继电保护(纵联保护)张幻灯片.ppt

1、LINYI UNIVERSITYLINYI UNIVERSITY 电流保护：电流保护：段保护范围有限段保护范围有限 距离保护距离保护：段保护范围为线路全长的段保护范围为线路全长的80-85%80-85%，其余线路，其余线路 故障只能由第二段延时故障只能由第二段延时0.5s0.5s切除。切除。电力系统稳定运行：电力系统稳定运行：LINYI UNIVERSITY 输电线路纵联保护输电线路纵联保护：一、引言一、引言 用某种通信通道用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送

2、到对端，将两将两端的电气量比较端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围外，从而决定围外，从而决定是否切断被保护线路是否切断被保护线路。LINYI UNIVERSITY()()J2m2n1M1NTA1M1NK.actTA1I=I+I=I+In1I+IIn内部故障时内部故障时:跳闸跳闸外部故障或正常运行时外部故障或正常运行时:不跳闸不跳闸J2m2nI=I+I=0LINYI UNIVERSITY，因为在正常情况下，要求沿线敷因为在正常情况下，要求沿线敷设流过电流互感器的四根导引线（设流过电流互感器的四根导引线（A A、B B、C C三相和中线），三

3、相和中线），是不经济的。是不经济的。2.2.电流互感器的电流互感器的。注意：注意：LINYI UNIVERSITY1 1、环流法、环流法mnMNIIII,mnMNIIII,0nmJIII跳闸跳闸0nmJIII不动作不动作I电流综合器电流综合器三、输电线路电流纵差保护的接线三、输电线路电流纵差保护的接线内部故障时：内部故障时：外部故障或正常负荷时：外部故障或正常负荷时：LINYI UNIVERSITY2、均压法、均压法内部故障时内部故障时:GBm 与与GBn之间二次侧有电流，之间二次侧有电流，GBm、GBn的原边有较的原边有较大电流，大电流，起动起动继电器继电器跳闸跳闸外部故障或正常负荷时外部故

4、障或正常负荷时：GBm与与GBn之间无电流流过，之间无电流流过，（因此得（因此得名），名），不会不会起动继电器起动继电器跳闸跳闸LINYI UNIVERSITY四、影响输电线纵联差动保护正确工作的因素四、影响输电线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电流互感器的误差和不平衡电流导引线的阻抗和分布电容导引线的阻抗和分布电容导引线的故障和感应过电压导引线的故障和感应过电压光纤通道的延时光纤通道的延时LINYI UNIVERSITYLINYI UNIVERSITY 差动保护能无延时反应被保护设备内部故障，对发电机、差动保护能无延时反应被保护设备内部故障，对发电机、变压器等主设备易实

5、现，对长度在数十公里以上的超高压输变压器等主设备易实现，对长度在数十公里以上的超高压输电线，一种方法是采用光纤通道；电线，一种方法是采用光纤通道；另一种办法将线路两端的另一种办法将线路两端的电流相位（或功率方向）转变为高频信号，实现各端电流相电流相位（或功率方向）转变为高频信号，实现各端电流相位（或功率方向）的比较，即高频保护或载波保护位（或功率方向）的比较，即高频保护或载波保护。一、高频保护的基本概念一、高频保护的基本概念 高频保护是高频保护是以输电线载波通道以输电线载波通道作为通信通道的纵联保护。作为通信通道的纵联保护。用于高压和超高压输电线路，是无时限快速原理保护。按工作用于高压和超高压

6、输电线路，是无时限快速原理保护。按工作原理的可分为两种：原理的可分为两种：方向高频保护方向高频保护是比较线路两端的是比较线路两端的功率方向功率方向，相差高频保护相差高频保护是比较两端是比较两端电流的相位电流的相位。LINYI UNIVERSITY“导线导线-大地大地”制，制，只需在一相线路上只需在一相线路上装设通道设备，经装设通道设备，经济性好。缺点是高济性好。缺点是高频信号的衰耗和受频信号的衰耗和受到的干扰都比较大。到的干扰都比较大。我国广泛采用！我国广泛采用！LINYI UNIVERSITY1 1）阻波器：）阻波器：使高频信号只能在载波通使高频信号只能在载波通道内传输而不能穿越到相道内传输

