第六章输电线路纵联保护课件

电力系统继电保护原理 第六章 输电线路的纵联保护 6.1 6.1 输电线路纵联保护概述输电线路纵联保护概述 一、反应单侧电气量保护的缺陷一、反应单侧电气量保护的缺陷（电流保护和距离保护）无法区分本线路末端短路与相邻线路出口短路。无法实现全线速动。二、输电线路纵联保护的概念二、输电线路纵联保护的概念 输电线路纵联保护：就是利用通信通道将线路两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率方向等）传送到对端，将两端的电气量进行比较，判断故障在区内还是在区外，从而决定是否切断被保护线路。三、通信通道的类型 1.导引线通道-导引线纵联差动保护2.电力线载波通道-载波（高频）保护 3.微波通道（150MHZ20HZ）-微波保护 4.光纤通道-光纤保护 它只适用于1000-将将高频电流限制在被保护线路以内。高频电流限制在被保护线路以内。对工频电流：对工频电流：Z0.04-工频工频电流可畅流无阻。电流可畅流无阻。“相相-地地”制高频通道示意图制高频通道示意图结合电容器结合电容器 结合电容器的电容量结合电容器的电容量结合电容器的电容量结合电容器的电容量很小，对工频电流具有很很小，对工频电流具有很很小，对工频电流具有很很小，对工频电流具有很大的阻抗。对高频电流则大的阻抗。对高频电流则大的阻抗。对高频电流则大的阻抗。对高频电流则阻抗很小，高频电流可顺阻抗很小，高频电流可顺阻抗很小，高频电流可顺阻抗很小，高频电流可顺利通过。结合电容器与连利通过。结合电容器与连利通过。结合电容器与连利通过。结合电容器与连接滤波器共同组成带通滤接滤波器共同组成带通滤接滤波器共同组成带通滤接滤波器共同组成带通滤波器，只允许通带内的高波器，只允许通带内的高波器，只允许通带内的高波器，只允许通带内的高频电流通过。频电流通过。频电流通过。频电流通过。“相相-地地”制高频通道示意图制高频通道示意图连接滤波器连接滤波器 连接滤波器是一个可调空连接滤波器是一个可调空连接滤波器是一个可调空连接滤波器是一个可调空心变压器。在其连接至高频电心变压器。在其连接至高频电心变压器。在其连接至高频电心变压器。在其连接至高频电缆一侧的线圈中串接有电容器缆一侧的线圈中串接有电容器缆一侧的线圈中串接有电容器缆一侧的线圈中串接有电容器 连接滤波器与结合电容器连接滤波器与结合电容器连接滤波器与结合电容器连接滤波器与结合电容器共同组成带通滤波器，使所需共同组成带通滤波器，使所需共同组成带通滤波器，使所需共同组成带通滤波器，使所需频带的高频电流能够通过。频带的高频电流能够通过。频带的高频电流能够通过。频带的高频电流能够通过。“相相-地地”制高频通道示意图制高频通道示意图高频电缆高频电缆将位于主控室的高频收、发将位于主控室的高频收、发将位于主控室的高频收、发将位于主控室的高频收、发信机与户外变电站的带通滤信机与户外变电站的带通滤信机与户外变电站的带通滤信机与户外变电站的带通滤波器连接起来。波器连接起来。波器连接起来。波器连接起来。“相相-地地”制高频通道示意图制高频通道示意图保护间隙保护间隙 保护间隙是高频通道的保护间隙是高频通道的保护间隙是高频通道的保护间隙是高频通道的辅助设备，用它保护高频收辅助设备，用它保护高频收辅助设备，用它保护高频收辅助设备，用它保护高频收发信机和高频电缆免受过电发信机和高频电缆免受过电发信机和高频电缆免受过电发信机和高频电缆免受过电压的袭击。压的袭击。压的袭击。压的袭击。“相相-地地”制高频通道示意图制高频通道示意图接地刀闸接地刀闸 接地刀闸也是高频通道的辅助接地刀闸也是高频通道的辅助接地刀闸也是高频通道的辅助接地刀闸也是高频通道的辅助设备。在调整或维修高频收发信机和设备。在调整或维修高频收发信机和设备。