输电线路的方向保护
输电线路的方向保护
教学 要求
通过学习要求掌握方向过电流保护的基 本工作原理；功率方向继电器工作原理 及动作区。功率方向继电器采用 90 接 线的目的，消除出口三相短路死区的方 法。
采样双电源目的
是为了提高输电线路 供电可靠性。
K1
当K1点短路,保护1、2动作，断开QF1 和QF2，接在A、B、C、D母线上的用 户，仍然由A侧电源和D侧电源分别供 电，提高了对用户供电可靠性。
（1）三相短路
Ua
Ia
k
Uc
sen
Ub
Ubc
sen (90 k )
90 sen 0
功率方向继电器的动流的影响
❖ 不对称故障时非故障相仍有电流，称为非故 障相电流。 小电流接地系统中非故障相电流为负荷电 流。 大电流接地系统中还应考虑接地故障时由 于零序电流分布系数与正负序电流分布系数 不同造成的非故障电流。
电流保护用于双电源线路时的问题
❖ 为提高供电可靠性可采用双电源或单电源环 形电网供电更可靠,但却带来新问题:
❖ （1）Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降 ❖ （2）无法保证Ⅲ段动作选择性
阶段式电流保护用于双侧电源的网络 中，不能完全满足选择性要求。
以瞬时电流速断保护1为例，保护的 动作电流为：
II op1
K II rel kB.max
K2
K1
Ures
k1 IK1
Ik 2
K1点发生短路故障时，加入保护3的 电压与电流反映了一次电压和电流的 相位和大小。
通过保护3的短路功率为：
Pk1 Ures Ik1 cosk1 ＞0
当反方向短路时，通过保护3的短路功率为
Pk2 UresIk2 cosk1 ＜ 0
功率方向继电器动作条件：
输电线路电力设施保护措施
输电线路电力设施保护措施输电线路电力设施保护措施是确保输电线路安全运行，保护电力设施不受损坏的重要措施。
以下是针对输电线路电力设施保护的一些常见措施：1. 跨越保护：输电线路通常会经过道路、铁路、河流等地形，为防止人造物或自然物与输电线路直接接触，需要进行跨越保护。
常用的跨越保护设施包括隔离开关、避雷针、避雷器和防护网等。
2. 防雷保护：由于输电线路处于室外环境中，容易遭受雷击。
为保护设施免受雷击损害，会使用避雷器对线路进行保护。
避雷器通常由非线性电阻器和间隙两部分组成，当线路电压超过设定值时，避雷器会放电，将过电压分流到大地，从而保护线路设备。
3. 过流保护：输电线路可能会发生过电流事故，这会对设备造成严重损坏。
为了防止过电流损害电力设施，可以使用过流保护装置。
过流保护装置可以及时检测到过电流情况，并切断电路来保护设备。
4. 接地保护：接地是保护线路安全运行的重要措施之一。
输电线路系统中使用接地装置将线路的金属部分或设备与大地连接起来，避免电流滞留在设备中，造成设备损坏或安全隐患。
5. 温度监测与保护：线路设备在工作过程中可能会因为负荷过大、环境热量等因素导致温度升高，为防止设备烧毁，需要进行温度监测与保护。
可以通过温度传感器及时感知到设备超温情况，并采取相应的措施，如降低负荷等。
6. 振动监测与保护：线路设备在运行过程中可能会受到外部振动的影响，这会导致设备松动或损坏。
为了保护线路设备，可以安装振动传感器进行振动监测，并根据监测结果采取相应的保护措施。
7. 检修与维护：定期的检修与维护是保护输电线路电力设施的重要手段。
检修与维护包括设备的清洁、紧固件的检查、电气元件的检测等，以确保设备正常运行，减少故障发生的可能性。
输电线路电力设施保护措施涉及跨越保护、防雷保护、过流保护、接地保护、温度监测与保护、振动监测与保护以及定期的检修与维护等方面，通过这些措施可以确保输电线路安全运行，保护电力设施不受损坏。
输电线路电力设施保护措施
输电线路电力设施保护措施输电线路是电力系统中的重要组成部分，为了确保电力设施的正常运行和安全可靠，需要采取一系列保护措施。
下面将从输电线路的终端设备保护、线路故障保护、环境保护等方面介绍输电线路电力设施的保护措施。
1. 终端设备保护输电线路的终端设备包括变电站、开关站等。
为了保护这些设备的安全可靠运行，可以采取以下措施：（1）设置适当的继电保护装置，用于检测电力设施的电流、电压、功率等参数，一旦检测到异常情况，及时切除故障电源，防止故障进一步扩大。
（2）设置温度监测仪，用于监测设备的温度，一旦温度超过安全范围，及时采取措施进行散热或停机保护。
（3）定期对设备进行检修和维护，以确保设备的正常运行和安全可靠。
（4）设置防雷装置，用于保护设备免受雷击和静电的影响。
