七章电网的差动保护

内部短路：流入差动保护回路的电流为
IrI2dI2 'dK I1 T dA K I1 'T 'dA K IT d A
被保护线路内部故障时，流入差回路 的电流远大于差动继电器的起动电流，差 动继电器动作，瞬时发出跳闸脉冲，断开 线路两侧断路器。
结论：1、差动保护灵敏度很高 2、保护范围稳定 3、可以实现全线速动 4、不能作相邻元件的后备保护
当区外故障时，被保护线路近短路点一 侧为负短路功率，向输电线路发高频波，两 侧收信机收到高频波后将各自保护闭锁。
当区内故障时，线路两端的短路功率方 向为正，发信机不向线路发送高频波，保护 的起动元件不被闭锁，瞬时跳开两侧断路器。
2KT 延时元件 1KT 记忆元件
正常运行时
内部故障时 外部故障时
t2取4—16ms,大于高频讯号在被保护线路上的传输时间。
Io2 p(1.5~2)Io1 p
电流启动高频闭锁方向保护主要缺点
当线路外部发生故障时，
若非故障线近故障侧的电流元件KA因某种原 因拒动而不能启动发讯机，则远离故障侧的 保护启动(KA’和KW动作)，t2后因收不到高 频闭锁信号，将误跳间。
缺点：➢需敷设与被保护线路等长的辅助导线，且要求 电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10 ％的误差。这在经济上，技术上都难以实现。
➢需装设辅助导线断线与短路的监视装置， 辅助导线断线应将纵联差动保护闭锁。
应用：在输电线路中，只有用其它保护不能满足要求的 短线路（一般不超过5～7km 线路）才采用。
解决办法：采用高频保护
高频保护：
是用高频载波代替二次导线，传送线路两 侧电信号，所以高频保护的原理是反应被保 护线路首末两端电流的差或功率方向信号， 用高频载波将信号传输到对侧加以比较而决 定保护是否动作。
高频保护与线路的纵联差动保护类似，正 常运行及区外故障时，保护不动，区内故障 全线速动。
二、载波通道的构成原理
2.结合电容器 它是一个高压电容器，电容很小，对工频电压呈现很大
的阻抗，使收发信机与高压输电线路绝缘，载频信号顺利 通过。结合电容器2与连接滤波器3组成带通滤波器，对载 频进行滤波。
3.连接滤波器
它是一个可调节的空心变压器，与结合电容器共同组成 带通滤波器。
带通滤波器从线路一侧看入的阻抗与输电线路波阻抗（约为400）匹配， 而从电缆一侧看入的阻抗，与高频电缆波阻抗（100）匹配。可避免高频信 号的电磁波在传送中发生反射，减少高频能量附加衰耗。
两线路中的电流相等。两电流互感器差回路中的 电流仅为很小的不平衡电流，小于继电器的起动电 流，电流继电器不会起动。
内部故障时 ：
如在线路WLl的d点发生短路，M侧电流继电器中的电
流。
Ir K1TA(IdW1LI'dW1L)
当Ir＞Iop时，电流继电器1动作。 功率方向继电器2承受正方向功率动作，功率方向继电器
二、纵联差动保护的不平衡电流
1．稳态情况下的不平衡电流 该不平衡电流为两侧电流互感器励磁电流的差。差动回
路中产生不平衡电流最大值为
Iu nm baxKerrK KsTtAIdmax
式中 Kerr一电流互感器 10％误差； Kst—电流互感器的同型系数，两侧电流互感器为同 型号时，取0.5，否则取l； Id•max—被保护线路外部短路时，流过保护线路的最大 短路电流。
七章电网的差动保护
第一节 输电线纵联差动保护 一、基本原理
电流保护：Ⅰ段保护范围有限 距离保护：Ⅰ段保护范围为线路全长的80—85% 其余线路故障（如：15—20%），只能由第二段 的时限切除 电力系统稳定运行：重要线路不允许 实现线路全长范围内故障的无时限切除！
电流、电压和距离保护属于单端保护，不 能瞬时切除保护范围内任何地点的故障。这就 不能满足高压输电线路系统稳定的要求。如何 保证瞬时切除高压输电线路故障？
2KT 延时元件 1KT 记忆元件
a.记忆元件1KT的作用 防止线路外部故障切除后近故障侧电流元件KA先返回，
而远离故障侧的KA和十KW后返回所引起的非故障线路远 离故障侧保护的误跳闸。 t1常取0.5s。
b.2KT的作用
防止线路外部短路时远离故障侧的保护在未收到近故 障侧发讯机传送过来的高频讯号而误动作，故远离故障侧 保护应延时t2秒，等待对侧是否传送高频电流闭锁讯号。
一、纵联差动保护的工作原理 电网的纵联差动保护反应被保护线路首末两端
电流的大小和相位，保护整条线路，全线速动。纵 联差动保护原理接线如下图所示。
(1)线路两侧电流互感器型号、变比 相同，性能一致。 (2)辅助导引线将两侧的电流互感器 二次侧按环流法连接成回路. (3)差动电流继电器接入差动回路。
流入继电器的电流为 I2-I2 ， 即 为 电 流 互 感 器 二 次电流的差。
为什么要采用远方发信?
