线路保护介绍

1、保护配置基本配置电压等级配置220kV线路接地和相间距离保护、零序方向过流保护、自动重合闸不一致保护、过电压保护纵联距离保护纵联差动保护110kV线路接地和相间距离保护、零序方向过流保护、自动重合闸基本配置纵联差动保护66kV线路相间距离保护、方向相过流保护、自动重合闸基本配置纵联差动保护1035kV线路过流保护、自动重合闸基本配置差动保护相间距离保护方向相过流保护系统差异接地系统和不接地系统的差异分相保护和不分相保护的差异：不一致、单跳、单重电压的差异：电容电流和末端过电压、网架中心和重要程度功能介绍距离保护：距离元件采用比相式姆欧继电器，即由工作电压Uop与极化电压Up构成比相方程。比相式

2、距离继电器的通用动作方程为：式中：工作电压，极化电压。对接地距离继电器，工作电压为： 对相间距离继电器，工作电压为：装置中三段式接地与相间距离继电器，在正序极化电压较高时由正序电压极化否则进入三相低压程序，此时采用记忆正序电压作为极化电压。采用非记忆的正序电压作为极化电压，故障期间，正序电压主要由健全相电压形成，正序电压同故障前保持一致，继电器具有很好的方向性。距离保护正方向故障动作特性应用于较短输电线路时，为了提高抗过渡电阻能力，极化电压中使用了接地距离偏移角如图中所示1，该定值可以由用户整定为0°, 15° 或 30°。接地距离偏移角会使动作特性圆向第一象限移

3、动。虽然这可提高测量过渡电阻的能力，在高阻接地故障条件下保证很好的动作性能，但是如果在线路对侧存在助增电源的情况下，对于经过渡电阻接地的故障可能会出现超越现象。为了防止超越，通常距离保护、段和零序电抗元件配合使用。零序电抗工作电压： 极化电压： ，式中为模拟阻抗，幅值为1，角度为78°。比相方程为 低压距离继电器保护采用记忆电压作为极化电压，通过比较极化电压与工作电压之间的相位关系来判别是否满足动作条件。工作电压： 极化电压： 这里：；为工作电压；为极化电压 ；为整定阻抗；为记忆故障前正序电压。负荷限制距离保护考虑系统过负荷工况下（正常过负荷和事故过负荷），负荷测量阻抗入侵距离元件导

4、致的距离保护（特别是距离段）误动作。负荷限制元件，由基于电压平面的负荷限制元件和基于阻抗平面的负荷限制元件组成，两者为“与”的关系，即只有两个负荷限制元件均满足，并结合距离继电器动作情况，才开放距离保护。振荡闭锁当电力系统发生系统振荡时，测量阻抗有可能进入距离保护的动作区，从而导致距离保护误动作。通常振荡发生在两个互联系统之间，为了保证系统的完整性，保护装置在振荡时不应误动作，否则会破坏系统的稳定性。因此，对于受振荡影响可能误动作的距离保护要增加振荡闭锁功能。振荡闭锁元件由四个元件共同完成如上任务。1) 启动开放元件启动元件开放瞬间，若按躲过静态最大负荷整定的正序过流元件不动作或动作时间尚不到

5、10ms，则将振荡闭锁开放160ms。该元件在正常运行突然发生故障时立即开放160ms，当系统先振荡时，正序过流元件先于启动元件动作，振荡闭锁被闭锁不开放，另外当区外故障或操作后160 ms再有故障时也被闭锁。2) 不对称故障开放元件在系统先发生振荡或装置开放160ms后，即使系统在振荡中又发生区内不对称故障时，振荡闭锁回路还可由不对称分量开放元件开放3) 对称故障开放元件 在系统先发生振荡或装置开放160ms后，若系统在振荡中又发生区内三相故障，则上述二项开放措施均不能开放振荡闭锁，装置中另设置了专门的对称故障开放元件，即测量振荡中心电压：为正序电压，是正序电压和电流之间的夹角。满足以下二部

6、分动作判据开放保护： a) 延时150ms开放。b) 延时500ms开放。零序保护：接地故障配合距离保护纵联差动、纵联距离：1 按使用通道分类为了交换信息，需要利用通道。纵联保护按照所利用通道的不同类型可以分为4种，通常纵联保护也按此命名，它们是：（1）导引线纵联保护（简称导引线保护）；（2）电力线载波纵联保护（简称载波保护）；（3）微波纵联保护（简称微波保护）；（4）光纤纵联保护（简称光纤保护）。2 各种传送信息通道的特点通道虽然只是传送信息的手段，但纵联保护采用的原理往往受到通道的制约。纵联保护在应用以下4种通道时应注意以下的特点：（1）导引线通道。这种通道需要铺设电缆，其投资随线路长度而

