输电线路的高频保护

第一节 输电线纵联差动保护,阶段式的保护不能实现全线速动。原因：只取一侧电气量，不能区分本线路末端故障和相邻线路首端故障。 实现全线速动需同时获取线路首端和末端的电气量。为此，要将线路一侧的电气量的信息传送到另一侧去，即线路两侧之间发生纵向的联系。这种保护称输电线的纵联保护。（Pilot Protection）,纵联保护利用通道的不同类型可分为以下四种：导引线纵联保护；电力载波纵联保护（高频保护）光纤纵联保护；微波纵联保护纵联保护利用保护动作原理不同可分为：方向纵联保护与距离纵联保护；差动纵联保护。,一、差动纵联保护的基本原理 差动纵联保护是基于比较被保护线路两端电流的大小和相位的原理而构成的。1、在正常运行方式或外部 d1点短路时I J I 2 I 2 1 /nl ( I 1 I 1)0 (1)2、当内部d2点短路时I J I 2 I 2 1 /n1 ( I 1 I 1) I d /n1 (2),二、影响纵差保护正确工作的因素1、电流互感器的误差和不平衡电流；（1）稳态情况下的不平衡电流（2）暂态过程中的不平衡电流2、导引线的阻抗和分布电容对输电线纵差的影响；3、导引线的故障及感应过电压对保护的影响。导引线纵差保护只适用于短线路或集中元件。,CT回路断线：电流差动保护应设电流断线闭锁。电流断线一般反应于零序电流。 对长线路的纵联差动保护也可增设电流启动元件，并通过通道相互传送启动元件的启动信号，只有两侧启动元件都启动，差动元件的动作才有效。可再增设零差作为后备（延时100ms跳三相）。,一、高频保护的作用高频保护的作用是在输电线路发生故障时，自线路两端快速切除故障线路。为此线路两端继 电保护的信息须要进行交换，交换距离可从几十公里到几百公里，保护的信息是利用输电线 路高频载波通道或微波通道来完成。二、高频通道的构成原理为了保证高度可靠性和快速传递信号，高频保护的高频通道不应受其他通道的影响，且应占 有足够宽的频带。,第二节 输电线的高频保护,1、高频阻波器 实际上是一个并联谐振回路，调 谐于高频通道的工作频率。高频阻波器的作用是阻止高频电流外流，以免产生不必要的损耗和造成对其他高频通道的干 扰。但不影响工频电流的传输。,2、耦合电容器 耦合电容器为高压设备，其作用是将发信机发出的高频电流送至高压输电线路，并使对端送 来的高频电流进入收信机。耦合电容器的容量很小，对工频信号有很大的阻抗，对高频信号 阻抗很小。,3、结合滤波器 它的作用是与耦合电容器一起构成 一个带通滤波器，并进行阻抗匹配。,4、高频电缆,高频电缆是高频收发信机或载波机和结合滤波器的连接线。,高频电缆又称为同轴电缆，它有内、外两个导体，芯线是内导体，外皮( 铅皮或铜丝网)是外导体。高频电缆有很好的抗干扰能力。,5、高频收、发信机,1、高频通道的工作方式故障时发信正常时无高频电流 ，故障时有高频电流长期发信正常时有高频电流，故障时高频电流消失2、高频信号的性质 闭锁信号：收不到该信号是保护跳闸的必要条件。 允许信号：收到该信号是保护跳闸的必要条件。 跳闸信号：收到该信号是保护跳闸的充分而必要 的条件。,三、高频通道的工作方式和高频信号的作用,高频闭锁方向保护由装在线路两侧保护的方向元件判别故障是否发生在被保护线路中。故障时，两侧高频起信，发出高频信号。线路内部短路，两侧方向元件均测为正 方向，均停发高频信号，两侧保护作用于各自断路器跳闸切除故障。线路外部短路，则近故障侧的方向元件测为反方向故障故不跳闸，同时继续向对侧发闭锁高频信号；远故障侧方向元件虽为正方向停信，但因收到对侧发来的闭锁信号，保护不出口，断路器不跳闸。,四、高频闭锁方向保护,先收讯后停讯的原则作用：防止启动元件与正方向元件动作时间的不配合而误动（启动元件应比跳闸准备元件动作快）。规定必须先收到信号10ms（证明通道完好）才允许正方向停信，准备跳闸。