用于较短的线路 采用差动保护原理 利用输电线路构成通道 在故障时通道可能遭到破坏 要求信号中断时保护仍能正确动作 频率窄 容量小 多路通信通道 可以传送交流电波形 更适合于数字式保护 不经济 一般与电力信息系统统一考虑 不受干扰 近年来短线路纵联保护的主要通道形式 7 4 1 1引言 纵联保护按照保护原理分为 方向比较式纵联保护传送功率方向是否在规定的方向 测量阻抗是否在区段内等判别结果 逻辑信号 到对侧 每侧保护装置根据两侧的判别结果区分是区内故障还是区外故障 传送的信息量较少 对信息的可靠性要求高纵联电流差动保护传送电流的波形或相位到对侧 每侧保护根据两侧电流幅值 相位的比较区分是区内故障还是区外故障信息传输量大 两侧信息同步采集 8 4 1 2短路时线路两侧电气量的故障特征分析 1 两端电流相量和的故障特征正常运行或外部故障 两端电流相量和为零内部故障 两端电流相量和为流入故障点的电流 纵联保护利用两端的电气量在故障与非故障时的特征差异构成保护 9 4 1 2短路时线路两侧电气量的故障特征分析 2 两端功率方向的故障特征区内故障 两端功率方向相同 同为正区外故障 远故障点功率方向为正 近故障点功率方向为负 两端相反 10 4 1 2短路时线路两侧电气量的故障特征分析 3 两端电流相位特征区内故障 两侧电流同相位正常运行或区外故障 两侧电流相位相差180 11 4 1 2短路时线路两侧电气量的故障特征分析 4 两端测量阻抗的特征区内短路时 两端测量阻抗都是短路阻抗 位于距离保护II段动作区内 两侧II段同时启动 正常运行 两侧测量阻抗都是负荷阻抗 距离II段不启动 外部短路 两侧测量阻抗也是短路阻抗 但一侧为反方向 至少有一侧的距离保护II段不启动 12 4 1 3纵联保护的基本原理 1 纵联电流差动保护利用两端电流波形或电流相量和的特征构成 动作判据 4 1 Iset 动作门槛值 分布电容 2 方向比较式纵联保护利用两端功率方向相同或相反的特征构成功率方向为负时发出闭锁信号 闭锁式方向纵联保护功率方向为正式发出允许信号 允许式方向纵联保护 13 4 1 3纵联保护的基本原理 3 电流相位比较式纵联保护比较两端电流的相位关系构成 区内短路 两端电流相角差为0 保护动作正常运行或区外短路 两端电流相角差180 保护不动作考虑电流 电压互感器的误差及线路分布电容的影响 动作区如图所示 14 4 1 3纵联保护的基本原理 4 距离纵联保护与方向比较式纵联保护相似 只是用相应的方向阻抗元件替代功率方向元件优点 故障发生在保护II段范围内 相应的方向阻抗元件才启动减少了启动次数 提高了可靠性高压线路配备距离保护作为后备保护 距离II段作为方向元件 4 2输电线路纵联保护两侧信息的交换 4 2输电线路纵联保护两侧信息的交换 常用的通信方式 导引线通信电力线载波通信微波通信光纤通信 4 2 1导引线通信 导引线保护常采用电流差动原理 环流式和均压式 环流式 动作线圈 和电流制动线圈 循环电流 均压式 动作线圈 差电流制动线圈 和电流 4 2 1导引线通信 缺点 环流式 受导引线线芯电容影响小 容易实现两侧保护同时跳闸导引线开路故障时 误动 短路时 拒动均压式 受导引线线芯电容影响大导引线开路故障时 拒动 短路时 误动优点 不受振荡及非全相运行的影响 简单可靠 维护工作量少 4 2 2电力线载波通信 将线路两端的电流相位 或功率方向 信息转变为高频信号 经高频耦合设备加载到输电线路上 传输到对侧后经高频耦合器将高频信号接收 实现电流相位或功率方向的比较 即高频保护或载波保护 按照通道的构成 相 相 式 使用两相线路 相 地 式 使用一相一地 4 2 2电力线载波通信 输电线路 传输信号阻波器 并联谐振回路 使载波信号不穿越到相邻线路耦合电容器 阻隔工频信号连接滤波器 与耦合电容器构成带通滤波器高频收发信机 发送信号到对端 接受本侧和对侧的信号接地开关 检修时用 4 2 2电力线载波通信 电力线载波的信号频率范围 50 400kHz电力线载波的优点 无中继通信距离长经济 使用方便工程施工简单缺点 高压输电线路上的干扰直接进入载波通道通讯速率低 一般传递状态信号 4 2 2电力线载波通信 电力线载波通道的工作方式正常无高频电流方式 故障启动发信的方式需高频通道正常有高频电流方式 长期发信方式通道经常处于监视的状态 可靠性较高无需收 发信机启动元件 使装置简化干扰及抗干扰要求高移频方式正常时发出频率为f1的高频电流 故障时改发频率为f2的高频电流可靠性高 抗干扰能力强 但占用的频带宽 通道利用率低 4 2 2电力线载波通信 闭锁信号 阻止保护动作于跳闸的信号同时满足以下两个条件保护作用于跳闸 本端保护元件动作无闭锁信号外部故障时 近故障端发出闭锁信号 另一端收到闭锁信号 尽管保护元件动作 但不作用于跳闸内部故障时 任一端都不发送闭锁信号 两端保护元件动作后即作用于跳闸 电力载波信号的种类 4 2 2电力线载波通信 允许信号 允许保护动作于跳闸的信号同时满足以下两个条件保护作用于跳闸 本端保护元件动作有允许信号内部故障时 两端都互送允许信号 保护元件动作后即作用于跳闸外部故障时 近故障端不发允许信号 保护元件也不动作 不能跳闸远故障端收不到允许信号 也不能动作于跳闸 电力载波信号的种类 4 2 2电力线载波通信 跳闸信号 直接引起跳闸的信号跳闸的条件 或 本端保护元件动作有跳闸信号本端保护元件动作即作用于跳闸 与有无跳闸信号无关收到跳闸信号即作用于跳闸 与本端保护元件动作与否无关本侧和对侧保护元件都具有直接区分区内故障和区外故障的能力 电力载波信号的种类 4 2 3微波通信 构成 保护装置部分和微波通信部分 发送端口 接收端口 4 2 3微波通信 特点有独立于输电线路的通信通道 不受输电线路的干扰扩展了通信频段 可以传递的信息容量增加 速率加快 可以实现纵联电流分相差动原理受外界干扰小 误码率低 可靠性高输电线路故障不会使通道工作被破坏 可以传送内部故障时的允许信号和跳闸信号传输距离超过40 60km 需装设微波中继站 4 2 4光纤通信 以光纤作为信号传递媒介的通信称为光纤通信 构成 光发射机 光纤 中继器 光接收机 光发射机 电调制器和光调制器