继电保护(纵联保护).ppt

6.3导引线电流纵联差动保护,电流保护：段保护范围有限距离保护：段保护范围为线路全长的80-85%，其余线路故障只能由第二段延时0.5s切除。,一、引言,电力系统稳定运行：,重要线路不允许，必须实现线路全长范围内故障的无时限切除！,输电线路纵联保护定义：,一、引言,用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围外，从而决定是否切断被保护线路。,内部故障时:,外部故障或正常运行时:,不跳闸,二、电流纵差保护基本原理,上述接线只能用于变压器、发电机等重要电气设备和母线，不能用于输电线路，因为在正常情况下，要求沿线敷设流过电流互感器的四根导引线（A、B、C三相和中线），是不经济的。,2.电流互感器的极性问题。,1、环流法,跳闸,不动作,I电流综合器,三、输电线路电流纵差保护的接线,内部故障时：,外部故障或正常负荷时：,在导引线内部形成环流而得名。,2、均压法,内部故障时:GBm与GBn之间二次侧有电流，GBm、GBn的原边有较大电流，起动继电器跳闸,外部故障或正常负荷时：GBm与GBn之间无电流流过，处于电压平衡状态（因此得名），不会起动继电器跳闸,四、影响输电线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导引线的阻抗和分布电容导引线的故障和感应过电压光纤通道的延时,6.7输电线路相差纵联高频保护,差动保护能无延时反应被保护设备内部故障，对发电机、变压器等主设备易实现，对长度在数十公里以上的超高压输电线，一种方法是采用光纤通道；另一种办法将线路两端的电流相位（或功率方向）转变为高频信号，实现各端电流相位（或功率方向）的比较，即高频保护或载波保护。,一、高频保护的基本概念,高频保护是以输电线载波通道作为通信通道的纵联保护。用于高压和超高压输电线路，是无时限快速原理保护。按工作原理的可分为两种：方向高频保护是比较线路两端的功率方向，相差高频保护是比较两端电流的相位。,“导线-大地”制，只需在一相线路上装设通道设备，经济性好。缺点是高频信号的衰耗和受到的干扰都比较大。,二、高频通道的构成原理,我国广泛采用！,1）阻波器：使高频信号只能在载波通道内传输而不能穿越到相邻线路上，其并联谐振频率（50-300kHz）与选定的载波频率相同，对高频信号呈现极大阻抗，对工频信号只表现约0.04小阻抗，不妨碍工频传输。,2）结合电容器：对工频信号呈现非常大的阻抗，使收/发信机与工频高压绝缘，同时使工频对地泄漏电流减到极小。,3）连接滤波器可调空心变压器及结合电容器组成带通滤波器，使所需频带的高频电流能通过。两侧输入阻抗分别与与输电线路波阻抗、高频电缆波阻抗匹配，可避免高频信号在传送中发生反射，减少高频能量附加衰耗。,4）高频电缆：结合电容器等在高压配电配置现场，而继电保护装置等在控制室，两者之间有数十米至上百米的距离，需要专门的高频电缆连接。,5）高频收、发信机收信机由继电保护控制，通常在电力系统发生故障时，保护部分起动之后它才发出信号。高频收信机接收由本端和对端所发送的高频信号，经过比较判断之后，再动作于继电保护，使之跳闸或将它闭锁。,6）接地刀闸：当检修连接滤波器时，接通接地刀闸，使结合电容器下端可靠接地。,三、高频信号的利用方式,2、传送高频信号的分类闭锁信号：收不到这种信号是高频保护动作跳闸的必要、条件。当外部故障时，由一端的保护发出高频闭锁信号将两端的保护闭锁，而当内部故障时，两端均不发因而也收不到闭锁信号，保护即可动作于跳闸。,1、高频通道工作方式经常无高频电流方式（即故障时发信）经常有高频电流方式（即长期发信）移频方式（正常与故障发不同频率的信号）,允许信号：收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件。当内部故障时，两端保护应同时向对端发出允许信号，使保护装置能够动作于跳闸，而当外部故障时，则收不到这种信号，因而保护不能跳闸。,跳闸信号：收到这种信号是高频保护动作跳闸的充要条件。利用装设在每一端的I段保护，当其保护范围内部故障而动作于跳闸的同时，还向对端发出跳闸信号，可以不经过其它控制元件而直接使对端的断路器跳闸。每端发送跳闸信号保护的动作范围小于线路的全长，而两端保护动作范围之和应大于线路的全长。前者是为了保证动作的选择性，后者则是为了保证全线上任一点故障的快速的动作。,1、保护原理：比较被保护线路两端短路电流相位。电流给定正方向由母线流向线路。,正常运行或外部故障时，两端电流相位相差180，保护装置不应动作。,四、相差动高频保护的基本原理,内部故障时，两端电流相位相同，两端保护装置应动作跳闸。,四、相差动高频保护的基本原理,1、保护原理：比较被保护线路两端短路电流相位。电流给定正方向由母线流向线路。