4输电线路的保护与监控

第四章输电线路的维护与监控§4-1输电线路的维护与监控配置常见缺点类型：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路、断线危害：1、短路点经过很大的短路电流，因此引起电弧，使缺点进一步扩展。2、强大的短路电流使短路回路中的电气设备能够遭到破坏。3、能够呵斥人身伤亡。4、能够影响电力系统的稳定运转。5、运用户的正常供电遭到破坏。输电线路不正常运转的形状过负荷、过电压、频率降低、中性点不接地系统的单相接地等1、维护配置根据电压等级及重要性划分①反映相间短路缺点的电流维护；②反映接地缺点的维护；③反映阻抗变化的间隔维护；④反映被维护线路两侧电气量的高频维护、光纤纵差维护。35kV及以下的小接地电流系统中，线路上应装设反映相间缺点和单相接地缺点的维护安装。当发生相间缺点或接地缺点时，维护安装应保证动作。对相间缺点，普通装设电流维护；对于双侧电源供电，还可设置方向电流维护。35kV及以下110～220kV330-550kV划分的几个不同的电压等级一、概述电力系统继电维护是电网平安稳定运转的重要保证。因此，继电维护的平安、可靠运转，不断遭到电网各级管理部门的高度注重。特别是当前，大容量机组的添加、电网容量的不断扩展，电网的平安稳定运转问题为重要。因此，对继电维护安装的可靠运转，提出了新的、更高的规范和要求。1.对继电维护安装的根本要求长期以来，为保证电网的平安可靠运转，对继电维护安装提出了以下几项根本要求：选择性：指维护安装动作时，仅将缺点元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减少，以保证系统中无缺点部分仍能继续平安运转。快速性：在发生缺点时，应力求维护安装能迅速切除缺点。快速切除缺点可以提高电力系统并列运转的稳定性、减少用户在电压降低的情况下任务的时间、减少缺点元件的损坏程度、防止大电流流过非缺点设备引起损坏等。灵敏性：指对于其维护范围内发生缺点或不正常的运转形状的反响才干。本质上是要求继电维护应能反响在维护范围内所发生的一切缺点和不正常运转形状。可靠性：要求维护安装在应该动作时可靠动作；在不应该动作时不应误动，即既不应该拒动也不应该误动。§4-2输电线路的继电维护2.<反措>对继电维护的要求从上个世纪90年代开场，国家电网公司先后公布了<电力系统继电维护及平安自动安装反措要点>、<二十五项反措>、<十八项反措>等反事故措施。根据这些<反措>的要求，220kV及以上的线路、母线、接入220kV电压等级的变压器维护必需按双重化配置。而且，<反措>还对维护做出了详细规定和要求。<反措>对维护的根本要求：维护双重化的根本要求〔1〕同一元件的两套主维护分别安装于不同的盘柜；〔2〕两套主维护的电流分别取自电流互感器不同的二次绕组；〔3〕两套主维护的直流电源须取自不同的直流母线；〔4〕每套主维护必需设置各自独立的跳闸出口，动作于断路器不同的跳闸线圈；〔5〕维护安装的操作箱、断路器控制回路及跳闸线圈须按双重化的原那么设置，两组跳闸回路的控制电源取自不同的直流母线；线路纵联维护纵联维护由于可以反映被维护线路上任何一点的缺点并以瞬时速度跳闸，因此被定义为超高压线路的主维护。普通用于220kV线路。根据信号的传输方式，纵联维护主要分为两大类，即：由载波通道及维护安装共同构成的线路纵联维护、由光纤通道及维护安装共同构成的线路纵联维护。