第4章_输电线路纵联保护-old

1、1 of 50第四章 输电线路纵联保护4.1 输电线纵联保护概述2 of 501.反应单侧电气量保护的缺陷 无法实现全线速动QF1 段保护区QF2 段保护区两侧I段保护公共区60%-70%ZZQF1QF23 of 502.反应两侧电量的输电线路纵联保护 QF1QF2QF3QF4ABCk+- -利用通信通道将两端的保护装置纵向联结起来，将两端的电气量比较，以判断故障在区内还是区外。理论上具有绝对的选择性4 of 505 of 503. 纵联保护信号传输方式 (1)辅助导引线-导引线纵联保护(2)电力线载波-高频保护 载波频率为：50400kHZ(3)微波通讯-微波保护 频率为: 30030000

2、MHz(4)光纤通讯-光纤保护 6 of 504.纵联保护动作原理 (1)方向比较式纵联保护两侧继电器仅反应本侧电气量，利用通道将继电器对故障方向判别结果传送到对侧，各侧保护根据两侧继电器的动作通过逻辑判断区分是区内还是区外故障；传送逻辑信号；分为方向纵联保护和距离纵联保护。7 of 504.纵联保护动作原理 (2)纵联电流差动保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障；在每侧直接比较两侧的电气量；要求两侧信息同步采集。8 of 50I 举例：纵联电流差动保护 M1IN1IM2IN2I正常运行或区外故障： ,I

3、IN1M1N2M2II0IIIN2M2r 不动作 rI9 of 50I 举例：纵联电流差动保护 M1IN1IM2IN2I区内故障： 动作 rILHkLHN1M1N2M2rnInIIIII/ )( dzI10 of 504.2 输电线路高频保护11 of 501.构成：由继电保护、高频收发信机和高频通道组成。电气量电气量 继电继电保护保护发信机发信机收信机收信机收信机收信机发信机发信机继电继电保护保护电气量电气量 通道通道 12 of 502.分类 方向高频保护比较被保护线路两侧的功率方向 相差高频保护比较被保护线路两侧电流的相位13 of 503.高频通道的构成 高频收发信机接入输电线路的方式

4、有：“相-相”制n连接在两相导线之间“相-地”制n连接在输电线一相导线和大地之间14 of 503.高频通道的构成 三高耦结合，输电保接地三高：高频电缆、高频收发信机 高频阻波器耦：耦合电容器结合：结合滤波器（连接滤过器）输电：输电线保：保护间隙接地：接地刀闸15 of 50123456782346758“相-地”制高频通道示意图继电保护继电保护16 of 50“相-地”制高频通道示意图123456782346758继电保护继电保护 由一电感线圈与可变电容器并联组成的谐振回路。其谐振频率为载波频率。 对载波电流：Z1000-将高频电流限制在被保护线路以内。 对工频电流：Z0.04-工频电流可畅

5、流无阻。fZ1f17 of 5018 of 50123456782346758“相-地”制高频通道示意图继电保护继电保护19 of 50123456782346758“相-地”制高频通道示意图继电保护继电保护20 of 5021 of 50123456782346758“相-地”制高频通道示意图继电保护继电保护22 of 50123456782346758“相-地”制高频通道示意图继电保护继电保护23 of 5024 of 5025 of 50123456782346758“相-地”制高频通道示意图继电保护继电保护26 of 5027 of 50123456782346758“相-地”制高频通

6、道示意图继电保护继电保护28 of 5029 of 504.高频通道工作方式长时发信方式正常有高频电流方式短时发信方式正常无高频电流方式移频方式30 of 50 长时发信方式是指在正常运行情况下，收、发信机一直处于发信和收信工作状态，高频通道中始终有高频电流通过。信号长时发信方式31 of 50 短时发信是指在正常运行情况下，收、发信机一直处于不工作状态，高频通道中没有高频电流通过。只有在系统中发生故障时，发信机才由起动元件起动，高频通道中才有高频电流通过。信号短时发信方式32 of 50 移频方式是指在正常运行情况下，发信机长期发送一个频率为 f1 的高频信号，其作用是闭锁保护和对通道进行连