2. 线路故障保护线路故障是导致供电中断和设备损坏的主要原因之一，为了确保输电线路的正常供电和设备的安全可靠，需要采取一系列线路故障保护措施：（1）设置过电流保护装置，用于检测线路的电流是否超过额定值，一旦超过，及时切除故障电源，防止故障进一步扩大。
（2）设置接地保护装置，用于检测线路的接地情况，一旦发现接地故障，及时切除故障电源，防止人身伤害和设备损坏。
（3）设置过压保护装置，用于检测线路的电压是否超过额定值，一旦超过，及时切除故障电源，保护设备不受过高电压的影响。
（4）设置跳闸保护装置，用于检测线路的短路和接地故障，一旦发现故障，及时切除故障电源，保护设备不受损坏。
3. 环境保护为了保护输电线路的电力设施不受外部环境的影响，需要采取一系列环境保护措施：（1）设置防护罩，用于保护输电线路的设备免受恶劣气候、灰尘、腐蚀等影响。
（2）定期清理输电线路，清除积灰、积水等杂物，防止设备受损和线路短路。
（3）设置防爆装置，用于防止输电线路设备发生爆炸事故，保护人员安全。
（4）合理选择输电线路的铺设路径，避免受到建筑物、大树等干扰和损坏。
输电线路保障措施
输电线路保障措施输电线路是电力系统中非常重要的组成部分，它承载着电能的传输和分配任务。
为了确保电力系统的稳定运行和公众的安全，需要采取一系列的安全措施来保障输电线路的正常运行。
本文将从环境保护、设备维护、安全防范和事故应急等方面展开讨论，详细阐述输电线路保障措施。
一、环境保护1. 选择合适的输电线路走向：在规划和设计输电线路时，应综合考虑地理条件、环境保护要求等因素，选择合适的输电线路走向，避免对生态环境造成破坏。
2. 林地保护：若输电线路需要穿越林地，应最大程度减少砍伐树木的数量，保护林地生态系统的稳定。
同时，应在林地周围设置合适的防火带，减少因输电线路引起的火灾风险。
3. 河流和湿地保护：在穿越河流和湿地等水域地区时，应采取适当的保护措施，避免对水域生态系统造成破坏。
例如，使用绝缘材料包裹输电线路，防止漏电等情况。
二、设备维护1. 定期巡检输电线路：建立定期巡检制度，对输电线路进行全面、系统的检查，及时发现和解决潜在的故障和问题，确保输电线路的正常运行。
2. 清洁绝缘子：输电线路上的绝缘子容易受到灰尘、污染物等的影响，造成绝缘性能下降。
定期对绝缘子进行清洁，保持其正常工作状态，提高输电线路的抗污能力。
3. 检修绝缘子串：绝缘子串是输电线路中重要的设备之一，其正常工作对于保障输电线路的安全运行至关重要。
定期检查绝缘子串的接触电阻、绝缘电阻等指标，确保其性能符合要求。
三、安全防范1. 防雷措施：在输电线路的设计和建设过程中，应加强防雷措施。
采取合适的避雷设备，减少雷击对输电线路的影响。
2. 防火措施：输电线路穿越林地等易燃区域时，应设置防火带、灭火器等设备，减少可能引发火灾的危险。
3. 安全警示标志：在重要的输电线路设备和区域周围设置安全警示标志，提醒行人和施工人员注意安全并遵守相关规定。
四、事故应急1. 建立应急预案：针对输电线路可能出现的事故情况，建立专门的应急预案，明确责任分工和处置措施，提高事故发生时的应对能力。
4输电线路继电保护
P UICOS
(2) 接线方式
① 零度接线
对A相的功率方向继电器，加入电压UK ( U A)和电
流 IK ( IA)，则当正方向短路时
KA
arg
U A Ik1A
k1
反方向短路时，KA
arg
k
U A Ik2A
180 k2
Krel Kss K re
I lm ax
(4-12)
式中 Krel ——可靠系数，一般采用1.15~1.25；
K—ss 自起动系数，数值大于1； K—re —电流继电器的返回系数，一般采用0.85。
(2) 按选择性的要求整定过电流保护的动作时限
k2
k1
图4-8 单侧电源放射形网络中过电流保护动作时限选择说明
在一般情况下，距离保护装置由以下元件组成，其逻辑
关系
如图4-21 起动
所示。
Z
Z
t
≥1
&
出口
跳闸
Z
t
图4-21 三段式距离保护的组成元件和逻辑框图
4.3 双侧电源网络相间短路保护
在线路两侧都装上阶段式电流保护(因为两侧均有 电源)，则误动的保护都是在自己保护线路的反方向发 生故障时，由对侧电源供给的短路电流所致。
set
情况，此时为负值，如图4-13所示。
set k set
k
k set
set k
set k
k set
k set
set
k
k set
图4-11测量阻抗在圆内 图4-12 测量阻抗在圆外 图4-13 ZK超前于Zset的向量关系
图9-20 距离保护的作用原理 (a) 网络接线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ(b) 时限特性
