7.线路差动高频(精品)

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 线路的差动保护和高频保护,本章主要内容,7.1,输电线路的纵差动保护,7.2,平行双回线路保护,7.3,高频保护的基本原理,7.4,高频通道及高频信号类型,7.5,方向高频保护,7.6,相差高频保护,电流、电压和距离保护属于,单端保护,，不能瞬时切除保护范围内任何地点的故障。这就不能满足高压输电线路系统稳定的要求。如何保证瞬时切除高压输电线路故障？,解决办法：,采用线路纵差动保护,线路纵差动保护,是利用比较被保护元件始末端电流的大小和相位的原理来构成输电线路保护的。当在被保护范围内任一点发生故障时，它都能瞬时切除故障。,第一节 输电线路的纵联差动保护,、纵联差动保护的工作原理,电网的纵联差动保护反应被保护线路首末两端电流的大小和相位，保护整条线路，全线速动。纵联差动保护原理接线如下图所示。,流入继电器的电流为,I,2,I,2,，,即为电流互感器二次电流的差。,差回路：继电器回路。,正常运行：,流入差回路的电流,外部短路：,流入差回路中的电流为,线路正常及区外故障时，流入差动保护差回路中的电流为零。实际上，差回路中还有一个不平衡电流,I,unb,。,差动继电器,KD,的起动电流按大于不平衡电流整定，所以在线路正常及外部故障时差动保护不动作。,内部短路：,流入差动保护回路的电流为,内部故障,:,流入差回路的电流远大于差动继电器的起动电流，差动继电器动作，瞬时发出跳闸脉冲，断开线路两侧断路器。,结论：,1,、,差动保护灵敏度很高,2,、,保护范围稳定,3,、可以实现全线速动,4,、,不能作相邻元件的后备保护,二、纵联差动保护的不平衡电流,1,稳态情况下的不平衡电流,该不平衡电流为两侧电流互感器励磁电流的差。差动回路中产生不平衡电流最大值为,式中,: K,err,一电流互感器,10,误差；,K,st,电流互感器的同型系数，两侧电流互感器为同型号 时，取,0.5,，否则取,l,；,I,d,max,被保护线路外部短路时，流过保护线路的最大短路电流。,2,暂态不平衡电流,纵联差动保护是,全线速动保护,，需要考虑在外部短路时暂态过程中差回路出现的不平衡电流,其最大值为,式中,K,np,非周期分量的影响系数，在接有速饱和变流器时，取为,1,，否则取为,1.5,2,。,三、纵联差动保护的整定计算,差动保护的动作电流,1),按躲开外部故障时的最大不平衡电流整定,2),为防止电流互感器二次断线差动保护误动，按躲开电流互感器二次断线整定,灵敏度校验：,四、纵联差动保护的评价,优点：,缺点：,需敷设与被保护线路等长的辅助导线，且要求电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器,10,的误差。这在经济上，技术上都难以实现。,需装设辅助导线断线与短路的监视装置，辅助导线断线应将纵联差动保护闭锁。,在输电线路中，只有用其它保护不能满足要求的短线路（一般不超过,5,7km,线路）才采用。,应用：,全线速动，不受过负荷及系统振荡的影响，灵敏度较高。,试验,硬件,低通,VFC,光,隔,离,管理机,CPU3,纵差,保护,CPU1,距离,保护,CPU2,出口,继电器,通信,接口,光纤,接口,LFP-900,光纤纵差保护硬件配置图,外部开关量输入,PC,机串口,串,口,串,口,出口,出口,打印,+,E,第二节光纤纵联差动保护,装置启动元件,1、相电流启动元件：,以测量相电流工频变化量幅值大小为判据而构成,（作为相间短路故障的启动元件）,2、零序电流启动元件：,以测量零序电流大小为判据,（作为接地故障的启动元件）,判据：,第三节 平行线路横联差动方向保护,一、横联差动方向保护的工作原理,横差方向保护：,是用于平行线路的保护装置，它装设于平行线路的两侧。其保护范围为双回线的全长。