第五章输电线路纵联保护

1、2022-4-16电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理 主讲主讲教师教师:焦彦军焦彦军华北电力大学电自教研室华北电力大学电自教研室2022-4-16第五章 输电线路纵联保护5-15-1概述概述5-25-2电流纵联差动保护电流纵联差动保护5-35-3方向纵联保护方向纵联保护2022-4-165-15-1概述概述继电保护装置继电保护装置继电保护装置继电保护装置TVTVTATAQF1QF2单端电气量保护单端电气量保护距离保护距离保护电流保护电流保护零序电流保护零序电流保护具有阶段式具有阶段式的共同特点的共同特点2022-4-165-15-1概述概述继电保护装置继电保护装置继电保护装置继电保护装置

2、TVTVTATAQF1QF21的距离I段：(8085)%2的距离I段：(8085)%1520%1520%1 或2的距离II段：(3040)%,0.5秒延时单端电气量保护不能做到全线速动单端电气量保护不能做到全线速动2022-4-165-15-1概述概述继电保护装置继电保护装置继电保护装置继电保护装置TVTVTATAQF1QF2通信设备通信设备通信设备通信设备双端电气量保护双端电气量保护纵联保护纵联保护2022-4-16一、电力线载波通道一、电力线载波通道kHz40050传输信号频率传输信号频率高频通道高频通道1 1阻波器阻波器2022-4-16一、电力线载波通道一、电力线载波通道kHz4005

3、0传输信号频率传输信号频率高频通道高频通道2结合电容器结合电容器2022-4-16一、电力线载波通道一、电力线载波通道kHz40050传输信号频率传输信号频率高频通道高频通道3连接滤波器连接滤波器2022-4-16一、电力线载波通道一、电力线载波通道kHz40050传输信号频率传输信号频率高频通道高频通道4高频电缆高频电缆2022-4-16一、电力线载波通道一、电力线载波通道kHz40050传输信号频率传输信号频率高频通道高频通道5高频收发信机高频收发信机2022-4-16一、电力线载波通道一、电力线载波通道kHz40050传输信号频率传输信号频率高频通道高频通道6接地刀闸接地刀闸2022-4

4、-16一、电力线载波通道一、电力线载波通道kHz40050传输信号频率传输信号频率高频通道高频通道7 7电力线电力线2022-4-16高频通道的工作方式高频通道的工作方式(1)(1)故障时发信故障时发信2022-4-16高频通道的工作方式高频通道的工作方式(2)(2)长长时发信时发信2022-4-16高频通道的工作方式高频通道的工作方式(2)(2)长长时发信时发信（移频方式）（移频方式）2022-4-16高频信号高频信号信号信号信号信号信号信号（1） 闭锁信号本端保护闭锁信号&跳闸2022-4-16高频信号高频信号信号信号信号信号信号信号（2） 允许信号本端保护允许信号&跳闸2

5、022-4-16高频信号高频信号信号信号信号信号信号信号（3） 跳闸信号本端保护跳闸信号1跳闸2022-4-16高频通道的工作方式高频通道的工作方式与高频信号的选择与高频信号的选择故障发信方式应选择闭锁信号；故障发信方式应选择闭锁信号；长期发信方式应采用允许信号。长期发信方式应采用允许信号。2022-4-16二、光纤通道二、光纤通道光发射机光发射机光纤光纤中继中继器器光接收机光接收机光纤光纤信信号号调制调制光源光源光探测器光探测器解调解调信信号号单向光纤通信系统的构成单向光纤通信系统的构成（1 1）通信容量大。）通信容量大。（2 2）光纤的传输损耗小，中继间隔长，可达上）光纤的传输损耗小，中继

6、间隔长，可达上百公里。百公里。（3 3）通信系统可靠性高。）通信系统可靠性高。2022-4-16保护装置保护装置光光纤纤接接口口接收接收发送发送保护装置保护装置光光纤纤接接口口接收接收发送发送 光纤通道光纤通道 光纤通道光纤通道保护保护命令命令传送传送装置装置光光纤纤接接口口接收接收发送发送光光纤纤接接口口接收接收发送发送 光纤通道光纤通道 光纤通道光纤通道保护保护命令命令传送传送装置装置纵联保护装置纵联保护装置纵联保护装置纵联保护装置应用专用光纤通道的纵联保护应用专用光纤通道的纵联保护2022-4-16 纵联保护装置纵联保护装置保护命令传送装置保护命令传送装置 数字复用设备数字复用设备 通信

