继电保护-纵联保护汇编

1、天津大学电气与自动化工程学院纵联保护 纵联保护的基本概念纵联保护的通道方向纵联保护相差纵联保护电流差动纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰一、纵联保护的基本概念问题的提出 基于被保护线路一端的电气量构成的保护无法区分本线路末端故障和下条线路出口故障。高压和超高压线路上要求保护在任一点发生故障时都能瞬时切除故障。要求: 全线速动纵联保护：用通信通道将输电线路两端的保护装置纵向联结起来，将本端的电气量传送到对端进行比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外，从而决定是否切断被保护线路。差动保护是目前应用最广的纵联保护方案，也是超高压线路主保护。天津大学TIANJIN

2、UNIVEISITY 姜惠兰纵联保护的基本概念纵联保护的通道方向纵联保护相差纵联保护电流差动纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰二、纵联保护的通道纵联保护的通道:（1）电力线载波通道（高频保护）（2）微波通道（微波保护）（3）光纤通道（光纤保护）（4）导引线通道（导引线保护）天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰 1.电力线载波通道 “电力线载波”：指将频率在50300kHz频段上的高频信号迭加在工频电流上进行传送。 优点：投资少。只需在一相线路上装设高频设备 缺点：高频信号的衰耗和受到的干扰都比较大二、纵联保护的通道天津大学TIANJIN UNIVEIS

3、ITY 姜惠兰1-阻波器2-结合电容器3-连接滤波器4-电缆5-高频收、发信机6-刀闸高频通道构成示意图二、纵联保护的通道天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰（1）高频阻波器 由一电感线圈与可调电容器并联构成 并联谐振时，呈现的阻抗最大。选其谐振频率为载波 ，则高频信号被限制在被保护输电线路的范围以内；但不影响工频电流传输。（2）结合电容器和连接滤波器 a.共同组成一个“带通滤波器”，使高频电流能够通过 b.实现了波阻抗的匹配。避免高频信号的电磁波在传送过程中发生反射，减小高频能量的附加衰耗。二、纵联保护的通道天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰（3）高频电缆

4、其作用是连接室内（主控室的高频收发信机）、外（阻波器、结合电容器和滤波器等）设备。（4）高频机、发信机 发信机部分由继电保护控制。由发信机发出的信号，一方面通过高频通道送到对端的收信机中，另一方面也由自己的收信机所接收。（5）接地刀闸 当检修连接滤波器时接地，以保证检修人员的人身安全。二、纵联保护的通道天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰1-收发信机2-连接天线3-方向性天线两端之间的空间2微波通道 使用的频率段在 300030000MHz 之间。频带较宽，可适应多路通信或传送较大容量信息的要求。微波的频率很高，属于超短波，电离层已不能起反射作用，只能在“视线”范围的自由空间中

5、传播，传播距离较短，不会超过 4060km。超过上述距离时，需要装设微波中继站来增强微波信号二、纵联保护的通道天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰3光纤通道 光纤通讯是以光为载波、以光纤作为传输介质的一种通信方式，用户信息需经调制和解调的处理。 光纤通讯的频率范围是（817）108MHz,是一种不可见光，是一种不能引起人的视觉的电磁波。二、纵联保护的通道天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰直接检测接收光纤通信系统的构成示意图发信电端机：将保护的电信号进行调制成高频信号。发信光端机：将已调制好的电信号经过激光器再调制成光信号，发出去。收信光端机：对收到的光信号进行

6、检测，并解调成高频电信号。收信电端机：将高频信号进一步解调成保护用的电信号二、纵联保护的通道天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰光纤通道具备以下优点：（1）频带宽适合大信息量的传送。（2）光纤的传输损耗小，中继间隔长，可达上百公里。（3）光纤光缆尺寸小，重量轻，埋设管道比电缆占空间小，敷设方便。（4）光波能量传输局限在纤芯内部，不易被窃听，不引起噪声，不产生纤间干扰，不受外面电磁场干扰的影响。（5）此外光纤的原材料为SiO2，自然界到处都有。二、纵联保护的通道天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰4导引线通道 导引线通道由二根或三根金属线与高压输电线路平行敷设构成

7、。 存在问题： （1）输电线路长，导引线就多长，经济性差 （2）短路电流和雷电可在导引线回路中产生过电压 （3）导引线自身的阻抗增大了电流互感器的负载，使其传送特性变差，影响纵联保护的正确工作。 （4）导引线分布电容电流会对纵联保护的工作产生影响。二、纵联保护的通道天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰纵联保护的基本概念纵联保护的通道方向纵联保护相差纵联保护电流差动纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰 这些原理各有其优点和缺点。其中分相电流差动原理具有明显的优越性。 输电线纵联保护比较线路两端功率方向的方向纵联保护比较线路两端电流相位的相位差动纵联保护比较

8、两端全电流的电流差动纵联保护纵联保护分类按保护原理进行分类三、方向纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰 方向纵联保护 （高频闭锁信号）（1）原理：利用高频通道比较被保护线路两端的功率方向。内部故障时：d点短路对线路 BC是内部故障，此时保护3和4测到的功率方向均为正，两侧都不发闭锁信号，因此断路器3和4都跳闸;三、方向纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰外部故障时: d点短路对线路AB 是外部故障，近故障点一端的功率方向为负 保护2启动本侧发讯机发出高频闭锁信号 本侧的收信机接收 经过高频通道被对端收讯机收到 使得保护装置1、2闭锁。优点：内部故

