输电线路的保护

通道类型
• 光纤通道 。 用光纤通道做成的纵联保护有时也称做光纤保 光纤通信的优点： 通信容量大， 护。光纤通信的优点：①通信容量大，又一般 采用脉冲编码调制（PCM） 采用脉冲编码调制（PCM）方式可以进一步提高 通信容量， 通信容量，因此可以利用它构成输电线路的分相 纵联保护。 光信号的传输不受电磁干扰的影响。 纵联保护。②光信号的传输不受电磁干扰的影响。 ③输电线路的故障也不影响信号的传输。④若干 输电线路的故障也不影响信号的传输。 根光纤制成光缆直接与架空地线做在一起， 根光纤制成光缆直接与架空地线做在一起，在架 空线路建设的同时光缆的铺设也一起完成。 空线路建设的同时光缆的铺设也一起完成。
正向短路动作特性
• 正向短路时
∆U OP = ∆U − ∆IZ set = − ∆IZ S − ∆IZ set = − ∆I (Z S + Z set ) ∆ U = ∆ I (Z + Z ) F S K
• 姑且把从短路点到保护安装处的阻抗 Z K (含过渡 含过渡 电阻附加阻抗在内)称做工频变化量阻抗继电器的 电阻附加阻抗在内 称做工频变化量阻抗继电器的 上两式成为： 测量阻抗 Z m ，上两式成为：
保护配置
主 型 号 纵 联 保 护 RCS-901 工频变化量 方向和零序 方向 纵联距离和 零序方向 光纤分相电 流差动 工 频 变 化 量 距 离 后 备 保 护 三段式相间和接 地距离 二段零序方向过 (A型 流(A型) 四段零序方向过 (B型 流(B型) 零序反时限过流 （D型） 重合闸 要 功 能
• •
+ [I C + k3 I 0 ]Z L lk
对金属性接地故障而言（故障相故障点的电压为零）， 故障相的母线电压可用式Uφ =Z1（Iφ+3KI0）表示。
• • • • •
一般来说，三个接地阻抗继电器按如下方式接线 A相阻抗继电器，接入电压UA，接入电流IA+K3I0 B相阻抗继电器，接入电压UB，接入电流IB+K3I0 C相阻抗继电器，接入电压UC，接入电流IC+K3I0 则发生 A相单相接地时，安装在母线侧的三个接地阻抗继 电器测量阻抗分别为
∆UOP = ∆U − ∆IZset = ∆IZ R − ∆IZset = ∆I (Z R − Z set ) ∆U = −∆I (Z + Z ) = ∆I (− Z + Z ) R K R m F
反向短路动作特性
• 代入动作方程
Z R − Z set > − Z R + Z m
• 转换成相位比较动作方程
• (1) • • • • •
•
接地阻抗继电器的基础理论
• • • •
Z 0 - Z1 ]Z L lk 3Z1
= I KA R U B = I KB R U C = I KC R
• • (1) • • (1)
(1) g (1) g (1) g
•
•
+ [I A + k3 I 0 ]Z L lk
• •
+ [I B + k3 I 0 ]Z L lk
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
0
Z m − 2 Z R + Z set 90 < arg < 270 0 Z m − Z set
• 该动作方程对应的动作特性是以 (+ Zset) 两点连线为直径的圆。 和 两点连线为直径的圆。
(+ 2Z R − Z set )
反向短路动作特性
jX
2Z R − Z SET
• 反向短路时 Zm 落在 象限， 第Ⅲ象限，进入不了圆 内。因而继电器不会误 而有良好的方向性。 动。而有良好的方向性。
∆UOP
Y F
∆UF
R
∴ ∆UOP < ∆U F
工频变化量阻抗继电器工作原理
• 反向短路
∆UOP = ∆U − ∆IZset = ∆IZ R − ∆IZset = ∆I (Z R − Z set ) ∆U = −∆I (Z + Z ) R K F
∴ ∆U OP < ∆U F
S F
∆UF
南京南瑞继保电气有限公司 工频变化量阻抗继电器 输电线路的纵联保护 光纤差动原理 工频变化量方向继电器原理
内容介绍
