输电线路差动保护G

7.1纵联保护的原理和分类7.1.1全线速动保护与双侧测量原理1.全线速动保护（220KV及以上）2.单侧测量保护无法实现全线速动（前面所学的所有保护）3、双侧测量保护原理（1）以KCL为基础的电流差动测量（2）比较线路两侧电流相位的差动测量（3）比较两侧线路保护故障方向判别结果第7章电网的纵联保护（输电线全线速动保护）•电流差动保护原理用于线路纵联差动保护、线路光纤分相差动保护、T、G、母线。•相位差动保护原理（相差高频保护）•纵联方向保护原理（微机保护中应用广泛）结论：纵联保护从原理上能区分内部、外部故障，具有绝对选择性，但不能用于相邻元件后备）。7.1.2纵联保护分类1.按通道类型（主要有4类）2.按保护原理（主要是2种）3.按通道传送信息含义1)闭锁信号2）允许信号3）跳闸信号左图（a）约定保护判明故障为反方向时，发出“闭锁信号”闭锁两侧保护，这就称为“闭锁式”纵联保护。左图（b）则约定保护判明为正向故障时向对侧发出“允许信号”，保护启动后本侧判别为正向故障且收到对侧保护的允许信号时说明两侧保护均判别故障为正方向，动作于跳闸出口，这种方案为“允许式”纵联保护。纵联保护还可以在“跳闸信号“的基础上构成。线路两侧的Ⅰ段保护动作后跳开本侧断路器，同时向对侧保护发出”跳闸信号“，对侧保护收到跳闸信号后立即跳闸。只要线路两侧的Ⅰ段保护的保护区有重叠，就可以构成全线速动保护。第7章电网的纵联保护7.3输电线路纵联差动保护原理：被保护线路上发生短路和被保护线路外短路，线路两侧电流大小和相位是不相同的。通过比较线路两侧电流大小和相位，可以区分是线路内部短路，还是线路外部短路。•导引线保护•光纤分相差动保护1、纵联差动保护的构成（导引线保护又称纵联电流差动保护）要求：线路两侧的电流互感器型号、变比完全相同，性能一致。用辅助导引线将两侧的电流互感器二次侧按环流法连接。2、工作原理（测量差动电流）（1）线路正常运行或外部短路时，流入差动继电器KD的电流为：)(122NMTANMrIInIII理想情况：0rI实际上：两侧互感器的性能不可能完全相同，电流差不等于零，会有一个不平衡电流。unbI（2）内部故障时，有很大的电流流入差动继电器，保护动作，断开线路两侧断路器，切除短路故障。022NMrIII（3）不平衡电流1）稳态不平衡电流由于电流互感器总是具有励磁电流，且励磁特性不完全相同。同一生产厂家相同型号，相同变比的电流互感器也是如此。理想2）暂态不平衡电流原因：由于非周期分量对时间变化率远小于周期分量，故非周期分量很难变换到二次侧，但却使铁芯严重饱和，导致励磁阻抗急剧下降，励磁电流剧增，从而使二次电流的误差增大。结论：暂态不平衡电流要比稳态不平衡电流大得多，并且含有很大的非周期分量。外部短路时的不平衡电流：短路电流不平衡电流4、整定计算max.kerunpssrelactIKKKKI（1）按躲过最大不平衡电流整定（2）按躲过电流互感器断线条件max.LrelactIKI灵敏度：2min.actksenIIK•影响输电线纵差动保护正确工作的因数1、TA的误差和不平衡电流2、导引线的阻抗和分布电容3、导引线的故障和感应过电压对环流法接线：导引线断线会造成保护误动；而短路会造成拒动。那感应过电压呢？结论：纵差保护只适用于10KM以下的短线路•光纤分相差动保护它是采用光纤通道，电流差动原理。光纤通道通信容量大，不受电磁干扰，随着光纤通信技术的快速发展，使用光纤通道的纵联保护应用日益广泛。输电线路两侧电流采样信号通过编码变成码流形式后转换成光信号经光纤送至对侧保护，保护装置收到对侧传来的光信号先解调为电信号再与本侧保护的电流信号构成差动保护。光纤通道通信容量大，采用分相差动方式，即三相电流各自构成差动保护。光纤通信的原理：是将电气量编码后送入光发送机控制发光的强弱，光在光纤中传送，光接收机则将收到的光信号的强弱变化转为电信号，见下图•光缆由多股光纤制成，光纤结构如下图所示。•纤芯由高折射率的高纯度二氧化硅材料制成，直径仅100～200μm，用于传送光信号。•包层为掺有杂质的二氧化硅，作用是使光信号能在纤芯中产生全反射传输。