第四章 线路纵联保护

1、第四章 输电线纵联保护§41 输电线纵联差动保护一、 基本原理：1.反应单侧电气量保护的缺陷：无法区分本线路末端短路与相邻线路出口短路。无法实现全线速动。 原因：（1）电气距离接近相等。 （2）继电器本身测量误差。（3）线路参数不准确。 (4)LH、YH有误差。 （5）短路类型不同。 （6）运行方式变化等。2. 输电线路纵联差动保护： （1）输电线路的纵联保护：（P129 第二自然段）。 （2）导引线纵联差动保护： 用导引线传送电流（大小或方向），根据电流在导引线中的流动情况，可分为环流式和均压式两种。（P131 图4-2）自学。（注意图中隔离变压器GB的极性）IIn1Im2In2I

2、m1例：环流法构成了导引线纵联保护： 线路两侧装有相同变比的LH 正常或区外短路：Im1=-In1 Im2=-In2 IJ=Im2+In2=0 J不动 区内短路：IJ=Im2+In2=（Im1+ In1）/nLH = Id/ nLH > Idz ( 同时跳两侧DL)J动作 可见纵联差动保护的范围是两侧LH之间，理论上具有绝对选择性可实现全线速动。但它只适用于< 57公里的短线路。若用于长线路技术上有困难且经济上不合理。（P136 标题2）它在发电机、变压器、母线保护中应用得更广泛（后述）3. 纵联保护信号传输方式： （1）辅助导引线 （2）电力线载波：高频保护 （3）微波：微波保护

3、 （4）光纤：光纤保护 §4-2 输电线的高频保护一、 高频保护概述：高频保护的定义：（P136）分类：按照工作原理分两大类，方向高频保护和相差高频保护。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的电流相位。二、 高频通道的构成： 有“相-相”和“相-地”两种连接方式 “我国广泛运用” 构成示意图P137 图4-71. 阻波器：L、C并联谐振回路，谐振于载波频率。 对载波电流：Z>1000限制在本线路。 对工频电流：Z<0.04畅流无阻。2结合电容器 带通滤波器 通高频、阻工频3连接滤波器 阻抗匹配4高频电缆：将位于主控制室的高频收、发信

4、机与户外变电站的带通滤波器连接起来。5高频收、发信机三、 高频通道工作方式及高频信号的应用： 无高频电流是信号 1 高频通道的工作方式两种： 长期发信方式：正常运行时，始终收发信（经常有高频电流） 故障时发信方式：正常运行时，收发信机不工作。当系统故障时，发信机由启动元件启动通道中才有高频电流（经常无高频电流）另：改变频率也是一种信号。 2高频信号的分类及应用 有高频电流是信号 按高频信号的应用分三类：跳闸信号、允许信号、闭锁信号（1） 跳闸信号BHGSX1 跳闸 “或”门：高频信号是跳闸的充分条件（2） 允许信号BHGSX& 跳闸 “与”门：高频信号是跳闸的必要条件(3) 闭锁信号：

5、BHGSX1 跳闸 “否”门：收不到高频信号是跳闸的必要条件 o四、 方向高频保护高频信号高频信号1 高频闭锁方向保护的基本原理举例说明： d S+ S- S+ S+ S- S+ A 1 2 B 3 4 C 5 6 D 内部接地时：保护3、4：S+动，两侧都不发高频信号，保护动作跳3、4DL 外部接地时：保护2、5：S-动，他们发出高频闭锁信号，送至保护1、6、2、5。AB,BC线路均保持不动它是以由短路功率为负的一侧发出高频闭锁信号，这个信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁。故称高频闭锁方向保护。注：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

6、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。I25ZJI14ZJGSX GFX 4 - 跳闸 + + + 1 2 3 5 - UJ半套高频闭锁方向保护原理接线（电流启动方式）（1） 组成：I1 起动元件：灵敏度较高，起动发信机发信I2 起动元件：灵敏度较低，起动保护的跳闸回路3 功率方向元件：判断短路功率的方向4ZJ 中间继电器：内部短路时，停止发信5ZJ 极化继电器（双线圈）：工作线圈接方向元件输出，制动线圈接收信机的输出（2） 工作情况： 外部短路时：I1 I2 动AB线，B侧S- I1 4ZJ常闭触点 起动 发信 3不动 5ZJ制动 A 侧S+ 3动 4动

