高压线路保护课件

高压线路保护原理介绍

2005.2.20

相关基本知识高压线路保护要求及实现主保护后备保护辅助元件高压线路保护原理介绍相关基本知识1.输电线路电力系统:生产、输送、分配和消费电能的各种电气设备连接在一起而形成的整体成为电力系统；电力网：电力系统中输送和分配电能的部分称为电力网（升、降变压器，各电压等级的输电线路）。相关基本知识电压等级划分:66kV~110kV中高压220kV高压330kV~500kV超高压750kV特高压单位长度输电线路电压等级越高r/L小，C大相关基本知识3.输电线路故障的几个重要特征

a.分析故障的一种基本方法：对称分量法

将一种不对称的三相量分解为正序、负序、零序三相对称的三相量。ｂ.故障类型：

单相接地（ＡＮ、ＢＮ、ＣＮ），两相接地（ＡＢＮ、ＢＣＮ、ＣＡＮ），两相故障（ＡＢ、ＢＣ、ＣＡ），三相故障（ＡＢＣ）；及断线和转换性故障

相关基本知识

单相接地（ＡＮ）

ＩＡ＝３Ｉ１＝３Ｉ２＝３Ｉ０，ＵＡ＝０两相接地（ＢＣＮ）

３Ｉ１＋３Ｉ２＋３Ｉ０＝０，ＵＢ＝ＵＣ＝０两相接地（ＢＣ）

３Ｉ１＋３Ｉ２＝０，ＵＢＣ＝０三相故障（ＡＢＣ）

ＩＡ＝ＩＢ＝ＩＣ＝Ｉ１，３Ｉ２＝３Ｉ０＝０，ＵＡ＝ＵＢ＝ＵＣ＝Ｕ１，３Ｕ２＝３Ｕ０＝０

高压线路保护的要求及实现１．高压线路保护的设计要求满足可靠性、选择性、快速性和灵敏性。２．高压线路保护的配置原则a.除具备全相速动的纵联保护，还至少具有三段式相间、接地距离保护，反时限零序或定时限零序方向电流保护的后备保护；ｂ.能适应用于弱电源系统；ｃ.失压情况下，自动投入后备保护功能，允许失去选择性；高压线路保护的要求及实现３．高压线路保护的实现－保护原理

根本在于如何根据线路保护安装处的电流、电压找到故障特征，以准确区分各种状态，通过这种区分达到保护的选择性，灵敏性，也就易于达到快速性。高压线路保护的主保护1.纵联保护的实现

按动作原理纵联保护可分为：

纵联方向（801）、纵联距离（802）：两侧保护仅判别本侧电气量，利用通道将保护的方向元件的判别结果传输到对侧，每侧分别根据两侧保护的动作判别结果,以区分线路区内、外故障；按方向元件所用的原理可分为纵联方向保护、纵联距离保护。

纵联差动（803）：两侧保护利用通道将本侧电流的数据或电流的相量传送到对侧，每侧保护根据两侧电流量进行判别，从而区分线路区内、外故障；高压线路保护的主保护纵联差动保护通道连接方式：纵联差动是利用专用的光纤通道或复用现有的数字通信网络构成分相电流差动保护；专用光纤通道方式：需敷设专用的光纤通道，通道中仅传保护信号；复用光纤通道方式：复用现有的数字通信网络(微波或光纤)；

高压线路保护的主保护(纵联方向保护)

2.纵联方向保护a.保护的构成

主要采用正序故障分量元件及零序方向元件，经通道配合构成全线速动保护的纵联方向保护.以负序分量及反映三相对称故障的判别元件（UcosФ）构成快速后备纵联保护。主保护根据故障不同时段，投入不同的方向元件，使主保护完整、独立且全过程投入。非全相运行主保护投入反映健全相的工频变化量方向元件。高压线路保护的主保护(纵联方向保护)b.保护的功能实现

可以与载波通道、光纤通道、微波通道等连接构成闭锁式或允许式保护。

高压线路保护的主保护(纵联方向保护)d.允许式[区内故障][区内故障]AB线保护启动5ms后反方向元件不动作，正方向元件动作，向对侧发允许信号，本侧收到允许信号经5ms确认，保护选相跳闸。

