继电保护新原理新技术介绍(全含纵差)
电力系统继电保护原理-输电线路纵联保护
对比两侧电流相位差为0°保护动作； 对比两侧电流相位差为180°保护不动作；
4、距离纵联保护
距离Ⅱ段作为方向元件。 该保护的优点：既具有纵联保护的优点，又具有距离 保护的优点。
4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换
4.2.1 导引线通信（见P132图4.5）
4.2.2 电力线载波通信（见P134图4.6） “高频保护 ”
KD . Ir
. 正常、k外：Ir =
. IM2
-
. IN2
.. . d内：Ir = IM2 + IN2
线路两侧装有相同变比的TA
保护动作特性： 1）不带制动特性
I set K rel K np K er K st I k .max
2）带制动特性
动作方程：
I m I n K I m I n Iop0
2）使用线路侧电压 2、功率倒向对方向高频保护的影响
在环网或双回线路上，当一回线发生故障时，由于故障线 路两侧的断路器相继动作。造成非故障线路的短路功率改 变方向，从而有可能使得非故障线路的方向高频保护误动。
为防止在功率倒向中保护误动，采取的措施是： 一是反方向功率方向元件优先的原则。即一旦反方向元件 动作，立即闭锁正方向元件。 二是当故障发生后经过一段时间（大于本保护动作时间， 小于相邻线路断路器跳闸时间），尚未判为内部故障，则 认为是外部故障，程序转入另一模块。
protect ＆
GSX
跳闸
③跳闸讯号方式：高频讯号本身可直接使断路器跳闸
protect
பைடு நூலகம்GSX
≥1
跳闸
4.2.3 微波通道
利用150mHz到20gHz间的电磁波进行无线通信称为微波通 信。 优点： 微波通道频带宽。 微波通道独立于输电线之外，可靠。 因而用微波通道可实现传送允许信号和直接跳闸信号的 保护方式。 缺点： 微波信号的衰耗与天气有关。 必须沿线路建设微波中继站。
电力系统继电保护原理及新技术
电力系统继电保护原理及新技术1）电力系统继电保护的任务？答（1）自动，迅速，有选择地切除故障器件，使无故障部分设备恢复正常运行，故障部分设备免遭毁坏。
（2）发现电气器件的不正常状态，根据运行维护条件动作于发信号，减负荷或跳闸。
2）电力系统继电保护的基本要求？选择性，速动性，灵敏性和可靠性。
3）电力系统继电保护的基本原理？根据电力系统正常运行与发生故障或不正常运行状态之间的差别，以及电力系统被保护范围内电气器件发生故障或不正常运行状态的特征，配置完善的继电保护，实现对电力系统的保护。
继电保护装置由各种继电器和元件组成，分类：按不同参量的过量，欠量和差量划分的有过电流继电器，低电压继电器，电流差动继电器；按其结构原理划分为电磁型，整流型，晶体管型和微机型等继电器。
1）微机型继电保护装置的硬件电路构成？微机系统，模拟数据采集系统，开光量输入和输出系统，人机对话微机系统，电源系统。
2）何谓采样定理？对连续信号x （t ）进行采样时，周期采样频率f s必须大于被采样原始信号x （t ）的最大截止频率f c 的两倍，才能从离散的）（t x s中完全恢复出原始信号x （t ）。
数据采集电路的主要作用？把模拟量转换成对应的数字量。
3）逐次比较式模数转换器的主要技术指标？(1)分辨率（2）输入模拟量的极性（3）量程（4）精度（5）转换时间（6）输出逻辑电平4）微机保护的模数变换有哪几种？分别是如何变换的？主要有两种，即逐次比较式和VFC 式。
逐次比较式：就是把模拟量电压与组成二进制关系的标准电压一位一位地进行比较，达到将模拟电压变成二进制数的目的。
VFC ：将模拟电压变换为脉冲信号，由计数器进行计数。
这样在采样间隔内的计数值就与采样对象的积分值成比例。
实现了模数转换。
5）半周积分与傅氏算法的应用特点？半周积分：具有一定滤高频能力，但是不能滤直流分量。
全周波傅氏算法兼备了滤波和计算基本电气量的过程，是一种较好的算法，但其数据窗至少需要一个周期的采样值，仍显得速度不够快。
继电保护新原理新技术介绍..