根据维护的原理，可分为纵联方向、纵联间隔、纵联差动、电流相位差动等维护。500kV线路目前都是光纤差动维护，220kV线路目前也有很多线路将光纤差动作为主维护，但仍有一部分线路的主维护采用以载波通道为传输方式的纵联维护。但均按双重化配置。2.纵联方向维护(1)根本原理纵联方向维护是比较被维护线路两端的短路功率方向。由载波通道和方向维护元件构成。载波通道分公用和复用两种。维护又分为闭锁式和允许式.闭锁式：当被维护线路发生区内缺点时，线路两侧维护中的起动元件〔由负序、零序或正序电流突变量元件构成〕立刻起动本侧发信机发信〔称为闭锁信号〕，两侧方向元件断定为正方向缺点时，方向元件动作使发信机停信，当收信回路收不到对侧及本侧信号时，即输出信号，同方向元件动作信号构成“与〞门，发出跳闸脉冲。当发生区外缺点时，两侧起动元件同时起动发信，但这时只需处于远缺点点侧的方向元件动作，使本侧发信机停信，而处于近缺点点侧的方向元件不动作，不使本侧停信，因两侧收发信机运用同一频率，故两侧依然能收到高频信号，两侧收信机均不输出允许跳闸的信号，因此，两侧均不跳闸。允许式：当被维护线路发生区内缺点时，两侧的起动元件动作但不起动发信机发信，由方向元件判别为正方向缺点后，方向元件动作起动发信〔称为允许信号〕，对侧遭到允许信号后，如对侧的方向元件动作，那么收信输出信号和方向元件动作信号构成“与〞门，发出跳闸脉冲。当发生区外缺点时，两侧的起动元件起动，不发信。这时，远缺点点一侧的方向元件动作，起动发信，由于近缺点点侧的维护为反向，方向元件不动作，也就不起动发信，也不发跳闸脉冲。处于远缺点点一侧的维护，虽然方向元件动作，但由于没有收到对侧的允许信号，“与〞门不输出信号，因此，也不发跳闸脉冲。除上述主维护之外，纵联方向维护还配置了常规的间隔和零序维护，作为主维护的后备。2．主要功能和技术要求〔1〕维护安装的起动逻辑由反映突变量的零序和负序元件构成。〔2〕对闭锁式纵联维护，要求起动元件〔零序、负序或正序电流突变量元件〕在缺点初始须快速起动发信，缺点切除后，起动元件的前往应稍带有一定的延时。缘由是保证在区外缺点切除后，保证方向元件首先前往，闭锁信号再前往。〔3〕无论是闭锁式还是允许式纵联维护，都应设置外部维护〔如母差、失灵〕跳闸停信或发信回路。〔4〕对纵联方向维护安装，应设置PT断线闭锁元件。对后备间隔维护，还应设置振荡闭锁，系统发生振荡时，闭锁间隔维护的一、二段。〔5〕载波通道是纵联维护传输信号的重要途径，线路正常运转时，应有对载波通道进展长期监视的手段，对公用载波通道，每天均应进展通道对试，以保证通道的完好。对复用载波通道，应设置与跳闸脉冲频率不同的监频信号，当通道异常时，发出报警信号。3.纵联间隔维护〔1〕根本原理纵联间隔维护与纵联方向维护一样，作为220kV线路的主维护。普通由公用载波通道和三〔四〕段式相间和接地间隔维护构成，而且采用闭锁式的方式较多。当被维护线路发生区内缺点时，线路两侧维护中的起动元件〔由负序、零序或正序电流突变量元件构成〕立刻起动本侧发信机发信〔称为闭锁信号〕，然后由主维护中带方向的阻抗元件〔普通按大于1.3倍线路阻抗整定〕动作后立刻停信，两侧都停信后收信回路即有输出，与带方向的间隔阻抗元件构成“与〞门，发出跳闸脉冲。当缺点发生在线路一端的出口处〔区内〕时，近缺点点侧的起动元件动作，起动发信。