横差方向保护的动作原理是反应双回线路的电流及功率方向，有选择性地瞬时切除故障线路。,正常运行及外部发生短路：,两线路中的电流相等。两电流互感器差回路中的电流仅为很小的不平衡电流，小于继电器的起动电流，电流继电器不会起动。,内部故障时,：,如在线路,W,Ll,的,d,点发生短路，,M,侧电流继电器中的电流,当,I,r,I,op,时，电流继电器,1,动作。,功率方向继电器,2,承受正方向功率动作，功率方向继电器,3,承受负功率不动作，因而跳开,1QF,。,线路,N,侧：,流过差回路中的电流,当,I,r,I,op,时，电流继电器动作。,功率方向继电器,2,承受正功率，接点闭合，跳开,3QF,瞬时切除故障线路,W,L1,横差保护退出工作，非故障线路,W,L2,继续运行。,二、横联差动方向保护的相继动作区和死区,1,、相继动作区,相继动作：,线路两侧保护装置先后动作切除故障的方式。,相继动作区：,产生相继动作的范围。,2.,相继动作区长度的计算,假设相继动作区的临界点,d,的短路电流与,N,侧母线上的短路时的短路电流相等,M,侧保护中起动元件的一次动作电流为,依据电压平衡方程式,相继动作区的长度百分数,3,、,死区,功率方向继电器采用,90,接线，但当出口发生三相短路时，母线残压为零，功率方向继电器不动作，这种不动作的范围称为死区。,死区在本保护出口，在对侧保护的相继动作区内。在死区内发生三相短路，两侧横差保护都不能动作。死区的长度不允许大于被保护线路全长的,10,。,三、横联差动方向保护的整定计算,1,电流继电器的动作电流,（,l,）,为保证横差保护范围外故障保护不动作，横差保护的动作电流应按躲开外部短路最大不平衡电流整定,电流继电器的起动电流,（,2,）躲开单回线运行时的最大负荷电流,2,灵敏度校验,在平行的双回线路上，两侧的断路器都处在合闸位置。当区内发生故障时，应能保证至少有一侧保护有足够的灵敏度。,为此，应在两侧保护灵敏度相等的那一点发生故障时，两侧都有足够的灵敏度。这样，当故障点向一侧移动时，靠近故障点的一侧保护的灵敏系数增大，而远离故障点的一侧保护的灵敏度必然下降。,在相同灵敏系数点发生故障时，要求保护的灵敏度为,2,，即,当在相继动作区内短路时，一侧断路器已经断开的情况下要求另一侧保护的灵敏度系数,大于,1.5,。,四、横联差动方向保护的优缺点及应用范围,优点：,能够迅速而有选择性地切除平行线路上的故障，实现起来简单、经济，不受系统振荡的影响。,缺点：,存在相继动作区，当故障发生在相继动作区时，切除故障的时间增加,1,倍。保护装置还存在死区。需加装单回线运行时线路的主保护和后备保护。,适用于,66kV,及以下的平行线路上。,应用：,第四节 高频保护基本原理,高频保护,：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的高频电流通道，将此信号送至对端，以比较两端电流的相位或功率方向的一种保护。,第五节 高频通道及高频信号类型,一、高频通道的组成,二、高频通道的工作方式,三、高频信号,目前应用比较广泛的载波通道是“导线一大地”制。,1.,高频阻波器,2,结合电容器,3,连接滤波器,4,高频电缆,5,保护间隙,6,接地刀闸,7,高频收、发信机,1,、高频阻波器,由电感线圈和可调电容组成的并联谐振回路，当其谐振频率为选用的载波频率时，它所呈现的阻抗最大。,对工频电流而言，高频阻波器的阻抗仅是电感线圈的阻抗，因而工频电流可畅通无阻，不影响输电线路正常传输。,2,结合电容器,它是一个高压电容器，电容很小，对工频电压呈现很大的阻抗，使收发信机与高压输电线路绝缘，载频信号顺利通过。结合电容器,2,与连接滤波器,3,组成带通滤波器，对载频进行滤波。,3,连接滤波器,它是一个可调节的空心变压器，与结合电容器共同组成带通滤波器,，,连接滤波器起着阻抗匹配的作用，可以避免高频信号的电磁波在传输过程中发生反射，并减少高频信号的损耗，增加输出功率。