U12 I12 ZCOM Arg I12 Z D
U 12 Arg I Z D 12
• 反方向元件的测量相角为：
• 动作方程为：
90o 270o
工频变化量方向继电器
• 正方向故障时：
ZS Z COM ＝Arg ＋ ZD 180
ZS ＝Arg Z 0 D
• 反方向故障时：
ZR Z COM ＋＝Arg 0 ZD ZR ＝Arg 180 ZD
工频变化量继电器的理论基础
重叠原理的应用
ES
M Z
I
ZK
N
ER
ES
M
Il
N
ER
U
UF
UF
Ul
UF
短路后状态
M I
正常负荷状态
N
U U U l I I I l
U
UF
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
K
jX
正向出口短路动作速度很快
S
M Y N
U F
P
U OP
Q
MY • 图中SM为保护背后电源阻抗， 为继电器整定阻抗。正向出口发 生短路，短路点电压变化U F 。 连接 SP线并引长交Y 点垂线于Q 点。则 YQ线为保护范围末端电 压变化量U OP 。显见，短路点 MY 线 SM 越短、 越近保护安装处、 越长，动作量U OP比制动量 U F 大得越多。U OP U F ，继电 器动作越快。最快可达到 4mS 现场曾有 3mS 动作于出口的记 录。
继电保护原理原理和常见问题处理方法
问题4.防跳问题
防跳回路是指防止跳跃的电气回路。开关装置配有 电气的分闸和合闸按钮，当分闸按钮一直按下时， 开关分闸，如果此时合闸按钮也一直按下，开关 就会出现合闸后立即分闸，分闸后又合闸的跳跃 动作。因此需要防跳回路，以防止开关发生这种 跳跃现象，进而保护开关装置以及负载免受保护
作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远 后备。其起动电流按躲最大负荷电流来整定的保护称为 过电流保护，此保护不仅能保护本线路全长，且能保护 相邻线路的全长。
优点：本线路和相邻下一线路全长
缺点：有动作时限（比过流Ⅱ段还要长）
过流Ⅲ段保护是后备保护，过流Ⅲ段保护的IdZ比 第Ⅰ、Ⅱ段的IdZ小得多，其灵敏度比第Ⅰ、Ⅱ 段更高
母线电压开放解释：是根据母线故障电压降低的特性， 正常电压情况下，即使有差动电流，电压闭锁，只有 电压降低到一定程度，才开放逻辑。
问题3.母差保护报交流异常
处理方法：母差保护在电站影响比较大，若有交流异常 应逐一检查装置的采样（包括角度）和极性。
问题4.线路纵差保护报通道告警
处理方法：应和供电局保护班确认，更换跳线或光缆的 芯号
五.输电线路纵联差动保护
采用光纤通道按相传送两侧电流量，本 身具有选相能力，不受系统振荡影响， 在非全相运行中有选择地快速动作， 不受TV断线影响。
由于带有制动特性，可防止区外故 障误动，不受失压影响，不反应负荷 电流，抗过渡电阻能力强。在短线路 上使用，不需要电容电流补偿功能。 在同杆并架线路上应用广泛。
母线大差比率差动用于判别母线区内和区外 故障,小差比率差动用于故障母线的选择
七.主变保护
1.变压器纵差保护 变压器的纵差保护是反应相间短路、高压侧
单相接地短路以及匝间短路的主保护，其 保护范围包括变压器套管及引出线。
电力系统继电保护基本原理
电力系统继电保护基本原理电力系统继电保护是电力系统中重要的安全保护措施，其基本原理是通过检测电力系统中的异常故障状态，并采取控制措施来迅速、准确地切除故障点，保护电力系统的安全运行。
下面将从基本概念、分类、原理以及应用等方面进行详细介绍。
一、基本概念继电保护是电力系统中用来对故障进行保护的设备。
它可以检测系统中的故障，并通过切除故障点、发送报警信号等手段来保护电力系统的安全运行。
二、分类根据继电保护的功能和应用，可以将其分为主保护、备用保护以及辅助保护。
