继保-40纵联BC

1、第6章 输电线路纵联保护重点： 1、纵联保护的概念及分类 2、纵差保护的原理和接线 3、相差高频保护原理及工作分析 4、方向高频保护原理及工作分析16.1 输电线路纵联保护概述1.电流、距离保护的缺陷反映：一侧电气量，即只采集线路一侧的电气量缺陷：段有延时，无法实现全线速动，220kV线路 难以满足快速性要求。MN123k1k2 仅利用线路一侧的电气量所构成的继电保护，无法区分本线路末端与相邻线路（或元件）的出口故障，如：电流、阻抗保护。6.1.1 引言 （ 纵联保护的提出 ）2 Answer:为此，设法将两端的电气量进行同时比较，以便判断故障在区内？还是区外？ 将两端保护装置的信号纵向联结起

2、来，构成纵联保护。与横向故障的称谓进行对应比较。 Ques:仅利用线路一侧的电气量所构成的继电保护，无法区分本线路末端与相邻线路（或元件）出口故障。3单端电气量保护： 仅利用被保护元件的一侧电气量，无法区分线路末端和相邻线路的出口短路，可以作为后备保护（三段式）。纵联保护： 利用被保护元件的各侧电气量，可以识别：内部和外部的故障，但是，不能作为后备保护。4输电线路纵联保护结构框图在设备的“纵向”之间，进行信号交换横向关系2. 反映线路两侧电气量的纵联保护5 纵联保护可以按照通道类型或动作原理进行分类。1）通道类型： 导引线 电力线载波 微波 光纤3、输电线路纵联保护分类62）动作原理： 基尔霍

3、夫电流定律（差电流） 比较方向 还可以将通道类型与动作原理结合起来进行称呼。如：光纤电流差动（简称：光差），高频距离。7讨论特征的目的是： 寻找内部故障与其他工况（正常运行、外部故障）的区别、差异提取判据。6.1.2 线路两侧电气量的特征8一、两侧电流相量和(瞬时值和)基尔霍夫电流定律： 在任何一个节点中，流入的电流等于流出的电流。 按照继电保护规定的正方向指向被保护元件。 那么，基尔霍夫电流定律可以修改为：在任何一个节点中，流入的电流之和等于0。9基尔霍夫电流定律： 表明：流入节点的电流之和等于0。 按照继电保护规定的正方向，得：10基尔霍夫电流定律的拓展： 将节点拓展为一个封闭域。 二者区

4、别很大，就构成了继电保护原理电流差动。 广泛应用于各种设备。被保护设备11 ，应当是：电流和保护。即： 从负荷(或外部短路)电流的特征看： “电流差动”名称的来历：电流差 按继电保护规定的正方向（或计算原理） 但是，习惯成俗，仍然称为：差动保护。有电流差，就动作12二、两侧功率方向1、正常运行2、外部短路3、内部短路13三、两侧电流相位1、正常运行2、区外故障类似143、区内故障三、两侧电流相位15四、两侧测量阻抗1、正常和区外故障一侧阻抗可能动作，另一侧阻抗不动作。2、区内故障两侧阻抗均动作。166.1.3 纵联保护的基本原理一、纵联电流差动保护 依据两侧电流相量和（瞬时值和）的故障特征，即

5、，基尔霍夫电流定律。动作门槛（利用不同特征差异的电气量可以构成不同的纵联保护原理）176.1.3 纵联保护的基本原理一、纵联电流差动保护 依据两侧电流相量和（瞬时值和）的故障特征，即，基尔霍夫电流定律。动作门槛仍然适用18分相电流差动保护的优点：1）具有选择性好、可靠、灵敏、快速的优点；2）具有明确区分内部和外部故障的能力；3）具有自然选相的功能；4）不受运行方式、非全相、串补电容、转换性故 障、同杆并架线路的跨线故障、振荡及振荡中 再故障等因素的影响（受振荡的影响很小）； 5）内部短路电流通常都大于差动电流的启动值。19缺点： 1）增加两侧信息交换的通道增加了复杂性。 2）几乎不反映纵向短路

