第4章输电线纵联保护

1、第第 四四 章章 输电线路纵联保护Pilot Protection for Transmission Lines 第一节 输电线路纵联保护概述一、电流、距离保护的缺陷反映：反映：缺陷：缺陷：MN123220kV 220kV 难以满足稳定性要求。难以满足稳定性要求。k1一侧电气量一侧电气量无法实现全线速动，无法实现全线速动，k2二段有延时，二段有延时，问题：保护切除时间和系统稳定性的关系？问题：保护切除时间和系统稳定性的关系？ PeIIPeIIImPTPeI0P Pt tm0PeIIPeIPT0P PPeIIIt t01. 1. 两端电流相量和两端电流相量和二、输电线路两侧电气量的故障特征 1K

2、NMIIII0NMIIIMNk1MINI区内故障MNk2MINI区外故障（正方向：母线线路）（正方向：母线线路）2. 2. 两端功率方向两端功率方向MNk1MINI区内故障区外故障MNk2MINIMSNSMSNS两侧功率方向均为正两侧功率方向均为正一侧功率方向为负一侧功率方向为负NI3. 3. 两端电流相位特征两端电流相位特征0MNk1MINI区内故障MNk2MINI区外故障1804. 4. 两端测量阻抗两端测量阻抗区内故障：区内故障：区外故障：区外故障：两端两端 Z ZII II （短路阻抗）（短路阻抗）均启动均启动近端近端 Z ZII II （短路阻抗）（短路阻抗）不启动不启动。假设：电源

3、电势相角相等无分布电容、TA、TV无误差Unit Protection通信设备通信设备通道特点：特点：三、反映线路两侧电气量的纵联保护MNk1k2保护装置保护装置绝对选择性绝对选择性无时限跳闸无时限跳闸定义：定义： 通信通道、通信通道、两侧保护纵向连接、两侧保护纵向连接、 电气量特征对传、电气量特征对传、同时比较、联合工作。同时比较、联合工作。电流、功率方向、电流相位（反映两（反映两TATA间任意点故障）间任意点故障）四、纵联保护基本原理 1. 1. 纵联电流差动纵联电流差动两端电流相量和特征两端电流相量和特征2. 2. 方向比较式纵联保护方向比较式纵联保护1KNMIIII0NMIIIsetN

4、MIII两端功率方向两端功率方向闭锁式闭锁式方向纵联保护方向纵联保护3. 3. 电流相位比较式纵联保护电流相位比较式纵联保护两端电流相位特征两端电流相位特征4. 4. 距离纵联保护距离纵联保护两端测量阻抗两端测量阻抗MNk1k2允许式允许式方向纵联保护方向纵联保护1. 1. 按通道分类按通道分类五、纵联保护的分类 2. 2. 按原理分类按原理分类导引线导引线：10km10km，TA二次电流，电流差动保护二次电流，电流差动保护电力线载波电力线载波：最广泛，输电线路，要求线路故障时能动：最广泛，输电线路，要求线路故障时能动微波微波：信息量大信息量大光纤光纤：信息量大，抗干扰信息量大，抗干扰（1 1

5、）方向比较式纵联保护方向比较式纵联保护: : 功率方向、测量阻抗判断结果功率方向、测量阻抗判断结果（2 2）纵联电流差动保护纵联电流差动保护：电流波形、相位：电流波形、相位方向纵联保护距离纵联保护逻辑信号电气量MNk1信息同步采集信息同步采集第二节 纵联保护两侧信息的交换一、导引线通信（Pilot Wire Communication） 四、光纤通信（Optical Fiber Communication） 通信容量大通信容量大、抗干扰、节省金属材料等抗干扰、节省金属材料等优点：优点：原理：纵联电流分相差动保护原理：纵联电流分相差动保护电信号光信号电信号光信号光纤&保护元件闭锁信号跳闸脉冲&保

6、护元件允许信号跳闸脉冲MNk1MINIMSNSMNk2MININSMS闭锁式方向纵联保护允许式方向纵联保护允许信号允许信号闭锁信号闭锁信号第三节 方向比较式纵联保护一、闭锁式方向纵联保护1. 1. 工作原理工作原理kBCAD123456闭锁信号闭锁信号故障线路：非故障线路：正常时正常时: : 第三节 方向比较式纵联保护两端功率方向均为正，无闭锁信号，保护动作。功率方向为负的一侧发闭锁信号，将两侧保护闭锁。故障时：方向为负侧发送闭锁信号；故障时：方向为负侧发送闭锁信号；方向为正侧不发闭锁信号。方向为正侧不发闭锁信号。kBCAD123456闭锁信号闭锁信号区内故障伴有通道损坏时，保护能否正确动作？

7、区内故障伴有通道损坏时，保护能否正确动作？&保护元件允许信号跳闸脉冲闭锁信号： 故障线路的保护不受通道损坏的影响能够可靠 动作，不会拒动； 非故障线路的保护受通道损坏的影响会误动。如果传送的是允许信号呢？如果传送的是允许信号呢？答：受通道损坏的影响保护会拒动。 第四节 纵联电流差动保护一、纵联电流差动保护原理MNk1k2KDMINImInIrI0NMIIKNMIII正常、外部故障：内部故障：1. 1. 工作原理工作原理基尔霍夫定律2. 2. 保护特性保护特性1 1）无制动作用）无制动作用NNTAnMMTAmIInIIInI11NMTAnmunbIInIII1setnmrIIIImax. kst

8、ernprelsetIKKKKImax.LrelsetIKI2min.setksetrsenIIIIK不平衡电流：躲过外部短路最大不平衡电流:躲过最大负荷电流（一侧CT断线）: 整定：校验：（单侧电源最小方式最小短路电流）MNk1k2KDMINImInIrI2 2）有制动作用）有制动作用nmII动作电流：制动电流：nmII正常、外部故障：正常、外部故障：内部故障：内部故障：动作作用强，制动作用弱动作作用强，制动作用弱制动作用强，动作作用弱制动作用强，动作作用弱制动特性：制动特性： 整定值不是定值，而是随制动电流变化的特性。整定值不是定值，而是随制动电流变化的特性。动作方程：动作方程：0opnm

9、nmIIIkII动作区I rI resI op0特点：特点： 内部短路时提高了灵敏性；外部短路时提高了可靠性。内部短路时提高了灵敏性；外部短路时提高了可靠性。3. 3. 两侧电流的同步测量两侧电流的同步测量“同步数据同步数据”： 同步采样、同步采样、同时刻采样点计算同时刻采样点计算1）基于数据通道的同步方法）基于数据通道的同步方法2）基于）基于GPS的同步方法的同步方法采样时刻调整法采样时刻调整法同步采样：秒脉冲同步采样：秒脉冲相同时标：标准时间相同时标：标准时间采样数据修正法采样数据修正法时钟校正法时钟校正法纵联电流差动保护主要用在线路、发电机、变压器、母线等元件上；MNk1k21. 1. 电流互感器的误差和不平衡电流电流互感器的误差和不平衡电流2. 2. 输电线路分布电容的影响输电线路分布电容的影响3. 3. 重负荷条件下过渡电阻的影响重负荷条