第五章全线动保护

第五章输电线路保护的全线速动保护在《电力系统继电保护及安全自动装置技术规程》中对全线速动保护的规定有：一、110～220kV中性点直接接地电力网中的线路保护，符合下列条件之一时，应装设一套全线速动保护1．根据系统稳定要求有必要时；2．线路发生三相短路，如使发电厂厂用母线电压低于允许值(一般约为70%额定电压)，且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时；3．如电力网的某些主要线路采用全线速动保护后，不仅改善本线路保护性能，而且能够改善整个电网保护的性能。

二、对220kV线路，符合下列条件之一时，可装设二套全线速动保护。

（一）根据系统稳定要求；（二）复杂网络中，后备保护整定配合有困难时。

对于220kV以上电压等级线路，应按下列原则实现主保护双重化：1．设置两套完整、独立的全线速动主保护；2．两套主保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立；3．每一套主保护对全线路内发生的各种类型故障（包括单相接地、相间短路、两相接地、三相短路、非全相运行故障及转移故障等），均能无时限动作切除故障；4．每套主保护应有独立选相功能，实现分相跳闸和三相跳闸；5．断路器有两组跳闸线圈，每套主保护分别起动一组跳闸线圈；6．两套主保护分别使用独立的远方信号传输设备。

若保护采用专用收发信机，其中至少有一个通道完全独立，另一个可与通信复用。

如采用复用载波机，两套主保护应分别采用两台不同的载波机。

三、对于330~500kV线路，应装设两套完整、独立的全线速动保护。

接地短路后备保护可装设阶段式或反时限零序电流保护，亦可采用接地距离保护并辅之以阶段式或反时限零序电流保护。

相间短路后备保护可装设阶段式距离保护。

500kV线路的后备保护应按下列原则配置1．线路保护采用近后备方式。

2．每条线路都应配置能反应线路各种类型故障的后备保护。

当双重化的每套主保护都有完善的后备保护时，可不再另设后备保护。

只要其中一套主保护无后备，则应再设一套完整的独立的后备保护。

3．对相间短路，后备保护宜采用阶段式距离保护。

4．对接地短路，应装设接地距离保护并辅以阶段式或反时限零序电流保护；对中长线路，若零序电流保护能满足要求时，也可只装设阶段式零大于300Ω时，能可靠地有选择性地切除故障。

5．正常运行方式下，保护安装处短路，电流速断保护的灵敏系数在1．2以上时，还可装设电流速断保护作为辅助保护。

第一节输电线路的纵联差动保护一、概述输电线路保护的全线速动保护是指利用输电线路两端的电气量信号进行比较，来判断故障点是否在线路内部，以决定是否动作的一种保护。

线路两端的电气量信号的传输通道从纵联差动保护的角度上讲有四种方式，即导引线、输电线路、微波和光纤。

利用这四种通道可以构成纵差动保护（导引线保护）、高频保护（载波保护）、微波保护和光纤保护。

输电线路的纵联差动保护是用辅助导线将被保护线路两侧的电气量连接起来，通过比较被保护线路的始端与末端电流的大小及相位构成的保护，因此又叫导引线纵联保护（又称导引线保护）。

四、纵联差动保护的特点纵联差动保护是测量两侧电气量的保护，能快速切除被保护全线范围内故障，不受负荷及系统振荡的影响，灵敏度高，动作速度快，构成原理简单。

但存在两个缺陷：一是必须装设与一次线路等长的二次线路来构成保护回路，极易造成二次线路的断线和短路，从而造成保护的误动、拒动。

二是没有后备保护，一旦保护拒动可能造成严重的后果，必须装设专门的后备保护。

为了充分利用纵联差动保护的优点避免缺陷构成危害，输电线路的纵联差动保护通常应用于线路较短的重要线路上，以及发电机、变压器、母线、电动机等元件保护上。

第二节输电线路高频保护概述所谓高频保护是将线路两端的电气量转化为高频电流信号（一般为50~300KHz），然后利用输电线路构成的高频通道将此信号送至对端进行比较，决定保护是否动作的一种保护。

