电力系统继电保护继电保护新原理

电端机 （发）
光端机 （发）
光 缆 光中
继器
光端机 （收）
电端机 （收）
光纤通信距离超过100KM就要设中继器。
光纤作导引线的数字式纵差动保护工作原理
理解上图关键：时刻与时间的区分
td =1/2（（tr2-tq2）-tm） △t =tpi-（tr3-td）=td-(tr3-tpi ） t′P(i+1)=(tpi+Ts)-△t
1.测量量：
常规保护装置反应的是故障前 的工频分量和故障中的工频分量之 和；行波保护反应的是故障分量， 及故障分量中的工频成分和暂态成 份；工频变化量测量元件仅反应故 障分量中的工频成份。
2.工频变化量继电保护的优点：
常规保护装置可靠性高而动 作速度较慢，行波保护动作速 度快而可靠性较差。
工频变化量测量元件具有常 规保护的可靠性和行波保护的 快速性。





Arg Z1m Z set
180
综上所述：当正方向故障时，正方向元件的测量 角为180°；反方向元件的测量角为0°。当反方向 故障时，正方向元件的测量角为0°；反方向元件的 测量角为180°。
(2)工频变化量方向元件的工作原理
理论上，方向元件的动作条件可规 定为：180°，正向元件动作后开放保 护，反方向元件动作后闭锁保护。反 方向元件保证在反方向任何故障情况 下保护都能够有选择不动作，不存在 传统保护中的按相起动问题。
.
• Δ I ——工频变化量电流； • Z set ——整定阻抗。
分析工频率变化量阻抗保护
工作原理的电路图
∆U
Es k3
∆I
k1
k2
Es'
Zset
(a)
(b) ∆Ek1 ∆Uop
∆Uop
∆Ek2
(c)
∆Ek3
(d) ∆Uop
• 只有在正向区内故障才满足动作条件
.
| U op|≥ U set
.
保护动作。 区外故障：（1） TA不饱和，差回路的电流为零，
保护不动作； （2） TA饱和，差回路的电流的变化比 工频电流的变化晚3—5毫秒，将保护闭锁。
在广大电力科技人员和电 力系统干部职工的共同努力下， 我国的电力网会越来越坚强。 将为和谐发展的祖国提供源源 不断的电能！
再见!
3.工频变化量的提取:
• 以电流工频变化量为例
iik iN/2
• 式中N为工频周采样次数
.
I
4.工频变化量方向元件
基本原理：判别故障分量中工频成分
.
.
Δ 与 ΔU 的相角I
.
I
.
.
(1)工频变化量Δ U 与Δ 的I相角分析
等效电路如下图所示 ：
工频变化量方向元件设有正方向元件和反 方向元件。正方向元件动作后开放保护；反 方向元件动作后闭锁保护。
U set 为额定电压的1.15倍；
这样，实际保护范围比
Z 确定的范围短。 set
一般情况下，用于跳闸的工频变化量 阻抗保护的保护范围为线路全长的50% 左右。
6.工频变化量比例制动式电流差动保护
I act
Kbrk=0.75
I act.minO NhomakorabeaIbrk.0
I brk
动作特性
动作方程：
IactIac.mt in Iact Kbr(kIbrkIbr)koIac.mt in
实际应用中的工频变化量方向元件 动作特性
通过判别ΔU与ΔI异极性的时间来实现 对φ+、φ-的检测。对正方向元件，当ΔU 与ΔI异极性的时间大于4ms时动作；对反方 向元件，当ΔU与ΔI异极性的时间大于3ms 时动作；及动作条件并非180°（工频180° 对应10ms）。经调整后，既增强了装置的抗 干扰能力，也提高了装置动作的可靠性。
(1)工频变化量阻抗元件的基本原理
工频变化量阻抗元件的基本原理是测量工作电
压工频变化量的幅值。
动作方程
.
| U op |≥ U set
.
.
.
UopUIZset
式中
.
U
op
——工作电压的工频变化量；
Δ U.——保护安装处母线电压的工频变化量；
• U set ——整定电压，取故障前的电压（记忆）；
Ts td tm ∆t 为时间，其余为时刻 X为采样点
相电流差动保护动作方程：

I
act

0 .75 I rel I act I n
被保护线路故障，保护可靠地动作；外 部故障保护有选择地不动作。
三、TA饱和鉴定元件
• 同步识别法 利用TA不能立即饱和（3—5毫秒后再饱和），
这一特性来区分是差动保护区内故障还是区外故障。 区内故障：差回路的电流与工频电流同时变化；
Zs
R
0'
Zs Zm
正方向故障动作特性
反方向故障
.
..
.
U op U IZ se t I(Z's Z se )t
.
E K=
I(Z'sZm)
Z'sZsetZ'sZm
jX 0 R
-Zm
-Zset
-Zs' 0'
反方向故障动作特性图
工频变化量阻抗保护的整定
为了进一步提高保护的选择性取：
Ibrk Ibrk.0 Ibrk Ibrk.0
Iac t. m K rin e 1l% 0 K SIS N2
TA同型系数
变压器工频变化量电流差动保护逻辑框图
二、 光纤作导引线的数字式纵联电流差动保护
光纤传输对外界不产生任何干扰，也不 怕外界的任何干扰（直接破坏光缆除外）。 电力系统充分利用光纤传输的性质，采用 有3种形式的光缆：设专用光缆、将光缆置 入架空避雷线的线芯、将光缆置入输电线 的线芯。
• 在正方向元件比较式中引入CZset是为提高反应 正向故障的灵敏度。因为,
setm
• 式中 set ——整定阻抗角；
•
m ——测量阻抗角。
• 所以，引入CZset后不会改变方程原有的性质。
C —— 补偿系数，取0.35 — 0.45
工频变化量方向元件的原理框图
5.工频变化量阻抗元件
继电保护新原理
李火元
近年来我国继电保护工作者研制开发 了一系列的新原理继电保护装置。使我国 继电保护技术在国际上处于领先水平；同 时也保证了我国较薄弱的电力网得以安全 稳定运行。
继电保护新原理
• 工频变化量继电保护原理
• 光纤作导引线的数字式纵联电流差动保护 原理
• TA饱和鉴定原理
一、工频变化量继电保护原理
故障瞬间 E K U set
所以动作条件变为:|

.
U
op
|≥
.
E K U set
(2)动作特性分析
正方向故障：
.
..
.
U o p U IZ se t I(Z s Z se )t
.
EK
=
-
I(Z'sZm)
ZsZsetZsZm
jX
Zset
Zm 0
正方向故障：
正方向元件的测量角
.
.

ArgUABIABCZset1800 .
IABZset
反方向元件的测量角
.

ArgUAB ArZg1m0
.
IABZset
Zset
.
I
反方向故障：
正、反方向元件的测量角分别为

Arg Z1m CZset Z set
0