7、而不能穿越到相邻线路上，其邻线路上，其，对高频，对高频信号呈现极大阻抗，对工信号呈现极大阻抗，对工频信号只表现约频信号只表现约0.040.04小小阻抗，不妨碍工频传输。阻抗，不妨碍工频传输。2 2）结合电容器：）结合电容器：，使收，使收/发信机与工频高压绝发信机与工频高压绝 缘，同时使工频对地泄漏电流减到极小。缘，同时使工频对地泄漏电流减到极小。LINYI UNIVERSITY3 3）连接滤波器）连接滤波器 可调空心变压器及结合可调空心变压器及结合电容器电容器。两侧输入阻抗分别与与输电两侧输入阻抗分别与与输电线路波阻抗、高频电缆波阻线路波阻抗、高频电缆波阻抗匹配，可避免高频信号在抗匹配，可避免

8、高频信号在传送中发生反射，减少高频传送中发生反射，减少高频能量附加衰耗。能量附加衰耗。4 4）高频电缆：）高频电缆：结合电容器等在高压配电配置现场，而继电保护结合电容器等在高压配电配置现场，而继电保护 装置等在控制室，两者之间有数十米至上百米的距离，需要装置等在控制室，两者之间有数十米至上百米的距离，需要 专门的高频电缆连接。专门的高频电缆连接。LINYI UNIVERSITY5 5）高频收、发信机）高频收、发信机 收信机由继电保护控收信机由继电保护控制，通常在电力系统发生制，通常在电力系统发生故障时，保护部分起动之故障时，保护部分起动之后它才发出信号。后它才发出信号。，经过比，经过比较判断之

9、后，再动作于继较判断之后，再动作于继电保护，使之跳闸或将它电保护，使之跳闸或将它闭锁。闭锁。6 6）接地刀闸：）接地刀闸：当检修连接滤波器时，接通接地刀闸，使结合电当检修连接滤波器时，接通接地刀闸，使结合电 容器下端可靠接地。容器下端可靠接地。LINYI UNIVERSITY2 2、传送高频信号的分类、传送高频信号的分类 闭锁信号：闭锁信号：收不到这种信号是高频保护动作跳闸的必要、收不到这种信号是高频保护动作跳闸的必要、条件。条件。当外部故障时，由一端的保护发出高频闭锁信号将当外部故障时，由一端的保护发出高频闭锁信号将两端的保护闭锁，而当内部故障时，两端均不发因而也收两端的保护闭锁，而当内部故

10、障时，两端均不发因而也收不到闭锁信号，保护即可动作于跳闸。不到闭锁信号，保护即可动作于跳闸。1、高频通道工作方式、高频通道工作方式经常无高频电流方式经常无高频电流方式（即故障时发信）（即故障时发信）经常有高频电流方式经常有高频电流方式（即长期发信）（即长期发信）移频方式移频方式（正常与故障发不同频率的信号）（正常与故障发不同频率的信号）LINYI UNIVERSITY允许信号：许信号：收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件。收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件。当内部故障时，两端保护应同时向对端发出允许信号，使保当内部故障时，两端保护应同时向对端发出允许信号，使保护装置能够动作于跳闸，而

11、当外部故障时，则收不到这种信护装置能够动作于跳闸，而当外部故障时，则收不到这种信号，因而保护不能跳闸。号，因而保护不能跳闸。跳闸信号：跳闸信号：收到这种信号是高频保护动作跳闸的充要条件。收到这种信号是高频保护动作跳闸的充要条件。利用装设在每一端的利用装设在每一端的I I段保护，当其保护范围内部故障而动作段保护，当其保护范围内部故障而动作于跳闸的同时，还向对端发出跳闸信号，可以不经过其它控于跳闸的同时，还向对端发出跳闸信号，可以不经过其它控制元件而直接使对端的断路器跳闸。每端发送跳闸信号保护制元件而直接使对端的断路器跳闸。每端发送跳闸信号保护的动作范围小于线路的全长，而两端保护动作范围之和应大的