7、增加。当线路较长(超过十余公里)时就不经济了。导引线的电缆必须有足够的绝缘水平，从而使投资增大。导引线直接传输交流电量，故导引线保护广泛采用差动保护原理，但导引线的参数(电阻和分布电容)直接影响保护性能，从而在技术上也限制了导线保护用于较长的线路。（2）电力线载波通道。这种通道在保护中应用最广。载波保护是纵联保护中应用最广的一种。载波通道由高压输电线及其加工和连接设备(阻波器、结合电容器及高频收发信机)等组成。（3）微波通道。微波通信是理想的通信系统，但是保护专用微波通信设备是不经济的，应当与通信、远动等共用，这就要求在设计时把两方面兼顾起来。同时还要考虑信号衰落的问题。（4）光纤通道。光纤通

8、道与微波通道有相同的优点。光纤通信也广泛采用PCM调制方式。当被保护线路很短时，可以通过光缆直接将光信号送到对侧、在每半套保护装置中都将电信号变成光信号送出，又将所接收之光信号变为电信号供保护使用。由于光与电之间互不干扰，所以光纤保护没有导引线保护的那些问题，在经济上也是可以与导引线保护竞争的。3 按保护动作原理分类：按照保护动作原理纵联保护可分为两类：（1）方向纵联保护与距离纵联保护。两侧保护继电器仅反应本侧的电气量，利用通道将继电器对故障方向判别的结果传送到对侧。（2）差动纵联保护。每侧都直接比较两侧的电气量。类似于差动保护，因此称为差动纵联保护。差动保护：采样同步采用采样时刻调整法实现两

9、侧同步采样。两侧装置一侧作为参考端，另一侧作为同步端。以同步方式交换两侧信息，参考端采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息。同步端随时调整采样间隔，直到满足同步条件为止。首先，测出光纤通道延时。假定主机在TS时刻发出对时信号，从机在接收到对时信号之后，经过Tm时间，再将对时信号转发给主机，主机在TR时刻收到转发回来的信号，那么，可以得到通道的通信延时：Td （TR - TS - Tm）/2主机再将通道延时Td发送给从机。其次，测出采样时间误差。如果主机和从机采样完全同步，那么，在图中可知，Td TR 。如果主机与从机采样不同步，其中的采样时间误差为：T = TR Td。T>

10、;0，说明本侧比对侧提前采样时刻T；T<0，说明本侧比对侧滞后采样时刻T。再次，调整采样间隔。计算出T之后，修正下次采样的采样间隔T，这样即可保证从机与主机的采样起始时刻保持一致。差动保护：相电流差动元件稳态段动作方程：其中：Id：相差动电流，Ir：相制动电流，的含义同上。稳态段动作方程：其中：当满足动作方程时，稳态段相电流差动元件经25ms延时动作。差动保护：零序电流差动元件对于经高阻接地故障，采用零序电流差动元件具有较高的灵敏度。动作方程：其中：Id0： 零序差动电流（）Ir0： 零序制动电流（）零序电流差动元件通过低比率制动系数的稳态相电流差动元件选相，当满足动作方程后，零序电流差

11、动元件经短延时动作。纵联距离保护：闭锁式方向纵联保护是由线路两侧的方向元件分别对故障的方向作出判断，然后通过高频信号作出综合的判断，即对两侧的故障方向进行比较以决定是否跳闸。一般规定从母线指向线路的方向为正方向，从线路指向母线的方向为反方向。闭锁式方向纵联保护的工作方式是当任一侧方向元件判断为反方向时，不仅本侧保护不跳闸，而且由发信机发出高频电流，对侧收信机接收后就输出脉冲闭锁该侧保护。在外部故障时是近故障侧的方向元件判断为反方向故障，所以是近故障侧闭锁远离故障侧；在内部故障时两侧方向元件都判断为正方向，都不发送高频电流，两侧收信机接收不到高频电流，也就没有输出脉冲去闭锁保护，于是两侧方向元件

12、均作用于跳闸。这就是故障时发信闭锁式方向纵联保护功率倒方向在环网中发生外部故障时，短路功率的方向可能发生转换(简称功率倒向)，在倒向过程中不应失去闭锁信号。假设故障发生在线路L上靠近M侧的F点，断路器3Q先于断路器4Q跳闸。在断路器3Q跳闸前，线路L中的短路功率由N侧流向M侧，线路LI，M侧的方向元件不动作，向N侧发闭锁信号，在断路器3Q跳闸后，线路L中的短路功率倒向，M侧的方向元件动作，停止发信并准备跳闸，此时N侧的方向元件将返回向M侧发闭锁信号。但是可能M侧的方向元件动作快，N侧的方向元件返回慢，于是有一段时间两侧方向元件均处于动作状态，造成线路L的保护误动。解决的办法是启动元件动作或收信