在调整或维修高频收发信机和设备。在调整或维修高频收发信机和连接滤波器时，将它接地，以保证人连接滤波器时，将它接地，以保证人连接滤波器时，将它接地，以保证人连接滤波器时，将它接地，以保证人身安全。身安全。身安全。身安全。“相相-地地”制高频通道示意图制高频通道示意图高频收发信机高频收发信机 用来发出和接收高频信号。用来发出和接收高频信号。用来发出和接收高频信号。用来发出和接收高频信号。六、高频通道工作方式六、高频通道工作方式(1)(1)正常无高频电流方式正常无高频电流方式 (短期发信方式短期发信方式)短短期期发发信信是是指指在在正正常常运运行行情情况况下下，发发信信机机不不发发信信，高高频频通通道道中中没没有有高高频频电电流流通通过过。只只有有在在系系统统中中发发生生故故障障时时，发发信信机机才才由由起起动动元元件件起起动，高频通道中才有高频电流通过。动，高频通道中才有高频电流通过。信号信号短期发信方式短期发信方式六、高频通道工作方式六、高频通道工作方式(2)(2)正常有高频电流方式正常有高频电流方式(长期发信方式长期发信方式)长长期期发发信信方方式式是是指指在在正正常常运运行行情情况况下下，收收、发发信信机机一一直直处处于于发发信信和和收收信信工工作作状状态态，高高频频通通道中始终有高频电流通过。道中始终有高频电流通过。信号信号长期发信方式长期发信方式六、高频通道工作方式六、高频通道工作方式(3)(3)移频方式移频方式 移移频频方方式式是是指指在在正正常常运运行行情情况况下下，发发信信机机长长期期发发送送一一个个频频率率为为 f f1 1 的的高高频频信信号号，其其作作用用是是闭闭锁锁保保护护和和对对通通道道进进行行连连续续检检查查。在在被被保保护护线线路路发发生生故故障障时时，保保护护控控制制发发信信机机移移频频，改改为为发送频率为发送频率为 f f2 2 的高频信号。的高频信号。信号信号移频发信方式移频发信方式七、高频信号的应用七、高频信号的应用 可分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号。可分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号。(1)(1)跳闸信号跳闸信号跳闸跳闸(或或)七、高频信号的应用七、高频信号的应用(2)(2)允许信号允许信号跳闸跳闸(与与)七、高频信号的应用七、高频信号的应用(3)(3)闭锁信号闭锁信号跳闸跳闸(否否)6.2 6.2 导引线电流纵联差动保护导引线电流纵联差动保护I 一、导引线纵联电流差动保护的工作原理 正常运行或区外故障：不动作 I 一、导引线纵联电流差动保护的工作原理区内故障：动作 二、影响纵联差动保护正确工作的因素电流互感器的误差和不平衡电流；输电线路的分布电容电流；通道传输电流数据（模拟量或数字量）的误差；通道的工作方式和可靠性能I 不平衡电流对纵联差动保护的影响区外故障时，由于的传变误差使 为了保证纵差保护的选择性，其整定值必须躲过最大不平衡电流整定。由于不平衡电流越小，则保护的灵敏度越好。因此，为减小不平衡电流，对于纵联差动保护应采用型号相同、磁化特性一致、剩磁小的高精度的电流互感器，如或级，表示考虑暂态的影响，表示用于保护，和表示不同的变比误差等级。6.3 6.3 电流相位比较式纵联保护电流相位比较式纵联保护（相差高频保护）（相差高频保护）一、一、基本原理基本原理 正常运行正常运行或区外故障或区外故障 比较被保护线路两侧短路电流的相位。比较被保护线路两侧短路电流的相位。连续信号连续信号 两侧电流相位两侧电流相位相差相差180 区内故障区内故障 比较被保护线路两侧短路电流的相位。比较被保护线路两侧短路电流的相位。