高压输电线路主保护

1、高压输电线路主保护高压输电线路主保护 高频闭锁纵联保护高频闭锁纵联保护 高压输电线路发生故障，我们希高压输电线路发生故障，我们希望继电保护在保证选择性的前提下，望继电保护在保证选择性的前提下，越快切除故障越好！也就是我们希望越快切除故障越好！也就是我们希望在输电导线上任一点发生故障都能快在输电导线上任一点发生故障都能快速切除，这对系统稳定是有利的。速切除，这对系统稳定是有利的。 但不是所有类型的保护都能做到但不是所有类型的保护都能做到这一点。这一点。 电流、电压、零序电流和距离保护都是反应电流、电压、零序电流和距离保护都是反应输电线路单端电气量变化的保护，这种反应输电线路单端电气量变化的保护，

2、这种反应单端电气量变化的保护从原理上讲都区分不单端电气量变化的保护从原理上讲都区分不开本线路末端和相邻线路始端的短路开本线路末端和相邻线路始端的短路 。一、反应输电线路单端电气量变化的保护的缺陷一、反应输电线路单端电气量变化的保护的缺陷 采单端电气量保护的三段式保护范围示意采单端电气量保护的三段式保护范围示意n既然反应M端电气量变化的保护无法区别F1和F2点的短路，可是反应N端电气量变化的保护确是很容易区分这两点短路的。例如用一个方向继电器就可以区分：F1点是正方向短路，F2点是反方向短路。所以如果有一种保护它可以综合反应两端电气量的变化，这样的保护一定可以区分F1和F2点的短路。那么它的一个

3、最大的优点就是可以瞬时切除本线路全长范围优点就是可以瞬时切除本线路全长范围内的短路内的短路。这种综合反应两端电气量变化的保护就叫做纵联保护。纵联保护的优点是明显的，但它的缺点是不能保护在相邻线路上的短路，缺点是不能保护在相邻线路上的短路，不能作相邻线路上的短路的后备不能作相邻线路上的短路的后备。 纵联保护既然是反应两端电气量变化的保护，那就一定要把对端电气量变化的信息告诉本端，同样也应把本端电气量变化的信息告诉对端，以便每侧都能综合比较两端电气量变化的信息做出是否要发跳闸命令的决定。这必然涉及到通信的问题，而通信需要通道。 目的：让两侧保护装置建立联系，进行对话！纵联保护通道类型纵联保护通道类

4、型n1. 电力线载波(高频)通道。n2. 微波通道n3.光纤通道n4.导引线通道n上述四种通道应该说光纤通道是最有上述四种通道应该说光纤通道是最有发展前途的。目前继电保护制造厂家发展前途的。目前继电保护制造厂家生产光纤保护的产量已大于高频保护生产光纤保护的产量已大于高频保护的产量。但由于历史的原因，高频通的产量。但由于历史的原因，高频通道还有一定的数量。道还有一定的数量。二、二、220kV系统常见的几种线路纵联保护配置系统常见的几种线路纵联保护配置n1.高频闭锁纵联方向保护nWXB-11C+GSF6；LFP-901+LFX-912；nPSL-602+YSF-10A；RCS-901+LFX-91

5、2；nCSC-101+BSF3；LFP-902+LFX-912；n2.光纤纵联方向保护nPSL-602+GXC-01；RCS-901+FOX40EnCSC-102+CSY-102A；WXH-801+ ZSJ-900n3.光纤分相电流差动保护nPSL-603；RCS-931；CSC-103；nWXH-803；PRS-7531.闭锁式高频纵联方向保护闭锁式高频纵联方向保护（1）闭锁式高频纵联保护的通道介绍）闭锁式高频纵联保护的通道介绍耦合电容器阻波器结合滤波器高频电缆输电导线（2）关于闭锁式的两个关键元件的说明：）关于闭锁式的两个关键元件的说明：1.启动元件启动元件（1）高定值启动元件起动后，终止

6、主程序，执行故处理程）高定值启动元件起动后，终止主程序，执行故处理程序，开放保护。序，开放保护。 （2）低定值启动元件动作，控制收发信机启动发信。）低定值启动元件动作，控制收发信机启动发信。（3）启动元件无方向性，灵敏度高。）启动元件无方向性，灵敏度高。2.方向元件方向元件（1）有明确的方向性。）有明确的方向性。（2）正方向元件要确保在本线路全长范围内的短路都能可）正方向元件要确保在本线路全长范围内的短路都能可靠动作靠动作（超范围闭锁式）（超范围闭锁式）。（3）反方向元件灵敏度高于正方向元件，反方向元件动作）反方向元件灵敏度高于正方向元件，反方向元件动作则闭锁正方向元件。则闭锁正方向元件。（4