13、机收信后经过一段时间（大于本保护的动作时间，小于相邻线断路器的跳闸时间）后尚未判为内部故障，就认为是外部故障，于是将保护闭锁一段时间，以避开两侧方向元件可能都处于动作状态的时间。此方法的缺点是如果紧接着发生内部故障则保护的动作稍有延迟，不过延时很短，是可容忍的。纵联距离保护：允许式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收对端的信号而不能接收自身的信号。每端的保护必须在方向元件动作，同时收到对端的允许信号之后，才能动作于跳闸，显然只有故障线路的保护符合这个条件。对非故障线路而言，一端是方向元件动作，收不到允许信号，而另一端是收到了允许信号但方向元件不动作，因此都不能跳闸。

14、纵联距离保护：载波通道利用电力线作为传输媒介：具有高安全性和可靠性。对继电保护来说分专用和复用通道两种，其基本结构如下，专用通道用相地耦合，复用一般为允许式，采用相相耦合。（1）阻波器阻止载波信号向母线分流，使载波信号电流沿高压线路向对端传送，特别是防止当母线或其他出线发生故障时，将信息短路。对工频电流为低阻抗，畅通无阻。（2）结合电容器与阻波器相反，对载波信号为低阻抗，畅通无阻，对工频电流为高阻抗，阻止分流，防止高电压对通信设备的危害。（3）结合滤波器它的作用，主要是阻抗匹配，防止反射，以减少衰耗。（4）高频电缆高频电缆采用同轴电缆，按通信标准采用75，一是减少衰耗，二是减少干扰。纵联距离保

15、护：专用收发讯机专用发讯机一般为闭锁式方向纵联保护用 （1）输入接口：接收发讯，不发讯为停讯。输出控制频率合成器及前置放大的控制门关闭或开放，以及控制收信滤波器的门控电路。（2）频率合成器。（3）前置放大：放大f0信号，以推动功放。（4）功放：将f0的功率放大到额定值，例如10W/40dBm。（5）输出滤波器：使占用带宽B=4KHz；使允许并机间隔同相3B,邻相OB，分流衰耗不大于1dB；满功率发信时，外线谐波电平：-26dBm；外线输出阻抗75，使回波衰耗10dB。（6）收讯滤波器：一般使用收信通频带2KHz(f0±1KHz)，带外衰耗满足35dB。（7）高频解调：将收讯频率(f0

16、)与载供信号频率f0+12KHz，混频后解调出12KHz。同时输出通道监视。（8）输出接口：将收讯情况传给保护装置（送到通道衰减增大3dB告警电路和收信输入电平指示电路）。纵联距离保护：音频接口当采用允许式纵联保护时，收发信机要采用移频制(FSK)。为了节约通道，一般与调度载波机复用。保护通过音频接口装置与载波机联系，在同一音频通道内，有话音通道和保护信号。正常作话音通道，当保护工作时，话音被闭锁，称为交替复用。在一个4KHz音频通道上，也可与远动信号共享，但同一时间只传送一个命令正常保护不动作时，通道发送监视频率f，通道为保护专用时，监视频率由音频接口装置产生，通道交替复用时，由载波机产生。

17、此时音频接口装置收到f，此信号也作为收信监视通道是否正常之用。重合闸：单重、三重不一致：三相不一致保护采用三个跳位TWJA、TWJB、TWJC以及各相有流条件综合判别结果来启动。当有TWJ开入且对应相有流时保护装置经1s延时报跳闸位置异常，并作为不一致保护的闭锁条件。当有一相或两相TWJ时，经10s延时报跳闸位置异常，但不闭锁不一致保护。当不一致保护投入，任一相TWJ动作, 且无电流时, 确认为该相开关在跳闸位置, 当任一相在跳闸位置而三相不全在跳闸位置，则确认为不一致。不一致可经零序电流或负序电流开放，由控制字三相不一致经零负序控制其投退。不一致动作条件满足后经逻辑定值三相不一致时间出口跳开本断路器三相。过电压：当线路本端过电压，保护经过电压保护动作时间定值延时跳本端断路器。过电压保护可反应任一相过电压动作（逻辑定值过电压三取一方式为“1”），也可反应三相均过电压（逻辑定值过电压三取一方式为“0”）。过电压跳闸命令发出后，若三相均无流时收回跳闸命令。过电压启动远跳当线路本侧过电压保护元件动作，固定启动远跳。如果满足以下任一条件则启动远方跳闸装置：1）