7、续检查。在被保护线路发生故障时，保护控制发信机移频，改为发送频率为 f2 的高频信号。信号移频发信方式1f2f1f33 of 505.高频信号的应用 按作用可分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号(1)跳闸信号收到高频信号是跳闸的充分条件。跳闸(或)34 of 50(2)允许信号跳闸收到高频信号是跳闸的必要条件，但不是充分条件。(与)BHGSX&35 of 50(3)闭锁信号跳闸收不到高频信号是跳闸的必要条件。(与)BHGSX&36 of 506.高频闭锁方向保护 高频闭锁方向保护是以高频通道经常无电流而在外部故障时发出闭锁信号的方式构成的。此闭锁信号由短路功率为负的一侧发出，这个信

8、号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁。37 of 50 S S S S S S对BC线路：保护3和保护4的功率方向都为正，保护应动作于跳闸。38 of 50B侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号，被对侧和本侧保护接收，保护1、2均不动。高频信号 对AB线路： S S S S S S39 of 50C侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号，被对侧和本侧保护接收，保护5、6均不动。对CD线路： S S S S S S高频信号 这种按闭锁信号构成的保护只在非故障线路上才传送高频信号，而在故障线路上并不传送高频信号。因此，在故障线路上由于短路使高频通道可能遭到破坏时，并不会影响保护的正确动作。40

9、of 507.闭锁式距离纵联保护 距离保护 + 高频通信部分距离保护本身的启动元件第II段方向距离元件启动启动Zmst10&1&2&3GSXGFXmst2041 of 508. 相差高频保护 1)工作原理：正常运行或区外故障时 MINItiMiNit调制 连续 MINI42 of 50区内故障时 MINItiMiNit断续 调制 MINI43 of 50相差高频保护在线路有故障的情况下，起动元件动作，将保护投入工作。若为外部故障，收信机收到连续高频电流，保护不动作；而在内部故障时，收信机则收到断续的高频电流，保护动作。44 of 502)动作特性与相继动作 区内故障 区

10、外故障 180 0 max.W b 45 of 50b b set set 闭锁区MINI46 of 50 TA的角度误差： 7 保护装置滤序器的角误差：15 高频信号传输带来的角误差： )/(skm1036100503605vLvLt 裕度角： 15y 6100376100157bLLy 考虑以下因素的影响： 47 of 50MENE70NZMZMENEMINI70NMEE 超前60M阻抗角为Z90N阻抗角为ZMI60NI100(3)48 of 50纵联差动保护的评价及应用纵联差动保护的评价及应用 优点： 全线速动 不受负荷及系统振荡的影响，灵敏度较高 缺点： 要求电流互感器的二次负载阻抗满

11、足电流互感器10%的误差。 不能作相邻线路的后备保护49 of 50微机保护的硬件原理微机保护的硬件原理50 of 50图图1 11 1计算机保护的构成框图计算机保护的构成框图 数据采集系统数据采集系统 多路转换器电压形成ALFS/HA/DCPU主系统并行接口开 关量 输出光电隔离电路出口电路来自流互、压互二次来自流互、压互二次开关量输入电源SIO打印显示键盘人机对话部分模拟量输入电路模拟量输入电路总线总线电压形成并行接口并行接口S/HALF第一节第一节 微机保护装置的硬件结构微机保护装置的硬件结构51 of 501 1模拟量输入系统模拟量输入系统( (数据采集系统数据采集系统) )输入的电压

12、和电流信号，是模拟量信号。由于微机是输入的电压和电流信号，是模拟量信号。由于微机是一种数字电路设备，只能接受数字脉冲信号，所以就一种数字电路设备，只能接受数字脉冲信号，所以就需要将这一类模拟信号转换为数字信号，称为模数变需要将这一类模拟信号转换为数字信号，称为模数变换，输入模拟量信号的模数变换电路也称作输入信号换，输入模拟量信号的模数变换电路也称作输入信号调理电路。调理电路。 模拟量输入系统包括：电压形成、模拟滤波模拟量输入系统包括：电压形成、模拟滤波(ALF)(ALF)、采样保持采样保持(S/H)(S/H)、多路转换开关、多路转换开关(MPX)(MPX)、模数转换（、模数转换（A/DA/D）