7、 停止发信 I+动 5ZJ 工作、制动线圈均有电流，不动，所以：1、2DL不跳闸内部短路时：BC线：I1、I2、3、4ZJ均动作，停止发信，5ZJ有工作电流 跳闸 (3)为什么要用两个灵敏度不同的起动元件I2/I1=1.52 防止区外故障误跳闸若采用一个起动元件，当区外接地时，由于LH误差，起动元件误差。S+侧起动元件动作，S-侧起动元件未动。S+侧误动。 采用两个起动元件I1I2，S+侧I2动作时，S-侧I1一定动作，故可防止误动（4）时间配合 外部故障时，S+侧需等待对侧的高频闭锁信号，故跳闸回路应有一定延时。故障切除后，返回时，为防止误动，启信回路应延时返回。（5）方向元件 要求 ：能反

8、映所有类型的故障 没有死区 正常负荷状态下不动作 系统震荡时不会误动作 线路两端在灵敏度上容易配合 满足要求的方向元件 ：负序方向元件（单相式、三相式） 相电压补偿式方向元件 行波方向元件2 高频闭锁距离保护和高频闭锁零序方向保护的基本原理（自学）高频闭锁距离保护是距离保护与电力线载波通道相结合，利用收发信急的高频信号传送对侧保护的测量结果，两端同时比较两侧距离保护的测量结果，实现内部故障瞬时切除，区外故障不动作。高频闭锁零序方向保护 工作原理与上同 此种构成方式，主保护和后备保护统一设计，减少了测量元件，简化了接线，相对的提高了可靠性。缺点：距离或零序保护检修时，主保护和后备保护都必须退出工

9、作。五、 相差动高频保护：P1421.相差动高频保护基本原理：比较被保护线路两侧短路电流的相位。Em MImd1In NEnD2 Im In 调制方法：正半波发信，负半波停信，不断交替（高频通道经常无电流，而在外部故障时发出的高频电流（即闭锁信号）的方式构成保护）传送闭锁信号的保护需两套起动元件。1、 构成：1对侧GFXGFX=1方波电路操作元件 GSX起动元件t1 0=1 出口t2 0 跳闸主要部分：起动元件、操作元件、比相元件 起动元件:-故障检测元件(区分正常运行和故障) 不对称故障 I2-有两个灵敏度不同的起动元件，其中：高灵敏-起动发信 低灵敏-准备跳闸对称故障 Z或相电流I 操作元

10、件: 将输电线上的三相工频电流转变为单一工频放便电流(只用一个通道)。并对GFX的高频电流进行调制。选择的要求：能反映各种类型故障；内部故障时 =0° 而外部故障时 =180°利用相序滤过或复合滤过器可以将三相电流综合成单一电流I1、I2、I0或I1+KI2、I1+KI0等。*I1: 能反映所有短路,但在不对称短路时,包含故障前的负荷分量,会造成区内短路时,相位差大为增加.*I2: 不能反映三相短路*I0: 不能反映三相短路和两相短路*I1+KI2: I2能反映不对称短路,I1用于反映三相短路,K值的选择>1,保证I2起主导作用,一般K=6或8。 比相元件：根据线路两

11、侧电流的相位判断内外故障理想：区内故障：=0°停信间隙=180°区外故障：=180°停信间隙=0°实际：区内故障：>0°停信间隙<180°区外故障：<180°要找出外部故障 可能出现的最大间隙角max,并按此进行闭锁，以保证外部故障时保护可靠不误动，这个角度就叫做闭锁角，表示为b.2、 闭锁角的确定：理想：区外故障时，=180°实际： CT角度误差ct=7° 保护装置的角误差（复合电流滤过器），b.h=15° 高频信号传输带来的角误差电磁波的传输速率 v=光速3×10

12、5公里/秒工频：每周波360°0.026000km所以：每传100km ，误差6°L(L/100)×6° 其中了L线路长度（或：L=t2f×t360×50×L/v=(L/100)×6° ）为保证选择性并计及一些其它误差（由分布电容引起）。考虑裕度角y15°。b=ctb.hLy37°(L/100)×6°例：L300km，b= 37°(300/100)×6°55°由b计算公式可知，Lb， dz=180°b 降低保护灵敏度

13、3、 保护的相继动作（区）：举例： EmImd(3) InEnZm Zn操作电流只有I1设EmEn=70° Zm 发电机、变压器和线路阻抗dm=60° Zm 发电机、变压器阻抗dn=90°Em=arg（Im/In）=100°60°Im 对M侧保护：En m=100°+7°+15°+（L /100）×6° 对N侧保护：因为In滞后n=100°+7°+15°（L /100）×6° In 设L=300km. b =55° dz=125° m=122°+(300/100)×6°=140°125° 闭锁 m=122°(300/100)×