电力系统继电保护第7章 电网的纵联保护
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第7章 电网的纵联保护 16 2018/7/10
2.载波通道
相－地制载波（高频）通道 有线通信，50-400kHz
1.阻波器
2.耦合 电容器
4.电缆 6.接地 刀闸
收信机
5.保护 间隙
第7章 电网的纵联保护
高频保护
3.结合滤 波器
发信机
17 2018/7/10
收发信机原理框图 发信机
内部故障
M N
A
B
IM
IN IM act 内部故障时， arg IN
(b) 内部故障情况
k
第7章 电网的纵联保护
7 2018/7/10
c.比较两侧线路保护故障方向判别结果，纵联方向保护
A
N
M
B
线路两侧保护均判为正向故障
k1 k2
外部故障时，总有一侧保护判别为反向故障
(a)外部故障情况
内部故障
收信机
载波 信号 f 混频 滤波 中心频率fM 本振信号 f1＝f0＋fM
混频后得到f1－f，f1＋f，f1＋2f，……
放大
检波
收信 触发
继电保护 收信
收到若干信 号，例如：
96kHz 100kHz 104kHz
本机f0＝100kHz
第7章 电网的纵联保护
第7章 电网的纵联保护
1 2018/7/10
要求:
掌握电网纵联保护工作原理 知识点: 掌握全线速动保护概念与双侧测量保护原理 了解各种通道组成 掌握纵联保护分类及相应保护的工作原理 了解新型方向元件判据及特点 学习微机型纵联保护原理框图
第7章 电网的纵联保护
第7章 电网的纵联保护 15 2018/7/10
7.2 纵联保护通道
1.导引线 二次电缆联系线路两侧保护的电流回路
问题：
敷设困难； 检测、维护通道困难； 电流互感器二次阻抗过大导致误差增大。 导引线为通道的电流差动保护较少用于线路保护， 广泛用于变压器、发电机、母线等元件保护。 本书第9、10、11章将详细讨论。
IM
M
N
A
B
IM
IN Ik 内部故障时， I I I I d M N k
(b) 内部故障情况
k
第7章 电网的纵联保护
6 2018/7/10
b.比较线路两侧电流相位关系的相位差动保护
M N
A
Ik
k
B
线路两侧电流相位相近
IM
正常运行或外部故障时，
arg
IM IN
IN 180
(a) 正常运行或外部故障情况
（c）微波通道： 用于微波保护。 技术复杂，成本昂贵，较少采用。 （d）光纤通道： 采用光纤数字通信技术，技术先进，信息传输量大， 抗干扰性能好。
目前迅速发展，正大量取代载波通道
第7章 电网的纵联保护
11 2018/7/10
（2）按保护原理分类 目前实际应用的纵联保护有3种： 方向原理
※两侧保护均判为正向故障－－内部故障
2 2018/7/10
7.1纵联保护的原理与分类
7.1.1全线速动保护与双侧测量原理
7.1.2纵联保护分类
第7章 电网的纵联保护
3 2018/7/10
7.1.1全线速动保护与双侧测量原理 全线速动保护： 继电保护无时限地切除线路上任一点发生的故障 在高压输电线路上，为了保证电力系统运行的稳定 性，需要配置全线速动保护
A
M k N
B
内部故障时，两侧保护均判别为正向故障
(b) 内部故障情况
第7章 电网的纵联保护
8 2018/7/10
纵联保护特点：
两侧保护需要通道联系 两侧保护必须双侧同时工作 纵联保护判据具有“绝对选择性”， 区内、外故障时保护判据有明显差异 纵联保护在区外故障时不动作，没有远后备作用
第7章 电网的纵联保护
纵联方向保护
※纵联保护采用专用的方向元 件判别故障方向
纵联距离、零序保护 ※纵联保护利用距离中的 方向阻抗元件及零序
电流保护中的零序方 向元件判别故障方向
电流差动原理
第7章 电网的纵联保护
纵联差动保护
12 2018/7/10
（3）按通道传送信息含义分类
闭锁信号
A
M
闭锁信号
N
B
k
外部故障时，近故障侧保护发闭锁信号
9 2018/7/10
7.1.2 纵联保护分类 （1）按通道类型分类 （a）导引线：
两侧保护电流回路由二次电缆连接起来， 用于线路纵差保护。