13、等功能块。等功能块。 作用：将模拟量转换为数字量。作用：将模拟量转换为数字量。 分类：基于逐次逼近式分类：基于逐次逼近式A/DA/D转换方式的数据采集系统转换方式的数据采集系统和基于和基于V/FV/F原理的数据采集系统。原理的数据采集系统。52 of 502 2、CPUCPU系统系统CPUCPU系统包括：微处理器（系统包括：微处理器（MPU)MPU)、只读存储、只读存储器器( (一般用一般用EPROM)EPROM)、随机存取存储器、随机存取存储器(RAM)(RAM)、定、定时器。时器。微机保护装置的核心是微机保护装置的核心是CPUCPU系统或单片机系统，除系统或单片机系统，除了硬件之外，还有存

14、储在存储器里的软件系统。这些了硬件之外，还有存储在存储器里的软件系统。这些硬件和软件构成的整个单片微机系统，主要任务是完硬件和软件构成的整个单片微机系统，主要任务是完成数值测量、逻辑运算及控制和记录等智能化任务。成数值测量、逻辑运算及控制和记录等智能化任务。除此之外，现代的微机保护应具备各种远方功能，它除此之外，现代的微机保护应具备各种远方功能，它包括发送保护信息并上传给变电站微机监控系统，接包括发送保护信息并上传给变电站微机监控系统，接收集控站、调度所的控制和管理信息。收集控站、调度所的控制和管理信息。53 of 50开关量输入开关量输入/ /输出系统包括输出系统包括：并行接口、光电并行接口

15、、光电隔离电路及有触隔离电路及有触点点中间继电器等组成。中间继电器等组成。通常输入的开关量信号不満足单片机微机系统输入信号电平要求，因此需要信号电平转换。为了提高保护装置的抗干扰性能，通常还需要经整形、延时、光电隔离等处理作用：完成保护出口跳闸、报警信号、作用：完成保护出口跳闸、报警信号、外部外部接点的输入及接点的输入及人机对话人机对话等功能等功能。3 3、开关量、开关量( (或数字量或数字量) )输入输入/ /输出系输出系返 回54 of 50 人机接口部分主要包括：打印、显示、键盘、人机接口部分主要包括：打印、显示、键盘、各种面板开关等。各种面板开关等。 主要功能：用于人机对话，如调试、定

16、制主要功能：用于人机对话，如调试、定制调整、人对机器工作状态的干预等。人机接口能调整、人对机器工作状态的干预等。人机接口能定时或在保护动作后打印或显示运行情况及保护定时或在保护动作后打印或显示运行情况及保护执行结果。执行结果。 4 4、人机接口、人机接口返回本节返回本节返 回55 of 50 因为考虑到机间通信及远动的要求，所以接因为考虑到机间通信及远动的要求，所以接有通信接口。有通信接口。5 5、通信回路、通信回路返 回56 of 506 6、 电电 源源微机保护系统对电源要求较高，通常这种电微机保护系统对电源要求较高，通常这种电源是逆变电源，即将直流逆变为交流，再把交流源是逆变电源，即将直

17、流逆变为交流，再把交流整流为微机系统所需要的直流电压。它把变电所整流为微机系统所需要的直流电压。它把变电所的强电系统的直流电源与微机的弱电系统电源完的强电系统的直流电源与微机的弱电系统电源完全隔离开。通过逆变后的直流电源具有极强的抗全隔离开。通过逆变后的直流电源具有极强的抗干扰水平，对来自变电所中的因断路器跳合闸等干扰水平，对来自变电所中的因断路器跳合闸等原因产生的强干扰可以完全消除掉原因产生的强干扰可以完全消除掉57 of 50图图1.2.3 采样过程示意图采样过程示意图58 of 50 它在各个采样点上它在各个采样点上(0(0，TsTs，2Ts2Ts，)的幅值的幅值与输入的连续信号与输入的连续信号x(t)x(t)的幅值是相同的。在微的幅值是相同的。在微机保护中采样的间隔是均匀的，我们把采样间机保护中采样的间隔是均匀的，我们把采样间隔隔TsTs称为采样周期，定义称为采样周期，定义f fs s=1/T=1/Ts s为采样频率为采样频率，这是采样过程中十分重要的参数。这是采样过程中十分重要的参数。 如 每 周 期 采 样 2 0 点 ， 则 采 样 频 率 为f=20*50=1200 采样周期Ts=1/f=1/1000=0.001秒=1毫秒 59 of 50sf图图1-2-1