线路的差动保护和高频保护

1、2021-12-111第七章第七章 线路的差动保护和高频保护线路的差动保护和高频保护本章主要内容本章主要内容一、输电线路的纵差动保护一、输电线路的纵差动保护 二、平行双回线路横联差动保护二、平行双回线路横联差动保护 三、高频保护的基本原理三、高频保护的基本原理 四、高频通道及高频信号类型四、高频通道及高频信号类型 五、方向高频保护五、方向高频保护 六、相差高频保护六、相差高频保护 2021-12-112第一节第一节输电线路的纵差动保护输电线路的纵差动保护一、纵差动保护的基本原理一、纵差动保护的基本原理 纵差动保护的纵差动保护的 基本原理是基基本原理是基 于比较被保护于比较被保护 线路始端和末线

2、路始端和末 端电流的大小端电流的大小 和相位原理构和相位原理构 成的。成的。 1 1、当线路正常运行或外部故障时、当线路正常运行或外部故障时: : MNMINImInIK2 2、当线路内部故障时、当线路内部故障时: : MNMINImInIKgITAknmgnIIII/不平衡电流等不平衡电流等 于两侧电流互于两侧电流互 感器的励磁电感器的励磁电 流之差。流之差。 bunnmgIIII2021-12-113第二节第二节平行双回线路横联保平行双回线路横联保护护一、双回线路内部故障的特点一、双回线路内部故障的特点 1、在正常运行或区外故障时、在正常运行或区外故障时: 2、当平行双回线内部故障时、当平

3、行双回线内部故障时:IIIIIINMIKII IIIQF4QF2QF1QF3QF5IIIII IIIII或IIIII 时，判别为线路时，判别为线路I I故障；故障； 同样，利用母线电压降低、两回线电流大小不等这一同样，利用母线电压降低、两回线电流大小不等这一特点，也可判别出故障线路。特点，也可判别出故障线路。IIIII时，判别为线路时，判别为线路故障。故障。2021-12-114第三节第三节 高频保护的基本原理高频保护的基本原理 将线路两端的电流相位或功率方向转将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号，然后，利用输电线路本身化为高频信号，然后，利用输电线路本身构成高频电流通道，将此信号送至

4、对端，构成高频电流通道，将此信号送至对端，以比较两端电流的相位或功率方向的一种以比较两端电流的相位或功率方向的一种保护装置。按工作原理可分为保护装置。按工作原理可分为: :方向高频方向高频保护和相差高频保护。保护和相差高频保护。比较线路两端的功率方向比较线路两端的功率方向方向高频保护方向高频保护比较线路两端的比较线路两端的电流相位电流相位相差高频保护相差高频保护2021-12-115第四节第四节 高频通道及高频信号类型高频通道及高频信号类型一、高频通道的组成一、高频通道的组成QF1QF2继电部分GR继电部分GR耦合电容器高频电缆耦合继电器T高频阻波器输电线路高频通道部分器雷避关开地接MN202

5、1-12-116二、二、高频通道的工作方式高频通道的工作方式1 1、故障起动发信方式、故障起动发信方式: :在正常条件下发信机不工作，通在正常条件下发信机不工作，通道中没有高频电流，只在电力系统发生故障期间才由起道中没有高频电流，只在电力系统发生故障期间才由起动元件起动发信。动元件起动发信。 2 2、长期发信方式、长期发信方式: :在正常工作条件下发信机始终处于发在正常工作条件下发信机始终处于发信状态，沿高频通道传送高频电流。信状态，沿高频通道传送高频电流。3 3、移频方式、移频方式: :在正常工作条件下，发信机向对侧传送频在正常工作条件下，发信机向对侧传送频率为率为f1 1的高频电流；当发生