1. 主保护：主保护是对电力系统中的主要设备（如变压器、发电机、电动机等）进行保护的措施。
主保护对应用最为严格的要求，需要快速、准确地切除故障点，并能适应系统的各种工作条件。
2. 备用保护：备用保护是为了当主保护出现故障或失效时，起到替代保护作用的设备。
备用保护的要求相对较低，主要是为了保证在主保护失效时仍能有效地保护电力系统。
3. 辅助保护：辅助保护是对系统中的辅助设备和线路进行保护的措施。
辅助保护的主要作用是检测系统中的异常情况，并发出相应的信号进行报警，以减少故障对系统的影响。
三、原理继电保护的工作原理是基于电气量的变化检测和测量。
通过对电流、电压、频率、功率因数等电气量的测量，判断系统中是否存在故障，并能够快速、准确地切除故障点。
1. 故障检测：继电保护能够检测到电力系统中的各种故障类型（包括短路、过载、接地故障等）。
通过对电流、电压等电气量进行检测和测量，在故障发生时能够及时判断故障类型和位置。
2. 故障切除：当继电保护检测到故障时，会通过控制开关进行故障点的切除。
切除故障的方式包括断开故障电路、切除故障设备、切换备用设备等。
3. 报警通知：继电保护还能够通过发送报警信号或故障信息来通知操作人员。
操作人员在接收到报警信息后，可以及时采取相应的措施来处理故障。
四、应用继电保护广泛应用于电力系统中的各个环节，包括输电线路、变电站、发电机等。
继电保护11纵差保护
7.3 平行双回线路保护
7.3.1 平行双回线路内部故障的特点
假设电流的正方向为由母线指向线路，且平行双回线路阻抗相等。
假设两侧等效电动势: EM EN 正常运行或区外故障时， II III , II' II'I
KD 差动
继电器 (a)区内故障；
TA
TA
KD 差动 继电器
(b)区外故障
当线路上发生区内故障和区外故障时，输电线两端的功率方向也有很大差 别。设功率正方向由母线指向线路，则线路发生区内故障时，两端功率方向都 由母线流向线路，两端功率方向相同，同为正方向；
而发生区外故障时，远故障点端功率由母线流向线路，功率方向为正，近 故障点端功率由线路流向母线，功率方向为负，两端功率方向相反。
7.1.1 纵联差动保护的基本原理 电流互感器采用环流法接线。流入继电器的
1、两侧电流量特征
电流为两个电流互感器二次电流的差。
(a)区内故障；
(b)区外故障
• 当线路发生区外短路故障或正常
运行时，两端电流相量关系为
TA
TA
Ig Im In (IM IN )/nTA 0 (7-1)
• 当线路发生区内故障时，在故障 点有较大短路电流流出：
Ig
II III nTA
m
nTA
IKM
(7- 8)
II
Z1 m Z1 ( Z1 m Z1 ) (1 m )Z1
IKM
1 m
2
IKM
III
Z1 m Z1 ( Z1 m Z1 ) (1 m )Z1
IKM
1 m
继电保护(纵联保护)页PPT文档
电力系统继电保护原理
LINYI UNIVERSITY
三、高频信号的利用方式
1、高频通道工作方式 经常无高频电流方式（即故障时发信）☆☆ 经常有高频电流方式（即长期发信） 移频方式（正常与故障发不同频率的信号）
2、传送高频信号的分类 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。当外部故障时，由一端的保护发出高频闭锁信号将 两端的保护闭锁，而当内部故障时，两端均不发因而也收 不到闭锁信号，保护即可动作于跳闸。
电力系统继电保护原理
LINYI UNIVERSITY
允许信号：收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件。 当内部故障时，两端保护应同时向对端发出允许信号，使保 护装置能够动作于跳闸，而当外部故障时，则收不到这种信 号，因而保护不能跳闸。
