第六章输电线路纵联保护

第六章输电线路纵联保护第一页，共三十六页，编辑于2023年，星期五2.电力线载波通道----载波（高频）保护利用输电线路本身作为通道在工频电流上叠加载波信号（30～500kHZ）传送两侧电气量的信息。3.微波通道（150MHZ～20ＧHZ）--微波保护频带宽，需采用脉冲编码调制，适合于数字式保护，不经济。4.光纤通道----光纤保护

采用脉冲编码调制PCM方式，光信号不受干扰。四、纵联保护的分类按照信息通道类型的不同分为：

导引线纵联保护；载波保护（高频保护）；微波保护；光纤保护；按照保护动作原理分为：1.纵联电流差动保护；

正常运行和外部短路时，ΣI*=0，内部短路时，ΣI*=I*k2.电流相位比较式纵联保护；比较被保护线路两侧电流的相位；3.方向比较式纵联保护；比较被保护线路两侧的功率方向；

第二页，共三十六页，编辑于2023年，星期五五、高频通道的构成

高频收发信机接入输电线路的方式有：“相-相”制：连接在两相导线之间；“相-地”制：连接在输电线一相导线和大地之间。

电气量继电保护发信机收信机收信机发信机继电保护电气量通道高频保护由继电保护、高频收发信机和高频通道组成。第三页，共三十六页，编辑于2023年，星期五“相-地”制高频通道示意图输电线第四页，共三十六页，编辑于2023年，星期五①输电线②阻波器：并联谐振回路，其谐振频率为载波频率。对载波电流：Z>1000Ω----将高频电流限制在被保护线路以内。对工频电流：Z≈0.04Ω----工频电流可畅流无阻。③结合电容器：结合电容器的电容量很小，对工频电流具有很大的阻抗。对高频电流则阻抗很小，高频电流可顺利通过。结合电容器与连接滤波器共同组成带通滤波器，只允许通带内的高频电流通过。④连接滤波器：连接滤波器是一个可调空心变压器。在其连接至高频电缆一侧的线圈中串接有电容器连接滤波器与结合电容器共同组成带通滤波器，使所需频带的高频电流能够通过。⑤高频电缆将位于主控室的高频收、发信机与户外变电站的带通滤波器连接起来。⑥保护间隙：保护间隙是高频通道的辅助设备，用它保护高频收发信机和高频电缆免受过电压的袭击。⑦接地刀闸：接地刀闸也是高频通道的辅助设备。在调整或维修高频收发信机和连接滤波器时，将它接地，以保证人身安全。⑧高频收发信机：用来发出和接收高频信号。第五页，共三十六页，编辑于2023年，星期五六、高频通道工作方式(1)正常无高频电流方式

(短期发信方式)

短期发信是指在正常运行情况下，发信机不发信，高频通道中没有高频电流通过。只有在系统中发生故障时，发信机才由起动元件起动，高频通道中才有高频电流通过。信号短期发信方式第六页，共三十六页，编辑于2023年，星期五(2)正常有高频电流方式(长期发信方式)长期发信方式是指在正常运行情况下，收、发信机一直处于发信和收信工作状态，高频通道中始终有高频电流通过。信号长期发信方式第七页，共三十六页，编辑于2023年，星期五(3)移频方式

移频方式是指在正常运行情况下，发信机长期发送一个频率为f1的高频信号，其作用是闭锁保护和对通道进行连续检查。在被保护线路发生故障时，保护控制发信机移频，改为发送频率为f2的高频信号。信号移频发信方式第八页，共三十六页，编辑于2023年，星期五七、高频信号的应用可分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号。(1)跳闸信号跳闸(或)第九页，共三十六页，编辑于2023年，星期五(2)允许信号跳闸(与)第十页，共三十六页，编辑于2023年，星期五(3)闭锁信号跳闸(否)第十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期五I一、导引线纵联电流差动保护的工作原理正常运行或区外故障：

不动作

6.2导引线电流纵联差动保护第十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期五I一、导引线纵联电流差动保护的工作原理区内故障：

动作

第十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期五二、影响纵联差动保护正确工作的因素电流互感器的误差和不平衡电流；输电线路的分布电容电流；通道传输电流数据（模拟量或数字量）的误差；通道的工作方式和可靠性能第十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期五I不平衡电流对纵联差动保护的影响区外故障时，由于ＴＡ的传变误差使

第十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期五

为了保证纵差保护的选择性，其整定值必须躲过最大不平衡电流整定。由于不平衡电流越小，则保护的灵敏度越好。因此，为减小不平衡电流，对于纵联差动保护应采用型号相同、磁化特性一致、剩磁小的高精度的电流互感器，如ＴＰＳ或ＴＰＸ级，Ｔ表示考虑暂态的影响，Ｐ表示用于保护，Ｓ和Ｘ表示不同的变比误差等级。6.3电流相位比较式纵联保护