7、设备通信设备光纤通道光纤通道 通信设备通信设备 纵联保护装置纵联保护装置保护命令传送装置保护命令传送装置 数字复用设备数字复用设备复用光纤通道的纵联保护构成复用光纤通道的纵联保护构成2022-4-16 按通信通道类型导引线保护载波保护（高频保护）微波保护光纤保护纵联差动保护（电流差动和相位差动保护）方向比较式纵联保护（比较两端逻辑量）距离纵联保护（比较两端逻辑量） 按工作原理 按所利用信号的性质闭锁式允许式直接跳闸式解除闭锁式纵联保护的分类纵联保护的分类2022-4-165-25-2电流纵联差动保护电流纵联差动保护kQF1QF2QF3MNMINI0NMIIIQF1QF2QF3MNMINIkkN

8、MIIII利用线路两侧电流相量和的差异 电流差动保护2022-4-16一、一、光纤光纤电流电流分相分相差动保护差动保护继电保护装置继电保护装置继电保护装置继电保护装置TVTVTATAQF1QF2MNMAIMBIMCINAINBINCI 两侧的保护装置都能得到对侧的电流，从而可两侧的保护装置都能得到对侧的电流，从而可独立地进行故障识别。独立地进行故障识别。2022-4-161 1不带制动特性的电流差动保护不带制动特性的电流差动保护kQF1QF2QF3MNMININMdIII定义：定义：差动电流差动电流正常运行或外部短路时若正常运行或外部短路时若0NMdIII则称该电流为不平衡电流则称该电流为不平

9、衡电流unbI2022-4-161 1不带制动特性的电流差动保护不带制动特性的电流差动保护QF1QF2QF3MNMINI保护的动作判据：保护的动作判据：setNMdIIII1 1）躲过外部短路时的最大不平衡电流）躲过外部短路时的最大不平衡电流应按以下原则整定：应按以下原则整定：setIk.maxsternprelunb.maxrelsetKKIIKKKI2022-4-162 2）躲过最大负荷电流）躲过最大负荷电流1 1不带制动特性的电流差动保护不带制动特性的电流差动保护QF1QF2QF3MNMINIL.maxrelsetIKI灵敏系数校验灵敏系数校验：setr.minsenIIK取二者之大值作

10、为定值。取二者之大值作为定值。2senK要求要求2022-4-162 2比率比率制动特性的电流差动保护制动特性的电流差动保护QF1QF2QF3MNMINI定义：定义：NMresIII21制动电流制动电流保护的动作判据：保护的动作判据：resdop.0dKIIII动作特性动作特性0动作区动作区非动作区非动作区0 .opIdIresIK2022-4-16resdop.0dKIIII00 .opIdIresIKsternprelk.maxunb.maxrelKKKKKIIK（1 1）制动系数的选取制动系数的选取max. kImax.unbrelIKmax.unbI（2 2）最小动作电流最小动作电流的

11、确定的确定按照躲线路合闸时的最大充电电流来整定按照躲线路合闸时的最大充电电流来整定C.maxrelop.0IKI2022-4-16对侧跳位对侧跳位对侧保护启动对侧保护启动启动元件动作启动元件动作A相差动相差动B相差动相差动C相差动相差动选选跳跳通道正常通道正常 &A相相TA断线断线B相相TA断线断线C相相TA断线断线 &1 & & &1 &光纤电流差动保护构成逻辑框图光纤电流差动保护构成逻辑框图2022-4-163.3.影响电流差动保护正确动作的因素及其对策影响电流差动保护正确动作的因素及其对策故障分量的电流差动保护故障分量的电流差动保护零序电流

12、差动保护零序电流差动保护发生经高阻接地的短路，发生经高阻接地的短路，可以可以提高保护的灵敏度提高保护的灵敏度 采样时刻调整法采样时刻调整法、采样数据修正法采样数据修正法、 GPS GPS时钟同步法时钟同步法（3 3）分布电容电流对电流差动保护的影响分布电容电流对电流差动保护的影响（1 1）负荷电流对差动保护的影响负荷电流对差动保护的影响（2 2）两侧电流采样同步两侧电流采样同步 电容电流补偿电容电流补偿2022-4-16光纤电流差动保护具有以下优点：光纤电流差动保护具有以下优点：（1 1） 灵敏度灵敏度高高（2 2） 能够反应所有故障类型，不受系统振荡的影能够反应所有故障类型，不受系统振荡的影