跳闸信号：收到这种信号是高频保护动作跳闸的充要条件。 利用装设在每一端的I段保护，当其保护范围内部故障而动 作 于跳闸的同时，还向对端发出跳闸信号，可以不经过其它控 制元件而直接使对端的断路器跳闸。每端发送跳闸信号保护 的动作范围小于线路的全长，而两端保护动作范围之和应大 于线路的全长。前者是为了保证动作的选择性，后者则是为 了保证全线上任一点故障的快速的动作。
电力系统继电保护原理
LINYI UNIVERSITY
5）高频收、发信机 收信机由继电保护控
制，通常在电力系统发生 故障时，保护部分起动之 后它才发出信号。高频收 信机接收由本端和对端所 发送的高频信号，经过比 较判断之后，再动作于继 电保护，使之跳闸或将它 闭锁。 6）接地刀闸：当检修连接滤波器时，接通接地刀闸，使结合电
处于电压平衡状态（因此得
名），不会起动继电器跳闸
内部故障时: GBm 与GBn之间二次侧有电流， GBm、 GBn的原边有较 大电流，起动继电器跳闸
南瑞继电保护新原理新技术
南京南瑞继保电气有限公司继电保护新原理新技术介绍线路保护部份光纤电流纵差保护工频变化量阻抗继电器工频变化量方向继电器单侧电源线<a name=baidusnap0></a>路上</B>发生短路防止纵联方向、纵联距离保护拒动的措施在有串联补偿电容线路上</B>的对策（略）工频变化量阻抗继电器重叠原理的应用工频变化量继电器的基本关系式正向短路基本关系式工频变化量继电器的基本关系式反向短路基本关系式工频变化量阻抗继电器的构成用于构成快速距离Ⅰ段。
其动作方程为： Uop为整定值末端电压, 上式代表定值末端电压变化量大于时继电器动作, 否则不动作。
对相间阻抗继电器对接地阻抗继电器为动作门槛，取故障前工作电压的记忆量正向短路动作特性当落在圆内继电器动作保护过渡电阻的能力很强，该能力有很强的自适应能力。
由于与相位相同，所以过渡电阻附加阻抗是纯阻性的。
因此区外短路不会超越。
正向出口短路没有死区。
正向出口短路动作速度很快。
保护背后运行方式越大，本线路越长，动作速度越快。
系统振荡时不会误动，不必经振荡闭锁控制。
适用于串补线路。
正向出口短路动作速度很快图中为保护背后电源阻抗，为继电器整定阻抗。
正向出口发生短路，短路点电压变化。
连接线并引长交点垂线于点。
则线为保护范围末端电压变化量。
显见，短路点越近保护安装处、越短、线越长，动作量比制动量大得越多。
，继电器动作越快。
最快可达到现场曾有动作于出口的记录。
反向短路动作特性反向短路时落在第Ⅲ象限，进入不了圆内。
因而继电器不会误动。
而有良好的方向性。
工频变化量方向继电器工频变化量方向继电器工频变化量方向继电器特点单侧电源线路上</B>发生短路纵联保护拒动的原因以闭锁式为例及对策原因：如果负荷侧起动元件未起动,则将由远方起信起动发信,闭锁了电源侧的纵联保护。
对策：负荷侧如果起动元件未起动，则检查当任一个相电压或相间电压降低到小于0.6倍额定电压时,将远方起信推迟100mS。
继电保护及原理归纳
主要的继电保护及原理一、线路主保护（纵联保护）纵联保护：利用某种通信通道将输电线路两端的保护装置纵向连接起来，将各端的电气量传送到对端，将各端的电气量进行比较，一判断故障在本线路范围内还是范围之外，从而决定是否切断被保护线路。
任何纵联保护总是依靠通道传送的某种信号来判断故障的位置是否在被保护线路内，信号按期性质可分为三类：闭锁信号、允许信号、跳闸信号。
闭锁信号：收不到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。
允许信号：收到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。