12、动作范围小于线路的全长，而两端保护动作范围之和应大于线路的全长。前者是为了保证动作的选择性，后者则是为于线路的全长。前者是为了保证动作的选择性，后者则是为了保证全线上任一点故障的快速的动作。了保证全线上任一点故障的快速的动作。LINYI UNIVERSITY：比较被比较被保护线路两端短路电流相保护线路两端短路电流相位。位。正常运行或外部故障正常运行或外部故障时，两端电流时，两端电流，保护装置保护装置不应动不应动作作。LINYI UNIVERSITY内部故障时，两端电流内部故障时，两端电流，两端保护装置应，两端保护装置应动作跳闸动作跳闸。：比较被比较被保护线路两端短路电流相保护线路两端短路电流相

13、位。位。LINYI UNIVERSITY 为满足以上要求，当采用为满足以上要求，当采用，而在故，而在故障时发出高频电流的方式构成保护时，可做成当障时发出高频电流的方式构成保护时，可做成当短路电流为短路电流为正半周正半周，使它，使它操作高频发信机发出操作高频发信机发出高频电流，而在负半周则高频电流，而在负半周则不发，不发，如此不断的交替进行。如此不断的交替进行。LINYI UNIVERSITYti正常运行或正常运行或区外故障时区外故障时调制调制tiMiNIMINLINYI UNIVERSITYt区内故障时区内故障时调制调制tiMiNIMINLINYI UNIVERSITYt调制调制tiMIMIN

14、区内故障时区内故障时LINYI UNIVERSITYt调制调制tiNIMIN区内故障时区内故障时LINYI UNIVERSITY 外部故障时，由对端送外部故障时，由对端送来的高频脉冲电流信号正好来的高频脉冲电流信号正好填满本端高频脉冲的空隙，填满本端高频脉冲的空隙，使本端保护闭锁。使本端保护闭锁。在内在内部故障时，没有这种填满空部故障时，没有这种填满空隙的脉冲，就构成了保护跳隙的脉冲，就构成了保护跳闸 的 必 要 条 件。闸 的 必 要 条 件。因此，相差动高频保护因此，相差动高频保护是一种传送闭锁信号的保护。是一种传送闭锁信号的保护。LINYI UNIVERSITY起动元件：起动元件：I I

15、1 1-I-I4 4，其中，其中I I1 1和和I I2 2反反应三相对称短路，应三相对称短路，I I3 3和和I I4 4反应不反应不对称短路；对称短路；I I1 1和和I I3 3灵敏度高，灵敏度高，I I2 2和和I I4 4灵敏度低。灵敏度低。操作元件：操作元件：复合过滤器将三相电复合过滤器将三相电流过滤成单相电流，经操作互感流过滤成单相电流，经操作互感器变换成电压，操作发信机正半器变换成电压，操作发信机正半周发高频信号，负半周不发。周发高频信号，负半周不发。比较元件：比较元件：本侧信号与对侧信号，本侧信号与对侧信号，连续连续-区外故障区外故障-不跳闸；不跳闸；间断间断-区内故障区内故

16、障-跳闸。跳闸。1、需要两个启动元件、需要两个启动元件2、I1 的灵敏度要均高于的灵敏度要均高于 本侧和对侧本侧和对侧I2 的灵敏度的灵敏度LINYI UNIVERSITY1 1、灵敏度较高的低定值元灵敏度较高的低定值元 件用来启动发信机发信，灵敏度较低的高定值元件用来启动件用来启动发信机发信，灵敏度较低的高定值元件用来启动 停信及开放跳闸回路。这样可以保证外部故障时启信元件总停信及开放跳闸回路。这样可以保证外部故障时启信元件总 是能先于停信元件动作，可靠将两侧保护闭锁。是能先于停信元件动作，可靠将两侧保护闭锁。2 2、外部故障同时伴随通道故障或失效时，因收不到闭锁信号，、外部故障同时伴随通道

