电力系统继电保护基础知识讲座-第五章 输电线的纵联保护

第五章输电线的纵联保护第一节纵联保护的基本原理和纵差保护一、纵联保护基本原理纵联保护的基本原理是：当输电线路内部任何地点故障时，线路两侧电流为正，两侧保护无延时动作跳两侧断路器即1QF和2QF；当输电线路外部短路时，两侧电流方向相反，保护不动作。根据向线路两侧传输电流（功率）讯号的通道类型不同，纵联保护常可分为三种：即纵联差动保护，高频保护（毫米波保护）和微波保护(微米波保护)。第一节纵联保护的基本原理和纵差保护一、纵联保护基本原理第一节纵联保护的基本原理和纵差保护二、输电线路的纵联差动保护TAMMMnIII'TANNNnIII'正常运行时电流互感器的二次电流为：1、纵差保护基本原理正常运行或外部短路时：电流互感器的二次电流MI'，NI'将从不同的方向流入差动电流元件，若流入差动电流元件的电流为rI则：TANNTAMMrnIInIII因为两侧电流大小相等而方向相反，两侧电流的矢量和为0，即0IINM故unbTANMrInIII—不平衡电流第一节二、输电线路的纵联差动保护1、纵差保护基本原理内部短路时：M、N两侧电流均为正。这时流入差动元件KD的电流为：TANN1KTAMM1KrnIInIIITANMTAN1kM1KrnIInIIITANMTA1KnIInI1KI为故障点的总电流远远大于正常运行和外部短路时流入电差电流元件KD的不平衡电流。第一节二、输电线路的纵联差动保护1、纵差保护基本原理第一节二、输电线路的纵联差动保护2.纵差保护的整定计算（1）正常运行和区外短路时差回路流过最大不平衡电流时保护不动作（2）正常运行时电流互感器二次断线时保护不动作纵差保护的动作条件为：若以为参考相量，并令OPNMIIININMIIargNOPjNMII1eII第一节二、输电线路的纵联差动保护3.纵差保护的动作特性在电流直角座标系中，NMII正好是第一、三象限的平分线2(外部短路电流曲线)，是不动作区的中心，故动作特性如左图所示的直线1和1(保护的动作电流曲线)，两直线外侧为动作区，直线间为不动作区。第一节二、输电线路的纵联差动保护3.纵差保护的动作特性第一节二、输电线路的纵联差动保护4.带制动特性的纵差保护带制动特性的差动电流测量元件的动作方程为M'I+N'I-kM'I-N'IPrOI两边同除NI'，令jbaII,N,M并代入上式并化简得222222)k1k2(b)k1k1a(第一节二、输电线路的纵联差动保护4.带制动特性的纵差保护第一节二、输电线路的纵联差动保护4.带制动特性的纵差保护半径为2k1k2第二节高频保护概述高频通道及工作方式高频讯号的应用高频保护的类型一、高频通道及工作方式采用经加工后的输电线作为高频讯号的传输途径（即高频通道）的方法一般有“相—地制”和“相—相制”两种。“相—地制”是用经加工的一相输电线和大地作为高频通道，“相—相制”是用两相经加工的输电线作为高频通道。1、高频通道的构成1输电线路2高频阻波器3耦合电容4连接滤波器5高频电缆6保护间隙7接地刀闸8高频收、发讯机9继电保护部分2、高频通道的工作方式短时发讯方式:发讯机在发生故障时启动发讯，通道内短时有高频电流的状态长期发讯方式：当发讯机在正常时发讯，高频通道内经常有高频电流的状态一、高频通道及工作方式二、高频讯号的应用(a)作为跳闸讯号(b)作为允许讯号(c)作为闭锁讯号图5-11短时发讯方式下有高频电流的应用二、高频讯号的应用(a)作为跳闸讯号(b)作为允许讯号(c)作为闭锁讯号图5-12长期发讯方式下无高频电流的应用三、高频保护的类型1、高频闭锁方向保护；2、高频闭锁距离保护；3、相差高频保护；4、高频远方跳闸保护。