考虑到当发生故障时，如果只采用本侧“发信”元件将发 信机投人工作，再由“停信”元件的动作状态来决定它是 否应该发信，实践证明这种“发信”方式是不可靠的。
远方启动高频闭锁方向保护的主要问题
双电源变单电源运行(如B侧有电源，C侧无电源)．
起动 元件
功率方 向元件
＆
禁 止 门
禁 止 门
相继动作区：产生相继动作的范围。
三、横联差动方向保护的整定计算
1．电流继电器的动作电流
（l）为保证横差保护范围外故障保护不动作，横差保护的 动作电流应按躲开外部短路最大不平衡电流整定
Io pK rI e ulm nb aK x r( eIu 'l m nb aIu x "m n) b ax
电流继电器的起动电流
差动保护的动作电流按躲开外部故障时的最大 不平衡电流整定
IopKreK l errK K sT tA KnpIdmax
为防止电流互感器二次断线差动保护误动，按
躲开电流互感器二次断线整定
Iop
Krel ILmax KTA
灵敏度校验：
Ksen
Idmin Iop
2
四、纵联差动保护的评价
优点：全线速动，不受过负荷及系统振荡的影响，灵敏度 较高。
7.高频收、发信机
高频收发信机的作用是发送和接收高频信号。发信机部 分是由继电保护来控制。高频收信机接收到由本端和对端所 发送的高频信号。经过比较判断之后，再动作于跳闸或将它 闭锁。
三、高频信号的利用方式
经常有高频电流 按高频通道的工作方式分成
经常无高频电流
在这两种工作方式中，按传送的信号性质，又 可以分为传送闭锁信号、允许信号和跳闸信号三种 类型。
应用：适用于66kV及以下的平行线路上。
输电线路纵差保护
平行输电线路横差保护
第八章 电网高频保护
第一节 高频保护的基本概念 第二节 高频闭锁方向保护 第三节 高频闭锁距离保护 第四节 相差高频保护
第一节 高频保护的基本概念
一、概述 在高压输电线路上，要求无延时地切除被
保护线路内部的故障。此时，电流保护和距离 保护都不能满足要求。纵联差动保护可以实现 全线速动。但其需敷设与被保护线路等长的辅 助导线，这在经济上、技术上都有难以实现。
三、高频信号的利用方式
闭锁信号： 收不到这种信号是高频保护动作
跳闸的必要条件。
允许信号：
收到这种信号是高频保护动作跳闸
的必要条件。
传送跳闸信号：
收到这种信号是保护动作于跳闸充分 而必要条件的条件。
第二节 高频闭锁方向保护
一、高频闭锁方向保护的基本原理
高频闭锁方向保护是通过高频通道间接 比较被保护线路两侧的功率方向，以判别是 被保护范围内部故障还是外部故障。
来自百度文库
一、相差高频保护的工作原理
区内故障：两侧电流同相位，发出跳闸脉冲；
区外故障：两侧电流相位相差180°，保护不动 作。
解决这个问题的一个办法是，采用远方启动的高 频闭锁方向保护。
何谓远方发信?
