第4章输电线纵联保护

第四章输电线纵联保护

基本要求学习内容习题与思考题PilotProtectionofTransmissionLine1目前一页\总数六十一页\编于二十一点本章基本要求

掌握纵联保护的基本概念；掌握输电线纵联差动保护；掌握输电线的高频保护；返回2目前二页\总数六十一页\编于二十一点本章内容(4学时)

第一节纵联保护的基本概念第二节输电线纵联差动保护第三节输电线的高频保护3目前三页\总数六十一页\编于二十一点第一节

纵联保护的基本概念一、问题的提出无法实现全线速动4目前四页\总数六十一页\编于二十一点电气元件故障时两端电气量的特征分析所选电气量区内故障特征区外或正常运行时特征保护原理功率方向均指向被保护元件一端指向被保护元件反方向纵联方向

电流大小纵联电流差动电流相位相差180接近同相纵联电流相位差动测量阻抗正向二段内一端反向纵联距离5目前五页\总数六十一页\编于二十一点二、纵联保护的定义利用通信通道，将输电线路两端的保护装置纵向连接起来，使各端的电气量传送到对端，以便两端的电气量的比较，判断故障点发生在本线路范围之内还是之外，从而确定是否切断所保护的线路。理论上具有绝对的选择性6目前六页\总数六十一页\编于二十一点纵联保护的基本构成双端保护

实现被保护元件两端电气量的采集处理。计算本端的电气量信息，如电流，功率方向，电流相位，故障距离等。通信设备

将上述信息发送至对端的保护设备，同时接收对端保护发送的信息并送至本端保护单元。通信信道

信息传输的媒介。7目前七页\总数六十一页\编于二十一点(1)按通信通道划分：三、纵联保护的分类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8目前八页\总数六十一页\编于二十一点三、纵联保护的分类(2)按保护动作原理划分：方向纵联保护距离纵联保护(比较两端逻辑量)纵联差动保护(比较两端电气量)9目前九页\总数六十一页\编于二十一点(3)按保护形式划分：单元保护(相位比较纵联保护、纵联电流差动保护)、非单元保护(方向纵联保护、距离纵联保护)三、纵联保护的分类10目前十页\总数六十一页\编于二十一点第二节

输电线纵联差动保护一、纵联差动保护的基本原理用辅助导线（或称导引线）作为通道11目前十一页\总数六十一页\编于二十一点流入继电器的电流，即各互感器二次侧电流的总和为内部故障：12目前十二页\总数六十一页\编于二十一点同一个电流I1，从线路一端流入到另一端运行正常或外部故障（实际流向）：不平衡电流13目前十三页\总数六十一页\编于二十一点运行正常或外部故障（规定流向）：14目前十四页\总数六十一页\编于二十一点短路点的总电流为内部故障：差动回路的电流为环流法纵差动保护只用于变压器、发电机以及母线。15目前十五页\总数六十一页\编于二十一点电流综合器∑I隔离变压器电流综合器∑I隔离变压器二、输电线纵联差动保护的基本原理16目前十六页\总数六十一页\编于二十一点（1）环流法正常和外部故障：IM和IN大小相等，相位差180°。因而导引线两端电压Um和Un也是大小相等，相位相反，在导引线上产生一环流。17目前十七页\总数六十一页\编于二十一点内部故障：IM和IN以及Um和Un的大小不相等，相位相反。GB的两端不再工作于次级短路状态，其初级电压升高，使继电器动作挑战。18目前十八页\总数六十一页\编于二十一点正常和外部故障：IM和IN大小相等相位相反，Um和Un的大小也相等，相位相反，但反向连接，故导引线中无电流。两端GB工作于开路状态，其初级电流很小，不足以继电器跳闸。（2）均压法19目前十九页\总数六十一页\编于二十一点内部故障：IM和IN以及Um和Un的大小不相等，相位相反，导引线中将有电流流通，GB的初级回路中也将有电流流入继电器，使保护器动作跳闸。20目前二十页\总数六十一页\编于二十一点三、影响输电线纵联差动保护正确工作的因素(P145)电流互感器的误差和不平衡电流导引线的阻抗和分布电容导引线的故障和感应过电压21目前二十一页\总数六十一页\编于二十一点第三节