间断信号间断信号 一、一、基本原理基本原理 两侧电流相位两侧电流相位相同相同 起动元件：故障检测元件(区分正常运行和故障)2个起动元件由14组成：其中：1和3灵敏度高（定值低）-起动发信 2和4灵敏度低（定值高）-准备跳闸 由1和2接相电流I，作为三相短路的起动元件；由3和4接负序电流I2，作为不对称短路的起动元件；操作元件：由复合过滤器1+2和操作互感器构成；复合过滤器将三相电流转变为一个单相电流1+2，能够正确反应各种故障；操作互感器将过滤器的输出电流变成电压去控制发信机，使其正半周发信，负半周不发信。(一般K=6或8)发信回路的否1元件：正常运行时，起动元件不动作，无操作电流，发信机不发信；故障时，起动元件动作，发信机是否发信，取决于本侧操作电流，当此电流为正半周时，发信机发出高频电流，若为负半周，则发信机停信。比相元件比相元件：根据线路两侧电流的相位判断内外故障：根据线路两侧电流的相位判断内外故障区外故障时，收到连续高频信号，否门被闭锁，保护区外故障时，收到连续高频信号，否门被闭锁，保护不动作；不动作；区内故障时，收到断续的高频信号，否门（在间断内）区内故障时，收到断续的高频信号，否门（在间断内）有输出，经延时并展宽后使保护动作；有输出，经延时并展宽后使保护动作；二、闭锁角及相继动作二、闭锁角及相继动作 区内故障 区外故障 为了保证当外部故障时保护不误动，应找出外部故障可能出现的最大间隙角 ，并按此进行闭锁。这个角度就叫做闭锁角，表示为 。TA的角度误差：保护装置操作元件复合滤过器的误差角：高频信号传输带来的角误差：裕度角：闭锁角：例：l=300km 1.1.闭锁角的确定闭锁角的确定（）内部故障相继动作行为分析：（）内部故障相继动作行为分析：(2)(2)内部故障相继动作行为分析：内部故障相继动作行为分析：M侧(2)(2)内部故障相继动作行为分析：内部故障相继动作行为分析：N侧(2)(2)内部故障相继动作行为分析：内部故障相继动作行为分析：例：l=300km M侧保护不能动作 N侧保护正确动作 为为解解决决M M端端保保护护不不能能跳跳闸闸的的问问题题，采采用用N N侧侧跳跳闸闸的的同同时时，立立即即停停止止本本侧侧发发信信。N N侧侧停停信信后后，M M 侧侧收收信信机机只只能能收收到到自自己己所所发发的的信信号号，间间隔隔角角为为180180，M M侧侧保保护可立即跳闸。护可立即跳闸。保保护护装装置置的的这这种种一一端端保保护护先先动动作作，另另一一端端保保护护再再动动作作跳跳闸闸，称称为为“相相继继动动作作”。6.46.4方向比较式纵联保护方向比较式纵联保护以以正正常常无无高高频频电电流流而而在在区区外外故故障障时时发发出出闭闭锁锁信信号号的的方方式式构构成成。此此闭闭锁锁信信号号由由短短路路功功率率为为负负的的一一侧侧发发出出，这这个个信信号号被被两两端端的的收收信信机机所所接接收收，而而把把保保护护闭闭锁锁，故故称称闭闭锁锁式式方向纵联保护（高频闭锁方向保护）。方向纵联保护（高频闭锁方向保护）。一、概念一、概念对对BCBC线路：保护线路：保护3 3和保护和保护4 4的功率方向都为正，的功率方向都为正，保护应动作于跳闸。保护应动作于跳闸。二、基本原理二、基本原理 B B侧的功率方向为负，该侧发出高频侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号，被对侧和本侧保护接收，保护闭锁信号，被对侧和本侧保护接收，保护1 1、2 2均不动。均不动。高频信号高频信号 对对ABAB线路：线路：二、基本原理二、基本原理 C C侧的功率方向为负，该侧发出高频侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号，被对侧和本侧保护接收，保护闭锁信号，被对侧和本侧保护接收，保护5 5、6 6均不动。