（1）启动元件动作首先发讯（2）停讯必须满足2个条件A、反方向元件不动作，正方向元件动作，与门3有输出B、收信10ms后，与门4有输出,（除此，还有跳位停讯、其它保护动作停讯）（3）区内故障时须满足两个条件A、正方向元件动作，反方向元件不动作B、先收信10ms后，无闭锁信号，与门5有输出,远方启动发讯机既可由启动元件启动，也可由收信机的输出启动。T1及门11、远方启动的作用防止区外故障时，近故障点侧的起动元件拒动而使远故障点侧保护误动。便于一侧的值班人员单独进行通道检查。,T1解环时间应大于外部故障可能持续的最长时间，一般取10s2、单电源系统时，须防区内故障时保护的拒动。,高频闭锁保护中的方向元件、方向元件的作用判别故障的方向、对方向元件的基本要求能反映所有的故障不受负荷的影响在正常负荷状态下不起动不受振荡的影响在振荡无故障时不误动，振荡中再故障时仍能动作,在两相运行时仍能起保护作用、方向元件的类型工频变化量的方向元件零序方向元件方向阻抗元件负序方向元件.,兼具高频闭锁方向保护和三段式距离（零序）保护的优点，既能快速切除保护范围内的各种故障，又能起到后备保护作用。闭锁式距离保护可以有距离段或段作为方向元件闭锁式零序保护可以有零序方向继电器作为方向元件,五、高频闭锁距离（零序）保护,六、允许式方向纵保护,在功率方向为正的一端向对端发送允许信号，此时每端的收信机只能接受对端的信号而不能接收自身的信号。每端的保护必须在正方向元件动作，同时又收到对端的允许的信号之后，才能动作于跳闸。,允许式保护一般采用键控移频的方式。正常运行时，收信机经常收到对端发送的频率为fG 的监频信号，其功率较小，用以监视通道的完好性。当正方向区内故障时，对端方向元件动作，键控发信机停发监频信号，改发跳频信号fT，其功率提升，收信机收到此信号后即允许本端保护跳闸。 允许式保护当区内故障伴随有通道破坏时，可能因高频信号送不出去而引起保护拒动。允许式保护一般采用相-相耦合，只有三相短路时难于通过。,超范围（POTT）和欠范围（PUTT）允许式,方向元件由距离元件来承担，由距离段保护动作键控发讯的称欠范围（PUTT）；由距离 、段保护动作键控发讯的称超范围（POTT）,弱馈保护,、弱馈保护的概念 当线路一侧是弱电源，甚至是无电源，在线路内部故障时该侧方向元件尤其是距离元件很可能因灵敏度不足而不能启动。若是允许式保护，弱电源侧发不出允许信号，强电侧也不能跳闸；若是闭锁式保护，弱电源侧发信机也可能启动，例如被强电源侧远方启动，弱电侧的方向元件不能停信，强电源侧也不能跳闸。为解决此问题而设的保护称为弱馈保护。,l 保护的快速性和安全可靠性n 线路保护动作时间30ms就基本满足要求。20ms快速。10ms特高速。l 保护动作加快后，就必须在短路的暂态过程中工作。至今为止保护的动作原理都建立在电流、电压为正弦波的基础上，保证正确测量的最有效方法就是滤波。数字滤波器的效果越好，需要的数据窗也越长，为此常常需要在滤波效果和动作速度间权衡折中。保护能否高速动作也与动作原理有关。比幅式和比相式。半波算法。,主保护与后备保护 系统暂态稳定的要求必须不带延时地切除全线故障时应采用纵联保护作为主保护。当系统稳定允许时，可采用阶段式距离和零序电流保护中的1和2段作为主保护。 后备保护是当线路主保护或断路器拒动时起作用的保护。分远后备和近后备。3段起后备作用。 近后备分二种：断路器失灵保护；由相邻线路近故障侧的保护起后备作用（要求距离保护的后备段在反向故障时动作）实际没有应用。因两种近后备都与可能拒动的保护在同一变电站内，如果变电站直流电源故障，两种近后备都不起作用。故近后备并不能代替远后备。,n高压线路采用两套纵联保护，实现主保护的双重化。原则上只要保护的性能十分完善，采用两套原理相同的保护装置是可行的；但由于系统的运行方式变化很大，也可能出