输电线的高频保护一、高频保护的基本概念高频保护是以输电线载波通道为通信通道的纵联保护。广泛应用于高压和超高压输电线路，是比较成熟和完善的一种无时限快速原理保护。22目前二十二页\总数六十一页\编于二十一点高频保护是将线路两端的电流相位（或功率方向）转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成一高频（载波）电流的通道，将此信号送至对端，进行比较。方向高频保护：比较保护线路两端的功率方向相差高频保护：比较两端电流的相位功率方向或电流相位转化为高频信号以及如何进行比较23目前二十三页\总数六十一页\编于二十一点二、高频通道的构成原理利用“导线-大地”作为高频通道24目前二十四页\总数六十一页\编于二十一点主要元件1：阻波器：由一电感线圈和可变电容器并联组成的回路，其谐振频率为载波频率。对载波电流：Z>1000Ω，将高频电流限制在被保护范围线路内；对工频电流：Z>0.04Ω，工频电流畅通无阻。25目前二十五页\总数六十一页\编于二十一点主要元件2：耦合电容器：与连接滤波器共同配合，将载波信号传递至输电线路，同时使高频收发信机与工频高压线路绝缘。对工频电流具有很大的阻抗，可防止工频高压侵入高频收信机。对高频电流阻抗很小，有利于高频电流顺利通过。26目前二十六页\总数六十一页\编于二十一点主要元件3：连接滤波器：由一个可调节的空心变压器及连接至高频电缆一侧的电容器组成。与耦合电容器组成一个四端网络的“带通滤波器”，时所需频带的高频电流能够通过。27目前二十七页\总数六十一页\编于二十一点主要元件4：高频电缆：连接主控室的高频收发信机与户外变电站的带通滤波器。28目前二十八页\总数六十一页\编于二十一点主要元件5：高频收发信机：用来发出或接受高频信号。29目前二十九页\总数六十一页\编于二十一点主要元件6：接地刀闸：在调整或维修高频收发信机和连接滤波器时，将它接地以保证人身安全。30目前三十页\总数六十一页\编于二十一点三、高频通道的工作方式和高频信号的作用工作方式：经常无高频电流(故障时发信)

经常有高频电流(长期发信)高频信号：

线路一端的高频保护在故障时，向线路另一端的高频保护所发出的“信息”或“命令”。31目前三十一页\总数六十一页\编于二十一点闭锁信号：高频保护动作跳闸的必要条件①线路外部故障

由一端的保护发出高频闭锁信号，将两端的保护闭锁；②线路内部故障

两端均不发信号因而收不到闭锁信号，保护即可动作“跳闸”保护元件闭锁信号跳闸脉冲&32目前三十二页\总数六十一页\编于二十一点允许信号：高频保护动作跳闸的必要条件①线路外部故障

因故障点端不发允许信号，故对端保护不跳闸；②线路内部故障

两端保护应同时向对端发出允许信号，使保护装置能够动作“跳闸”保护元件允许信号跳闸脉冲&33目前三十三页\总数六十一页\编于二十一点跳闸信号：高频保护动作跳闸的充分必要条件每一端装设电流速段、距离I段或零序保护；纵联差动保护保证动作的选择性，保证全线任一点故障的快速切除。保护元件跳闸信号跳闸脉冲>134目前三十四页\总数六十一页\编于二十一点四、方向高频保护1）高频闭锁方向保护的基本原理

高频闭锁方向保护是以高频通道经常无电流而在外部故障时发出闭锁信号的方式构成的。此闭锁信号由短路功率方向为负的一端发出，这个信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁。35目前三十五页\总数六十一页\编于二十一点对线路BC：保护3和保护4的功率方向均为正，保护应动作于跳闸。工作原理：36目前三十六页\总数六十一页\编于二十一点对线路AB、CD：B和C侧的功率方向为线路流向母线，即功率方向为负。保护2和保护5发出闭锁信号，此闭锁信号通过高频通道送到对端时保护1和6也被闭锁。工作原理37目前三十七页\总数六十一页\编于二十一点