17、故障或失效时，因收不到闭锁信号，将导致误动作。将导致误动作。这就是故障这就是故障 启动发信闭锁式纵联保护得到广泛应用的原因。启动发信闭锁式纵联保护得到广泛应用的原因。LINYI UNIVERSITY例题：例题：如图所示系统，已知线路上均装设有纵联电流相位差如图所示系统，已知线路上均装设有纵联电流相位差动保护，分析下列情况下保护动保护，分析下列情况下保护3 3和保护和保护4 4在区内故障和区外故在区内故障和区外故障时的动作情况。障时的动作情况。1 1）保护）保护4 4的发信机出了故障不能发信；的发信机出了故障不能发信；2 2）保护）保护4 4的收信机出了故障不能收信。的收信机出了故障不能收信。答

18、：答：1 1）保护）保护4 4不发信，保护不发信，保护3 3和保护和保护4 4的收信机收到的高频信号都是保的收信机收到的高频信号都是保护护3 3发信机发出的间断的高频信号。当区内故障（线路发信机发出的间断的高频信号。当区内故障（线路BCBC上故障）时，保上故障）时，保护护3 3、4 4都能动作切除故障；而当区外故障时，保护都能动作切除故障；而当区外故障时，保护3 3、4 4都将误动作。都将误动作。2 2）当区内故障时，两端电流相位相同，保护）当区内故障时，两端电流相位相同，保护3 3收到是保护收到是保护3 3和保护和保护4 4的发信机发出的间断的同相位高频信号，保护的发信机发出的间断的同相位高

19、频信号，保护4 4的收信机不能收信，都能的收信机不能收信，都能动作切除故障；当区外故障时，两端电流相位相差动作切除故障；当区外故障时，两端电流相位相差180180，保护，保护3 3将收到连将收到连续的高频信号而不动作，保护续的高频信号而不动作，保护4 4不能收信将误动作。不能收信将误动作。LINYI UNIVERSITYLINYI UNIVERSITY 目前在电力系统中广泛采用的由电力线载波通道实现的闭锁目前在电力系统中广泛采用的由电力线载波通道实现的闭锁式方向纵联保护，采用正常无电流，而在区外故障时发闭锁信号式方向纵联保护，采用正常无电流，而在区外故障时发闭锁信号的方式构成；的方式构成；，被

20、两端的，被两端的收信机同时接收，闭锁两端的保护。收信机同时接收，闭锁两端的保护。这种按闭锁信号构成的保护只在非故障线路上传送闭锁信号，这种按闭锁信号构成的保护只在非故障线路上传送闭锁信号，因此在故障线路上因为短路导致高频通道破坏时，不影响保护的因此在故障线路上因为短路导致高频通道破坏时，不影响保护的正确动作。正确动作。闭锁信号闭锁信号闭锁信号闭锁信号LINYI UNIVERSITY二、闭锁式方向纵联保护的原理接线图二、闭锁式方向纵联保护的原理接线图1、电流起动方式、电流起动方式功率方向元件功率方向元件高定值电流启动高定值电流启动停信元件停信元件低定值电流启动低定值电流启动发信元件发信元件延时动

21、作瞬时延时动作瞬时返回元件返回元件瞬时动作延时瞬时动作延时返回元件返回元件LINYI UNIVERSITY二、闭锁式方向纵联保护的原理接线图二、闭锁式方向纵联保护的原理接线图1、电流起动方式、电流起动方式内部故障内部故障延时延时t2收收信信发发信信LINYI UNIVERSITY二、闭锁式方向纵联保护的原理接线图二、闭锁式方向纵联保护的原理接线图1、电流起动方式、电流起动方式外部故障（近故障点）外部故障（近故障点）收收信信发发信信LINYI UNIVERSITY二、闭锁式方向纵联保护的原理接线图二、闭锁式方向纵联保护的原理接线图1、电流起动方式、电流起动方式延时延时t2收收信信发发信信外部故障

