第3章全线速动保护

1、第三章第三章 输电线路的全线速动保护输电线路的全线速动保护 本章主要内容本章主要内容3.1 3.1 输电线路的纵差动保护输电线路的纵差动保护3.2 3.2 平行双回线路保护平行双回线路保护 3.3 3.3 高频保护的基本原理高频保护的基本原理 3.4 3.4 高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护3.5 3.5 相差高频保护相差高频保护一、纵差动保护的基本原理一、纵差动保护的基本原理 纵差动保护的基本原理是基于比较纵差动保护的基本原理是基于比较被保护线路始端和末端电流的大小和相被保护线路始端和末端电流的大小和相位原理构成的。位原理构成的。 3-1 输电线路导引线纵联电流差动保护输电线路导引线纵联电流

2、差动保护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； 0nmgIIIMNMINImInIKgI2 2、当线路内部故障时、当线路内部故障时； TAknmgnIIII/MNMINImInIKgI 什么是不平衡电流？ 一次电流相等，二次电流之差不为零 不平衡电流如何产生？ 两侧TA误差不一致二、纵差动保护的不平衡电流二、纵差动保护的不平衡电流TA励磁电流TA误差TA励磁电流差异差动保护不平衡电流不平衡电流公式 ：什么是“比率制动”特性？动作电流不是固定值 三、三、比率制动特性的纵差动保护工作原理比率制动特性的纵差动保护工作原理外部故障情况外部故障情况短路电流穿越短路电流穿越M M

3、、N N侧保护侧保护dunbapersskk10%0.01 1.5 0.50.075KIIKK IIIresMNk2IIIIdunbk0.075IIIdres0.03II只要Kres0.03，动作电流比不平衡电流增长快始终有IdIset，保护即可动作dres(1)II采用“比率制动”优点同样保证外部故障不误动情况下，内部故障时动作电流小，灵敏度高dres(1)IIdunbII外部故障无制动特性时整定电流KrelIunb.max有制动特性时整定电流Iset内部故障3-2 3-2 双回输电线路横联方向差动保护双回输电线路横联方向差动保护 与电流平衡保护与电流平衡保护一、横联差动方向保护一、横联差动

4、方向保护1、工作原理：、工作原理：按照比较双回线路电流之差大小和方按照比较双回线路电流之差大小和方向原理构成的保护称为平行双回线路横联差动方向保向原理构成的保护称为平行双回线路横联差动方向保护。护。 保护工作情况：保护工作情况： 在正常运行或区外故障时在正常运行或区外故障时 IIIIIKNMIQF1IIQF3QF2QF4QF5IIIII双回线路内部双回线路内部K K点发生了短路故障点发生了短路故障NMIQF1IIQF3QF2QF4QF5IIIIIK2 2、相继动作区、相继动作区在靠近对端附近短路时，两回线路电流大小差不多，在靠近对端附近短路时，两回线路电流大小差不多，相位也相同，导致相位也相同

5、，导致KAKA不动作；当对端保护动作跳开对不动作；当对端保护动作跳开对端断路器后，电流重新分配，然后本侧保护才动作。端断路器后，电流重新分配，然后本侧保护才动作。这种情况称为相继动作，此区域称为相继动作区。这种情况称为相继动作，此区域称为相继动作区。二、电流平衡保护二、电流平衡保护 电流平衡保护工作原理电流平衡保护工作原理 利用比较两回线电流大小而构成的保护称为电流平衡保护。3-3 高频通道与高频保护基本原理高频通道与高频保护基本原理 一、一、高频保护高频保护：将线路两端的电流相：将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号，然后，位或功率方向转化为高频信号，然后，利用输电线路本身构成的高频电

6、流通利用输电线路本身构成的高频电流通道，将此信号送至对端，以比较两端道，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保护。电流的相位或功率方向的一种保护。二、二、 高频通道的构成高频通道的构成 （一）输电线路高频通道（一）输电线路高频通道QF1QF2继电部分GR继电部分GR耦合电容器高频电缆T高频阻波器输电线路高频通道部分器雷避关开地接MN结合滤波器阻波器：阻波器是由一个电感线圈与可变电容器并联组阻波器：阻波器是由一个电感线圈与可变电容器并联组成的回路。成的回路。 结合电容器：结合电容器与连接滤过器共同配合将载波结合电容器：结合电容器与连接滤过器共同配合将载波信号传递至输电线路，同时

7、使高频收发信机与工频高压线信号传递至输电线路，同时使高频收发信机与工频高压线路绝缘。路绝缘。 连接滤波器：连接滤波器由一个可调节的空心变压器及连接滤波器：连接滤波器由一个可调节的空心变压器及连接至高频电缆一侧的电容器组成。连接至高频电缆一侧的电容器组成。 高频收、发信机：发信机部分系由继电保护装置控制，高频收、发信机：发信机部分系由继电保护装置控制，通常都是在电力系统发生故障时，保护起动之后它才发出通常都是在电力系统发生故障时，保护起动之后它才发出信号。信号。 三、高频通道工作方式、高频通道工作方式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，通道在正常条件下发信机不工作

