继电保护新原理与新技术光纤电流纵差保护

1、继电保护新原理与新技术光纤电流纵差保护第1页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二光纤电流纵差保护原理以母线流向被保护线路方向为正方向动作电流(差动电流)为制动电流为动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲线上方，继电器动作。 第2页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二输电线路电流纵差保护原理线路内部短路动作电流 制动电流因为 继电器动作。 凡是在线路内部有流出的电流，都成为动作电流。 第3页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二输电线路电流纵差保护原理线路外部短路 动作电流制动电流因为 继电器不动。凡是穿越性的电流不产生动作电流

2、，只产生制动电流。第4页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二输电线路电流纵差保护的主要问题 电容电流的影响 电容电流是从线路内部流出的电流，因此它构成动作电流。由于负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流。所以在空载或轻载下电容电流最容易造成保护误动。 解决方法： 提高起动电流定值 必要时进行电容电流补偿第5页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二输电线路电流纵差保护的主要问题 重负荷情况下线路内部经高电阻接地短路，灵敏度可能不够。 负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流而不产生动作电流。 经高电阻短路，短路电流 很小，因此动作电流很小 因而灵敏度可能不

3、够。 解决方法： 采用工频变化量比率差动继电器和零序差动继电器第6页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二输电线路电流纵差保护的主要问题 TA断线，差动保护会误动。 为了在单侧电源线路内部短路时电流纵差保护能够动作，因此差动继电器在动作电流等于制动电流时应能保证动作。这样在一侧TA断线时差动保护会误动。 解决方法： 采取措施防止TA断线时差动继电器误动。第7页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二输电线路电流纵差保护的主要问题 由于两侧TA暂态特性和饱和程度的差异、二次回路时间常数的差异在区外故障或区外故障切除时出现差动电流（动作电流），容易造成差动继电器误

4、动。 解决方法： 提高比率制动特性的起动电流和制动系数。在制动量上增加浮动门槛。第8页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二输电线路电流纵差保护的主要问题 两侧采样不同步，造成不平衡电流的加大。 线路纵差保护与元件保护中用的纵差保护不同，线路纵差保护两侧电流是由不同装置采样的。两侧电流采样时间不一致，使动作电流不是同一时刻的两侧电流的相量和，最大的误差是相隔一个采样周期。这将加大区外故障时的不平衡电流。 解决方法： 使两侧采样同步，或进行相位补偿。第9页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二差动继电器的种类和特点工频变化量分相差动继电器的构成 动作电流 制动

5、电流 取为定值单中差动电流高定值、4倍实测电容电流和 中的最大值。由于 大于电容电流,依靠定值躲电容电流影响. 第10页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二差动继电器的种类和特点 工频变化量差动继电器的特点不受负荷电流的影响。因此负荷电流不会产生制动电流。受过渡电阻的影响也较小。在单侧电源线路上发生短路，只要短路前有负荷电流，短路后无电源侧的工频变化量电流也会形成动作电流。 由于上述原因该继电器很灵敏。提高了重负荷线路上发生经高电阻短路时的灵敏度。第11页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二差动继电器的种类和特点稳态段分相差动继电器的构成 动作电流 制动

6、电流 取为定值单中差动电流高定值、4倍实测电容电流和 中的最大值。依靠 定值躲电容电流。第12页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二差动继电器的种类和特点稳态段分相差动继电器的构成 动作电流 制动电流 取为定值单中差动电流低定值、1.5倍实测电容电流和 中的最大值。依靠定 值躲电容电流。 经40ms延时动作。第13页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二差动继电器的种类和特点零序差动继电器的构成 动作电流 制动电流 为定值单中零序起动电流定值。 经100ms延时动作。 零序差动继电器本身无选相功能，所以再另外用稳态分相差动继电器选相。两者构成与门。 第14