6、故障时，继电保护装置控制的高频电流；当发生故障时，继电保护装置控制发信机移频，停止发送频率为发信机移频，停止发送频率为f1 1的高频电流，而发出频的高频电流，而发出频率为率为f2 2的高频电流。的高频电流。 2021-12-117三、高频通道及高频信号类型三、高频通道及高频信号类型 1 1、闭锁信号：阻止保护、闭锁信号：阻止保护动作跳闸的信号，无闭锁动作跳闸的信号，无闭锁信号是保护作用于跳闸的信号是保护作用于跳闸的必要条件。必要条件。&信号闭锁脉冲跳闸PR2 2、允许信号：允许保护、允许信号：允许保护动作跳闸的信号，是保护动作跳闸的信号，是保护作用于跳闸的必要条件。作用于跳闸的必要条件

7、。信号允许&脉冲跳闸PR3 3、跳闸信号：直接引起、跳闸信号：直接引起跳闸的信号，是保护作用跳闸的信号，是保护作用于跳闸的充分条件。于跳闸的充分条件。信号跳闸脉冲跳闸PR2021-12-118第五节第五节 方向高频保护方向高频保护一一. . 高频闭锁方向保护原理高频闭锁方向保护原理 通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向，通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向，以判别是被护范围内部故障还是外部故障。以判别是被护范围内部故障还是外部故障。 KADBC2K高频闭锁信号213456高频闭锁信号当线路当线路BCBC上的上的K K点发生故障时，它两侧的功率都是点发生故障时，它两侧的功

8、率都是从母线流向输电线路，两侧保护从母线流向输电线路，两侧保护3 3和和4 4的发信机都不的发信机都不发信，两侧高频收信机均收不到高频闭锁信号，断发信，两侧高频收信机均收不到高频闭锁信号，断路器路器3 3和和4 4无延时跳闸。无延时跳闸。 当线路当线路BCBC上的上的K K点发生故障时，它两侧的功率都是点发生故障时，它两侧的功率都是从母线流向输电线路，两侧保护从母线流向输电线路，两侧保护3 3和和4 4的发信机都不的发信机都不发信，两侧高频收信机均收不到高频闭锁信号，断发信，两侧高频收信机均收不到高频闭锁信号，断路器路器3 3和和4 4无延时跳闸。无延时跳闸。 当线路当线路BCBC上的上的K

9、K点发生故障时，它两侧的功率都是点发生故障时，它两侧的功率都是从母线流向输电线路，两侧保护从母线流向输电线路，两侧保护3 3和和4 4的发信机都不的发信机都不发信，两侧高频收信机均收不到高频闭锁信号，断发信，两侧高频收信机均收不到高频闭锁信号，断路器路器3 3和和4 4无延时跳闸。无延时跳闸。 对输电线路对输电线路ABAB和和CDCD来说，均为外部故障，流经来说，均为外部故障，流经2 2和和5 5保护的功率方向都为负，保护的功率方向都为负，2 2和和5 5保护的发信机发信，保护的发信机发信，使本侧与对侧的收信机分别收到高频闭锁信号，故使本侧与对侧的收信机分别收到高频闭锁信号，故使断路器使断路器

10、1 1、2 2和和5 5、6 6都不跳闸。都不跳闸。 2021-12-119第五节第五节 方向高频保护方向高频保护二二. . 高频闭锁方向保护的框图高频闭锁方向保护的框图 1KW1KW为反方向元件，反向短路故障时动作，起动发信机；为反方向元件，反向短路故障时动作，起动发信机；2KW2KW为正方向元件，正向短路故障时动作，准备跳闸。为正方向元件，正向短路故障时动作，准备跳闸。 &跳闸02t01t&GR至通道KW1KW21JZ2JZT1 T2 时间元件时间元件T1 T1 延时延时t t1 1动作，瞬时返回；时间元件动作，瞬时返回；时间元件T2T2瞬时瞬时t t2 2动作，延时返回。