13、响。响。（3 3） 能够实现全线速动，与相邻线路的保护没有能够实现全线速动，与相邻线路的保护没有配合关系，动作逻辑简单。配合关系，动作逻辑简单。（4 4） 具有良好的具有良好的“天然天然”选相功能。选相功能。（5 5） 能应用于长、短线路，能够应用于同杆并架能应用于长、短线路，能够应用于同杆并架双回线、串补电容线路以及双回线、串补电容线路以及T T型分支线路。型分支线路。2022-4-165-35-3方向纵联保护方向纵联保护继电保护装置继电保护装置继电保护装置继电保护装置TVTVTATAQF1QF2通信设备通信设备通信设备通信设备QF1MNkS+S+2022-4-165-35-3方向纵联保护方

14、向纵联保护继电保护装置继电保护装置继电保护装置继电保护装置TVTVTATAQF1QF2通信设备通信设备通信设备通信设备QF1MNkS+S-2022-4-16v纵联方向保护、纵联距离保护等；纵联方向保护、纵联距离保护等；v超范围式纵联方向保护超范围式纵联方向保护、欠范围式纵联方向保护；欠范围式纵联方向保护；v闭锁式纵联方向保护闭锁式纵联方向保护、允许式纵联方向保护；允许式纵联方向保护；v高频纵联方向保护高频纵联方向保护、光纤纵联方向保护等。光纤纵联方向保护等。方向纵联保护分类方向纵联保护分类2022-4-16一、一、高频闭锁方向纵联保护高频闭锁方向纵联保护QF1QF2MNQF3QF4R正方向元件

15、正方向元件反方向元件反方向元件收到闭锁信号收到闭锁信号低定值起动元件低定值起动元件发闭锁信号发闭锁信号保护动作保护动作高定值起动元件高定值起动元件1t0 & & &2t0 &3t0k2022-4-16方向纵联保护常用的方向元件方向纵联保护常用的方向元件方向纵联保护的方向元件应满足如下要求：方向纵联保护的方向元件应满足如下要求：（1 1） 能反应所有的故障类型。能反应所有的故障类型。（2 2） 在给定的动作范围内，不存在保护动作的死区。在给定的动作范围内，不存在保护动作的死区。（3 3） 在正常运行及反方向发生短路时，应确保保护在正常运行及反方向发生短路时，应确保

16、保护可靠不动作。可靠不动作。（4 4） 不受系统振荡的影响。不受系统振荡的影响。（5 5） 在线路两相运行时，应该能够继续工作。在线路两相运行时，应该能够继续工作。2022-4-16工频变化量工频变化量方向方向元件元件MQF1NmImU0-kUMZNZMmmMZIUZarg90argarg9000S+:S-:MmmMZIUZarg90argarg90002022-4-16负序方向负序方向元件元件MQF1N2I2U2kUMZNZ202220arg90argarg90MMZIUZS+:S-:202220arg90argarg90MMZIUZS+:S-:2022-4-16二、距离纵联保护 闭锁式距离

17、纵联保护低定值起动元件低定值起动元件高定值起动元件高定值起动元件收到闭锁信号收到闭锁信号IZIIZIIIZ & & &1t0 &发闭锁信号发闭锁信号2t0 &3t0高频速跳高频速跳IIt0IIIt01距离跳闸距离跳闸2022-4-16 超范围允许式（POTT）：两侧距离保护第II段都动作就满足纵联保护动作的必要和充分条件2. 允许式距离纵联保护2022-4-16 欠范围允许式（PUTT）：由距离保护I段发允许信号，本地距离第II段或第III段也动作构成跳闸的充分条件动作条件 启动元件、距离I段和II段同时动作 启动元件和距离II段动作，且收到允许信号2022-4-16本章小结本章小结（1）单端电气量保护的特点及存在的不足；纵联保护）单端电气量保护的特点及存在的不足；纵联保护构成的基本原理和特点。构成的基本原理