主维护中的带方向的阻抗元件动作停信。远缺点点侧的起动元件动作后起动发信，这时由于主维护中带方向的阻抗元件按大于被维护线路阻抗整定，可以可靠动作停信，收信回路的输出信号和带方向的阻抗元件的动作信号构成“与〞门，瞬时跳闸。到达了纵联维护全线速动的目的。当发生区外缺点时，虽然远缺点点侧方向阻抗可以停信，但近缺点点侧处于反向，阻抗元件不动作、不停信，一直发闭锁信号，两侧维护均不跳闸。除主维护外，纵联间隔维护还设置了后备相间和接地间隔维护。根据间隔维护的原理和特性，在电力系统发生振荡时，间隔维护的阻抗元件将会误动。如按最长的振荡周期思索，一、二段阻抗元件因动作时间短，无法躲过系统振荡的时间，而三段阻抗因其动作时间较长，那么可以躲过系统振荡。此外，当发生PT断线时阻抗元件也会误动。因此，在间隔维护中，都设有振荡闭锁和PT断线闭锁，防止发生上述两种情况时间隔维护误动。〔2〕主要功能和技术要求维护安装的起动逻辑由反映突变量的零序和负序元件构成。突变量元件起动后开放维护安装的动作出口回路，正常运转和系统振荡时不会起动，受外界影响小，抗干扰才干较强。b.相间间隔和接地间隔维护中的阻抗元件整定阻抗应大于被维护线路全长的50%，普通情况下相间间隔的一段阻抗整定在85%左右。接地间隔因思索接地电阻的影响，可适当减少范围。c.在纵联间隔维护安装中，应设置PT断线闭锁和振荡闭锁元件。当发生PT断线或系统振荡时闭锁维护。振荡闭锁应闭锁间隔维护的一、二段阻抗。d.对载波通道的技术要求与纵联方向维护一样。线路正常运转时，应有对载波通道进展长期监视的手段，对公用载波通道，每天均应进展通道对试，以保证通道的完好。5.对线路纵联维护的评价(1)无论是纵联方向还是纵联间隔维护，均能满足继电维护选择性、灵敏性、快速性、可靠性的要求。因此，两种维护目前依然得到广泛的运用。(2)设备质量良好，性能稳定。因安装缘由呵斥误动的情况虽有，但不是很多。(3)由于运用高频载波作为信号的传输工具，所以，载波通道受环境影响较大，因天气不好，会呵斥通道的衰耗增大，甚至有能够使维护短时退出运转。(4)高频通道设备应定期检验。添加了继电维护专业人员的维护任务量。光纤的根本任务原理a．光纤的构造与分类：光纤为光导纤维的简称，由直径大约0.1mm的细玻璃丝构成。继电维护所用光纤为通讯光纤，是由纤芯和包层两部分组成的，如下图。纤芯区域完成光信号的传输；包层那么是将光封锁在纤芯内，并维护纤芯，添加光纤的机械强度。

b.继电维护用光纤的特点：

继电维护用光纤对衰耗值要求较高，不同波长的光信号衰耗值不同，光纤的构造光纤电流差动维护(2)光纤电流差动维护的根本任务原理超高压输电线路的光纤电流差动维护是220kV、500kV线路的主维护。与普通的电流差动维护在原理上区别不大。就电流差动维护本身而言，具有原理简单，不受运转方式变化的影响、动作灵敏度高、快速、可靠，而且能顺应电力系统振荡、非全相运转等优点。是其他维护方式所无法比较的。光纤电流差动维护在承继了电流差动维护的这些优点的同时，以其可靠稳定的光纤传输通道，保证了传输电流幅值和相位的正确可靠。进一步提高了继电维护运转的平安性和可靠性。光纤电流差动维护经过光纤电缆传输继电维护需求的模拟量信号和开关量信号。正常运转时，经过光缆将线路对侧的电流幅值和相位传送到本侧，与本侧的电流幅值和相位进展比较。线路正常保送负荷的情况下，两侧的电流幅值相等，相位互差1800。