•涂覆层及套塑用来加强光纤机械强度光缆由多根光纤绞制而成，为了提高机械强度，采用多股钢丝起加固作用，光缆中还可以绞制铜线用于电源线或传输电信号。光缆可以埋入地下，也可以固定在杆塔上，或置于空心的架空地线中（复合地线式光缆OPGW）。下图为两种光纤通道连接方式，采用专用光纤方式时两台纵联保护通过光纤直接相连；采用数字复接方式时在通信机房增加一台数字复接接口设备。光纤分相差动保护原理：•电流差动元件电流差动元件动作特性见下图所示，图中差动电流为即两侧电流相量和的幅值；制动电流即两侧电流相量差的幅值。图中Iset为整定电流，阴影部分为动作区，折线的斜率为制动系数Kbrk（0.5-0.75）。动作方程为：NMdIIINMdIIIbrkbrkdIKIsetdII两项条件“与”逻辑输出。判据不是简单的过电流判据IdIset，而是引入了“制动特性”，即制动电流增大时抬高动作电流。制动特性广泛用于各种差动保护，防止外部故障穿越性电流形成的不平衡电流导致保护误动。如左图所示，外部故障时，Id=Iunb=0.05Ik，Ibrk=2Ik，Id/Ibrk=0.025Ik，Ik为“穿越性”的外部故障电流。差动电流不会进入动作区，保护不动作。内部故障情况如上图所示，Id=Ik，Ibrk=(0～1)Ik，Id/Ibrk=(1～∞)Ik，Id(Ibrk)在图中标注的区间内，保护可靠动作。Ik为故障点总的短路电流，制动电流大小与短路电流的分布有关，注意：制动系数Kbrk应小于1。•电容电流问题（较大时进行补偿）•保护总启动元件起动元件可以由反应相间工频变化量的过流继电器、反应全电流的零序过流继电器组成，两者构成“或”逻辑，互相补充。1）电流变化量起动元件，动作方程：2）当零序电流大于整定值时，零序起动元件动作并展宽７秒，去开放出口继电器正电源。•采样同步问题电流信号由光纤通道传输时会有ms级的延时，需考虑两侧保护信息的同步问题。两侧装置一侧作为同步端，另一侧作为参考端。以同步方式交换两侧信息，参考端采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息。同步端随时调整采样间隔，如果满足同步条件，就向对侧传输三相电流采样值；否则，启动同步过程，直到满足同步条件为止。•取样同步问题由于采用同步数据通信方式，就存在同步时钟提取问题，若通道是采用专用光纤通道，装置的时钟应采用内时钟方式；数据发送采用本机的内部时钟，接收时钟从接收数据码流中提取。若通道是通过同向接口复接PCM通信设备，则应采用外部时钟方式，数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。分相电流差动保护原理框图所谓平行线路，是指线路长度，导电材料等都相同的两条并列连结的线路，通常两条线路并联运行，只有在其中一条线路发生故障时，另一条线路才单独运行。这就要求保护在平行线路同时运行时能有选择地切除故障线路，保证无故障线路正常运行。补充：平行线路的差动保护1、平行线路内部故障特点正常运行或区外短路时：0IIIII内部短路时：0IIIII线路1短路时：IIIII≥0线路2短路时:IIIII≤0要判断哪条线路短路，则需要判断电流差的方向，以这一原理去实现的差动保护称为横联差动方向保护。结论：电流差IIIII是否为零可作为平行线路有无故障的依据。2、横联差动方向保护（短路电流大小和方向）跳QF3跳QF1跳QF2跳QF4相继动作区：对测保护动作后，由于短路电流重新分布使得对侧保护再动作，对应的区域，导致保护时间延长，故尽量减少这个区域，在两侧母线附近）KIIIIIIINL评价：有选择性、动作快，接线简单；缺点：一回线停止运行后，保护要退出工作，还存在相继动作区办法：再装接于双回线电流之和的三段式电流保护或距离保护。整定计算：1）躲过单回线路运行时的最大负荷电流2）躲过双回线路最大不平衡电流max.LTArerelopInKKI)('''max.unbunbTArelunbTArelopIInKInKI2max.'kunpsterunbIKKfImax.''kunpunbIKI3、电流平衡保护工作原理：是比较平行线路上的电流大小，从而有选择性的切除故障线路。IIKIIIII注意事项：在电源侧才能采用电流平衡保护。