敷设、维护困难，仅用于特殊的10km以下短线路上， 实际使用较少。 （b）载波通道： 使用电力线路构成载波通道，用于高频保护。
10 2018/7/10
第7章 电网的纵联保护
前面学习的电流保护、方向电流保护、零序电流保 护、距离保护均为“单侧测量”保护。即保护判据 均来自线路一侧的电流、电压。
第7章 电网的纵联保护
4 2018/7/10
“单侧测量”保护无法实现全线速动 因为“单侧测量”保护不利用动作时间则 无法区分本线末与下线始端故障
I
A
P 1QF M k1
2QF 3QF N k2
N侧保护判断故障为反向故障，闭锁本侧纵联保护 同时发出信号闭锁对侧（M侧）保护，
纵联保护收到信号即闭锁，信号的含义为“闭锁”。
第7章 电网的纵联保护 13 2018/7/10
允许信号
A
M k
允许信号
N
B
允许信号
内部故障时，两侧保护均向对侧发允许信号
两侧保护判断故障为正向故障后，同时向对侧保护 发出允许信号。 本侧保护判断故障为正向后还必须收到对侧保护发的 允许信号，信号的含义为“允许”。
4QF P
5QF
6QF Q
B
U
K1、k2故障时保护P测量的电流、电压几乎一样
5 2018/7/10
第7章 电网的纵联保护
“双侧测量”保护工作原理 a.以基尔霍夫电流定律为基础的电流差动保护
M N
A
B
忽略了线路电容电流
IN 正常运行或外部故障时，I d I M I N 0
(a) 正常运行或外部故障情况
第7章 电网的纵联保护 14 2018/7/10
跳闸信号
Ⅰ A
M
跳闸
k
N
B
Ⅰ
Ⅰ段保护动作时Biblioteka Baidu向对侧保护发跳闸信号 远跳式
两侧保护Ⅰ段动作跳开本侧断路器，同时向对侧保护 发出跳闸信号。 只要两侧保护Ⅰ段动作区均超过50％线路全长，即可 构成远跳式全线速动保护。 收到对侧信号立即跳闸，信号的含义为“跳闸”。
获得基准频率 如0.25kHz
信号源
石英晶体
f0 N 0.25kHz
获得载 波频率 fo
锁相环（PLL） 振荡 分频 比相 低通 滤波 分频 压控 振荡 ＆ 前置 放大 功率 放大 线路 滤波 衰耗 通道
继电保护 发信控制
调制
产生基 准频率 fb 如
1024kHz 第7章 电网的纵联保护 18 2018/7/10
2.载波通道
相－地制载波（高频）通道 有线通信，50-400kHz
1.阻波器
2.耦合 电容器
4.电缆 6.接地 刀闸
收信机
5.保护 间隙
第7章 电网的纵联保护
高频保护
3.结合滤 波器
发信机
17 2018/7/10
收发信机原理框图 发信机
内部故障
M N
A
B
IM
IN IM act 内部故障时， arg IN
(b) 内部故障情况
k
第7章 电网的纵联保护
7 2018/7/10
c.比较两侧线路保护故障方向判别结果，纵联方向保护
A
N
M
B
线路两侧保护均判为正向故障
k1 k2
外部故障时，总有一侧保护判别为反向故障
(a)外部故障情况
内部故障
收信机
载波 信号 f 混频 滤波 中心频率fM 本振信号 f1＝f0＋fM
混频后得到f1－f，f1＋f，f1＋2f，……
放大
检波
收信 触发
继电保护 收信
收到若干信 号，例如：
96kHz 100kHz 104kHz
本机f0＝100kHz
第7章 电网的纵联保护
第7章 电网的纵联保护
1 2018/7/10
要求:
掌握电网纵联保护工作原理 知识点: 掌握全线速动保护概念与双侧测量保护原理 了解各种通道组成 掌握纵联保护分类及相应保护的工作原理 了解新型方向元件判据及特点 学习微机型纵联保护原理框图
第7章 电网的纵联保护
第7章 电网的纵联保护 15 2018/7/10
7.2 纵联保护通道
1.导引线 二次电缆联系线路两侧保护的电流回路
问题：
敷设困难； 检测、维护通道困难； 电流互感器二次阻抗过大导致误差增大。 导引线为通道的电流差动保护较少用于线路保护， 广泛用于变压器、发电机、母线等元件保护。 本书第9、10、11章将详细讨论。
IM
M
N
A
B
IM
IN Ik 内部故障时， I I I I d M N k
(b) 内部故障情况
k
第7章 电网的纵联保护
6 2018/7/10
b.比较线路两侧电流相位关系的相位差动保护
M N
A