输电线路电力设施保护措施
输电线路电力设施保护措施输电线路电力设施保护措施是指在输电线路建设过程中，为了保护电力设施免受外界的损害和故障，并确保电力系统的安全运行，而采取的一系列措施。
下面我们将介绍一些常见的输电线路电力设施保护措施。
输电线路电力设施保护需要对线路周边环境进行保护。
为了避免外界物体破坏导线以及引起短路故障，通常会在高电压导线的周边设置绝缘子。
绝缘子能够有效隔离导线与其他设施、建筑物等周围环境之间的联系，减少电源短路的发生。
为了防范自然灾害对电力设施的破坏，通常会采取一些应对措施。
在地震多发区域，为了减少地震对电力设施的冲击，可以采用加固基础、增加支撑杆的方式来提高电力设施的抗震性能。
在雷电活动频繁的地区，可以在输电线路上安装避雷装置，以降低雷击的风险。
对于输电线路中的变压器、继电器等设备，也需要采取一些保护措施。
为了防止设备过载、短路等故障，通常会在设备上安装保护装置，如过载保护器、短路保护器等。
这些保护装置能够实时监测设备的运行状态，一旦发生异常情况，会立即采取相应的保护措施，如切断电源、跳闸等，保护设备免受损坏。
为了确保输电线路的安全运行，还需要定期检测和维护电力设施。
可以定期对设备进行绝缘电阻测试，以检测设备是否存在漏电等安全隐患。
对于绝缘电阻较低的设备，可以进行绝缘处理或更换设备以确保安全。
还需要定期检查设备的接地情况，确保设备与大地之间的电阻符合规范要求，以保证设备能够正常运行和运行安全。
对于有些特殊场合需要额外的保护措施。
在靠近水域的输电线路建设中，需要采取防水措施，以防止水涝等灾害对电力设施的损坏。
在山区地形复杂的地方，为了避免设备被山体滑坡等自然灾害破坏，可以采取加固措施，如设置防护墙等。
输电线路电力设施保护措施通过绝缘器、保护装置、定期检测和维护等方式，对输电线路和设备进行保护，确保电力设施的安全运行。
这些措施的实施，不仅能够减少外界因素对电力设施的破坏，还能提高电力系统的可靠性和稳定性。
功率方向保护原理
功率方向保护原理功率方向保护原理正文：一、引言在电力系统中，功率方向保护是一项非常重要的技术，用于检测电力系统中功率流动的方向，并在检测到反向功率流时采取相应的保护措施，以保证电力系统的稳定和安全运行。
本文将介绍功率方向保护的原理、作用以及在电力系统中的应用。
二、功率方向保护的原理功率方向保护的原理基于能量守恒定律。
在电力系统中，发电机供给的电能经过输电线路传输到负载上，形成正向功率流。
而在某些情况下，负载上会产生反向功率流，例如，负载端具有发电功能、有源滤波器等。
功率方向保护的原理就是通过检测功率流的方向，发现反向功率流存在时，及时采取措施阻止反向电流继续流动，以保护电力系统的安全稳定运行。
三、功率方向保护的作用功率方向保护主要用于以下几个方面：1. 防止电站发电系统产生倒送电：当电站产生的电力超过负载需要时，会产生倒送电现象。
这样会导致电站设备过热、损坏，甚至引发事故。
功率方向保护可以检测到这种倒送电情况，并采取相应的措施，防止倒送电的发生。
2. 防止输电线路的逆流：在输电线路上，由于各种故障或其他原因，可能会造成逆向电流的产生。
逆向电流不仅会损害输电线路设备，而且对电力系统的稳定运行产生负面影响。
功率方向保护可以检测到输电线路上的逆流情况，并及时对其进行控制。
3. 防止电力系统运行模式错误：电力系统中，不同的运行模式对应着不同的功率流动方向。
如果电力系统运行模式设置错误，可能会导致功率流方向错误，影响电力系统的运行效率和安全性。
功率方向保护可以检测到错误的功率流方向，并及时进行修正，确保电力系统正常运行。
四、功率方向保护在电力系统中的应用功率方向保护是电力系统中一项重要的防护技术，广泛应用于发电厂、变电站和电力输配电系统中。
在发电厂中，功率方向保护通常用于控制电力系统的倒送电、防止逆流和保护输电线路的安全。
在变电站中，功率方向保护用于监测变压器的电流方向，防止倒送电和过量电流流入变压器以及输出侧的输电线路。
输电线路的保护
通道类型
• 电力线载波通道。 信号频率是50～400KHz。这种频率在通信上属 于高频频段范围，所以把这种通道也称做高频 通道。把利用这种通道的纵联保护称做高频保 护。高频频率的信号只能有线传输，所以输电 线路也作为高频通道的一部份。 载波通道存在的主要问题：①通道拥挤。所以 构成分相式的纵联保护存在困难。②输电线路 上的三相金属性短路将影响高频信号的传输。 ③容易受到电磁干扰。
ZK
U OP U IZ set IZ S IZ set I Z S Z set U I Z Z F S m
正向短路动作特性
• 代入动作方程得到