7、页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二差动继电器的种类和特点 零序差动继电器的特点由于不反应负荷电流，所以负荷电流不产生制动电流。受过渡电阻的影响较小。 因此在重负荷线路上发生经高电阻短路时灵敏度较高。第15页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二差动继电器的种类和特点与零序差动继电器配合使用作为选相用的稳态分相差动继电器的构成 动作电流 为经过电容电流补偿后的差动电流。 制动电流 为 、0.6倍实测电容电流和 中的最大值。制动 系数仅取为0.15。第16页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二差动继电器的种类和特点 选相用稳态分相差动继

8、电器特点由于 值和制动系数值都取得很小，所以该继电器很灵敏。不会影响零序差动继电器的灵敏度。由于 比电容电流小，故动作电流要经电容电流补偿。当计算电容电流与实测电容电流相差较大时、判断TV断线时、判断电容电流很小时，动作电流不再进行电容电流的补偿。为防止电容电流的影响，将初始动作电流由 抬高到 。因为电容电流的补偿要用到TV的电压和线路容抗的定值，而这些值现在可能是不正确的。第17页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二差动继电器的种类和特点 选相用稳态分相差动继电器特点判别计算电容电流与实测电容电流相差较大的条件 或 式中 为实测电容电流。上式说明可能整定 的 值有错。 或

9、 式中 为TA二次额定电流。该式说明电容电 流还比较大。 与式构成与 门。满足条件，不进行电容电流的补偿，而通过抬高起动电流定值来躲过电容电流的影响。 第18页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二差动继电器的种类和特点 选相用稳态分相差动继电器特点判别电容电流很小的判据 及 满足上两判据说明电容电流很小，不需进行电容电流的补偿。但为了在空载电容电流作用下该继电器不误动，将起始动作电流由 抬高到 。因为电容电流很小，该 值也不是很大，不会影响线路内部短路灵敏度。 第19页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二电容电流的补偿 其中故而第20页，共36页，202

10、2年，5月20日，19点54分，星期二在64kb/s通信接口的条件下，实现了每周12点采样数据的传输，而其他差动保护每周仅传输46点。每周12点的采样数据保证了差动继电器工作的正确性和工频变化量差动继电器的实现。在2Mb/s通信接口的条件下，实现了每周24点采样数据的传输及差动计算。采样数据的传输第21页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二经差动开放的远方跳闸 装置接收到对侧的分相跳闸信号，用本侧的高灵敏度的差动继电器作为就地判据跳对应相。 高灵敏度的差动继电器就用零差中的选相用的经电容电流补偿的分相差动继电器。第22页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期

11、二防止TA断线误动的措施差动保护部分的计算，包括:差动继电器的计算、逻辑程序和出口程序都在故障计算程序中进行。也可以说只有起动元件起动后才投入差动保护。起动元件如果不起动，在正常运行程序中差动保护根本没有计算，相当于差动保护没有投入。第23页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二防止TA断线误动的措施 防止TA断线误动的措施是：只有在两侧起动元件均起 动，两侧差动继电器都动作的条件下才能发出跳闸命令。 为此，每一侧差动继电器动作后都要向对侧发一个允许 信号。差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件: 本侧起动元件起动 本侧差动继电器动作 收到对侧差动动作的允许信号 这样当一侧TA

12、断线，由于电流有突变或者有零序电流， 起动元件可能起动，差动继电器也可能动作。但对侧没 有断线，起动元件没有起动。差动继电器没有进行计算， 不能向本侧发差动动作的允许信号。所以本侧不误动。 第24页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二长期有差流的装置异常信号 在TA断线时应发长期有差流的装置异常信号。为此在 正常运行程序中加一个有压差流元件。该差流元件就用 选相用的稳态分相差动继电器，该继电器十分灵敏。可 有效地检测出出现差电流的异常情况。 有压差流元件的动作条件: 差流元件动作 差流元件的动作相或动作相间电压 、 上两条件与门经10秒延时发长期有差流信号。 第一个条件说明