Ik
k
B
线路两侧电流相位相近
IM
正常运行或外部故障时，
arg
IM IN
IN 180
(a) 正常运行或外部故障情况
（c）微波通道： 用于微波保护。 技术复杂，成本昂贵，较少采用。 （d）光纤通道： 采用光纤数字通信技术，技术先进，信息传输量大， 抗干扰性能好。
目前迅速发展，正大量取代载波通道
第7章 电网的纵联保护
11 2018/7/10
（2）按保护原理分类 目前实际应用的纵联保护有3种： 方向原理
※两侧保护均判为正向故障－－内部故障
2 2018/7/10
7.1纵联保护的原理与分类
7.1.1全线速动保护与双侧测量原理
7.1.2纵联保护分类
第7章 电网的纵联保护
3 2018/7/10
7.1.1全线速动保护与双侧测量原理 全线速动保护： 继电保护无时限地切除线路上任一点发生的故障 在高压输电线路上，为了保证电力系统运行的稳定 性，需要配置全线速动保护
A
M k N
B
内部故障时，两侧保护均判别为正向故障
(b) 内部故障情况
第7章 电网的纵联保护
8 2018/7/10
纵联保护特点：
两侧保护需要通道联系 两侧保护必须双侧同时工作 纵联保护判据具有“绝对选择性”， 区内、外故障时保护判据有明显差异 纵联保护在区外故障时不动作，没有远后备作用
第7章 电网的纵联保护
纵联方向保护
※纵联保护采用专用的方向元 件判别故障方向
纵联距离、零序保护 ※纵联保护利用距离中的 方向阻抗元件及零序
电流保护中的零序方 向元件判别故障方向
电流差动原理
第7章 电网的纵联保护
纵联差动保护
12 2018/7/10
（3）按通道传送信息含义分类
闭锁信号
A
M
闭锁信号
N
B
k
外部故障时，近故障侧保护发闭锁信号
9 2018/7/10
7.1.2 纵联保护分类 （1）按通道类型分类 （a）导引线：
两侧保护电流回路由二次电缆连接起来， 用于线路纵差保护。
敷设、维护困难，仅用于特殊的10km以下短线路上， 实际使用较少。 （b）载波通道： 使用电力线路构成载波通道，用于高频保护。
10 2018/7/10
第7章 电网的纵联保护
前面学习的电流保护、方向电流保护、零序电流保 护、距离保护均为“单侧测量”保护。即保护判据 均来自线路一侧的电流、电压。
第7章 电网的纵联保护
4 2018/7/10
“单侧测量”保护无法实现全线速动 因为“单侧测量”保护不利用动作时间则 无法区分本线末与下线始端故障
I
A
P 1QF M k1
2QF 3QF N k2
N侧保护判断故障为反向故障，闭锁本侧纵联保护 同时发出信号闭锁对侧（M侧）保护，
纵联保护收到信号即闭锁，信号的含义为“闭锁”。
第7章 电网的纵联保护 13 2018/7/10
允许信号
A
M k
允许信号
N
B
允许信号
内部故障时，两侧保护均向对侧发允许信号
两侧保护判断故障为正向故障后，同时向对侧保护 发出允许信号。 本侧保护判断故障为正向后还必须收到对侧保护发的 允许信号，信号的含义为“允许”。
4QF P
5QF
6QF Q
B
U
K1、k2故障时保护P测量的电流、电压几乎一样
5 2018/7/10
第7章 电网的纵联保护
“双侧测量”保护工作原理 a.以基尔霍夫电流定律为基础的电流差动保护
M N
A
B
忽略了线路电容电流
IN 正常运行或外部故障时，I d I M I N 0
(a) 正常运行或外部故障情况
第7章 电网的纵联保护 14 2018/7/10
跳闸信号
Ⅰ A
M
跳闸
k
N
B
Ⅰ
Ⅰ段保护动作时Biblioteka Baidu向对侧保护发跳闸信号 远跳式
两侧保护Ⅰ段动作跳开本侧断路器，同时向对侧保护 发出跳闸信号。 只要两侧保护Ⅰ段动作区均超过50％线路全长，即可 构成远跳式全线速动保护。 收到对侧信号立即跳闸，信号的含义为“跳闸”。
获得基准频率 如0.25kHz
信号源
石英晶体
f0 N 0.25kHz
获得载 波频率 fo
锁相环（PLL） 振荡 分频 比相 低通 滤波 分频 压控 振荡 ＆ 前置 放大 功率 放大 线路 滤波 衰耗 通道
继电保护 发信控制
调制
产生基 准频率 fb 如
1024kHz 第7章 电网的纵联保护 18 2018/7/10