6、。 3）采用导线实现线路两侧的信号交换时，导线（导引线）太长，更容易出现故障，容易烧毁（一次短路后，感应电流太大）。 因此，主要应用于：发电机、变压器、母线、电抗器等就近连接TA的保护中。 4）不能作为后备（所有纵联保护的缺点）。 20二、距离纵联保护（方向比较式纵联保护）M侧保护N侧保护阻抗动作信号的交换利用这样的特征：区内短路，两侧均为正。需要2个独立的信号交换。 上述结构称为:允许式。21 上述方式利用了距离2段（或3段）元件实现短路位置的判别距离纵联保护。 也可以将Z元件更换为方向元件方向纵联保护。 距离纵联、方向纵联保护中，对方向元件的要求： 1）具有明确的单一方向性； 2）覆盖线路

7、全长。22三、电流相位比较式纵联保护区内故障动作区域不动作区域相差保护考虑误差后236.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换1、导引线通信。2、电力线载波。3、微波通信。4、光纤通信。241）导引线方式主要应用于：发电机、母线、变压器、 电抗器等保护中。仅应用于就近的TA连接。2）电力线载波仅传输“有”、“无”高频信号，主要应用 于传输：方向或相位信息。3）光纤通信可以传输较多的数字信息，如：三相电流 、电压的采样值、相量、跳闸信息、断路器状态信 息等，并且有校验码，可靠性很高。将光纤安置在 架空地线中地线复合光缆OPGW。4）微波通信也可以传输数字信息，但衰减受气候影响 较大，且属于“视距传输

8、”，传输距离受限制。 目前，电力线载波和光纤通信广泛应用于输电线 路的保护中。25一、导引线通信（Pilot Wire Communication） 导引线i（a）环流式（b）均压式保护原理：电流差动原理制动线圈动作线圈制动线圈动作线圈适用于短线路制动线圈动作线圈i=0制动线圈动作线圈26二、电力线载波通信（Power Line Carrier Communication） 1. 原理功率方向（电流相位）高频信号（50400kHz）通道：输电线路（相相，相地）2. 构成输电线路阻波器耦合电容器连接滤波器高频收发信机接地开关27“相-地”制高频通道示意图电力线载波输电线28“相-地”制高频通道示

9、意图电力线载波阻波器对高频呈现开路，对工频呈现 导致误动。跳闸61于是，考虑采用两侧电流均启动的逻辑：跳闸62 还有问题：有一侧为负荷侧，又出现轻载会出现拒动。跳闸改变条件，无流时电压也会降低仅用电压,又不安全(PT断线)63比较完善的逻辑：跳闸64 另一种同步方法：GPS同步法。 GPS能够提供：秒脉冲，以及标准时间代码（年、月、日、时、分、秒），平时的同步误差 但是，应当注意到：GPS是美国的设备，在特殊情况下，可能无法准确使用。 个人观点：可以应用于测量等非控制的场合。 我国也在完善“北斗星”系统。65影响电流差动保护的因素及其对策：影响因素同步问题互感器误差分布电容负荷电流的制动不平衡

10、电流对策设法同步定值考虑定值考虑补偿(利用电压)增加故障电流差动识别饱和666.4 电流相位比较式纵联保护(相差高频保护) 利用高频载波信号传输两侧电流的半周信号。 目前，基本上不采用了。其优点几乎都被光纤电流差动保护所涵盖，另外，光差还有其他更多的优点。 相差高频有一个优点优于光差：不必同步采样。 介绍的目的：了解特征的利用。676.4.1 电流相位比较式纵联保护原理区内故障动作区域不动作区域相差保护考虑误差后电流选择：正序和负序组合(I1+KI2)68调制过程可以理解为（仅作为理解）： 高频信号高频69区内故障时 调制 高频信号与电流幅值无关。 如图，红色的高频信号(对侧发过来)是经过了传

11、输的衰减所致。 将正半周方波调制成高频信号 出现断续(大于闭锁角)的高频信号，满足动作条件 70外部故障时 调制 两侧高频信号衔接起来(高频信号是连续的)，无高频间断，不满足动作条件。 71(3)M侧感受的相位差： N侧感受的相位差： 如果一侧保护动作后，另一侧保护才满足条件而动作称为：相继动作最不利的角度关系之一 相位信号来晚一些，会被认为：增加了相移。区内故障校验72区外故障 两侧TA角度差 两侧通道角度差 光速影响取裕度 考虑 闭锁角0动 作区736.5 方向比较式纵联保护方向比较式纵联保护原理（两端功率方向的故障特征）方向元件（或功率方向测量元件）是纵联保护的关键。正常/外部故障时（K

