继电保护课件第四章-输电线路纵联保护

1、第四章输电线路纵联保护，主要内容，4.1输电线路纵联保护概述，4.2输电线路纵联保护两侧信息交换，4.3方向比较纵联保护，4.4纵联电流差动保护，4.1输电线路纵联保护概述，反映单边电量保护的不足：电流保护：区段保护范围的有限距离保护：区段保护范围为线路总长的80.85%，其他线路故障(15.20%)只能通过区段二的延时(0.5s)来消除。电力系统运行稳定：重要线路不允许采用输电线路纵联保护，以实现全线快速运行。4.1输电线路纵联保护概述、输电线路纵联保护的基本原理：将输电线路两端的保护装置与一定的通信通道纵向连接，传输一侧的电量(电流、功率方向、测量阻抗等)。)连接到另一端，并比较两端的电量

2、以判断故障是在线路内还是在线路外，然后决定是否切断受保护线路。4.1输电线路纵联保护概述、输电线路纵联保护的基本原理：将输电线路两端的保护装置与一定的通信通道纵向连接，传输一侧的电量(电流、功率方向、测得的阻抗等)。)连接到另一端，并比较两端的电量，以判断故障是在线路内还是在线路外，从而决定是否切断受保护线路。输电线路纵联保护结构：4.1输电线路纵联保护概述，输电线路短路时两侧电量故障特征分析：(1)区域内电流相量和故障：区域外故障：正常运行：4.1输电线路纵联保护概述， 输电线路短路时两侧电量故障特征分析：(2)两端功率方向区域故障：两侧正区域外功率方向故障：两侧一正一负功率方向(短路点附近

3、为负)正常运行：两侧一正一负功率方向，4.1输电线路纵联保护概述，输电线路短路时两侧电量故障特征分析； (3)两端电流相区故障：两侧电流相位差为0。区外故障：两侧相差180。正常运行：两侧电流相差180。4.1输电线路纵向保护概述，输电线路短路时两侧电量故障特征分析：(4)两侧测得阻抗区域故障：测得的阻抗均为短路阻抗，两侧距离保护二段同时启动；区外故障：两侧测得的阻抗也是短路阻抗，但一侧是反向的，至少一侧距离保护二段没有启动；正常运行：两侧测得的阻抗为负载阻抗，距离保护二段未启动。4.1、输电线路纵联保护概述、输电线路纵联保护的分类动作原理：方向比较式纵联保护两侧的保护装置传送本侧的功率方向，

4、测量的阻抗是否在规定的方向，以及在对侧区段的判别结果，保护装置的每一侧根据两侧的判别结果来区分是区内故障还是区外故障。根据方向判别原理，可分为方向纵向保护和距离纵向保护。纵向电流差动保护利用通道将电流波形或代表电流相位的信号传输到对侧，各侧保护根据两侧电流幅值和相位的比较结果来区分是区内故障还是区外故障。通信方式：导频保护、电力线载波导频保护、微波导频保护、光纤p采用电流差动原理，可分为环流式和均压式。4.2输电线路纵联保护两侧信息交换、电力线载波通信：高频保护将线路两端的电流相位(或功率方向)信息转换成高频信号，通过高频耦合设备加载到输电线路上。传输线本身作为高频信号的通道，将高频载波信号传

5、输到对端，对端通过高频耦合设备接收高频信号，实现各端的电流相位(或功率方向)。包括相-相公式和相-地公式。电力线载波通信1号阻波器示意图；2耦合电容器；3.连接过滤器；4根电缆；5载波收发器；6接地开关，4.2输电线路纵向保护两侧信息交换，电力线载波通信：阻波器：阻波器是由一个电感和一个可变电容并联而成的回路。耦合电容：结合电容和连接滤波器，载波信号传输到传输线，高频收发器与工频高压线路绝缘。连接滤波器：连接滤波器由一个可调空芯变压器和一个连接到高频电缆一侧的电容器组成。高频发射机和接收机：发射机由继电保护装置控制，当电力系统发生故障时，继电保护装置通常在保护启动后发出信号。4.2输电线路纵联

6、保护两侧信息交换、电力线载波通信：信道传输的信号频率范围为50-400千赫。电力线载波通道的工作模式有：正常高频无电流模式、正常高频无电流模式、移频模式和正常高频无电流模式。在电力系统正常工作条件下，发射机不发送信号，也不沿信道传输高频电流。在电力系统故障期间，变送器仅通过启动保护元件开始发送信号，这也称为故障启动发送模式。这种方法在中国的电力系统中被广泛使用。4.2输电线路纵联保护两侧信息交换，电力线载波通信：信道传输的信号频率范围为50-400千赫。工作模式：正常无高频电流模式、正常高频电流模式、频移模式和正常高频电流模式。在电力系统正常工作条件下，发射机处于发射状态，沿高频通道发射高频电