,4,高频电缆,用来连接户内的收发信机和装在户外的连接滤波器。为屏蔽干扰信号，减少高频损耗，采用单芯同轴电缆，其波阻抗为,100,。,5,保护间隙,保护间隙是高频通道的辅助设备。用它来保护高频电缆和高频收发信机免遭过电压的袭击。,6,接地刀闸,接地刀闸也是高频通道的辅助设备。在调整或检修高频收发信机和连接滤波器时，用它来进行安全接地，以保证人身和设备的安全。,7,高频收、发信机,高频收发信机的作用是发送和接收高频信号。,发信机部分是由继电保护来控制。高频收信机接收到由本端和对端所发送的高频信号。经过比较判断之后，再动作于跳闸或将它闭锁。,高频信号的利用方式,经常无高频电流,在这两种工作方式中，按传送的信号性质，又可以分为,:,传送闭锁信号,;,允许信号,;,跳闸信号,;,经常有高频电流,按高频通道的工作方式分成,闭锁信号,：,收不到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件。,允许信号,：,收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件。,跳闸信号,：,收到这种信号是保护动作于跳闸充分而必要条件的条件。,二、高频通道工作方式,1、故障起动发信方式,在正常条件下发信机不工作，通道中没有高频电流，只在电力系统发生故障期间才由起动元件起动发信。,2、长期发信方式,在正常工作条件下发信机始终处于发信状态，沿高频通道传送高频电流。,3、移频方式,正常条件下，发信机向对侧传送频率为,f1,的高频电流；当发生故障时，继电保护装置控制发信机移频，停止发送频率为,f1,的高频电流，而发出频率为,f2,的高频电流。,第六节 方向高频保护,高频闭锁方向保护是通过高频通道,间接比较被保护线路两侧的功率方向,，以判别是被保护范围内部故障还是外部故障。,高频闭锁方向保护基本原理,第七节,相差高频保护,一、相差高频保护工作原理,比较被保护线路两侧电流的相位,即利用高频信号,将电流的相位传送到对侧去进行比较,，这种保护称为相差高频保护。,内部故障,:,外部故障,:,区内故障：,两侧电流同相位，发出跳闸脉冲；,区外故障：,两侧电流相位相差,180,，保护不动作 。,为了满足以上要求，,采用高,频通道正常时无信号，而在外部故障时发出闭锁信号的方式,来构成保护。,实际上，当短路电流为正半周，高频发信机发出信号；而在负半周，高频发信机不发出信号。,当被保护范围内部故障时。由于两侧电流相位相同，两侧高频发信机同时工作，发出高频信号，也同时停止发信。这样，在两侧收信机收到的高频信号是间断的，即正半周有高频信号，负半周无高频信号。,保护范围外部故障时，由于两侧电流相位相差,180,，线路两侧的发信机交替工作，收信机收到的高频信号是连续的高频信号。由于信号在传输过程中幅值有衰耗，因此送到对侧的信号幅值就要小一些。经检波限幅倒相处理后，电流为直流。,分析可见,:,1.,相位比较实际上是通过收信机所收到的高频信号来进行的。,2.,保护范围内部发生故障，两侧收信机收到的高频信号重叠约,10ms,，保护瞬时的动作，立即跳闸。,3.,保护范围外故障，两侧收信机收到的高频信号是连续的，线路两侧的高频信号互为闭锁，使两侧保护不跳闸。,二、相差高频保护的构成,1.,起动元件的作用是故障时起动发信机和开放比相回路，并要求起动发信机要比开放比相回路更灵敏，动作更快。,2.,操作元件的作用是将输电线路上的,50Hz,电流转变为一个,50Hz,的方波电流，然后以此工频方波电流对发信机中的高频电流进行调制。,3.,比相元件的作用是比较被保护线路两侧操作电流的相位。,4.,高频收发信机主要作用是接受和发送高频信号。,三、闭锁角的整定,1、保护范围内部发生故障：,高频信号最小间断角是：,2,、保护范围外部发生故障：,可能出现的最大间断角为：,3,、闭锁角的确定：,复习思考题：,1,，,2,，,3,