维护中的差电流为0，维护安装不动作。当被维护线路发生区内缺点时，两侧的电流相位相差00，两侧维护瞬时跳开本侧开关。区外缺点时，两侧电流的相位与正常运转时一样，相差1800。两侧电流的幅值那么由于缺点电流的大小不同而不等。特别是当区外缺点电流较大时，由于两侧CT的特性差别，会呵斥电流差动维护中的不平衡电流添加，差流增大，导致维护误动。为此，光纤电流差动维护具有比率制动特性，可有效的保证区外缺点时维护不会误动。线路的光纤电流差动维护中还设置了后备维护。后备维护通常是三段式间隔和零序电流维护。当光线通道异常、电流差动维护退出运转时，起到后备维护的作用。对后备间隔、零序维护的要求与纵联维护一样。光纤差动维护还具有“直跳〞和“远传〞的功能，当本侧失灵、过电压等维护动作时，由这些维护发出“直跳〞或“远传〞命令，使对侧开关跳闸。(3)主要功能和技术要求a．维护中的总起动元件由反映工频变化量的相电流和零序电流元件组成，起动元件动作时，短时开放出口继电器。既保证了出口继电器可靠动作跳闸，又能保证正常运转时维护的平安可靠。b．光纤电流差动维护安装具有64Kbit〔或2M〕的数据通讯接口，可以较好、准确的传送维护数字信号。安装有通道自动监测、在线显示误码率的功能，当通道异常时发出报警信号并自动闭锁维护。c．安装应设置PT断线闭锁和振荡闭锁功能，防止在PT断线或系统振荡情况下后备间隔维护误动。四、线路的后备维护一、间隔维护1．间隔维护任务原理〔包括相间和接地间隔维护〕在线路发生短路时,间隔维护丈量阻抗ZK=UK／IK＝Zd等于维护安装点到缺点点的(正序)阻抗。显然该阻抗和缺点点的间隔是成比例的。因此习惯地将间隔维护继电器称为阻抗继电器。三段式间隔维护的原理和电流维护是类似

的，其差别在于间隔维护反响的是电力系统

缺点时丈量阻抗的下降，而电流维护反映是

电流的升高。

图中，ZZD为阻抗继电器的整定阻抗，圆内为继电器的动作区，当线路的正方向发生缺点，丈量阻抗小于整定阻抗、进入圆内时，继电器动作。圆周即为动作边境。当丈量阻抗与整定阻抗差1800时，属于反向缺点，继电器不动作。ZK即为线路正方向维护范围内缺点时，阻抗继电器丈量到的阻抗。

二段和三段为延时动作段，也称为后备段，二段阻抗整定范围不超越相邻线路I段的维护范围。为保证选择性，延时0.5S左右(微机维护为0.4S)动作。三段阻抗按躲开正常运转时负荷阻抗来整定。动作延时按规程要求，应大于1.5S。偏移阻抗特性2．维护的功能和技术要求〔1〕记忆功能，当缺点发生在线路出口处，无论维护采用母线PT还是线路PT，电压都会忽然降到零。为保证阻抗元件在这种情况下可靠动作，阻抗元件中设置了记忆回路。将缺点前的电压记忆下来，当发生线路出口缺点时，利用记忆电压的作用，使维护正确可靠动作。记忆回路的记忆时间不应小于100mS。此外，当发生反方向出口缺点时，记忆电压还可以使间隔维护保证方向性，不使维护误动。〔2〕自动偏移功能，当间隔维护采用线路PT，手动合闸或单相重合于永久性缺点线路时，线路电压没有恢复，阻抗元件中也没有电压，，阻抗元件在这种情况下具有自动偏移功能，将阻抗元件变成一个偏移阻抗继电器，把坐标原点包括在阻抗特性圆内，使阻抗元件可以可靠动作。〔3〕躲弧光电阻和过渡电阻的才干，电力系统中短路普通都不是纯金属性的，而是在短路点存在过渡电阻，过渡电阻普通是由电弧电阻引起的。