1. 保护配置 2. 纵联保护概述 3. 纵联方向保护、纵联距离保护原理（901、 纵联方向保护、纵联距离保护原理（ 、 902保护 保护) 保护 4. 光纤电流差动保护原理（931保护） 光纤电流差动保护原理（ 保护 保护） 5. 工频变化量方向继电器原理
△U
∆U OP
∆E F 3
( D )
∆U OP = ∆EF 4
△U
( E )
工频变化量阻抗继电器的构成
• 用于构成快速的距离Ⅰ段 用于构成快速的距离Ⅰ ∆U OP > U OP.M • 其动作方程为： 其动作方程为： –Uop为保护范围末端电压, UOP 代表保护范围 Uop为保护范围末端电压 ∆ Uop为保护范围末端电压, U 时继电器动作, 末端电压变化量大于OP.M 时继电器动作, 否 则不动作。 则不动作。 –对相间阻抗继电器∆U OPΦΦ = ∆U ΦΦ − ∆I ΦΦ × Z SET 对相间阻抗继电器 –对接地阻抗继电器∆U OPΦ = ∆U Φ − ∆(I Φ + K × 3I 0 ) × Z SET 对接地阻抗继电器 U – OP.M 为动作门槛，取故障前工作电压的记忆 为动作门槛， 量。
工频变化量继电器的基本关系式
反向短路基本关系式
F
ZK
M ∆I
ZR
N
∆U F
∆U
∆U = ∆I ∗ Z R
Z ZD
F2
∆EM = 0
∆E F 2 ∆U
∆I
F1
∆E F 1
F4
F3
∆E N = 0 ∆E F 3
∆EF 4
( A )
∆E F 1 ∆U
∆UOP
( B )
∆E F 2 ∆U ∆U OP
( C )
• (1) • (1) •
接线方式和测量阻抗
Z M . A = Z1l K +
I KA I A + K3 I 0
•
R
(1) g
Z M . B = Z 1l K +
• (1)
I KB I B+ K3I0
• •
( R g1)
Z M .C = Z1l K +
I KC I C + K3I 0
• •
( Rg1)
Z m − Z set 90 < arg < 270 0 Z m + 2 Z S + Z set
0
• 该方程对应的动作特性是以 (+ Z set )和 (− 2Z S − Z set ) 两点连线为直径的圆。 两点连线为直径的圆。
反向短路动作特性
• 反向短路时
∆UOP = ∆U − ∆IZset = ∆IZ R − ∆IZset = ∆I (Z R − Z set ) ∆U = −∆I (Z + Z ) = ∆I (− Z − Z ) R K R K F
• 反方向短路时,姑且把从短路点到保护安装处的阻抗 Z K 反方向短路时 姑且把从短路点到保护安装处的阻抗 (含过渡电阻附加阻抗在内 称做工频变化量阻抗继电器 含过渡电阻附加阻抗在内)称做工频变化量阻抗继电器 含过渡电阻附加阻抗在内 则上两式成为： 的测量阻抗的负值 − Zm ，即 Zm = −ZK 则上两式成为：
RCS-902
单重 三重 综重
RCS-931
硬件工作原理
由低通滤 波插件来 A/D DSP CPLD 光隔
外部 开入
电源 液晶显示
出口 继电器 QDJ
由低通滤 波插件来
A/D
CPU
打印 串口
+E
主程序 采样程序 N 起动？ Y
正常运行程序
故障计算程序
硬件方案的特点
• 单片机（总起动元件）与DSP（保护测量） 单片机（总起动元件） DSP（保护测量） 的数据采样系统在电子电路上完全独立， 的数据采样系统在电子电路上完全独立， 只有总起动元件动作才能开放出口继电 器正电源， 器正电源，从而真正保证了任一器件损 坏不致于引起保护误动
纵联保护概述
• 反应一侧电气量变化的保护的缺陷 • 通道类型 • 高频信号的性质
反应一侧电气量变化的保护的缺陷
ES
M
TA 1
F1
N
TA 2
3
TA
F2
• 反应 侧电气量（电流、电压）变化的保护无法区分本 反应M侧电气量（电流、电压） 侧电气量 线路末端( 点和相邻线路始端 点和相邻线路始端（ 点的短路。 线路末端 F1 )点和相邻线路始端（ F2）点的短路。为保 点短路M侧保护的选择性 其瞬时动作的第Ⅰ 侧保护的选择性， 证 F2点短路 侧保护的选择性，其瞬时动作的第Ⅰ段按 点短路整定。 躲 F2 （F1）点短路整定。所以反应一侧电气量变化的保 护的缺陷是不能瞬时切除本线路全长范围内的短路。 护的缺陷是不能瞬时切除本线路全长范围内的短路。 • 可是反应 侧电气量变化的保护恰很容易区分 F1 和 F2 点 可是反应N侧电气量变化的保护恰很容易区分 的短路。 的短路。所以反应两侧电气量保护的保护能瞬时切除本 线路全长范围内的短路。 线路全长范围内的短路。 • 综合反应两侧电气量变化的保护称作纵联保护。 综合反应两侧电气量变化的保护称作纵联保护。