13、有差电流，第二个条件说明系统无故 障，满足这两个条件说明可能是TA断线，也可能是电 流的数据采集通道有故障。 第25页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二长期有差流的装置异常信号在TA断线侧如果起动元件没有起动（例如空载情况下发生断线），在正常运行运行程序中有压差流元件动作，10秒后发长期有差流信号。如果起动元件起动了，程序进入故障计算程序。在该程序中，由于收不到对侧允许信号保护不会误动。起动元件连续7秒不动作，返还正常运行程序。再经10秒后发长期有差流信号。在TA未断线侧在正常运行程序中10秒后也可发出长期有差流信号。第26页，共36页，2022年，5月20日，19点54

14、分，星期二长期有差流的装置异常信号 装置发了长期有差流的信号后如果TA断线闭锁差动控制字 则闭锁差动保护。如果TA断线闭锁差动控制字 则不闭锁差动保护。但是将差动继电器的定值抬高到 TA断线差流定值。第27页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二弱电侧电流纵差保护存在的问题当有一侧是弱电源侧或无电源侧，在线路内部短路时，无电源侧起动元件可能不起动。例如无电源侧变压器中性点不接地，短路前线路空载，短路后由于既无电流突变量又无零序电流，起动元件不动作。起动元件不动作，程序在正常运行程序。此时无电源侧差动继电器没有进行计算，不会向对侧发允许信号。导致电源侧电流纵差保护拒动。为解决该

15、问题，931保护中增加一个低压差流起动元件。第28页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二低压差流起动元件除两相电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不对应起动元件外，931保护再增加一个低压差流起动元件。低压差流起动元件起动条件 差流元件动作。该差流元件就是选相用的 稳态分相差动继电器。 差流元件的动作相或动作相间电压 、 。 收到对侧的允许信号。 第29页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二低压差流起动元件这样在空载线路上发生短路时，如果无电源侧变压器中性点又不接地，使电流突变量和零序起动元件没有起动。但无电源侧由于： 差流元件动作。 差流元件动作相

16、和动作相间的电压就是短 路点的电压。该电压低于0.6倍额定电压。 电源侧短路后起动元件能起动，差动继电 器动作，向无电源侧发允许信号。所以无 电源侧能收到允许信号。 满足上述三个条件无电源侧差流起动元件起动，在故障计算程序中差动继电器动作。向电源侧发允许信号。所以电源侧电流纵差保护可以动作发跳闸命令。第30页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二在N侧断路器处于三相跳闸状态下线路上发生短路。N侧所有起动元件都不会起动，故而N侧无法向M侧发允许信号，导致M侧电流纵差保护拒动。为此采取当三相 时发允许信号的措施。这样当线路上发生短路时，对侧电流纵差保护就可以动作。三相 发允许信号

17、的作用第31页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二对付两侧TA特性不一致的措施如果两侧TA的暂态特性不相同、两侧TA饱和特性不同以及两侧二次回路时间常数不同将可能导致区外短路或区外短路切除时电流纵差保护误动。解决的措施是 所有差动继电器（除选相用的差动继电器外） 均采用较高的制动系数0.75。 差动继电器的动作方程中均采用自适应的浮 动制动门槛。第32页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二同步采样线路两侧两套装置采样时刻不可能完全相同。最大的采样时刻误差为一个采样周期。931保护的采样频率为 ，采样周期为 ，折合工频电角度 。区外短路时两个相差 的相量相减将产生不平衡电流。解决的办法是： 使两侧装置同步采样。 求出两侧采样时刻差对应的工频电角度，然 后进行相位补偿。931保护采用同步采样方法。第33页，共36页，2022年，5月20日，19点54分，星期二同步采样装置刚上电时，或测得的两侧采样时间差 超过规定值时，启动一次同步过程。在同步过程中测量信号传输延时 ，并计算两侧采样时间差 。然后由