Z S Z set Z S Z m
• 转换成相位比较动作方程
工频变化量阻抗继电器工作原理
• 正向短路
U OP U IZ set IZ S IZ set I Z S Z set U I Z Z S K F
• 正向区内短路 Z K Z set
S
F
UF
Y
R
UOP
UOP U F
A B C M
U A = U kA + I A1 Z L lk + I A2 Z L lk I A0 Z L lk = U kA + [I A1 + I A2 I A0 3 I A0
(1)
接地阻抗继电器的基础理论
Z 0 - Z1 ]ZL lk 3Z1
• 反方向短路时,姑且把从短路点到保护安装处的阻抗 Z K (含过渡电阻附加阻抗在内)称做工频变化量阻抗继电器 的测量阻抗的负值 Z m ，即 Z m Z K 则上两式成为：
3.2 输电线路相间短路的方向电流保护详解
➢ 由于正、反向故障时，短路功率方向不同，它将使保护的 动作具有一定的方向性。 ➢ 在常规保护中，方向元件有电磁型、感应型、整流型、晶 体管型、集成电路型等，常用的是整流型和晶体管型。
➢ 母线电压参考方向为“母线指向大地”，电流参考方向为 “母线指向线路”。
其之输间出的（相转位UC矩差或的电大压小24）而00 值改随变两。U者当B
输出为最大时的相位差称为最大
灵敏角。
arg
U K IK
Network Optimization Expert Team
k23
U
1
EI
Ik 2
k1处短路（对保护1为正方向）
U Ik1 Z1lk1
U
Ik1
k1
0 k1 90
第三章 电网的相间电流、电压保护 和方向性相间电流、电压保护
一、单侧电源网络的相间电流、电压保护 二、电网相间短路的方向性电流、电压保护
2021/4/6
1
问题的提出
2
1
A
B
C
三段式电流保护是以单侧电源网络为基础进行分析 的，各保护都安装在被保护线路靠近电源的一侧，或 者说线路的始端。
仅利用相间短路后电流幅值增大的特征来区分故障 与正常运行状态的，以动作电流的大小和动作时限的 长短配合来保证有选择地切除故障。
动作范围： senmax 900 ∵ 过渡电阻、线路阻抗角会变化， k最大0灵~敏90线
+j ∴ 功率方向继电器在正方向故障时，动作的角度应该是一个
范围。
动作区 .
考虑实现的方便性，这个角度通常U 取为：
双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护原理电子教材(精)
项目五：电网相间短路的方向电流保护任务1方向电流保护的工作原理一、方向电流保护的工作原理1.电流保护用于双电源线路时的问题为了提高电力系统供电可靠性，大量采用两侧供电的辐射形电网或环形电网，如图 l所示。
在双电源线路上，为切除故障元件，应在线路两侧装设断路器和保护装置。
线路发生故障时线路两侧的保护均应动作，跳开两侧的断路器，这样才能切除故障线路，保证非故障设备继续运行。
在这种电网中，如果还采用一般过电流保护作为相间短路保护时，主保护灵敏度可能下降，后备保护无法满足选择性要求。
图 1 双侧电源供电网络示意图（1）Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降以保护P3Ⅰ段为例，整定电流应躲过本线路末端短路时的最大短路电流，关键是除了躲过P母线处短路时A侧电源提供的短路电流，还必须躲过N母线短路时B侧电源提供的短路电流，见图 2。
当两侧电源相差较大且B侧电源强于A侧电源时，可能使整定电流增大，缩短Ⅰ段保护的保护区，严重时可以导致Ⅰ段保护丧失保护区。
整定电流保护Ⅱ段时也有类似的问题，除了与保护P5的Ⅰ段配合，还必须与保护P2的Ⅰ段配合，可能导致灵敏度下降。
M N P图 2 保护P3主保护整定示意图（2）无法保证Ⅲ段动作选择性Ⅲ段动作时限采用“阶梯特性”，距电源最远处为起点，动作时限最短。
现在有两个电源，无法确定动作时限起点。
图 3中保护P2、P3的Ⅲ段动作时限分别为t2、 t3，当k1故障时，保护P2、P3的电流Ⅲ段同时启动，按选择性要求应该保护P3动作，即要求t3<t2；而k2故障时，又希望保护P2动作，即要求t3>t2，显然无法同时满足两种情况下后备保护的选择性。
MNk1故障时流过保护P3的短路电流图 3保护P3后备保护整定示意图2．方向性保护的概念我们再深入分析一下，造成电流保护在双电源线路上应用困难的原因是需要考虑“反向故障”。
以图4中保护P3为例，阴影中发生故障时B 侧电源提供的短路电流流过保护P3，而如果仅存在电源A，阴影部分发生故障时则没有短路电流流过保护P3，不需要考虑。
简述输电线路纵联差动保护的原理