第三节高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护的基本原理电流启动的高频闭锁方向保护远方启动的高频闭锁方向保护功率方向元件启动的高频闭锁方向保护一、高频闭锁方向保护的基本原理采用电流或功率方向为负时，由启动元件启动发讯机发讯，闭锁方向电流保护的出口跳闸回路。只有故障线路两侧电流或功率方向均为正，两侧发讯机均不能启动发讯，两侧收讯机均收不到高频电流讯号，不闭锁两侧方向电流保护的出口跳闸回路，故两侧断路器立即跳闸。二、电流启动的高频闭锁方向保护电流启动高频闭锁方向保护的原理框图’KA发讯机的电流启动元件KA’保护的电流启动元件1KT记忆元件+KW为功率方向元件二、电流启动的高频闭锁方向保护方向元件的保护范围启动元件的保护范围方向元件与启动元件保护范围的配合，任一侧启动元件保护范围需覆盖两侧方向元件的保护范围之和。2、保护的整定(1)、时间元件的整定(2)、电流元件的整定二、电流启动的高频闭锁方向保护(1)、时间元件的整定时间元件t1的作用是防止线路外部故障切除后近故障侧KA电流元件先返回而远离故障侧KA’和+KW后返回所引起的非故障线路远离故障侧保护的误跳闸。t1常取0.5秒。t3的作用是为防止线路外部短路时远离故障侧的保护在末收到近故障侧发讯机传送过来的高频电流讯号而误动作，故远离故障侧保护应延时t3秒，等待对侧是否传送高频电流闭锁讯号。一般t3取4～16毫秒，应大于高频讯号在被保护线路上的传输时间。二、2、保护的整定(2)、电流元件的整定两个电流元件动作电流的整定原则是故障时保证发讯机必须启动，即要求启动发讯机的电流元件的灵敏度比启动方向电流保护的电流启动元件的灵敏度高。相电流启动负序电流启动二、2、保护的整定maxlre1reOPIKKImaxlmax,unbre1re2OPOPI1.0IKKII3、工作情况故障线BC非故障线AB线缺点：当线路外部故障时，若非故障线近故障侧的电流元件因某种原因拒动而不能启动发讯机时，远离故障侧的保护启动后因收不到高频闭锁信号将误跳闸。二、电流启动的高频闭锁方向保护电流启动高频闭锁方向保护的原理框图’三、远方启动的高频闭锁方向保护远方启动高频闭锁方向保护的原理框图主要差别时间元件7KT和或门6一个电流启动元件本侧断路器的常闭辅助常闭接点QF1t3的延时电流启动高频闭锁方向保护的原理框图主要问题双电源线路（如图中BC线）变成单电源运行（如B侧有电源，C侧无电源）而发生内部故障时，C侧发讯机被B侧发讯机的高频讯号远方启动后不能自行关闭，致使B侧保护一直收到C侧发讯机的高频闭锁讯号而无法动作跳闸。三、远方启动的高频闭锁方向保护四、功率方向元件启动的高频闭锁方向保护五、功率方向元件对于方向元件的主要要求有：能反应所有类型的故障且无死区线路正常运行和系统振荡时不动作功率方向元件之间的灵敏度容易配合1、负序功率方向元件对于正向动作的负序功率方向元件，当负序电流超前负序电压1000～1100时动作最灵敏对于反向动作的负序功率方向元件，当负序电压超前负序电流700～800时动作最灵敏五、功率方向元件A相接地时的负序电流电压矢量图五、1、负序功率方向元件''2CC2C2''B2B2B2''2A2A2AUIKUUIKUUIKU正向动作的负序功率方向元件的动作条件反方向负序功率方向元件的动作条件resWUU'2CC2C2'B2B2B2'2A2A2AUIKUUIKUUIKUresWUU主要问题超高压线上由于分布电容的影响三相不同时合闸时可能会误动线路上串补的影响五、1、负序功率方向元件2、相电压补偿方向元件五、功率方向元件三相补偿电压,C,B,AU,U,U如下所示：L0AA,AKZ)InI(UUL0BB,BKZ)InI(UULCCCKZInIUU)(0,五、2、相电压补偿方向元件（均为正向动作功率方向元件）：方向