Z SET
R
Zm
Z m − Z SET 90 < arg < 270o Z m − 2Z R + Z SET
o
阻抗继电器的基础理论
• 在对称三相平衡的线路中，取没有任何 分流的区段MG M k
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
通道类型
• 微波通道。 微波通道。 信号频率是3000 30000MHz。 3000～ 信号频率是3000～30000MHz。这种频率在通信 上属于微波频段范围， 上属于微波频段范围，所以把这种纵联保护称做 微波保护。 微波保护。微波通道有较宽的频带可以传送多路 信号，采用脉冲编码调制（PCM） 信号，采用脉冲编码调制（PCM）方式可以进一 步提高通信容量， 步提高通信容量，所以可利用来构成分相式的纵 联保护。微波通道与输电线路没有联系， 联保护。微波通道与输电线路没有联系，输电线 路的故障不影响信号的传输，可用于传送各种信 路的故障不影响信号的传输， 闭锁、允许、跳闸）。 ）。微波频率的信号可以 号（闭锁、允许、跳闸）。微波频率的信号可以 无线传输也可以有线传输。 无线传输也可以有线传输。无线传输要在可视距 离内传输，所以要建高的微波铁塔。 离内传输，所以要建高的微波铁塔。当传输距离 超过40 60KM时还需加设微波中继站 40～ 时还需加设微波中继站。 超过40～60KM时还需加设微波中继站。有时微波 站在变电站外，增加了维护困难。 站在变电站外，增加了维护困难。
工频变化量阻抗继电器
重叠原理的应用
ES
M Z
I
ZK
N
ER
ES
M
Il
N
ER
∆UF
U
∆UF
Ul
∆UF
短路后状态
M ∆I
正常负荷状态
N
∆U = U − U l ∆I = I − Il
∆U
∆F U
短路附加状态
工频变化量继电器的基本关系式
正向短路基本关系式
M ∆I F
N
ZS
ZK ∆U
∆I ∑
∆UF
∆U = − ∆I ∗ Z S
通道类型
• 电力线载波通道。 电力线载波通道。 信号频率是50 400KHz。 50～ 信号频率是50～400KHz。这种频率在通信上属 于高频频段范围， 于高频频段范围，所以把这种通道也称做高频 通道。 通道。把利用这种通道的纵联保护称做高频保 高频频率的信号只能有线传输， 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。 线路也作为高频通道的一部份。 载波通道存在的主要问题： 通道拥挤。 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。 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。 上的三相金属性短路将影响高频信号的传输。 容易受到电磁干扰。 ③容易受到电磁干扰。
Y
∆UOP
R
工频变化量阻抗继电器工作原理
• 工频变化量阻抗继电器动作方程为
∴ ∆UOP > ∆U F
∆U F UOP.M • 用 代替
故动作方程为
∆U OP > U OP.M
• 因为∆U F 在保护安装处是测量不到的，但是其与 在保护安装处是测量不到的， 整定阻抗末端正常运行电压十分接近， 整定阻抗末端正常运行电压十分接近，因此可用 其代替作为门槛定值。 其代替作为门槛定值。
工频变化量阻抗继电器工作原理
• 正向短路
∆UOP = ∆U − ∆IZset = −∆IZS − ∆IZset = −∆I (ZS + Zset ) ∆U = ∆I (Z + Z ) S K F
• 正向区内短路 Z K < Z set
S
F
∆UF
YRຫໍສະໝຸດ ∆UOP∴ ∆UOP > ∆UF
• 正向区外短路 Z K > Z set S