跳闸信号：收到这种信号是保护动作与跳闸的充要条件。
按输电线路两端所用的保护原理分，可分为：（纵联）差动保护、纵联距离保护、纵联方向保护。
通道类型：一、导引线通道；二、载波（高频）通道；三、微波通道；四、光纤通道。
1）（纵联）差动保护（纵联）差动保护：原理是根据基尔霍夫定律，即流向一个节点的电流之和等于零。
差动保护存在的问题：一、对于输电线路1、电容电流：电容电流从线路内部流出，因此对于长线路的空载或轻载线路容易误动。
解决办法：提高启动电流值（牺牲灵敏度）；加短延时（牺牲快速性）；必要是进行电容电流补偿。
*注：穿越性电流就是在保护区外发生短路时，流入保护区内的故障电流。
穿越电流不会引起保护误动。
2、 TA断线，造成保护误动解决办法：使差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件：本侧起动原件起动；本侧差动继电器动作；收到对侧“差动动作”的允许信号。
保护向对侧发允许信号条件：保护起动；差流元件动作3、弱电侧电流纵差保护存在问题（变压器不接地系统的弱电侧在轻载或空载时电流几乎没有变化）解决办法：除两侧电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不对应起动元件外，加装一个低压差流起动元件。
4、高阻接地是保护灵敏度不够在线路一侧发生高阻接地短路时，远离故障点的一侧各个起动元件可能都不启动，造成两侧差动保护都不能切除故障。
解决办法：由零序差动继电器，通过低比率制动系数的稳态相差元件选相，构成零序1 段差动继电器，经延时动作。
继电保护新原理与新技术-新型母线保护
各连接元件电流互感器变比不一 致时的自动调整
• 各连接元件电流互感器变比不一致时装 置在软件中将模数转换后的数值乘一个 系数进行自动调整。 系数进行自动调整。不必再加辅助变流 器
谢 谢！
•工频变化量阻抗继电器 ∆Z ) 工频变化量阻抗继电器( 工频变化量阻抗继电器 工频变化量阻抗继电器( 工频变化量阻抗继电器( ∆Z）
∆U < ZS ∆∑I
Rg
∆U F
∑ ∆i ∆u
Z S1
ZS 2
ZS3
RgES1ES 2ES 3Z S1
ZS 2
ZS3
实际使用时 有一定裕度。 有一定裕度。
UN ZS = I cdzd
1. 由于电流互感器存在角度误差，因此即使一、二次电 由于电流互感器存在角度误差，因此即使一、 流有效值的差不大于10％，它所引起的差电流也往往 10％， 流有效值的差不大于10％，它所引起的差电流也往往 会大于一次电流的10 10％。 会大于一次电流的10％。 即使一次电流达到100多倍额定电流， 100多倍额定电流 2. 即使一次电流达到100多倍额定电流，其二次 电流也不会为零。 电流也不会为零。 3. 当一次电流含有很大的非周期分量且衰减时间常数较 长时，在暂态过程中，尤其是在起始的2 长时，在暂态过程中，尤其是在起始的2～3个周波之 二次电流会出现严重的缺损， 内，二次电流会出现严重的缺损，从而引起的很大的 差电流。 差电流。 短路初始阶段电流互感器并不会马上饱和， 4. 短路初始阶段电流互感器并不会马上饱和，一、二次 总有一段正确传变时间，一般情况下该时间大于2ms 2ms。 总有一段正确传变时间，一般情况下该时间大于2ms。
自适应加权差动保护的特点
• 母线外短路抗TA饱和性能优异(2ms以后饱和就 母线外短路抗TA饱和性能优异(2ms以后饱和就 TA饱和性能优异(2ms以后饱和 可可靠制动） 可可靠制动） • 动作速度快（8～12ms即可发跳闸命令） 动作速度快（ 12ms即可发跳闸命令 即可发跳闸命令） • 灵敏度高。由于都采用工频变化量继电器不受 灵敏度高。 负荷电流的影响。 负荷电流的影响。受短路点的过渡电阻的影响 小。 • 灵敏度不受常规制动系数的影响 这样从根本上解决了母差保护 安全性与快速性和灵敏性之间的矛盾
