纵联保护工作原理及故障处理

纵联保护工作原理及故障处理1/31一、纵联保护工作原理

1、纵联保护:纵联保护是综合反应线路两侧电气量变化保护，对本线路全长范围内故障均能瞬时切除。2/312、原理：线路两端保护都能够测量到对端保护动作信号，再与本侧带方向保护动作信号比较、判定，以确定是否为区内故障，若为区内故障，则瞬时跳闸。这样无论在线路任何一处发生故障，线路两侧保护都能瞬时动作跳闸。3/313、从原理上看，纵联保护分为两类：第一类是纵联方向保护。即反应线路故障测量原件为多种不一样原理方向元件。目前在保护中采取方向元件主要有：方向阻抗元件、负序功率方向元件、零序功率方向元件、突变量方向元件。利用高频通道将线路对侧方向判断成果传送到另一侧，每侧保护通过逻辑判断辨别内外部故障。可见此类保护属于间接比较线路两侧电量纵联保护。目前在电力系统运行此类保护有高频距离(闭锁/允许)保护、高频负序(闭锁/允许)保护、高频零序方向(闭锁/允许)保护、高频突变量方向(闭锁/允许)保护。第二类是差动纵联保护。此类保护是直接将对侧电流相位信息传送到本侧，本侧电流相位信息也传送到对侧。每侧保护对两侧电流相位进行比较，从而判断出区内外故障。此类属于直接比较两侧电量纵联保护，目前在电力系统运行此类保护有高频相差保护、导引线差动保护、光纤纵差保护、微波电流分相差动保护。4/314、纵联保护按信号传输通道，可分为4类：（1）导引线纵联保护（2）电力线载波纵联保护（3）微波纵联保护（4）光纤纵联保护采取电力线载波通道传输，以高频方向保护和高频闭锁距离保护为保护双微机保护是220kV高压线路保护配备主要方式。伴随光纤技术在电力系统通信中广泛应用，目前已实现用光纤通道传输保护信息。光纤通道具有传输速率高、抗干扰性能好、安全可靠性高、能保持长期不间断地传输信号特点，已成为纵联保护传输通道首选方式。5/31二、高频通道组成与作用图一纵联保护载波通道组成6/311、高频通道组成：

1）线路耦合电容器输电线路耦合方式相地耦合：A相：高闭、载波；B相：方向高频（相差高频）；C相：远切、载波。相相耦合：A相与B相：高闭C相：远切、载波。2）线路阻波器避免高频信号向母线方向分流设备。L-C组成并联谐振回路（单频、宽频等）。高频信号呈很大阻抗，使高频信号被限制在所保护输电线路之内传输。工频电流呈很小阻抗，不影响工频电力传输，线路阻波器由主线圈，调谐元件和避雷器组成。阻波器故障较多是避雷器和调谐电路故障引发。7/313）耦合电容器工频电流呈很大阻抗，避免其侵入高频收发信机；高频信号呈很小阻抗。与结合滤波器共同组成带通或高通滤波器，只允许此通带频率之内高频信号通过。当高频通道衰耗偏大时，如检查阻波器与结合滤波器没有问题，应检查电容式电压互感器接线盒中放电间隙是否短路4）结合滤波器结合滤波器电路一般由排流线圈和耦合电容器以及电感、电容组成高通或带通电路。与耦合电容器组成带通或高通滤波器；起阻抗匹配作用，减小高频信号衰耗（电力架空线特性阻抗为400Ω、300Ω（分裂导线）；高频电缆特性阻抗为75Ω或100Ω）。使电力线载波机或高频收发信机与高压线路隔离。结合滤波器主要故障：绝缘水平下降：避雷器损坏：5）接地刀闸在调整或检修电力线载波机收发信机和结合滤波器时，将它接地，耦合电容器下端绝对不能悬空，不然，高压电将危及人身安全。8/316）高频电缆电力线载波机或收发信机与结合滤波器之间连接电缆。主要存在问题：串扰其他通道、阻抗失配、高频电缆接地。7）高频收发信机目前电力系统使用收发信机厂家：南瑞继保------LFX-912/913、PCS-912/913国家南自------PSF630许继电气------SF-500、600、960扬州电讯------YBX1、3、10宏图高科------GSF-1、3、99/312、高频通道作用高频保护需要良好高频通道高频保护依靠两侧收发信机通过高压输电线路传输高频信号。电力系统无端障时，干扰相对来说较小，两侧高频保护基本处于待命状态；电力系统突发故障时，高频保护要在比正常时严重几倍干扰情况下，及时启动，并完成收、发信，把保护动作信息精确送至对侧高频保护装置；高频保护除输电线路结合加工设备需提供良好通道、对二次高频设备必须具有良好抗干扰性能，避免高频保护在故障连续干扰时间内因信号误收、误发而造成保护动作（误动和拒动）。10/31三、差动保护光纤通道组成