远方发信是指每一侧的发信机，不但可以由本侧的发 信元件将它投人工作，而且还可以由对侧的发信元件借助 于高频通道将它投人工作，以保证“发信”的可靠性。
例如，区外故障时，由于某种原因，近故障点侧“发信” 元件拒动，这时该侧的发信机就不能发信，导致正方向侧 收信机收不到高频闭锁信号，而使正方向侧高频保护误动。 为了消除上述缺陷，就采用了远方发信的办法。
I opr
I op K TA
（2）躲开单回线运行时的最大负荷电流 Iopr KKrerKeTl AILmax
四、横联差动方向保护的优缺点及应用范围
优点：能够迅速而有选择性地切除平行线路上的故障， 实现起来简单、经济，不受系统振荡的影响。
缺点：存在相继动作区，当故障发生在相继动作区 时，切除故障的时间增加1倍。保护装置还存 在死区。需加装单回线运行时线路的主保护 和后备保护。
差回路：继电器回路。
正常运行：流入差回路的电流 Ir I2I2 ' K IT 1AK IT 1 '' A0
外部短路：流入差回路中的电流为 Ir I2dI2 'dK I1T dAK I1 'T 'dA0
实际上，差回路中还有一个 不平衡电流Iunb。差动继电器 KD的起动电流是按大于不平衡 电流整定的，所以，在被保护 线路正常及外部故障时差动保 护不会动作。
解决办法：采用线路纵差动保护
线路纵差动保护是利用比较被保护元件始末端电流 的大小和相位的原理来构成输电线路保护的。当在 被保护范围内任一点发生故障时，它都能瞬时切除 故障。
被保护线路上发生短路和被保护线路外短路，线 路两侧电流大小和相位是不相同的。
故比较线路两侧电流大小和相位，可以区分 是线路内部短路，还是线路外部短路。
目前应用比较广泛的载波通道是“导线一大地”制。
只需在一相线路上装设通道设备。缺点是高频信号的衰耗和受到的干扰都比较大。
1. 高频阻波器 高频阻波器是由电感线圈和可调电容组成，当通过载波频率
时，它所呈现的阻抗最大。对工频电流而言，阻抗较小，因而 工频电流可畅通无阻，不会影响输电线路正常传输。
并联谐振频率（50～300kHz
它在发电机、变压器、母线保护中应用 得更广泛（后述）
第二节 平行线路横联差动方向保护
一、横联差动方向保护的工作原理
横差方向保护：是用于平行线路的保护装置，它装设于 平行线路的两侧。其保护范围为双回线的全长。横差方向保 护的动作原理是反应双回线路的电流及功率方向，有选择性 地瞬时切除故障线路。
正常运行及外部发生短路：
3承受负功率不动作，因而跳开QF1。
线路N侧：流过差回路中的电流 当Ir＞Iop时，电流继电器动作。
Ir
2 KTA
IdW 1L
功率方向继电器 2承受正功率，接点闭合，跳开QF 3
瞬时切除故障线路WL1，非故障线路WL2继续运行。
二、横联差动方向保护的相继动作区和死区
1、相继动作区
相继动作：线路两侧保护装置先后动作切除故障的 方式。
高频闭锁距离保护的评价：
优点： 内部故障时可瞬时切除故障，在外部故障时可起到后
备保护的作用。 缺点：
主保护(高频保护)和后备保护(距离保护)的接线互相连 在一起，不便于运行和检修。
第四节 相差高频保护
一、相差高频保护的工作原理
比较被保护线路两侧电流的相位，即 利用高频信号将电流的相位传送到对侧 去进行比较而决定跳闸与否。
4.高频电缆 用来连接户内的收发信机和装在户外的连接滤波器。为
屏蔽干扰信号，减少高频损耗，采用单芯同轴电缆，其波阻 抗为100Ω。
5.保护间隙 保护间隙是高频通道的辅助设备。用它来保护高频电缆
和高频收发信机免遭过电压的袭击。
6.接地刀闸 接地刀闸也是高频通道的辅助设备。在调整或检修高频
收发信机和连接滤波器时，用它来进行安全接地，以保证人 身和设备的安全。
发信机 收信机 跳闸
通道
发生内部故障时
C侧发信机被B侧发讯机的高频信号远方启动后， 不能自行关闭，致使B侧保护一直收到C侧发讯机 的高频闭锁讯号而无法动作跳闸。
第四节 高频闭锁距离保护
高频闭锁方向保护的优点、缺点…… 距离保护的优点、缺点…… 能不能把两者结合起来，取两者的优 点,屏弃其缺点?
答案: 可以。做成高频闭锁的距离保护，使得内部故 障时能够瞬时动作，而在外部故障时具有不同 的时限特性，起到后备保护的作用。
2．暂态不平衡电流
纵联差动保护是全线速动保护，需要考虑在外部短路 时暂态过程中差回路出现的不平衡电流,其最大值为
I'un m ba xK errK stK np Ikmax
式中Knp——非周期分量的影响系数，在接有速饱和变流器 时，取为1，否则取为1.52。
电流互感器二次侧断线
三、纵联差动保护的整定计算