11、二者的作用是防止区外故障误动；动作，延时返回。二者的作用是防止区外故障误动；高频收发信机高频收发信机2021-12-1110第五节第五节 方向高频保护方向高频保护三三. . 高频闭锁方向保护的框图说明高频闭锁方向保护的框图说明 MN1K2K侧）MKW (2侧）NKW (2侧）MKW (1QF2QF1当当K K1 1点发生故障时，两侧的正方向元件点发生故障时，两侧的正方向元件2KW2KW动作，反方向动作，反方向元件元件1KW1KW不动作，不发闭琐信号，于是两侧的不动作，不发闭琐信号，于是两侧的2KW2KW通过时通过时间元件间元件T1T1和禁止门和禁止门JZ2JZ2将两侧的断路器将两侧的断路器1Q

12、F1QF、2QF2QF跳开；跳开； 当发生当发生K K2 2故障时，故障时，N N侧的侧的1KW1KW动作，发出闭琐信号，在时动作，发出闭琐信号，在时间元件间元件T1T1有输出前到达有输出前到达M M侧收信输出端侧收信输出端, ,从而保证了虽然从而保证了虽然M M侧的侧的2KW2KW动作，但不会发出跳开动作，但不会发出跳开1QF1QF的跳闸脉冲。的跳闸脉冲。 2021-12-1111第五节第五节 方向高频保护方向高频保护四四. . 高频闭锁方向保护的实现特点高频闭锁方向保护的实现特点 反方向元件反方向元件1KW1KW动作后立即起动发信，动作后立即起动发信，发出闭琐信号发出闭琐信号; ;正方向元

13、件正方向元件2KW2KW动作后，准动作后，准备作用于跳闸备作用于跳闸。 1KW1KW的灵敏度必须高于的灵敏度必须高于2KW2KW的灵度。的灵度。 时间元件时间元件T1T1的作用是防止外部短路故的作用是防止外部短路故障时，远离故障点侧保护误动。障时，远离故障点侧保护误动。 时间元件时间元件T2T2作用是防止高频闭锁信号作用是防止高频闭锁信号过早解除而造成远离故障点侧保护的误动。过早解除而造成远离故障点侧保护的误动。 2021-12-1112第六节第六节 相差高频保护相差高频保护一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理比较被保护线路两侧电流的相位比较被保护线路两侧电流的相位即利用高频信

14、号将电即利用高频信号将电流的相位传送到对侧去进行比较，这种保护称为相差高流的相位传送到对侧去进行比较，这种保护称为相差高频保护。频保护。 内部故内部故障相位障相位相同外相同外部故障部故障相位差相位差为为180180NIMI1KMINIMNoiMINItNINI2021-12-1113比相元件的作用是比较被保护线路两侧操作电流的相位。比相元件的作用是比较被保护线路两侧操作电流的相位。 因为采用单频率制，所以收信机同时接收到线路两侧发因为采用单频率制，所以收信机同时接收到线路两侧发 信机发出的高频信号。信机发出的高频信号。 第六节第六节 相差高频保护相差高频保护二、相差高频保护的构成二、相差高频保

15、护的构成&GR01t02t2T1TY操作元件比相元件高定值低定值道通至跳闸起 动 元 件 起动元件的作用是故障时起动发信机和开放比相回路， 并且要求起动发信机要比开放比相回路更为灵敏，动 作更为迅速。 操作元件的作用是将输电线路上的操作元件的作用是将输电线路上的50Hz50Hz电流转变为一个电流转变为一个 50Hz50Hz的方波电流，然后以此工频方波电流对发信机中的的方波电流，然后以此工频方波电流对发信机中的 高频电流进行调制。高频电流进行调制。 2021-12-1114第六节第六节 相差高频保护相差高频保护三、相差高频保护的相位特性三、相差高频保护的相位特性1 1、保护范围内部发生故障，、保护范围内部发生故障，M M侧和侧和N N侧高频信号间的相位差侧高频信号间的相位差最大为：最大为： lMl1226100157100在最严重情况下，高频信号间断角是：在最严重情况下，高频信号间断角是： 610058)122(180minll2021-12-1115第六节第六节 相差高频保护相差