9、障使高频通道可能遭受破坏时不会影响保护装置的正确动作，因为只在非故障线路上传送高频信号。三、方向纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰（2）原理接线t作用: 外部故障切除后，近故障点发讯机多发讯 t 时间，以保证远故障点侧不会由于起动元件2和方向元件 返回慢而造成误跳闸； t作用:避免外部故障，远故障点侧来不及收到对侧发来的闭锁信号而设置的。高灵敏度起动元件1用来起动高频发信机发出闭锁信号低灵敏度起动元件2则准备好跳闸的回路功率方向元件 GJ用以判别短路功率的方向三、方向纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰（3）动作情况分析a.外部故障 以保护1和

10、2为例 两侧的起动元件1均动作 经过 &起动发信机发出 闭锁信号 自己的收信机接收 经过高频通道被对端收讯机收到 两侧保护先经& 把各自闭锁起来两侧的起动元件2也同时动作，经过 &准备了跳闸回路三、方向纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰保护1方向元件 动作，经 t延时 通过 &停止本侧发信机发信 使 &的一个输入变为高电平保护2方向元件不起动，这端的发信机继续发送闭锁信号结果：保护1的 &只有一个输入为高电平，而保护2的 &二个输入均为低电平 两侧保护就一定被闭锁待外部故障切除，起动元件返回以后，保护即复归原状三、方向纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISIT

11、Y 姜惠兰b.两端供电线路内部故障 两端的起动元件1和2均动作，其作用同上。 两端的方向元件也动作，经 延时t后停止了发信机工作 解除了 &的闭锁 使 &的输入变为高电平 立即动作分别使两端的断路器跳闸三、方向纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰缺点：系统振荡时，当振荡中心位于保护范围以内时，两端的功率方向均为正，保护将要误动，这是一个严重的缺点。三、方向纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰纵联保护的基本概念纵联保护的通道方向纵联保护相差纵联保护电流差动纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰 相差高频保护 1原理（1）利用高

12、频通道比较被保护线路两端的电流相位电流的规定正方向由母线流向线路内部故障，理想情况下两端电流相位相同，两端保护动作于跳闸外部故障，两端电流相位相差180，保护装置不应动作。四、相差纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰（2）如何让电流相位与高频信号联系起来 当高频通道采用“故障时发讯方式”构成时，可以在短路电流的正半周操作高频发信机发出高频电流；而在负半周则不发，如此不断地交替进行。内部故障时，两端收信机所收到的高频电流就是间断的外部故障时，两端收信机中收到的总信号是连续的四、相差纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰（3）闭锁信号 对于相差高频保护

13、来说，填满本端高频脉冲空隙的对端高频脉冲就是一种闭锁信号。（4）相位比较回路 把内、外部故障两侧的电流相位关系转化成了收信机中间断或连续的高频电流。 用来鉴别高频电流是连续的还是有间断的以及间断角度大小的回路称为相位比较回路。四、相差纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰内部故障收信机收到间断的高频电流时，在间断期间收信机输出为零， &门有输出。若间断时间大于定的角度时，延时 t 的元件有输出，经展宽后出口跳闸。四、相差纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰2相位特性和相继动作区 在实际应用中，外部短路时，线路两端操作电流的相位差不是 180；而内部

14、短路时，两端操作电流不是同相位。（1）保护范围外部故障 LH角误差。当负载按 10%误差曲线选择时，取7。 保护装置的相位误差，取15。 高频信号传送的延时， 考虑裕度角 15 。 因此，闭锁角应为： 动作角为：四、相差纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰（2）在最不利的情况下保护范围内故障 超前 的相角差 ，考虑最不利情况取 设短路点 靠近 N侧, M系统阻抗角 ;N系统 阻抗角 , 则 和 相差的角度可达 100。 LH误差角 7 保护装置的误差角15计及上述因素后 和 之间的最大 相角差可达： 高频信号传送的延时， M侧（超前侧）： N侧（滞后侧）：四、相差纵联保

15、护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰（3）相继动作 当线路长度增加后 长度超过一定值后，可能出现 的情况，M 端的保护将不能动作。但必然出现 ，N 端的保护可靠动作解决方案： 在N 端保护跳闸的同时，停止自己发信机发送高频信号。 这样，M 端的收信机就只收到自己所发的信号，是间断的，因此，M端保护即可立即动作跳闸。 “相继动作”：保护装置必须一端保护先动作跳闸以后，另一端的保护才能动作跳闸的工作情况。四、相差纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰纵联保护的基本概念纵联保护的通道方向纵联保护相差纵联保护电流差动纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEIS

16、ITY 姜惠兰 基于基尔霍夫电流定律的分相电流差动保护是一种原理简单、工作可靠、可适用任何形式输电线路的保护方式。 常规分相电流差动保护的基本原理是基于基尔霍夫电流定律的。m，n侧分别通过本地采样和滤波可以得到电流相量：五、电流差动纵联保护分相电流差动纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰 1、差动保护工作原理差动元件利用双端信息直接判断故障五、电流差动纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰 线路MN故障时 线路MN正常运行时（忽略线路分布电导和电容）五、电流差动纵联保护天津大学TIANJIN UNIVEISITY 姜惠兰2、动作方程（实际应考虑不平衡电流）采样误差、同步误差、输电线路对地电容电流等若该相量和的幅值超过整定值，说明发生了