目一、高频保护基本知识（一）高频通道的构成相——地耦合的通道是由阻波器、耦合电容器、连接滤波器、高频电缆、高频收、发信机组成。

（1）阻波器：由电感线圈和可变电容并联组成，并联谐振时，对于载波信号电流呈现为高阻抗（大于800Ω），阻止载波信号向母线分流，使载波信号电流沿高压线路向对端传送，特别是该上当母线或其他出线发生故障时，将信息短路。

对工频电流为低阻抗（约为0. 4Ω），畅通无阻。

器：与阻波器相反，对载波信号为低阻抗，畅通无阻，对工频电流为高阻抗，阻止分流，防止高电压对通信设备的危害。

（3）连接滤波器：耦合电容器与连接滤波器共同组成一个“带通滤波器”。

主要是阻抗匹配作用，由于220KV输电线路的波阻抗约为400Ω左右，330KV、500 KV线路，沿线路阻抗约为300Ω左右。

系统中用的高频电缆一般有75Ω，100Ω等，需要进行阻抗匹配，防止电磁波在传送过程中产生反射，以减少高频信号的衰耗，提高传输效率。

（4）高频电缆：用来连接高频收发信机和连接滤波器。

高频电缆采用同轴电缆，早期阻抗为100Ω，近年按通信标准采用75Ω，一是减少高频信号的衰耗，二是减少外部信号对高频信号的干扰。

（5）高频收、发信机高频收、发信机是专门用于发送和接收高频信号的设备。

高频发信机将保护信号进行调制后，通过高频通道送到对端的收信机中，也可为自己的收信机所接收，高频收信机收到本端和对端发送的高频信号后进行解调，变为保护所需要的信号，作用于继电保护，使之跳闸或闭锁。

该收发信机具有通道检查和远方起动功能。

当按动本侧“逻辑回路”面板上的试验按钮，发信机回路瞬时起信将高频信号送至对侧，对侧收信回路收到信号，通过逻辑回路使对侧发信机发信，这就是远方起动功能。

通道检查过程是本侧先发200ms，然后本侧停信5s，再发10 s，本侧输出端信号波形如图5-4所示。

本侧信号与对侧信号电平不同，以便于区别。

（二）高频信号息的。

对于故障时发信方式，发信方式，和跳闸信号三种。

（1）闭锁信号是防止保护动作将保护闭锁的信号。

当线路内部故障时，两端保护不发出闭锁信号，通道中无闭锁信号，保护作用于跳闸。

广泛采用故障起动发信机。

（2）允许信号如图5-6（b）所示：允许信号是允许保护动作于跳闸的高频信号。

收到高频允许信号是保护动作于跳闸的必要条件。

（3）跳闸信号如图5-6（a）所示：跳闸信号是线路对端发来的直接使保护动作于跳闸的信号。

只要收到对端发来的跳闸信号，保护直接作用于断路器跳闸，而不管本端保护是否起动。

（三）高频通道的工作方式（1）正常时无高频电流方式正常运行时，高频通道中无高频电流通过，当电力系统故障时，发信机由起动元件起动发信，通道中才有高频电流出现。

这种方式称为故障时发信方式。

其优点是可以减少对通道中其他信号的干扰，可延长收发信机制寿命。

其缺点是要有起动元件，延长了保护的动作时间，需要定期起动发信机来检查通道是否良好。

这是目前广泛采用的一种方式。

（2）正常时有高频电流方式正常运行时，发信机发信，通道中有高频电流通过。

故这种方式又称长期发信方式。

其优点是使高频通道经常处于监视状态下，可靠性较高。

保护装置中无需设置收发信机的起动元件，使保护简化，并可提高保护的灵敏度。

其缺点是收发信机的使用年限减少，通道间的干扰增加。

（3）移频方式正常运行时，发信机发出f1的高频电流，用以监视通道及闭锁高频保护。

当线路发生短路故障时，高频保护控制发信机移频，发出f2的高频电流。

5-12 电流元件起动的高频闭锁方向保护原理图 第四节 高频保护的基本原理一、高频闭锁方向保护的基本原理高频闭锁方向保护是由线路两侧的方向元件分别对故障的方向做出判断，然后通过高频信号做出综合的判断，即对两侧的故障方向进行比较以决定是否跳闸。