简述输电线路纵联差动保护的原理
输电线路纵联差动保护是一种常用的保护方式，用于检测和定位输电线路的故障。
其原理是通过比较线路两端的电流差值，来判断是否有故障发生，并且能够定位故障发生的位置。
具体而言，纵联差动保护是基于基尔霍夫电流定律和分流器原理设计的。
在一条正常工作的输电线路中，线路两端的电流是相等且方向相反的。
如果发生了线路故障，比如短路或接地故障，会导致电流产生偏差。
纵联差动保护通过监测线路两端的电流差值来判断故障的存在。
纵联差动保护通常由保护继电器和电流互感器组成。
电流互感器用于测量线路两端的电流，并将测得的电流信号传输给保护继电器。
保护继电器会比较线路两端的电流差值，如果差值超过设定的阈值，则判断为故障发生。
纵联差动保护不仅能够检测到线路上的故障，还能够定位故障的位置。
当故障发生时，保护继电器会通过测量电流差值的大小来判断故障的位置。
根据不同的故障类型，可以采用不同的定位方法，如使用方向元件或差动比率定位等。
总的来说，纵联差动保护通过比较线路两端的电流差值来检测和定位输电线路上的故障。
它具有响应速度快、可靠性高等优点，被广泛应用于输电线路的保护系统中。
第4章双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护
第4章双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护第4章双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护在电力系统中，双侧电源输电线路是非常常见的一种拓扑结构。
然而，在运行过程中，由于各种原因，可能会出现相间短路故障。
为了保护电力系统的正常运行，需要对这种故障进行准确的判断，并及时采取措施保护系统。
双侧电源输电线路相间短路故障是指两个电源之间的相线发生短路。
当这种故障发生时，电流会沿着线路的各个分支流动，同时流向短路点，形成环流。
由于环流的存在，会对电力系统带来很大的危害，如引发设备的过电流、电压波动等问题，对系统的稳定性和安全性构成威胁。
为了解决这个问题，需要在电源侧进行方向电流保护。
方向电流保护是指通过检测电流方向，判断故障点的位置，并采取保护措施，以限制短路故障的影响范围。
方向电流保护的基本原理是通过检测电流的相位差来确定故障的位置。
当相间短路发生时，电流的相位差会随着故障点的位置而改变。
通过测量电流的相位差，就可以判断故障点是在哪一侧，并采取相应的保护措施。
常用的方法包括差动保护和方向元件保护。
差动保护是利用差动电流进行方向电流保护。
差动电流是指同一线路两端电流的差值，通过比较差动电流的幅值和相位差，可以判断故障点的位置。
如果差动电流的幅值超过设定值，并且相位差在某个范围内，就说明故障点在保护的覆盖范围内，此时保护动作。
差动保护具有快速、精确的特点，广泛应用于电力系统。
另一种常用的方向电流保护方法是采用方向元件。
方向元件是指能够根据电流方向进行判断的装置，常见的方向元件有方向比较器、方向继电器等。
这些装置通过检测电流的相位差，判断故障点的位置，并根据判断结果发出保护信号，实现保护动作。
除了差动保护和方向元件保护之外，还可以利用数字保护装置进行方向电流保护。
数字保护装置具有运算速度快、精度高的特点，可以通过相间短路电流的特征进行方向电流保护。
数字保护装置通过采样和计算电流波形，判断故障点的位置，并根据判断结果进行保护动作。
输电线路电力设施保护措施
输电线路电力设施保护措施输电线路电力设施保护措施是保证电力系统运行安全、稳定和可靠的重要措施，其目的是保护电力设施免受外界因素的侵害，如各类灾害、人为破坏等，以确保电力系统的正常运行。
本文将介绍输电线路电力设施保护的相关措施。
一、防雷保护措施1. 防雷装置的安装：在输电线路的电力设施上，安装防雷装置是防护措施中的重要一环。
可以采用避雷针、避雷网、避雷线等防雷装置，以吸引并分散雷电的电荷，降低雷电对电力设施的侵害。
2. 接地装置的设置：正确设置接地装置也是防雷保护的关键。
电力设施的导体应与地之间建立良好的接地连接，以便将雷击过程中产生的大电流迅速引入地下，减少对电力设施的伤害。
3. 绝缘的保护：绝缘材料是输电线路中防雷保护的重要措施之一。
绝缘材料可以包括绝缘子、绝缘套管等，用于隔离电力设施与外界环境，阻断雷电的传导，从而保护电力设施不受雷击损害。
二、人为破坏防护措施1. 设备加固：为防止人为破坏对电力设施造成的损害，可以对设备进行加固处理。
在支架和杆塔上增加防护罩、防护板等，增加其抗外力的能力。