（相差高频保护）第十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期五一、基本原理

正常运行或区外故障

比较被保护线路两侧短路电流的相位。

连续信号

两侧电流相位相差180°

第十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期五区内故障

比较被保护线路两侧短路电流的相位。

间断信号

一、基本原理

两侧电流相位相同

第十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期五①起动元件：故障检测元件(区分正常运行和故障)2个起动元件由Ｋ1－Ｋ4组成：其中：Ｋ1和Ｋ3灵敏度高（定值低）----起动发信Ｋ2和Ｋ4灵敏度低（定值高）----准备跳闸由Ｋ1和Ｋ2接相电流I，作为三相短路的起动元件；由Ｋ3和Ｋ4接负序电流I2，作为不对称短路的起动元件；第十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期五②操作元件：由复合过滤器Ｉ1+ＫＩ2和操作互感器构成；复合过滤器将三相电流转变为一个单相电流Ｉ1+ＫＩ2

，能够正确反应各种故障；(一般K=6或8)操作互感器将过滤器的输出电流变成电压去控制发信机，使其正半周发信，负半周不发信。发信回路的否1元件：正常运行时，起动元件不动作，无操作电流，发信机不发信；故障时，起动元件动作，发信机是否发信，取决于本侧操作电流，当此电流为正半周时，发信机发出高频电流，若为负半周，则发信机停信。③比相元件：根据线路两侧电流的相位判断内外故障区外故障时，收到连续高频信号，否门被闭锁，保护不动作；

区内故障时，收到断续的高频信号，否门（在间断内）有输出，经延时并展宽后使保护动作；

第二十页，共三十六页，编辑于2023年，星期五二、闭锁角及相继动作

区内故障

区外故障

为了保证当外部故障时保护不误动，应找出外部故障可能出现的最大间隙角，并按此进行闭锁。这个角度就叫做闭锁角，表示为。第二十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期五①TA的角度误差：②保护装置操作元件复合滤过器的误差角：③高频信号传输带来的角误差：④裕度角：闭锁角：

例：l=300km1.闭锁角的确定

第二十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期五（２）内部故障相继动作行为分析：

第二十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期五(2)内部故障相继动作行为分析：

M侧

第二十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期五(2)内部故障相继动作行为分析：

N侧

第二十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期五(2)内部故障相继动作行为分析：

例：l=300kmM侧保护不能动作

N侧保护正确动作

第二十六页，共三十六页，编辑于2023年，星期五为解决M端保护不能跳闸的问题，采用N侧跳闸的同时，立即停止本侧发信。N侧停信后，M侧收信机只能收到自己所发的信号，间隔角为180°，M侧保护可立即跳闸。保护装置的这种一端保护先动作，另一端保护再动作跳闸，称为“相继动作”。第二十七页，共三十六页，编辑于2023年，星期五一、概念以正常无高频电流而在区外故障时发出闭锁信号的方式构成。此闭锁信号由短路功率为负的一侧发出，这个信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁，故称闭锁式方向纵联保护（高频闭锁方向保护）。6.4方向比较式纵联保护第二十八页，共三十六页，编辑于2023年，星期五对BC线路：保护3和保护4的功率方向都为正，保护应动作于跳闸。

二、基本原理第二十九页，共三十六页，编辑于2023年，星期五

B侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号，被对侧和本侧保护接收，保护1、2均不动。

高频信号

对AB线路：二、基本原理第三十页，共三十六页，编辑于2023年，星期五

C侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号，被对侧和本侧保护接收，保护5、6均不动。

对CD线路：高频信号

二、基本原理第三十一页，共三十六页，编辑于2023年，星期五高频信号

高频信号

区外故障时，由短路功率为负的一端发闭锁信号，此信号被两端的收信机接收闭锁保护。对于故障线路，两侧保护均为正,不发闭锁信号，故两侧保护都收不到闭锁信号而动作于跳闸。二、基本原理第三十二页，共三十六页，编辑于2023年，星期五三、闭锁式方向纵联保护的构成优点；由于利用非故障线路的一端发闭锁信号，闭锁非故障线路不跳闸，而对于故障线路跳闸不需要闭锁信号，所以在区内故障伴随通道破坏时，保护仍能可靠跳闸。第三十三页，共三十六页，编辑于2023年，星期五I1低定值起动元件：灵敏度较高，起动发信机发信；I2高定值起动元件：灵敏度较低，起动保护的跳闸回路；采用两个灵敏度不同的起动元件，灵敏度高的起动发信机发闭锁信号，灵敏度低的起动跳闸回路，以保证在外部故障时，远离故障点侧起动元件开放跳闸时，近故障点侧起动元件肯定能起动发信机发闭锁信号。S+功率方向元件：判断短路功率的方向；t1延时返回元件：外部故障切除后，保证近故障点侧继续发信t1时间，避免高频闭锁信号过早解除而造成远离故障点侧保护误动。t3延时动作元件：防止外部故障时，远离故障侧的保护在未收到近故障点侧发送的高频闭锁信号而误动，要求延时t2大于高频信号在保护线路上的传输时间。第三十四页，共三十六页，编辑于2023年，星期五一、闭锁式距离纵联保护

闭锁式距离纵联保护是距离保护与电力线载波通道相结合，利用收发信机的高频信号传送对侧保护的测量结果，两端同时比较两侧距离保护的测量结果，实现内部故障瞬时切除，区外故障不动作。6.5距离纵联保护通道跳闸第三十五页，共三十六页，编辑于2023年，星期五本章学习重点掌握高频保护的基本概念。掌握方向高频保护的工作原理，基本组成元件及作用。