在继电保护中规定，从母线流向线路的短路功率为正方向，从线路指向母线的短路功率为负功率方向。

闭锁式方向高频保护的工作方式是当任一侧方向元件判断为反方向时，本侧保护不跳闸，同时由发信机发出闭锁高频信号，对侧收信机收到信号后输出脉冲闭锁该侧保护，故称为高频闭锁方向保护，见图5-11。

如图5-12所示，高频闭锁方向保护的继电保护部分由起动元件和方向元件组成，。

起动元件主要用于故障时起动发信机，发出高频信号；方向元件主要测量故障方向，在保护的正方向故障时准备好跳闸回路。

高频闭锁方向保护按起动元件的不同可以分为三种：电流元件起动、方向元件起动、远方起动。

１．电流元件起动的高频闭锁方向保护电流元件起动的高频闭锁方向保护如图所示，被保护线路两侧各有一套高频保护，起动元件由两部分组成：高灵敏度工频变化量电流元件和低灵敏度工频电流变化量电流元件。

高灵敏度工频变化量电流元件ΔI 1用以起动发信机；低灵敏度工频电流变化量电流元件ΔI 2起动保护。

（1）高频通道采用故障发信工作方式，当正常运行时起动元件不起动，发信机不发信，保护不动作。

（2）保护区外部故障时，起动元件起动，起动发信机发信，但靠近故障点的高频保护功率方向是负方向，方向元件S 不动作，发信机持续发信，两侧收信机均能收到闭锁信号，保护被闭锁。

（3）保护线路内部故障时，两侧保护的起动元件均起动。

ΔI 1起动发信，ΔI 2起动保护，由于两侧均为功率正方向，方向元件动作，经t 2延时后闭锁发信机，使两侧发信机停信，此时两侧收信机均收不到闭锁信号，两侧禁止门J 2均开放，发出跳闸命令。

时间元件是t 1是瞬时动作、延时返回的电路，它的作用是在起元件返回后，使接受反向功率一侧的发信机持续发出闭锁信号。

以防止外部故障切除后，正功率侧保护在未返回时，因闭锁信号消失而误动作。

时间元件是t 2是延时动作、瞬时返回的时间电路，它的作用是推迟停信和接通跳闸回路的时间，以等待对侧闭锁信号的到来。

在保护区外故障时，让远故障点侧的保护收到对侧送来的高频闭锁信号，从而防止保护误动作。

2．方向元件起动的高频闭锁保护 原理逻辑图如5-13（a ）所示，负功率元件起动发信机，正功率元件起动保护跳闸。

高频通道仍然采用故障发信工作方式，负功率时，S -有输出；正功率时S +有输闭锁信号闭锁信号M N P Q 123456 5-11 高频闭锁方向保护原理图 （a ）&000&000&000&000发讯停讯跳闸收讯起动正功率负功率（b ）M N负功率正功率正功率负功率线路 （c ）5-13 方向元件起动的高频闭锁方向保护（a ）原理逻辑图；（b ）保护实际逻辑图；（c ）方向元件保护区出。

（1）当正常运行时起动元件不起动，发信机不发信，保护不动作。

（2）保护区外部故障时，远故障点保护为正功率，保护元件起动，发信机不发信，但靠近故障点的高频保护功率方向是负方向，发信机发出高频闭锁信号，方向元件S+不动作，发信机持续发信，两侧收信机均能收到闭锁信号，保护被闭锁。

（3）被保护的双电源线路发生内部故障时，两侧保护的S-起动元件均不起动。