7、流，也称为长期发射模式。4.2输电线路纵联保护、电力线载波通信两侧的信息交换：信道传输的信号频率范围为50-400千赫。工作模式：正常无高频电流模式、正常高频电流模式、移频模式。在电力系统正常工作条件下，发射机处于发射状态，向对端发送频率为f1的高频电流，用于通道的连续检测或闭锁保护。线路故障时，保护装置控制变送器停止发送频率为f1的高频电流，并将其改为频率为f2的高频电流。它在国外被广泛使用。4.2输电线路纵联保护两侧信息交换、电力线载波信号类型：根据信号的性质或功能，可分为闭锁信号、允许信号和跳闸信号。这三个信号可以通过上述任何通信信道产生和传输。1锁定信号。也就是说，没有闭锁信号是保护跳

8、闸的必要条件，或者闭锁信号是防止保护跳闸的信号。只有同时满足以下条件时，保护才会动作：就地保护元件动作；没有锁定信号2允许信号。允许信号是允许保护动作于跳闸的信号，或者是保护动作于跳闸的必要条件。只有同时满足以下条件时，保护才会动作：就地保护元件动作；有一个使能信号3跳闸信号。跳闸信号是直接导致跳闸的信号，或者接收跳闸信号是跳闸的必要和充分条件。跳闸条件是该端的保护元件交流要求该侧和相对侧的保护元件必须具有直接区分区域内外故障的能力，如距离I段，高频保护信号逻辑图(A)锁定信号；许可信号；(c)跳闸信号，4.2输电线路纵联保护两侧信息交换，电力线载波通信：信道传输的信号频率范围为50-400千

9、赫微波通信：微波通信的频率范围为超短波无线电波，在300-30000千赫之间，频带较宽。当传输距离超过40-60公里时，需要安装微波中继站，以增强和传输微波信号光纤通信。光发射机用于将电信号转换成光信号，由电调制器和光调制器组成。光接收机由光探测器和电解调器组成，用于将光信号转换成电信号。4.3对于方向比较式纵向保护，方向元件应满足以下要求：(1)正确反映各类故障中故障点的方向，无死区；(2)不受负荷影响，在正常负荷下不启动；(3)不受系统振荡的影响，振荡无故障时不发生故障，振荡再次失败时仍能正确判断故障点的方向；(4)不受非全相运行的影响，两相运行中发生短路时，故障点的方向仍能正确确定。通常

10、，工频电压和电流的故障分量被用来形成方向元件。4.3、方向比较式纵联保护，工频故障分量当电力系统运行在一定的非故障状态(如正常运行和两相运行等)时。)，K点出现金属短路，故障点电压降至0。此时，4.3方向比较型纵向保护，双端供电输电线路的工频故障分量，当保护正向短路时，保护装置处的电压-电流关系反向短路。保护装置处的电压与电流的关系为：4.3方向比较式纵向保护。工频故障分量便于判断电压和电流的相位关系。实际方向分量比较故障分量电压和故障分量电流在模拟阻抗Zr上产生的电压之间的相位关系。当故障发生在正方向时，功率方向考虑了各种因素的影响，正功率方向的判据为、4.3方向比较纵联保护，为了判断电压和

11、电流的相位关系，实际的方向元件比较故障分量的电压和故障分量电流产生的电压在模拟阻抗Zr上的相位关系。发生反向故障时，考虑到各种因素，功率方向为负，负功率方向的判据为、4.3方向比较先导保护。锁定方向纵联保护的工作原理目前被电力线载波信道广泛采用。正常时，没有高频电流，当区域外有故障时，发出锁定信号。发生故障时，锁定信号从负功率方向一侧发出，由两端的接收器接收，从而锁定两端的保护。4.3方向比较式纵向保护、闭锁式距离纵向保护是由高频通信的两端距离保护组成。其工作原理是利用两端的距离保护继电器作为故障启动发射元件；将两端的距离保护二段作为方向判别元件和原字母挡块；一段距离保护作为两端独立的跳闸段，

12、其中由三级距离保护核心变为二段距离保护的跳闸时间元件增加了一个具有瞬时动作的与门元件，该元件的动作条件是该侧二段动作，没有接收到闭锁信号，表明故障在二段两端保护内即在该线路内立即跳闸，从而构成了瞬时动作功能4.4纵向电流差动保护，用于发电机保护、变压器保护、大型电动机保护和输电线路保护分类：电流差动和电流相位差工作原理：正常运行，区外故障：反相区内故障：同相，4.4纵向电流差动保护，工作原理：二次侧正常运行，外部故障，流经差动继电器的电流不等于0。理论上，不平衡电流的稳态值采用电流互感器10%的误差曲线，计算公式为实际差动继电器设计：制动电流、工作电流、4.4纵向电流差动保护、输电线路纵向电流差动保护特性分析(1)无制