结论：该保护的工作原理是利用非故障线路的一端发出闭锁该线路两端的保护高频信号，而对于故障线路两端外侧则不需要发出高频信号，使保护器动作跳闸。这就可以保证在内部故障并伴随有通道的破坏时，保护装置仍然能够正确地动作。38目前三十八页\总数六十一页\编于二十一点

高频闭锁方向保护的原理接线图启动元件1：发出闭锁信号启动元件2：准备跳闸功率方向元件3：判断短路功率方向中间继电器：内部故障时停止发出高频信号带有工作线圈和制动线圈的极化继电器：控制保护跳闸回路拒动：制动线圈或两组线圈同时有电流39目前三十九页\总数六十一页\编于二十一点

发生故障时保护的工作过程：外部故障保护1：制动线圈和工作线圈均有电流。保护2：只有制动线圈有电流。40目前四十页\总数六十一页\编于二十一点

发生故障时保护的工作过程：内部故障保护1和保护2：只有工作线圈均有电流。41目前四十一页\总数六十一页\编于二十一点发生故障时保护的工作过程：单端供电线路内部故障在受电端的半套保护不启动，也不发送高频闭锁信号。此时电源端的保护立即动作使电源端的断路器跳闸。42目前四十二页\总数六十一页\编于二十一点2）高频闭锁负序方向保护的构成原理双方向动作的负序功率方向元件GJ2带延时返回的中间器1ZJ具有工作线圈和制动线圈的极化继电器2ZJ出口跳闸继电器3ZJ43目前四十三页\总数六十一页\编于二十一点内部故障：向下闭合工作线圈工作收不到闭锁信号两端的发信机均不启动跳闸44目前四十四页\总数六十一页\编于二十一点外部故障：向上闭合触点闭合收到闭锁信号发信机发闭锁信号不跳闸45目前四十五页\总数六十一页\编于二十一点3）高频闭锁距离保护的构成原理距离保护+高频保护=高频闭锁距离保护46目前四十六页\总数六十一页\编于二十一点

高频闭锁距离保护的构成原理延时跳闸47目前四十七页\总数六十一页\编于二十一点

内部故障（d1点故障）：触点断开触点闭合跳闸有信无信A端48目前四十八页\总数六十一页\编于二十一点

外部故障：触点断开有信B侧距离II段不动作(发信)延时跳闸A端保证选择性49目前四十九页\总数六十一页\编于二十一点

高频闭锁零序保护：与高频闭锁距离保护相同，只需用三段式零序电流方向元件代替三段式距离元件。

两种保护的缺点：主保护（高频保护）和后备保护（距离或零序保护）的连线互相连在一起不便于运行和检修，距离保护退出运行时高频保护根本不能独立工作，其灵活性较差。50目前五十页\总数六十一页\编于二十一点五、相差动高频保护1）相差动高频保护的基本原理比较被保护线路段两端的短路电流的相位（相同=动作，反之不动作）51目前五十一页\总数六十一页\编于二十一点

工作原理：

当采用高频通道经常无电流，而在外部故障时发出高频电流（即闭锁信号）的方式来构成保护时，在实际上可以做成当短路电流为正半周，是它操作高频发信机发出高频电流，而在负半周则不发。（内部故障）（外部故障）52目前五十二页\总数六十一页\编于二十一点53目前五十三页\总数六十一页\编于二十一点2）比相回路鉴别高频电流是连续的、还是有间断的、以及间断角度大小的回路。54目前五十四页\总数六十一页\编于二十一点外部故障：收到连续的高频电流，“否元件”无输出，则比相回路无输出。内部故障：收到间断的高频电流，“否”元件有输出，当间断时间大于一定的角度时，延时t1的元件有输出，t2展宽后，作用于出口跳闸。55目前五十五页\总数六十一页\编于二十一点正常无故障：高定值