元件0'B'A00AB0360UUarg180,360180:即ABS方向元件0'C'B000360UUarg180,360180:即BCBCS方向元件0'A'C000360UUarg180,360180:即CACAS三个相电压补偿方向元件的动作方程分别为五、2、相电压补偿方向元件(a)三相短路等对称正序情况(b)区内两相短路(c)区内A相接地3、故障分量方向元件五、功率方向元件当系统发生故障时，故障电压和电流中含有故障分量，利用所出现的电流、电压故障分量可构成故障分量方向元件。令ZIdUdUdXIYZIdUdYXUdUdarg相补偿方向元件的动作条件为：072五、3、故障分量方向元件Z)IdId(UdUdUdBABAXIBAYZ)IdId(Ud将各相量用各序量之和代替，如0A2A1AAUUUU，0A2A1AAIIII等，且1M1AA1AZIEU，2M2A2AZIU，0M0A0AZIU，则1M1A1AZIdUd，2M2A2AZIddU，0M0A0AZIdUd若为内部两相短路arg0IMYX180Z)ZZ(argUdUd=当被保护线路外部短路时，如2k点短路00五、3、故障分量方向元件第四节高频闭锁距离保护原理框图与高频闭锁方向保护的主要差别躲振荡问题一、高频闭锁距离保护原理框图二、高频闭锁距离保护与高频闭锁方向保护的主要差别1、它们的保护部分不同，前者用的距离保护，后者使用了方向电流保护；2、前者需用振荡闭锁装置，故框图中需增加闭锁功能元件。三、高频闭锁距离保护躲振荡问题三、高频闭锁距离保护躲振荡问题第六章输电线的自动重合闸运行经验表明，在电力系统中发生的故障很多都属于暂时性的，当被继电保护迅速切除后，电弧即可熄灭，故障点的绝缘可恢复，故障随即自行消除。这时若重新使断路器合上，往往能恢复供电，因而减小用户停电的时间，提高供电的可靠性。自动重合闸在输、配电线路中尤其是高压输电线路上得到极其广泛的应用。第一节、概述一、自动重合闸的作用二、对自动重合闸的基本要求三、自动重合闸的类型四、自动重合闸的配置原则第六章输电线的自动重合闸一、自动重合闸的作用第一节、概述根据运行资料统计，输电线自动重合闸APR的动作成功率（相当高，约在（60~90）%之间1.在线路上发生暂时性故障时，迅速恢复供电，从而可提高供电的可靠性；2.对于有双侧电源的高压输电线路，可以提高系统并列运行的稳定性；3.可以纠正由于断路器机构不良，或继电保护误动作引起的误跳闸；4.在电网建设过程中，考虑自动重合闸作用，可暂缓架设双回线路以节约投资。二、对自动重合闸的基本要求动作迅速不允许任意多次重合动作后应能自动复归手动跳闸时不应重合手动合闸于故障线路不重合一般自动重合闸APR可用控制开关位置或断路器位置不对应启动，对综合重合闸APR宜用不对应原则和保护同时启动应考虑继电保护和自动重合闸之间动作的相互配合。第一节、概述三、自动重合闸的类型1、三相重合闸2、单相重合闸3、综合重合闸第一节、概述1.三相重合闸所谓三相重合闸是指不论在输、配线上发生单相短路还是相间短路，继电保护装置均将线路三相断路器同时跳开，然后启动自动重合闸同时合三相断路器。若为暂时性故障则重合闸成功；否则保护再次动作跳三相断路器。第一节三、自动重合闸的类型2、单相重合闸所谓单相重合闸，就是指线路上发生单相接地故障时，保护动作只跳开故障相的断路器，然后进行单相重合。如果故障是暂时性的，则重合闸后，便恢复三相供电；如果故障是永久性的，而系统又不允许长期非全相运行时，则重合后，保护动作跳开三相断路器，不再进行重合。第一节三、自动重合闸的类型3、综合重合闸在线路上设计自动重合闸装置时，将单相重合闸和三相重合闸综合在一起。当发生单相接地故障时，采用单相重合闸方式；当发生相间短路时，采用三相重合闸方式。综合考虑