8、，通道中没有高频电流，只在电力系统发中没有高频电流，只在电力系统发生故障期间才由起动元件起动发信。生故障期间才由起动元件起动发信。 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，沿高频通道传处于发信状态，沿高频通道传送高频电流。送高频电流。 3、移频方式移频方式在正常工作条件下，发信机向对在正常工作条件下，发信机向对侧传送频率为侧传送频率为f f1 1的高频电流；当的高频电流；当发生故障时，继电保护装置控制发生故障时，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f f1 1的高频电流，而发出频率为的高频电流，而发出频率

9、为f f2 2的的高频电流。高频电流。 按照信号的性质或作用，可以将其分为闭锁信按照信号的性质或作用，可以将其分为闭锁信号、允许信号和跳闸信号。这三种信号可用以上任号、允许信号和跳闸信号。这三种信号可用以上任一中种通信通道产生和传送。一中种通信通道产生和传送。1 1闭锁信号。即无闭锁信号是保护作用于跳闸的必闭锁信号。即无闭锁信号是保护作用于跳闸的必要条件，或者说闭锁信号是阻止保护动作于跳闸的要条件，或者说闭锁信号是阻止保护动作于跳闸的信号。信号。2 2允许信号。允许信号是允许保护作用于跳闸的信允许信号。允许信号是允许保护作用于跳闸的信号，或者说有允许信号是保护动作于跳闸的必要条号，或者说有允许

10、信号是保护动作于跳闸的必要条件。件。 3 3跳闸信号。跳闸信号是直接引起跳闸的信号，或跳闸信号。跳闸信号是直接引起跳闸的信号，或者说收到跳闸信号是跳闸的充要条件。者说收到跳闸信号是跳闸的充要条件。 四、高频信号四、高频信号闭锁信号：允许信号：跳闸信号：信号允许&脉冲跳闸PR&信号闭锁脉冲跳闸PR信号跳闸1脉冲跳闸PR3-4 3-4 高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护一、高频闭锁方向保护基本原理一、高频闭锁方向保护基本原理 高频闭锁方向保护通过高频通道比较被保护线路两高频闭锁方向保护通过高频通道比较被保护线路两侧的功率方向，采用正常无高频电流，区外故障时发闭锁侧的功率方向，采用正常

11、无高频电流，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一侧发出，信号的方式构成，闭锁信号由功率方向为负的一侧发出，被两端的收信机接收，闭锁两端的保护。被两端的收信机接收，闭锁两端的保护。 KADBC2K高频闭锁信号213456高频闭锁信号“闭锁式” 工作原理保护起动，判为反向故障发信收信闭锁两侧保护外部故障，近故障侧发闭锁信号内部故障，两侧均不发闭锁信号二、高频闭锁方向保护的构成及工作原理二、高频闭锁方向保护的构成及工作原理起动元件设置 设两套起动元件分别起动发信以及开放跳闸回路，低定值元件起动发信回路；高定值元件开放跳闸回路， 单套起动元件存在的问题 M侧保护单侧工作，误动I

12、IK K时间元件t1:瞬时动作，延时返回 当外部故障切除后低定值元件应该延时返回，当外部故障切除后低定值元件应该延时返回，继续发信一段时间。继续发信一段时间。 M侧保护失去闭锁，误动时间元件t2:延时动作，瞬时返回 推迟停信和接通跳闸回路的时间，推迟停信和接通跳闸回路的时间，区外故障时，保证远故障侧保护收到对侧的闭锁信号区外故障时，保证远故障侧保护收到对侧的闭锁信号防止误动。防止误动。 2、远方起动 收到对侧信号而本侧起动发信元件未起动时，由收信起动本侧发信回路。 （2）方便手动检查通道远方起动有如下作用：（1）更加可靠地防止纵联保护单侧工作当一侧纵联保护低定值元件损坏时仍能依靠远方起动回路起

13、动发信。可以由线路任一侧变电所运行人员单独进行通道检查 三、纵联距离、零序方向保护纵联距离、零序方向保护不设置专门的方向元件“借用”方向阻抗继电器及零序方向元件Z动作故障为正方向I.0动作故障为正方向正常运行程序，与纵联方向完全相同 故障测量程序与纵联方向保护装置类似 3-5 3-5 相差高频保护相差高频保护 一、相差高频保护工作原理一、相差高频保护工作原理 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即利用高频信号将电流的相位传送到对侧去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频保护。进行比较，这种保护称为相差高频保护。相差高频保护工作原理(a)网络图(

14、b)内部故障时两端电流波形(c)外部故障时两端电流波形&GR01t02t2T1TY操作元件比相元件高定值低定值件元动起道通至跳闸二、相差高频保护的构成二、相差高频保护的构成 起动元件的作用是故障时起动发信机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灵敏，动作更快。比开放比相回路更灵敏，动作更快。 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5050HzHz电流转变为一个电流转变为一个50Hz50Hz的方波电流，然后的方波电流，然后以此工频方波电流对发信机中的高频电流以此工频方波电流对发信机中的高频电流进行调制。进行调制。 比相元件的作用是比较被保护线