2. 安装安全围栏：对于易受人为破坏的设备，如变压器、开关设备等，可以在其周围设置安全围栏，以阻止非授权人员的闯入和破坏。
围栏的材质和结构要足够坚固，能够起到有效的防护作用。
3. 视频监控系统：安装视频监控系统可以对输电线路电力设施进行全天候监控，及时发现并记录人为破坏行为，提供证据用于查找责任人。
监控系统的安装位置和摄像头的选址要合理，覆盖范围要广泛，以确保设施的安全。
三、自然灾害防护措施1. 防洪措施：对于电力设施可能受到洪水侵袭的区域，可以采取防洪措施，如加高杆塔、设置防洪堤、加固支架等，以提高电力设施的抗洪能力。
3. 防雷措施：前文已经介绍了防雷的措施，雷电是一种常见的自然灾害，它会对电力设施造成严重的损害，因此防雷措施是保护电力设施的关键。
四、设备维护和检修措施1. 定期巡检：对输电线路电力设施进行定期巡检，发现问题及时处理，可避免小问题演变成大故障，保证设施的正常运行。
电力系统继电保护 ——方向比较式纵联保护和纵联电流差动保护
四、影响正确工作的因素及应对措施
2. 功率倒向对方向比较式纵联保护的影响及应对措施 增加延时返回元件。
3. 分布电容对方向比较式纵联保护的影响及应对措施 一端断开，另一端三相合闸充电 负序方向元件：按躲过空载线路两相先闭合时出现的稳态负 序电容电流进行整定；或增大保护启动时间；或用方向阻抗 元件代替负序方向。
电气工程及其自动化专业课程
电力系统继电保护
武汉理工大学自动化学院
唐金锐
tangjinrui@
输电线路纵联保护
一、输电线路纵联保护概述 二、输电线路纵联保护两侧信息的交换 三、方向比较式纵联保护 四、纵联电流差动保护
方向比较式纵联保护
一、工频故障分量的方向元件 二、闭锁式方向纵联保护 三、闭锁式距离纵联保护 四、影响正确工作的因素及应对措施
四、影响正确动作的因素
3. 负荷电流对纵联电流差动保护的影响
重负荷情况下发生经大电阻短路，有可能动作量小于制动 量而拒动 全电流纵联差动保护的主要缺点：为了提高重负荷情况下 保护耐受过渡电阻的能力，不得不降低制动系数K的值， 同时也就降低了外部故障时的防卫能力。
为了消除负荷电流的影响，增强保护的耐过渡电阻能力， 提高保护的灵敏度，利用电流的故障分量构成差动保护判 据。
三、闭锁式距离纵联保护
由两端完整的三段式距离保护附加高频通信部分组成： （1）核心变化：距离保护II段的跳闸时间元件增加了瞬时 动作的与门元件。本侧II段动作且收不到闭锁信号。实现 了纵联保护瞬时切除全线任意点短路的速动功能。
（ 2 ）闭锁式零序方向纵联保护的实现原理与闭锁式距离 纵联保护相同，三段式零序方向保护代替三段式距离保护
最新110kV输电线路功率方向保护设计(1)
110k V输电线路功率方向保护设计(1)辽宁工业大学微机继电保护课程设计（论文）题目：110kV输电线路功率方向保护设计（1）院（系）：电气工程学院专业班级：电气111班学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间： 20141.12.15-2014.12.26.课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化续表注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。
而发电厂正是把其他形式的能量转换成电能，电能经过变压器和不同电压等级的输电线路输送并被分配给用户，再通过各种用电设备转换成适合用户需要的其他形式的能量。
在输送电能的过程中,电力系统希望线路有比较好的可靠性,因此在电力系统受到外界干扰时,保护线路的各种继电装置应该有比较可靠的、及时的保护动作,从而切断故障点极大限度的降低电力系统供电范围。
电力系统继电保护就是为达到这个目的而设置的。
电流方向保护是在每个断路器的电流保护中增加一个功率方向测量元件。
使其对对电流保护段来说，因为反方向短路时功率方向测量元件不动作，其整定值就只需躲过正方向线路末端短路电流最大值，而不必躲过反方向短路的最大短路电流，因而提高了灵敏度。