7、）正方向元件动作则停止收发信机发信。）正方向元件动作则停止收发信机发信。 （3）关于闭锁式的几个基本特点）关于闭锁式的几个基本特点1.收不到高频信号是保护动作于跳闸的必要条件。收不到高频信号是保护动作于跳闸的必要条件。2.闭锁信号主要是在非故障线路上传输的（并不表示在故障线路闭锁信号主要是在非故障线路上传输的（并不表示在故障线路上从来没有传送过闭锁信号），上从来没有传送过闭锁信号），3.在非故障线路上一直存在闭锁信号，保护收到闭锁信号把保护在非故障线路上一直存在闭锁信号，保护收到闭锁信号把保护闭锁。闭锁。4.在故障线路上最后应该没有闭锁信号，保护才能跳闸。在故障线路上最后应该没有闭锁信号，保护

8、才能跳闸。5.在使用闭锁信号时，一般都采用相在使用闭锁信号时，一般都采用相-地耦合的高频通道（当然也地耦合的高频通道（当然也可采用相可采用相-相耦合高频通道，允许式高频保护一般使用相相耦合相耦合高频通道，允许式高频保护一般使用相相耦合通道）。需要指出的是虽然收发信机接在一相输电线路与大地通道）。需要指出的是虽然收发信机接在一相输电线路与大地之间，但由于相与相之间和相与地之间是有分布电容的，所以之间，但由于相与相之间和相与地之间是有分布电容的，所以实际上三相输电线路和部份大地都是参与高频电流的传输的。实际上三相输电线路和部份大地都是参与高频电流的传输的。6.闭锁式纵联保护区内故障时不怕通道断，怕

9、区外故障时通道断。闭锁式纵联保护区内故障时不怕通道断，怕区外故障时通道断。7.闭锁式纵联保护使用单频制，两侧收发信机发信频率相等。正闭锁式纵联保护使用单频制，两侧收发信机发信频率相等。正常运行时保护通道中无高频信号。收发信机既可收对侧信号也常运行时保护通道中无高频信号。收发信机既可收对侧信号也可以收自己的信号。可以收自己的信号。（4）闭锁式高频纵联方向保护简化原理框图：）闭锁式高频纵联方向保护简化原理框图：（5）原理框图的进一步简化保护启动保护启动正方向元件动作正方向元件动作反方向元件不动作反方向元件不动作出口出口跳闸跳闸58mS收发信机给保护装置的收信输收发信机给保护装置的收信输入电平变化满

10、足入电平变化满足0-1-0的过程，的过程，且且1的时间在的时间在58ms以上则满以上则满足与门的第三个条件足与门的第三个条件001区内故障，保护动作过程中通道上信号的变化M侧区外故障，保护动作过程中通道上信号的变化N侧区外故障，保护动作过程中通道上信号的变化区内发生三相断线故障，保护动作过程中通道上信号的变化（6）关于闭锁式纵联保护的几个问题的讨论：）关于闭锁式纵联保护的几个问题的讨论：1）为什么要用灵敏度不同的两个起动元件？ 为防止区外故障时，近故障端保护不能可靠启动发信为防止区外故障时，近故障端保护不能可靠启动发信而远故障端的保护因收不到对侧闭锁信号而误动而远故障端的保护因收不到对侧闭锁信

11、号而误动。 2）为什么要先收到8ms高频信号后才允许停信？ 高频信号在通道上传输是有时滞的，如果高频信号在通道上传输是有时滞的，如果M端保护判正方向后不端保护判正方向后不经延时而匆忙停信后，由于经延时而匆忙停信后，由于M端收信机收不到对册信号将造成保护误端收信机收不到对册信号将造成保护误动。动。 M端保护只有确保近故障点的端保护只有确保近故障点的N端保护的闭锁信号到达端保护的闭锁信号到达M端以后端以后才允许停信，这样才允许停信，这样M端保护才不会误动。端保护才不会误动。 显然这等待的延时应考虑显然这等待的延时应考虑N端闭锁信号来得最慢、最严重的情况。端闭锁信号来得最慢、最严重的情况。这种情况出

12、现在这种情况出现在N端是远方起信的情况。发生短路后端是远方起信的情况。发生短路后N端起动元件因端起动元件因故没有起动，所以一开始不发信。要等故没有起动，所以一开始不发信。要等M端高频信号先送过来后，端高频信号先送过来后，N端由远方起信才起动发信。等端由远方起信才起动发信。等N端的信号再送到端的信号再送到M端后，端后，M端再去停端再去停信保护就不会误动了。所以信保护就不会误动了。所以M端停信等待的延时应包括高频信号往返端停信等待的延时应包括高频信号往返一次的延时，加上对端发信机起动发信的延时再加上足够的裕度时间。一次的延时，加上对端发信机起动发信的延时再加上足够的裕度时间。这时间一般为（这时间一

13、般为（58）ms就足够了。就足够了。3）功率倒向时出现的问题及对策 。 1号保护 2号保护F+动作情况F-动作情况F+动作情况F-动作情况 功率倒向前 功率倒向后 如果纵联方向保护在如果纵联方向保护在35ms内一直不动作（收信时间满内一直不动作（收信时间满35ms），那么纵联方向保护再要动作的话要另加，那么纵联方向保护再要动作的话要另加25ms的延时。的延时。 4）远方启信的作用和通道交换的过程。 远方启信作用：远方启信作用：（1）通道检查）通道检查（2）防止因发信启动回路故障而造成的保护不正确动作）防止因发信启动回路故障而造成的保护不正确动作 通道交换的过程：通道交换的过程：5s 5s 5s