南瑞继电保护新原理新技术介绍(含纵差)
保护配置
主 型 号 纵 联 保 护 纵联工频变化 量方向和纵联 零序方向 纵联距离和纵 联零序方向 光纤分相电流 差动 后 备 保 护 重合闸 要 功 能
RCS-901
RCS-902
工 频 变 化 量 距 离
RCS-931
三段式相间和接地 距离 二段零序方向过流 (A型) 四段零序方向过流 (B型) 零序反时限过流（ 零序反时限过流（ D型）
& M IM
I& N N
I&C
输电线路电流纵差保护的主要问题
⑵ 重负荷情况下线路内部经高 电阻接地短路， 电阻接地短路，灵敏度可能不 够。 负荷电流是穿越性的电流， 负荷电流是穿越性的电流， 它只产生制动电流而不产生动 作电流。 作电流。 经高电阻短路， 经高电阻短路，短路电流 I&K 很小， 很小，因此动作电流很小 因而灵敏度可能不够。 因而灵敏度可能不够。 解决方法： 解决方法： 采用工频变化量比率差动继 电器和零序差动继电器
931保护中差动继电器的种类和特点
ICDφ
• 稳态Ⅰ段分相差动继电器 稳态Ⅰ 的构成 动作电流: 动作电流
& & I CD φ = I Mφ + I Nφ
制动电流: 制动电流
0.75
& & I Rφ = I Mφ − I Nφ
I H 取为定值单中‘差动电 取为定值单中‘
IH
I Rφ
流高定值’ 流高定值’、4倍实测电容 倍实测电容
• 与零序差动继电器配合使用 与零序差动继电器配合使用 作为选相用的稳态分相差动 继电器的构成 动作电流 I CDBC φ 为经过电容 电流补偿后的差动电流。 电流补偿后的差动电流。 制动电流
继电保护(纵联保护)
目录
CONTENTS
• 继电保护概述 • 纵联保护基本原理 • 纵联保护主要类型及其特点 • 纵联保护在电力系统中的应用 • 纵联保护性能评估与改进方向 • 总结与展望
01 继电保护概述
CHAPTER
定义与原理
定义
继电保护是一种在电力系统中，当电气设备发生故障或异常运行时，能够自动、 迅速、有选择地将故障设备从系统中切除或发出警报信号的保护措施。
原理
继电保护的原理主要基于电流、电压、功率等电气量的变化，通过测量、比较、 逻辑判断等环节，实现对故障或异常情况的识别和处理。
发展历程及现状
20世纪初
熔断器时代，简单过流保护。
20世纪30年代
电磁型继电器广泛应用于保护系统。
20世纪50年代
晶体管保护开始研究，60年代得到实际应用。
20世纪70年代
保障系统安全稳定运行
当电气设备发生故障时，继电保护能够迅速切除故障设备 ，防止故障扩大，保障系统的安全稳定运行。
提高供电可靠性
通过合理的配置和整定，继电保护能够最大限度地减小故 障对系统的影响，提高供电可靠性。
提供故障信息
继电保护装置能够记录故障发生时的电气量信息，为故障 分析和处理提供重要依据。
促进自动化水平提升
选择性
灵敏性
通过比较线路两端的电气量信息，能够准 护对故障的反应灵敏，能够迅速感 知并切除故障。
纵联保护实现方式
导引线方式
利用专用导引线传输线路两端的 电气量信息，实现纵联保护。这 种方式简单可靠，但导引线的建
设和维护成本较高。
载波通信方式
利用电力线载波或微波等通信方 式传输线路两端的电气量信息， 实现纵联保护。这种方式无需专 用导引线，但通信质量受电力线
继电保护新原理与新技术-距离保护基础知识篇
谢谢！
方向阻抗继电器
• 比相式动作方程：
Z Z 0 J zd 90 arg 270 Z J
0
偏移特性阻抗继电器
• 比相式动作方程：
Z Z 0 J A 90 arg 270 Z Z J B
0
以Zzd为弦的圆特性
• 比相式动作方程：