均不动。对对CDCD线路：线路：高频信号高频信号 二、基本原理二、基本原理高频信号高频信号 高频信号高频信号 区外故障时，由短路功率为负的一端发区外故障时，由短路功率为负的一端发闭锁信号，此信号被两端的收信机接收闭锁信号，此信号被两端的收信机接收闭锁保护。闭锁保护。对对于于故故障障线线路路，两两侧侧保保护护均均为为正正,不不发发闭闭锁锁信信号号，故故两两侧侧保保护护都都收收不不到到闭闭锁锁信信号号而动作于跳闸。而动作于跳闸。二、基本原理二、基本原理优点由于利用非故障线路的一端发闭锁信号，闭锁非故障线路不跳闸，而对于故障线路跳闸不需要闭锁信号，所以在区内故障伴随通道破坏时，保护仍能可靠跳闸。三、三、闭锁式方向纵联保护的构成闭锁式方向纵联保护的构成I1低定值起动元件：低定值起动元件：灵敏度较高，起动发信机灵敏度较高，起动发信机发信；发信；I2高定值起动元件：高定值起动元件：灵敏度较低，起动保护的灵敏度较低，起动保护的跳闸回路；跳闸回路；采用两个灵敏度不同的起动元件，灵敏度高采用两个灵敏度不同的起动元件，灵敏度高的起动发信机发闭锁信号，灵敏度低的起动跳的起动发信机发闭锁信号，灵敏度低的起动跳闸回路，以保证在外部故障时，远离故障点侧闸回路，以保证在外部故障时，远离故障点侧起动元件开放跳闸时，近故障点侧起动元件肯起动元件开放跳闸时，近故障点侧起动元件肯定能起动发信机发闭锁信号。定能起动发信机发闭锁信号。三、三、闭锁式方向纵联保护的构成闭锁式方向纵联保护的构成S+S+功率方向元件：功率方向元件：判断短路功率的方向；判断短路功率的方向；t1t1延延时时返返回回元元件件：外外部部故故障障切切除除后后，保保证证近近故故障障点点侧侧继继续续发发信信t1t1时时间间，避避免免高高频频闭闭锁锁信信号号过过早解除而造成远离故障点侧保护误动。早解除而造成远离故障点侧保护误动。三、三、闭锁式方向纵联保护的构成闭锁式方向纵联保护的构成t3t3延延时时动动作作元元件件：防防止止外外部部故故障障时时，远远离离故故障障侧侧的的保保护护在在未未收收到到近近故故障障点点侧侧发发送送的的高高频频闭闭锁锁信信号号而而误误动动，要要求求延延时时t2t2大大于于高高频频信信号号在在保保护护线路上的传输时间。线路上的传输时间。三、三、闭锁式方向纵联保护的构成闭锁式方向纵联保护的构成6.56.5距离纵联保护距离纵联保护一、闭锁式距离纵联保护一、闭锁式距离纵联保护 闭锁式距离纵联保护是距离保护与电力闭锁式距离纵联保护是距离保护与电力线载波通道相结合，利用收发信机的高频信线载波通道相结合，利用收发信机的高频信号传送对侧保护的测量结果，两端同时比较号传送对侧保护的测量结果，两端同时比较两侧距离保护的测量结果，实现内部故障瞬两侧距离保护的测量结果，实现内部故障瞬时切除，区外故障不动作。时切除，区外故障不动作。一、闭锁式距离纵联保护一、闭锁式距离纵联保护通道通道跳闸跳闸以以两两端端距距离离III段段作作为为故故障障起起动动元元件件，以以两两端端距距离离II段段作作为为方方向向判判别别元元件件和和停停信信元元件件，若若两两端端距距离离II动动作作且且收收不不到到闭闭锁锁信信号号，表表明明线线路路内内部部故故障障，立立即即跳跳闸闸。距距离离段段作作为为两两端端各各自自独独立立跳闸段。跳闸段。总结总结输电线路纵联保护的应用：220kV及以上电压等级的电力系统输电线路中作为主保护，一般要求配置两套不同原理的纵联保护，且最好采用两种不同原理的通信通道；本章学习重点本章学习重点掌握高频保护的基本概念。掌握方向高频保护的工作原理，基本组成元件及作用。掌握相差高频保护的工作原理，基本组成元件及作用。掌握相差动高频保护闭锁角的计算及相继动作问题。Thanks Http ee