它的存在，使得间隔维护的丈量阻抗发生变化。〔4〕振荡闭锁功能，根据阻抗元件的原理特点，当电压降低、电流增大时，丈量阻抗就会减小，当丈量阻抗减小到进入阻抗动作范围时，阻抗继电器就会动作。〔5〕PT断线闭锁功能，间隔维护在PT断线时将会发生误动，因此，维护设置了判别PT断线闭锁的功能，当发生PT断线时立刻闭锁维护，防止误动。二、零序电流维护和方向性零序电流维护零序电流维护是线路的后备维护。当超高压线路发生接地缺点时，起后备维护作用。零序电流维护普通设置三段或四段。零序电流维护原理简单、动作速度快，但要有选择性，维护定值整定要与相邻线路维护配合。输电线路的特点1、线路长度长2、分布暴露，易受灾祸3、缺点类型多§4-3输电线路的自动重合闸问题缺点类型1、相间短路2、单相接地短路3、两相接地短路4、三相短路自动重合闸〔ARC〕的作用：1、提高供电可靠性，减少线路停电次数，对单侧电源的供电线路尤其显著。2、提高电力系统并列运转稳定性，提高输电线路的传输容量。3、纠正断路器本身机构不良、继电维护误动作以及误碰引起的误跳闸。4、自动重合闸与继电维护相配合，在很多情况下可以加速切除缺点。输电线路还能够发生如倒杆、断线、绝缘子击穿或损坏等缘由引起的永久性缺点，在线路被断开后，缺点依然存在。在发生永久性缺点的情况下，ARC动作将相应断路器重合到永久性缺点线路上，维护安装将断路器重新跳开，而ARC安装将不在动作，我们称这种情况为重合闸不胜利。这样必然给系统带来不利影响，主要表如今以下两个方面：1〕使电力系统再一次遭到缺点的冲击，对电力系统稳定运转不利，能够会引起电力系统的振荡。2〕使断路器任务条件恶化，由于在很短时间内断路器要延续两次切断短路电流。衡量目的重合闸的分类1、根据重合闸控制断路器相数可分为三相重合闸、单相重合闸和综合重合闸。2、根据控制断路器接通或断开的电力元件分为线路重合闸、变压器重合闸、母线重合闸3、根据重合闸控制断路器延续合闸次数分为多次重合闸和一次重合闸重合闸的目的1、保证并列运转系统的稳定性2、尽快回复瞬时缺点元件的供电，从而自动回复整个系统的正常运转对输电线路自动重合闸安装的要求〔1〕自动重合闸安装应动作迅速〔2〕在以下情况下，重合闸不应动作：1〕由值班人员手动操作或经过遥控安装将断路器断开时。2〕手动投入断路器，假设线路上有缺点，而随即被继电维护断开时。由于此时，能够是由于检修质量不合格、隐患未消除或保安接地线未撤除等缘由所构成的永久性缺点，因此再重合一次也不能够胜利。3〕当断路器由继电维护动作或其他缘由跳闸后，重合闸均应动作。4〕自动重合闸应优先采用由控制开关的位置与断路器位置的不对应原那么来启动，即当控制开关在合闸位置而断路器实践上在断开位置的情况下，使重合闸启动〔简称不对应启动方式〕。5〕在任何情况下〔包括安装元件损坏以及ARC输出触点粘住〕，ARC的动作次数应符合预先的规定。〔6〕自动重合闸应能自动闭锁。当母线差动维护或按频率自动减负荷安装动作时，以及当断路器处于不正常形状，如操作机构中运用的气压和液压降低等，而不允许实现重合闸时，应将ARC闭锁。〔7〕自动重合闸安装动作后，应能自动复归，预备好下一次再动作。〔8〕自动重合闸应能在重合闸动作后或重合闸动作前，加速继电维护的动作。〔9〕在双侧电源线路上实现重合闸时，应思索合闸时两侧电源间的同步问题。3、软件实现三相自动重合闸三相一次重合闸的程