关键词：继电保护；功率保护保护；方向保护；方向元件目录第1章绪论 01.1 输电线路电流保护概述 01.2 本文主要内容 0第2章输电线路方向电流保护整定计算 (1)2.1 方向电流Ι段整定计算 (1)2.1.1方向电流的整定 (1)2.1.2保护4、5的Ι段动作电流的整定 (2)2.1.3灵敏度校验 (3)2.1.4动作时间的整定 (4)2.2 保护5、7、9方向电流Ⅱ段整定计算 (4)2.3 方向电流Ⅲ段动作时间整定计算及方向元件的安装 (7)第3章硬件设计 (8)3.1 功率方向保护设计总体设计方案 (8)3.2 电压电流数据采集 (8)3.3 报警显示电路设计 (9)3.4 时钟电路设计 (10)3.5 人机对话接口电路设计 (10)3.6 CPU最小系统图 (12)第4章软件设计 (12)4.1主程序流程图设计 (12)4.2模拟量检测流程图设计 (14)第5章 MATLAB建模仿真分析 (15)4.1 MATLAB系统仿真图 (15)4.2 仿真波形 (15)第6章课程设计总结 (18)第7章参考文献 (19)第1章绪论1.1输电线路电流保护概述电力系统的输、配线路因各种原因可能会发生相间或相地短路故障,因此,必须有相应的保护装置来反映这些故障,并控制故障线路的断路器,使其跳闸以切除故障.对各种不同电压等级的线路应该装设不同的相间短路和接地短路的保护。
试述高频闭锁方向保护的基本原理(一)
试述高频闭锁方向保护的基本原理(一)高频闭锁方向保护的基本原理一、什么是高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护是电力系统中一种常见的保护方式，主要用于保护输电线路和变电站等设备。
其基本原理是通过在电路中加入高频差动变送器、比率变压器和滤波器等装置，实现检测输电线路两侧电流的方向和大小，从而对电路进行闭锁和保护的一种电气保护措施。
二、高频闭锁方向保护的原理高频闭锁方向保护的原理可以概括为以下几点:1.基本电路结构: 高频闭锁方向保护的基本电路包括差动变送器、比率变压器、滤波器、连接继电器等部分。
差动变送器实现输出高频电压，并根据输电线路两侧电流的差异，产生高频电压的大小和相位不同。
比率变压器主要用于改变高频电压的大小，滤波器用于滤掉杂频信号，从而使高频闭锁方向保护与其他电力设备进行隔离。
2.差动保护原理: 高频闭锁方向保护利用差动保护原理，即检测输电线路两侧电流的差异，核实电路中是否存在故障。
根据KVL原理，若电路正常，输电线路两侧电流相等，即差电流为0。
但在输电线路存在故障时，差电流不为0，高频闭锁系统便能够通过检测差电流并对其进行判别，实现对整个电路的有效闭锁。
3.实现保护控制: 高频闭锁方向保护通常设置在主保护之前，用于在故障发生后尽快进行闭锁并停止电流流动，从而有效避免事故的扩大。
高频闭锁系统通常配合OMS等电力系统管理软件进行监测和控制，可以实现保护设置和参数调整等功能。
三、高频闭锁方向保护的应用高频闭锁方向保护已经被广泛地应用于电力系统中，特别是在输电线路、变电站等重要设备的保护中。
相对于传统的保护方式，高频闭锁方向保护具有检测速度快、灵敏度高、可编程控制等优点，能够有效地提升电力系统的安全性和可靠性，对保障用户用电安全以及电力系统正常运行起到了重要的作用。
四、高频闭锁方向保护的优缺点优点1.检测速度快：高频闭锁方向保护采用高频差动变送器进行检测，可以快速反应输电线路的异常情况，从而及时实现闭锁和保护。
闭锁式纵联方向保护
闭锁式纵联方向保护闭锁式纵联方向保护是一种使用广泛的纵联保护，我们平时工作中碰到的高频保护大半都是这种保护。
学习闭锁式纵联方向保护对于理解纵联保护的本质有很大的帮助。
本期我们简单聊一聊闭锁式纵联方向保护的原理和相关问题。
关于闭锁式纵联保护的基本概念主要在1、2、6三节，其他几节讨论了一些相关的细节问题，如果只做大致了解、不感兴趣可以跳过。
1、基本原理如果我们在输电线路的每一端都装设两个方向元件：一个是正方向元件F+，正方向故障时动作，反方向故障不动作；一个是反方向元件F-，正方向故障时不动作，反方向故障时动作（我们定义母线指向线路为正方向）。
那么在如图所示的线路上，NP线路发生短路，MN为非故障线路。
通过观察我们可以发现：对于故障线路NP，两端方向元件F+均动作，F-均不动作；对于非故障线路MN，1端F+动作，F-不动作，而2端F+不动作，F-动作。
这也就是故障线路和非故障线路的特征区别。
利用这种差别，我们可以判断区外还是区内故障，保护应该动作还是闭锁。
闭锁式纵联方向保护的做法是：在F+不动作，F- 动作的这一端持续发闭锁信号。
这样，在非故障线路上至少有一端（近故障点端）会一直发闭锁信号（发信），两端保护收到该闭锁信号将会闭锁保护；在故障线路上，两端都不符合这一条件，所以闭锁信号会消失（停信），保护动作后就可以出口跳闸。
这就是闭锁式纵联方向保护的基本原理。
2、保护动作过程首先分析故障线路上，保护动作（发信、停信）的过程：正常运行时，通道中没有闭锁信号，只有开入量状态、通道检查等工作；（1）发生短路故障，感应到故障电流，低定值起动元件动作，发信机开始发闭锁信号；（2）同时高定值起动元件动作，这才真正进入故障计算程序；（3）F- 不动作；（注意：先判F- ，F-比F+元件更快更灵敏。
