第四章输电线路纵联保护

JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院电力系统继电保护PowerSystemRelayProtection张今朝嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院第四章输电线路纵联保护JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院220KV及以上电压等级的电力系统中难于满足系统稳定性对快速切除故障的要求JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院国外又称输电线路的单元保护JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院10Km以上就不经济了中性点接地系统中绝缘水平要求较高最为广泛多路通信通道；频带较宽；采用脉冲编码调制；虽理想，但不经济采用脉冲编码调制方式；近年来光纤通道成为短线路纵联保护的主要通道形式JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院4.1.2输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析1.两端电流相量和的故障特征图4.2双端电源线路区内外故障示意图(a)内部故障内部故障JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院图4.2双端电源线路区内外故障示意图(b)外部故障外部故障或正常运行JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院2.两端功率方向的故障特征图4.3双端电源线路区内、外故障功率方向（a）内部故障功率方向两边同向（母线流向线路）JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院图4.3双端电源线路区内、外故障功率方向（a）外部故障功率方向外部故障或正常运行时，两端功率方向相反（按母线流向线路方向为正）JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院3.两侧电流相位特征正常运行和发生区外短路时,两侧电流相位差为180度4.两端测量阻抗的特征1）短路时,两端测量阻抗都是短路阻抗,一定位于距离保护II段的动作区域内.两侧的II段同时动作；2）正常运行时，两侧的测量阻抗是负荷阻抗，距离保护II段不启动；3）发生外部短路时，两侧的测量阻抗也是短路阻抗，但一侧为反方向，至少有一侧的距离保护II段不动作。区内短路时,两侧电流同相位JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院4.1.3纵联保护基本原理1.纵联电流差动保护内部故障外部故障或正常运行差动保护判据门槛值JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院2.方向比较式纵联保护闭锁式方向纵联保护允许式方向纵联保护两端功率方向是正(允许两端跳闸)是负(闭锁两端保护)来决定是否发出闭锁或允许信号3.电流相位比较式纵联保护内部故障外部故障或正常运行JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院4.距离纵联保护原理与方向比较式纵联保护相似，只是用方向阻抗元件替代功率方向元件。优点:当故障发生在保护II段范围内时相应的方向阻抗元件才启动，当故障发生在距离保护II段以外时相应的方向阻抗不启动，减少了方向元件的启动次数，提高了保护可靠性。一般的高压线路配备距离保护作为后备保护，距离保护的II段作为方向元件，简化了纵联保护（主保护）缺点：后备保护检查维修时，主保护被迫停运之不足。JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院4.2输电线路纵联保护两侧信息的交换导引线通信电力线载波通信微波通信光纤通信JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院4.2.1导引线通信JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院两侧导引线线芯间电压大小相等方向相反，处在电压平衡状态，这种模式也称为电压平衡原理JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院4.2.2电力线载波通信构成相--相式相--地式JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院当载阻波器谐振频率等于高频载波信号的频率时，对载波电流呈现极高的阻抗（1000）JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院2.电力线载波通道的特点50---400KHz低于40KHz受工频干扰大(1)无中继通信距离长；(2)经济、使用方便；(3)工程施工比较简单；JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院(1)正常无高频电流方式（我国主要采用）；(2)正常有高频电流方式；优点:使高频保护中的高频通道部分经常处于被监视状态;缺点:增加了对其他通信设备的干扰时间;也要求收信机自身有更高的抗干扰能力。(3)移频方式；正常时，向对端发送f1；故障时，向对端发送f2（国外用得多）3.电力线载波通道的工作方式JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院4电力线载波信号的种类（P125图4.8）(1)闭锁信号；闭锁式方向比较高频保护(2)允许信号；本端保护元件动作有允许信号允许式方向比较高频保护(3)跳闸信号；JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院5微波通信电力系统使用的微波通信频率段一般在300~30000MHz，比电力线载波的50~400kHz频段，频带要宽得多，信息传输量要大得多。微波通信纵联保护使用的频段属于超短波的无线电波，大气电离层已不能起反射作用，只能在“视线”范围内传播，传输距离不超过40~60Km跳闸信号；1.微波通信纵联保护的构成（P127图4.9）；2.微波通信纵联保护的优点；JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院4.2.4光纤通信1.光纤通信的构成JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院2.光纤通信的特点（1）通信容量大，理论上光作载波可以传输100亿个话路；（2）可以节约大量的金属材料；（3）光纤通信还有保密性好，敷设方便，不怕雷击，不受外界电磁干扰，抗腐蚀和不怕潮等优点；（4）光纤最重要的特性之一是无感应性能，因此利用光纤可以构成无电磁感应的可靠通道。JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院3.光纤通信的缺点；通信距离还不够长，长距离通信时，需要中继器及其附加设备；光纤断裂时不易找寻或修复，但可迅速用备用光纤代替；JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院图4.13闭锁式方向纵联保护作用原理4.3.2闭锁式方向纵联保护1.闭锁式方向纵联保护的工作原理JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院4.14闭锁式方向纵联保护的原理接线图2.闭锁式方向纵联保护的构成JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院4.3.3闭锁式距离纵联保护图4.15闭锁式距离纵联保护所用的阻抗元件的动作范围和时限JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院图4.14闭锁式距离纵联保护的原理接线图JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院4.4纵联电流差动保护JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院4.4.1纵联电流差动保护原理1.纵联电流差动保护的工作原理JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院动作电流JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院相量差标量和标量积JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院电流差动保护的动作方程（线路、变压器、发电机等）JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院制动电流的不同计算方法在内部故障灵敏度不同resI注:对制动电流的最基本要求是区外短路时,计算得到的制动电流应等于穿过线路的故障电流相量差标量和标量积比率制动方式标积制动方式JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院2.输电线路纵联电流差动保护特性分析(1)不带制动特性的差动继电器特性动作方程JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院灵敏度要求JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院(2)带有制动线圈的差动继电器特性JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院K-----制动系数,可在0~1之间选择;Iop0很小的门限,克服继电器的动作机械摩擦或保证电路状态发生翻转需要的值,很小JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院4.3.2闭锁式方向纵联保护1.闭锁式方向纵联保护的工作原理JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversityEnjoyInnovation嘉兴学院机电工程学院JiaXingUniversity