[区外故障]A’A线A’侧保护启动5ms后反方向元件不动作，正方向元件动作向对侧发允许信号，A侧保护启动5ms后反方向元件动作，不发信，保护不动作。[区外故障][区外故障]IaIbBAA’B’

允许信号

允许信号高压线路保护的主保护(纵联方向保护)e.正序故障分量方向元件由于输电线路发生各种对称和不对称短路时都会出现正序故障分量，而在消除正常负荷状态分量后，正序故障分量就成为一个比负序、零序分量更为完善的新的故障特征；

内部故障正序故障分量等效网图高压线路保护的主保护(纵联方向保护)f.纵联保护的弱馈功能纵联弱馈逻辑：1)弱馈端正，反方向元件均不动作2)有一相或相间低电压3)弱馈投入（控制字）满足以上条件，对专用收发信机闭锁式，弱电源端在收到闭锁信号8ms时快速停信，保证强电源侧快速跳闸。弱电源侧在确认收不到对侧闭锁信号30ms后，弱馈端选相跳闸。NFIm～In=0或较小,电流故障分量小弱电源,或负荷端M高压线路保护的主保护(纵联差动保护)4.纵联差动保护a.保护的构成

由分相故障分量差动元件、稳态量差动元件构成全线速动的主保护。由零序差动元件延时100ms选跳构成后备全线动作的主保护。每隔5ms向对侧传送一帧信息，包括模拟量、保护投退情况、模拟量及调位等开关量监视逻辑、远跳及远传信息等。高压线路保护的主保护(纵联差动保护)b.保护的基本原理

Id=Ia+Ib>0Id:故障电流A

[正常运行、区外故障]

IaIbBIaIbB[区内故障]AId=Ia+Ib=0(基尔霍夫定律)高压线路保护的主保护(纵联差动保护)c.保护的动作方程

差流电流的门槛比率制动系数高压线路保护的后备保护

b.保护的实现

相间距离

相间距离元件采用动作方程判别式，即圆特性的阻抗元件。其阻抗元件由ZAB、ZBC、ZCA构成，相间阻抗元件是为保护二相、三相故障而设置。

动作方程为：

高压线路保护的后备保护接地距离

采用测量阻抗方式，利用测量出故障相阻抗的电抗、电阻分量实现多边形特性原理的单相距离元件；测量方程为：

其中：UΦ、IΦ为相电压、相电流

I0为零序电流

从以上得出X、R，从而判别是否落入多边形的动作区；

零序电抗分量补偿系数

零序电阻分量补偿系数线路正序电阻与正序电抗之比高压线路保护的后备保护2.零序保护设置了六段零序方向电流保护即零序电流Ⅰ-Ⅳ段及零序不灵敏Ⅰ、Ⅱ段。全相运行及非全相运行时各段保护的投退由压板控制，每段都各由控制字选择经方向或不经方向元件闭锁。此外，还设置了带延时的过流保护Ⅰ段及过流保护Ⅱ段，仅在TV断线时由控制字选择投退；高压线路保护的辅助元件1.启动元件2.选相元件3.TV断线检测元件4.纵联保护的通道自检及远方启信5.自动重合闸高压线路保护的辅助元件纵联保护的通道自检及远方启信通道试验自检：对闭锁式通道，正常运行时需进行通道信号交换，由人工在保护屏上按下通道试验按钮或按整定时间定时自检，本侧发信，收信200ms后停止发信；收对侧信号达5s后本侧再次发信，10s后停止发信；本侧在15s内如收信回路有间断或3dB告警开入则报通道异常;200ms

（本侧发信）

10s（对侧发信）

远方起动发信：当收到对侧信号后，如TWJ未动作，则立即发信，如TWJ动作，则延时150ms发信;启动远方起信回路发信10s后停止发信;5s10s15s高压线路保护的辅助元件自动重合闸

电力系统运行经验表明，架空线路绝大多数故障都是瞬时性的（大约90%），在保护装置切除故障后电弧熄灭，断路出绝缘可以自动恢复，不影响正常供电。自动重合后可