1、光纤保护通道设备（南瑞继保）RCS-901/2F（M）系列光纤方向、距离保护RCS-931/943/953系列线路纵差保护FOX-40/41系列光纤通信接口装置MUX－64/2M系列光纤通信接口装置主要应用连接方式如下：11/3112/312、光纤通道保护配备光纤通道保护应在用主要有两端保护装置间直接使用光纤连接专用光纤通道方式和数字复用光纤通道方式两种。（1）专用光纤通道方式通道配备专用光纤：一根光纤只用来传输一种方向保护信息，不与其他任何信息复用。一对光纤可用来传输（双向）一条线路两侧保护信息。专用光纤通道构造及其时钟设置如图1和图2所示。图1专用光纤通道构造13/31图2内时钟“主-主”方式时钟设置：采取专用光纤通道，两侧保护装置时钟方式应设置为内时钟方式，即两侧装置发送时钟作在“主-主”方式，数据发送采取本机内部时钟，接收时钟从接收数据码流中提取，如图2所示。时钟方式：通过控制字“专用光纤”置“1”或清“0”来设置通信时钟。a）采取专用光纤时，“专用光纤”置“1”，时钟方式采取“主－主”方式；b）复接PCM方式时，“专用光纤”清“0”，时钟方式采取“从－从”方式；c）复接PCM时，采取“从－从”方式可处理系统同步问题。14/31图3复用PCM光纤通道构造图4复用2M通道构造（2）数字复接方式通道配备复接PCM：保护信息按G.703同向接口形式，以64Kbit/s速率复接到PCM交换机，和其他信息复用后一起传输。（a）复用PCM通道构造（如图3所示）（b）复用2M通道构造（如图4所示）15/31（c）主要参数设备设置时钟设置：通过64k同向接口复接PCM通信设备或复用2M通道，则两侧保护装置时钟方式应选用外部时钟方式，即两侧装置发送时钟工作在“从-从”方式，据发送时钟和接收时钟为同一时钟源，均是从接收数据码流中提取，数据发送64kbit/s从SCC来码型变换光纤发送（主）光纤数据，接收64kbit/s去SCC码型变换光纤接收（主）光纤时钟，提取DPLL发时钟内部时钟64kHz晶振，如图5所示。图5外部时钟“从-从”方式16/31四、保护装置1、RCS-931输电线路光纤电流纵差保护（1）保护配备主保护光纤电流纵差保护、工频变化量接地、相间距离Ⅰ段后备保护以正序电压为极化量阻抗继电器组成三段式接地、相间距离保护A型：零序电流Ⅱ段(带方向)、Ⅲ段(方向可选择)B型：零序电流Ⅰ、Ⅱ段(带方向)、Ⅲ、Ⅳ段(方向可选择)D型：零序电流Ⅱ段(带方向)、零序反时限方向电流保护(方向可选择)重合闸单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸、重合闸停用17/31（2）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工作点位于比率制动特性曲线上方，继电器动作。

18/31线路内部短路动作电流制动电流由于

继电器动作。凡是在线路内部有流出电流，都成为动作电流。

19/31线路外部短路

动作电流制动电流由于

继电器不动。凡是穿越性电流不产生动作电流，只产生制动电流。20/312、RCS-902数字式超高压线路成套迅速保护装置（1）保护配备主保护纵联距离、零序方向、工频变化量距离后备保护A型：三段式接地距离、三段式相间距离、二个延时段零序方向过流B型：三段式接地距离、三段式相间距离、四个延时段零序方向过流C型：有分相命令，纵联保护方向按相比较，适用于同杆并架双回线，后备保护配备同RCS-902A；D型：以RCS-902A为基础，仅将零序Ⅲ段方向过流保护改为零序反时限方向过流保护重合闸单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸、重合闸停用21/31（2）纵联距离保护原理距离方向继电器RCS_902A（B、C、D）由距离方向和零序方向继电器，经通道交换信号组成全线路迅速跳闸方向保护，即装置纵联保护。将按超范围整定距离继电器组成方向比较元件，其动作特性与距离保护基本一致，由低压距离继电器、接地距离继电器、相间距离继电器组成。