Z Z 0 J zd 90 arg 270 Z J
• 式中：
Z R e R a g g IM IM
•
I
I
j
为
I 超前 I M 的角度。
过渡电阻产生的附加阻抗及对阻 抗继电器的影响
cos jsin ，因而 Z a 可能呈 • 由于 e 现不同的性质，从而导致测量阻抗发生变化。
j
过渡电阻产生的附加阻抗及对阻 抗继电器的影响
• 如图，在Ｆ点经过渡电阻短路：
过渡电阻产生的附加阻抗及对阻 抗继电器的影响
• 以单相接地短路为例，阻抗继电器的测量阻抗为：
IZ I R I U K g M M Z Z R Z Z J K g K a I I I M M M
过渡电阻产生的附加阻抗及对阻 抗继电器的影响
短路时母线残压计算的一般公式
U Uk I1Z1 I 2Z2 I0 Z0 Z0 Z1 Uk (I 1I 2 I0 )Z1 3I0 Z1 3Z1 Uk I Z1 K3I0Z1 Uk (I K3I0 )Z1
短路时母线残压计算的一般公式
继电保护新原理与新技术 距离保护基础知识
电力系统继电保护原理及新技术应用第4章 输电线路的纵联保护
4.5.1 纵联方向保护工作原理
图4-18 纵联方向保护原理图
图4-19 闭锁式纵联方向保护原理示意图
图4-20 允许式纵联方向保护原理示意图
4.5.2 纵联方向保护基本原则
1．启动元件设置
纵联保护采用双侧测量原理，不能单侧工作。 采用两套定值启动发信、跳闸回路，当高定 值条件满足准备跳闸时，由于高、低定值间考虑 足够的配合系数（高定值一般为低定值的1.5～2 倍），如果低定值元件未损坏，可以认为两侧低 定值元件均已启动发信。 这样就保证纵联保护准备跳闸时是在两侧保 护均已启动的状态下。
图4-6 发信机原理框图
图4-7 收信机原理框图
4．光纤通道
图4-8 光纤通信原理
Hale Waihona Puke 图4-9 光纤结构与光缆结构图4-10 专用光纤方式连接
图4-11 数字复接方式连接（单侧示意图）
光纤通信有以下几个方面的优点。 ① 频带宽，信息容量大。 ② 传输损耗低，传输距离远。 ③ 制造光纤、光缆的原材料资源丰富， 可节约大量制造电缆所需要的铜和铅。 ④ 光缆具有体积小、重量轻的优点，便 于通信线路的敷设。 ⑤ 光纤通信系统抗干扰能力强，使用安 全。
图4-28 “功率倒向”示意图
4.5.4 允许式纵联方向保护基本逻 辑结构
图4-29 允许式纵联方向保护原理框图
4.6 纵联距离、零序方向保护
图4-30 闭锁式纵联距离零序保护故障测量程序框图
图4-31 允许式纵联距离零序保护故障测量程序框图
光纤通信有以下缺点。 ① 光纤弯曲半径不能过小，一般不小于 30mm。 ② 光纤的切断和连接工艺要求高。 ③ 分路、耦合复杂。
4.4 纵联差动保护
4.4.1 导引线保护 4.4.2 光纤分相差动保护
继电保护新原理与新技术距离保护基础知识篇PPT学习教案
继电保护新原理与新技术距离保护基础 知识篇
会计学
1
基础知识
1、阻抗继电器的动作方程与 动作特性的对应关系
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短路时母线残压计算的一般公式
对于相间故障，母线上的故障相间电压为：
U Uk I Z1
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短路时母线残压计算的一般公式
前面的母线残压计算的一般公式，适用于任何 故障类型中对任何一相或相间电压的计算。也 适用于非全相中运行相又发生故障时对母线电 压的计算。
注意：当发生短路时输电线路上的相压降不等 于 IZ1 。只有发生的是不接地短路故障时才 是正确的。