22、（远故障点）外部故障（远故障点）LINYI UNIVERSITY时间的说明时间的说明：若闭锁信号是对端发出的，该信号需经发收信机和高频通道若闭锁信号是对端发出的，该信号需经发收信机和高频通道等环节才能传送到本端，会有一定的延时，而本端反向元件的判定等环节才能传送到本端，会有一定的延时，而本端反向元件的判定是独立完成的，因此两者之间有时间上的配合问题；是独立完成的，因此两者之间有时间上的配合问题；。近故障点（功率方向为反方向）一端的保护要及时发出信号近故障点（功率方向为反方向）一端的保护要及时发出信号并保持发信状态；故障切除后，并保持发信状态；故障切除后，即：使，即：使远故障点（正方向）一端的方

23、向元件返回慢，也能靠闭锁，防止误远故障点（正方向）一端的方向元件返回慢，也能靠闭锁，防止误动作。动作。LINYI UNIVERSITY 方向元件启动的闭锁式方向纵联保护中的正方向元件方向元件启动的闭锁式方向纵联保护中的正方向元件KW+KW+用于用于启动跳闸，反方向元件启动跳闸，反方向元件KW-KW-用于启动发闭锁信号。用于启动发闭锁信号。思考题：思考题：为什么采用方向元件启动的闭锁式方向纵联保护，为什么采用方向元件启动的闭锁式方向纵联保护，两端正方向启动元件两端正方向启动元件KW+KW+的动作区不允许超过对端反方向启动元件的动作区不允许超过对端反方向启动元件KW-KW-的动作区？的动作区？外部

24、故障时启信元件总外部故障时启信元件总是能先于停信元件动作，是能先于停信元件动作，从而可靠将两侧保护闭从而可靠将两侧保护闭锁。锁。LINYI UNIVERSITYLINYI UNIVERSITY 方向比较式纵联保护仅反应区内故障而动作方向比较式纵联保护仅反应区内故障而动作，可以快速，可以快速切除保护范围内部的各种故障，但却不能作为变电站母线和切除保护范围内部的各种故障，但却不能作为变电站母线和下级相邻线路的后备保护。下级相邻线路的后备保护。闭锁式距离纵联保护区内故障时能瞬时切除故障，而在闭锁式距离纵联保护区内故障时能瞬时切除故障，而在区外故障时则具有常规距离保护的阶段式配合特性区外故障时则具有常

25、规距离保护的阶段式配合特性，起到后，起到后备保护的作用，从而具有两种保护的优点且简化接线。备保护的作用，从而具有两种保护的优点且简化接线。LINYI UNIVERSITY独立跳闸元件独立跳闸元件方向判定元件和方向判定元件和停信元件停信元件启动发信元件启动发信元件延时动作瞬时延时动作瞬时返回元件返回元件瞬时动作延时瞬时动作延时返回元件返回元件LINYI UNIVERSITY距离距离IIII段的跳闸时间元件增加了瞬时动作的与门元件，段的跳闸时间元件增加了瞬时动作的与门元件，实现了纵联保护瞬时切除全线任意点短路的速动功能。实现了纵联保护瞬时切除全线任意点短路的速动功能。LINYI UNIVERSITY两侧两侧ZII动作停信，均收不到闭锁信号，动作停信，均收不到闭锁信号，II段快速动作段快速动作 于跳闸。于跳闸。近故障侧近故障侧ZII不动作（反方向）、不停信，远故障侧不动作（反方向）、不停信，远故障侧 ZII动作停信，两侧均收到闭锁信号，切断动作停信，两侧均收到闭锁信号，切断II段瞬时段瞬时 跳闸回路，只能通过跳闸回路，只能通过tII延时跳闸，保证了选择性。延时跳闸，保证了选择性。谢谢