原因后面讲。
）（4）收信机曾连续收到8ms的高频信号；（8ms是为了防止信号还没来得及传到对端）（5）F+ 动作；同时满足（2）~（5）条件后，停信（停止发闭锁信号）；（6）收信机收不到闭锁信号，同时满足（2）~（6）条件8ms后，启动出口继电器，发跳闸令。
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如上图所示：保护反向发生BC相短路时，A相功率方向继电器流 过非故障电流，A相功率方向继电器流过非故障电流，动作与否 取决与故障前潮流的方向，不反应于故障方向 。
按相起动
通过保护3的短路功率为：
Pk1 U res I k1 cos k1 ＞0
当反方向短路时，通过保护3的短路功率为
Pk 2 U resI k 2 cos k1 ＜ 0
功率方向继电器动作条件：
Pk ＞0 动作；
Pk＜0时不动作。
LG-11型功率方向继电器
动作方程
死区、动作特性、灵敏角
t1 t3 t5 t6 t4 V
由起动元件、方向元件、时间元件和 信号元件组成。
功率方向继电器工作原理
K2
K1
U res
k1
I K1
Ik2
K1点发生短路故障时，加入保护3的电 压与电流反映了一次电压和电流的相 位和大小。
解决办法
利用方向元件与电流元件结合就构成了方 向电流保护。
K1
K2
结论：短路功率方向从母线指向线路时， 保护动作才具有选择性。
方向过电流保护工作原理
K1
规定：短路功率的方向从母线指向线路 为正方向。 K1点短路时，保护1、2、4、6为正方 向；保护3和5反方向，不应起动。
为了满足选择性要求，保护1、3、5 动作时间需进行配合；保护2、4、6动作 时间需进行配合。 结论：相同动作方向保护的动作时间 仍按阶梯原则进行配合。
电流保护用于双电源线路时的问题
为提高供电可靠性可采用双电源或单电源环
形电网供电更可靠,但却带来新问题: （1）Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降 （2）无法保证Ⅲ段动作选择性
阶段式电流保护用于双侧电源的网络 中，不能完全满足选择性要求。
以瞬时电流速断保护1为例，保护的 动作电流为： I I I op1 K rel I kB.max
（1）三相短路
Ua
k
Ia
sen
Uc
Ub
U bc
sen (90 k )
90 sen 0
功率方向继电器的动作情况分析
反方向三相短路
非故障相电流的影响
不对称故障时非故障相仍有电流，称为非故
障相电流。 小电流接地系统中非故障相电流为负荷电 流。 大电流接地系统中还应考虑接地故障时由 于零序电流分布系数与正负序电流分布系数 不同造成的非故障电流。
功率方向继电器接线
90 接线定义
cos 1 时，加入继电器的电流超
前电压 90 。
功率方向继电器 KP1
电流
IA IB IC
电压
U BC U CA U AB
KP3
KP3
接自母线TV
（1）引进记忆电路的目的是 消除正向出口三相短路的死区；
消除 死区 方法
90 接线的目的 （2）采用 是消除两相短路的死区。
I I I op1 K rel I kA.max
Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降
K1
K2
对过电流保护，当在K1点短路时， t 2 ＞ t3 。 要求 当K2点短路时，要求 t 3 ＞ t 2
显然，这两个要求是相互矛盾。
K1
K2
对于定时限过电流保护而言，利 用动作时间是无法满足要求的。
原因分析
造成电流保护在双电源线路上应用困难的 原因是需要考虑“反向故障”。
动作区画法：
Ir
最灵敏线
sen
制动区
动作区
Ur
动作区： sen 90
方向电流保护的接线
功率方向继电器的接线方式:继电器与电流互
感器和电压互感器之间的连接方式。 应满足如下要求： （1）必须保证功率方向继电器具有良好 的方向性。即正向发生任何类型的故障都能 动作，而反向故障时则不动作。 （2）尽量使功率方向继电器在正向故障 时具有较高的灵敏度，φ k接近φ sen 。
输电线路的方向保护
李薇薇
教学 要求
通过学习要求掌握方向过电流保护的基 本工作原理；功率方向继电器工作原理 及动作区。功率方向继电器采用 90 接线的目的，消除出口三相短路死区的 方法。 是为了提高输电线路
采样双电源目的
供电可靠性。
K1
当K1点短路,保护1、2动作，断开QF1和 QF2，接在A、B、C、D母线上的用户， 仍然由A侧电源和D侧电源分别供电，提 高了对用户供电可靠性。