,四、相差动高频保护的基本原理,为满足以上要求，当采用高频通道经常无电流，而在故障时发出高频电流的方式构成保护时，可做成当短路电流为正半周，使它操作高频发信机发出高频电流，而在负半周则不发，如此不断的交替进行。,四、相差动高频保护的基本原理,t,i,正常运行或区外故障时,调制,t,连续的高频信号,四、相差动高频保护的基本原理,t,区内故障时,调制,t,四、相差动高频保护的基本原理,t,调制,t,断续的高频信号,区内故障时,四、相差动高频保护的基本原理,t,调制,t,断续的高频信号,区内故障时,外部故障时，由对端送来的高频脉冲电流信号正好填满本端高频脉冲的空隙，使本端保护闭锁。填满本端高频脉冲空隙的对端高频脉冲就是一种闭锁信号。在内部故障时，没有这种填满空隙的脉冲，就构成了保护跳闸的必要条件。因此，相差动高频保护是一种传送闭锁信号的保护。,四、相差动高频保护的基本原理,五、相差动高频保护原理接线,起动元件：I1-I4，其中I1和I2反应三相对称短路，I3和I4反应不对称短路；I1和I3灵敏度高，I2和I4灵敏度低。,操作元件：复合过滤器将三相电流过滤成单相电流，经操作互感器变换成电压，操作发信机正半周发高频信号，负半周不发。,比较元件：本侧信号与对侧信号，连续-区外故障-不跳闸；间断-区内故障-跳闸。,1、需要两个启动元件2、I1的灵敏度要均高于本侧和对侧I2的灵敏度,六、传送闭锁信号保护装置的特点,1、必须有两个灵敏度不同的启动元件，灵敏度较高的低定值元件用来启动发信机发信，灵敏度较低的高定值元件用来启动停信及开放跳闸回路。这样可以保证外部故障时启信元件总是能先于停信元件动作，可靠将两侧保护闭锁。,2、外部故障同时伴随通道故障或失效时，因收不到闭锁信号，将导致误动作。内部故障同时伴随通道故障或失效时，因不需传送闭锁信号，因此不影响保护的正确动作，这就是故障启动发信闭锁式纵联保护得到广泛应用的原因。,例题：如图所示系统，已知线路上均装设有纵联电流相位差动保护，分析下列情况下保护3和保护4在区内故障和区外故障时的动作情况。1）保护4的发信机出了故障不能发信；2）保护4的收信机出了故障不能收信。,答：1）保护4不发信，保护3和保护4的收信机收到的高频信号都是保护3发信机发出的间断的高频信号。当区内故障（线路BC上故障）时，保护3、4都能动作切除故障；而当区外故障时，保护3、4都将误动作。2）当区内故障时，两端电流相位相同，保护3收到是保护3和保护4的发信机发出的间断的同相位高频信号，保护4的收信机不能收信，都能动作切除故障；当区外故障时，两端电流相位相差180，保护3将收到连续的高频信号而不动作，保护4不能收信将误动作。,6.8高频闭锁方向比较式纵联保护,一、基本原理,目前在电力系统中广泛采用的由电力线载波通道实现的闭锁式方向纵联保护，采用正常无电流，而在区外故障时发闭锁信号的方式构成；闭锁信号由功率方向为负的的一侧发出，被两端的收信机同时接收，闭锁两端的保护。,这种按闭锁信号构成的保护只在非故障线路上传送闭锁信号，因此在故障线路上因为短路导致高频通道破坏时，不影响保护的正确动作。,闭锁信号,闭锁信号,二、闭锁式方向纵联保护的原理接线图,1、电流起动方式,功率方向元件,高定值电流启动停信元件,低定值电流启动发信元件,延时动作瞬时返回元件,瞬时动作延时返回元件,二、闭锁式方向纵联保护的原理接线图,1、电流起动方式,内部故障,二、闭锁式方向纵联保护的原理接线图,1、电流起动方式,外部故障（近故障点）,二、闭锁式方向纵联保护的原理接线图,1、电流起动方式,外部故障（远故障点）,时间的说明：若闭锁信号是对端发出的，该信号需经发收信机和高频通道等环节才能传送到本端，会有一定的延时，而本端反向元件的判定是独立完成的，因此两者之间有时间上的配合问题；需经t2延时动作于跳闸。近故障点（功率方向为反方向）一端的保护要及时发出信号并保持发信状态；故障切除后，需经t1延时后再停止发信，即：使远故障点（正方向）一端的方向元件返回慢，也能靠闭锁，防止误动作。,2、方向元件启动方式,方向元件启动的闭锁式方向纵联保护中的正方向元件KW+用于启动跳闸，反方向元件KW-用于启动发闭锁信号。,思考题：为什么采用方向元件启动的闭锁式方向纵联保护，两端正方向启动元件KW+的动作区不允许超过对端反方向启动元件KW-的动作区？,外部故障时启信元件总是能先于停信元件动作，从而可靠将两侧保护闭锁。,6.9高频闭锁距离保护,方向比较式纵联保护仅反应区内故障而动作，可以快速切除保护范围内部的各种故障，但却不能作为变电站母线和下级相邻线路的后备保护。,闭锁式距离纵联保护区内故障时能瞬时切除故障，而在区外故障时则具有常规距离保护的阶段式配合特性，起到后备保护的作用，从而具有两种保护的优点且简化接线。,高频闭锁距离保护原理接线图,独立跳闸元件,方向判定元件和停信元件,启动发信元件,延时动作瞬时返