14、 200ms dB t 蓝色本侧发蓝色本侧发绿色对侧发绿色对侧发 5）收到三相断路器跳闸位置继电器（TWJ）动作信号以后高频保护做些什么？ （1） 如果高定值起动元件未起动，又收到了三相跳闸位置继电器都动作的信号并确认三相均无电流时，把起动发信（含远方起信）往后推迟100ms（不同厂家该值略有差别）。 （2）如果高定值起动元件起动后，又收到了任一相相跳闸位置继电器都动作的信号并确认该相无电流时立即停信。这停信通常称作“位置停信”。 在起动元件起动后本断路器又单相或三相跳闸了，这说明本线路上发生了短路，本端保护动作跳闸了，所以采取马上停信措施后有利于对端纵联方向保护跳闸。 （3）“位置停信”的由

15、来 在“四统一”中采用这种“位置停信”还有一种目的：如果线路出口短路，零序段等快速保护先发跳闸命令并将断路器跳开时若高频保护还未跳闸（当时系统用的相差高频保护由于两次比相，动作时间将到4060ms），断路器跳闸后高频保护立即恢复发信，闭锁了对端的高频保护。采取了“位置停信”后使该端一直处于停信状态可确保对端高频保护可靠跳闸。目前微机型的纵联保护没有相差高频保护，纵联目前微机型的纵联保护没有相差高频保护，纵联方向、纵联距离保护在方向、纵联距离保护在2030ms内已可发出跳闸命内已可发出跳闸命令。所以线路出口短路时，即使快速距离保护或零序令。所以线路出口短路时，即使快速距离保护或零序段先发跳闸命令

16、，在断路器跳闸时间内，对端纵联段先发跳闸命令，在断路器跳闸时间内，对端纵联保护已可发出跳闸命令，所以这个问题已不再存在。保护已可发出跳闸命令，所以这个问题已不再存在。 （4）“位置停信”的另一作用： 当线路故障，保护动作跳开两侧开关后，重合于永久性故障时，若两侧开关重合有先后，先重合侧保护加速跳开后，通过位置停信，使后重合侧保护正常动作。 （4）“位置停信”的使用注意事项n单相TWJ动作停信只停80ms，避免本线路非全相运行期间两端一直停信在外部发生运行相上的故障时纵联方向（距离）保护误动而误切三相。三相TWJ动作停信一直停到装置整组复归。 n“位置停信”在手动合闸和自动重合闸时自动退出，避免

17、对端合闸后本端再合闸时由于三相触头不同期对端某些原理的正方向的方向继电器可能动作造成纵联方向保护误动。 6）其他保护停信和本装置保护动作停信的问题。（1）母差（失灵）保护动作停信 双母线接线的母差保护动作停信一般通过启动线路保护中操作箱内双母线接线的母差保护动作停信一般通过启动线路保护中操作箱内的的TJR继电器实现。继电器实现。 3/2开关接线的母差保护动作不停信，开关失灵时需要强制停信开关接线的母差保护动作不停信，开关失灵时需要强制停信 母差停信一般展宽母差停信一般展宽150mS，也是在母差出口元件返回后继续停信，也是在母差出口元件返回后继续停信150mS。（2）本装置其他保护动作停信 现在

18、输电线路保护都做成成套的保护装置。一条线路的主保护、后备保护都做在一套保护装置内。本装置内任意一种保护发跳闸命令同时立即停信有利于对端纵联保护跳闸。保护装保护装置发三相跳闸命令停信直至跳闸命令返还后还置发三相跳闸命令停信直至跳闸命令返还后还继续展宽停信继续展宽停信150ms，保护装置发单相跳闸命，保护装置发单相跳闸命令时只停信令时只停信150ms，这段时间保证让对端可靠跳闸。这些工作都由装置在软件中自动完成。7）闭锁式高频纵联保护的具体称谓（什么是距离高频？什么是零序高频？什么是方向高频？.）n“距离高频距离高频”（或称（或称“高频距离高频距离”）是指其方向元件由距）是指其方向元件由距离元件充当，一般使用离元件充当，一般使用II段或段或III段的阻抗测量元件，前提段的阻抗测量元件，前提是保证本线范围内各类故障有绝对灵敏度。（如是保证本线范围内各类故障有绝对灵敏度。（如LFP902中的中的Z+）n“零序高频零序高频”是指其方向元件由零序功率方向元件充当。是指其方向元件由零序功率方向元件充当。同样其零序功率方向元件应保证对本线范围内的所有接地同样其零序功率方向元件应保证对本线范围内的所有接地故障有绝对灵敏度。（如故障有绝对灵敏度。（如LFP901中的中的O+） n“方向高频方向高频”，从字面上理解可以指所有的基于两侧方向，从字面上理解可以指所有的基