(a)低压距离继电器工作电压：极化电压：正方向故障时，动作特性如图1，反方向故障时动作特性如图2。22/31(b)接地距离继电器工作电压：极化电压：动作特性如图2

图1正方向故障时动作特性图2反方向故障时动作特性23/31(C)相间距离继电器工作电压：极化电压：动作特性如图3.7.5。(d)反方向距离继电器该继电器仅在保护投退控制字‘弱电侧’＝1时才投入，它由三个接地距离继电器和三个相间距离继电器组成。在弱电侧，当距离方向和零序正反方向元件均不动作时，若反方向距离继电器动作，则判为反方向故障，若反方向距离继电器不动作，则不以为是反方向故障。图3三相短路稳态特性24/31零序方向继电器零序正反方向元件（F0+，F0-）由零序功率P0决定，P0由3U0和3I0*ZD乘积取得(3U0、3I0为自产零序电压电流，ZD是幅值为1相角为78°相量)，P0>0时F0-动作；P0<-1伏安（IN=5A）或P0<-0.2伏安（IN=1A）时F0+动作。纵联零序保护正方向元件由零序方向比较过流元件和F0+与门输出，而纵联零序保护反方向元件由零序启动过流元件和F0-与门输出。

25/313、装置介绍及故障处理

（1）RCS-931、RCS-902保护装置面板布置图RCS-931装置正面面板布置图RCS-902装置正面面板布置图26/31（2）RCS-931（RCS-902）保护装置面板信号灯说明批示灯名称颜色说明正常异常运行绿色不亮在装置正常运行时亮，装置故障或进入调试菜单时熄灭TV断线不亮红色装置判断母线TV断线时亮充电黄色不亮线路重合闸装置完成充电时亮通道异常不亮黄色光纤通道异常时亮跳A不亮红色开关A相跳闸时亮跳B不亮红色开关B相跳闸时亮跳C不亮红色开关C相跳闸时亮重合闸不亮红色重合闸动作时亮27/31（3）RCS-931、RCS-902保护装置批示灯异常处理步骤：“运行”灯不亮处理步骤:1）检查并统计后台监控计算机和保护装置上出现信号灯及显示信息；2）检查直流馈线柜上通往线路保护柜空气开关是否跳闸，假如跳闸，则试合一次。如不成功则不应再试。3）检查线路保护屏上对应装置电源空气开关是否跳开，如跳开应退出该保护装置所控制所有出口压板后立即试合一次，如试合成功则立即恢复退出出口压板；4）合上后该信号仍没有消失，应检查线路保护屏屏背端子接触是否良好；5）故障不能排除时将以上情况报告运行调度、变电管理所，并做统计“TV断线”灯亮时处理步骤：1）检查后台机母线电压批示是否正常；2）若母线电压批示不正常，检查PT二次保护电压空气开关是否跳开；3）检查该装置交流电压输入空气开关是否跳开；4）检查该线路刀闸辅助接点是否接触良好；5）检查电压二次回路接头有没有松动、断线；28/31“充电”灯不亮处理步骤:1）检查开关是否在分闸位置；2）检查重合闸方式把手是否置于停用位置；3）检查重合闸出口压板是否在退出位置，沟三闭重压板是否在投入位置；4）打印定值，检查定值中重合闸投入控制字是否置“0”；5）检查开关SF6压力是否达成闭锁值；6）检查线路PT是否断线；7）检查是否有其他闭重信号输入。8）若信号不能复归则报告调度。“通道异常”灯亮处理步骤:检查统计时间和该装置上出现显示信息，并复归装置信号，假如无法复归则报告中调，等候中调命令退出纵联保护。29/31“跳A、跳B、跳C”灯亮时处理步骤:1）检查并统计监控后台机所发出信号情况，检查开关位置，有没有电流、有功功率、无功功率批示；2）检查并统计保护装置信号发出情况；3）复归保护动作信号；4）将以上情况报告调度；5）在保护装置和故障录波器屏上打印保护动作信息及故障录波信息；6）按开关日常巡视检查项目现场检查开关跳闸后情况；7）将上述检查保护动作情况和开关间隔情况报告调度及变电管理所；8）按照调度命令进行处理。严禁不经调度命令即行对开关试送电操作；“重合闸”灯亮时处理步骤:1）检查