12、2）：一侧功率为正，一侧为负。 内部故障时（K1）：两侧功率都为正方向。74一、闭锁式方向纵联保护1. 工作原理kBCAD123456闭锁信号闭锁信号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，将保护闭锁。区内故障伴有通道损坏时，保护能否正确动作？工作方式： 正常时无高频电流，区外反向故障时发闭锁信号。故障线路：非故障线路：752. 闭锁式方向纵联保护的构成762. 闭锁式方向纵联保护的构成逻辑结构图跳闸发信收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA结合电容器KW+: 功率方向元件KA2: 高定值电流元件 停信KA1: 低定值电流元件 起动发信77时间

13、元件的表示方法：782. 闭锁式方向纵联保护的构成逻辑结构图1）区外短路2）区内短路kBCAD123456跳闸发信收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA结合电容器79逻辑结构图-区外短路(1)&(2)kBCAD123456跳闸发信收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA结合电容器80TVTA跳闸发信收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+结合电容器&TVTA跳闸发信收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+结合电容器&k2闭锁信号NM区外短路发出闭锁信号停发闭锁信号延时4-16ms等信号发出闭锁信号保持低电平81TVTA跳闸发信收信&t20t10Y2&Y

14、1KA2KA1KW+结合电容器&TVTA跳闸发信收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+结合电容器&k2闭锁信号NM区外短路切除返回停发闭锁信号延时100ms防止KW+返回慢(M慢,节拍不一致)误动发出闭锁信号82逻辑结构图-区内短路(3)&(4)kBCAD123456跳闸发信收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA结合电容器83TVTA跳闸发信收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+结合电容器&TVTA跳闸发信收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+结合电容器&无闭锁信号NM区内短路发出闭锁信号停发闭锁信号延时4-16ms等信号发出闭锁信号k1842. 闭锁式

15、方向纵联保护的构成逻辑结构图1）区外短路2）区内短路跳闸发信收信&t20t10Y2&Y1KA2KA1KW+TVTA结合电容器1）为何设两个启动元件？灵敏度如何配合？2）功率方向元件在振荡时有何反应？3）两个时间元件的作用？85二、闭锁式距离(零序)纵联保护TV跳闸发信收信&t20t10ZITA结合电容器ZIIZIIItIItIII故障启动发信元件: ZIII方向判别、停信元件: ZII独立跳闸元件: ZI特点：区内故障瞬时动作，区外故障作为后备。kBCAD12345686启动元件与阻抗之间的灵敏度配合：87一般t2为416ms(等对侧信号发过来)高频闭锁距离保护的原理接线图t1100ms(确保

16、两侧方向元件返回后,才撤销高频)三个时间的作用88高频闭锁距离的逻辑工作过程 以M侧为例说明工作过程，适当地方再指出N侧的不同之处。 红色表示：动作，或逻辑为1。891、区外故障以M侧为例说明工作过程N侧类似901、区外故障以M侧为例说明工作过程N侧类似911、区外故障以M侧为例说明工作过程 先闭锁，防误动；同时，测试收信回路的完好性。921、区外故障以M侧为例说明工作过程931、区外故障以M侧为例说明工作过程941、区外故障以M侧为例说明工作过程 如果对侧高频信号没有传过来，会出现无闭锁信号。951、区外故障以M侧为例说明工作过程 如果对侧高频信号没有传过来，会出现无闭锁信号。 没有t2延时

17、，则立即满足动作条件。96区外故障逻辑过程的简单归纳：1）故障时，两侧先启动，并且都发信。2）正方向元件动作仅停止本侧发信。3）反方向侧继续发信闭锁两侧保护。利用的特征：任一侧为负，就闭锁保护。972、区内故障以M侧为例说明工作过程启动和发信的过程与前面是一致的982、区内故障以M侧为例说明工作过程992、区内故障以M侧为例说明工作过程两侧都停发高频1002、区内故障以M侧为例说明工作过程 两侧都是如图标识的逻辑跳闸101区内故障逻辑过程的简单归纳：1）故障时，两侧先启动，并且都发信。2）正方向元件动作仅停止本侧发信。3）两侧都停信两侧保护立即跳闸。利用的特征：两侧方向均为正，就发跳令。102需要防止“功率倒向”的影响#1为负 #2为正如果先跳开#1为正 #2为负如果保护2识别“由正变负(功率倒向)”过程慢一些，就可能短时出现：两侧均为正的情况导致误动。 故障40ms以后，才可能出现“功率倒向”。解决办法： 故障40ms以