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苹果型阻抗继电器
比相式动作方程：
900 arg Z J Z zd 2700
ZJ
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直线型阻抗继电器
比相式动作方程：
1800 arg ZJ Zzd 3600 R
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折线型阻抗继电器
比相式动作方程： 1800 arg ZJ Zzd 3600
U k
(I 1I2
I0 )Z1
3I0
Z0 Z1 3Z1
Z1
U k I Z1 K 3I0Z1
Uk (I K 3I0 )Z1
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短路时母线残压计算的一般公式
式中 K Z0 Z1
3Z1
为零序电流补偿系数。
从短路点到保护安装处的线路故障相电压降为：
(I K3I0 )Z1
继电保护新原理与新技术-暂态保护
• 解决目前暂态量保护中存在问题的相应措施： • a.光学互感器的出现使传变高频暂态量成为可
能。由于其抗电磁干扰能力强、频率响应特性 良好等特点,光学互感器已经越来越多地应用到 电力系统继电保护领域。
• 在基于工频的传统保护中，故障产生的 暂态高频信号被当作干扰虑掉，保护研 究工作主要在设计滤波器上。
暂态保护原理及应用
• 暂态保护通过特殊设计的高频检测装置 和算法从故障暂态中提取所需的工频信 号，利用专门设计的快速信号处理算法 来判断故障。
• 暂态保护利用的信号从数千到上兆赫兹， 微处理器技术的发展使得暂态保护的实 现成为可能。
暂态保护原理及应用
• 目前，暂态保护由于受传感器频宽的限 制还不能完全提取出关键的信息，还没 有出现优于传统保护的新功能。
暂态保护原理及应用
• 故障测距 • 阻抗法：受工频因数影响大，准确性低。 • 行波法：受反射波影响大，准确性低。
暂态保护原理及应用
• 基于高频暂态的故障定位方法准确度高。 • 暂态故障定位的准确度直接与信号的采
暂态保护原理及应用
• 基于故障暂态的相电流增量的选相方法， 由于其快速性，目前被广泛应用。但不 能满足所有的选相的要求。
• 利用故障产生的高频信号的神经元选相 方法可以解决各种复杂情况下的选相问 题。
暂态保护原理及应用
• 瞬时与永久性故障的判别： • 基于故障产生的高频信号的判别方法，
能够准确的判别出瞬时性故障和永久性 故障的持续时间。它不但应用简单而且 为三相重合闸瞬时性故障和永久性故障 的判别难题提供了解决方法。
【继保原理】主变纵差保护原理简述
【继保原理】主变纵差保护原理简述扫描下方二维码加小编好友邀请您进入技术讨论群微信私聊小编自动推送资料本文转载自：盐都继保小屋纵差保护本期将为大家讲解变压器纵差动保护的相关知识，由于信息量较大，所以本期将分为几小节进行。
废话少说，一起看看吧！构成原理及接线变压器纵差保护是变压器绕组故障时的主保护，其保护范围是各侧电流互感器之间包围的部分，包括变压器本身、电流互感器与变压器之间的引出线。
1、构成原理与线路纵差保护不同是的，变压器纵差保护不满足基尔霍夫电流定律，涉及到电磁感应关系的各侧电流，根据磁势平衡原理：i1W1+i2W2=i0W1i1和i2以流入变压器为正方向的电流，i0为励磁电流，W1、W2分别为两侧绕组的匝数。
如果忽略励磁电流i0，则有i1W1+i2W2=0，如果变压器的变比、CT的变比以及星-角接线带来的相位差异都被正确补偿的话（这点很重要，涉及到保护装置的计算原理，也是本节主要内容），则有i1+i2=0也就是说，变压器正常与运行时，流入变压器的电流等于流出变压器的电流，其向量和等于0.2、原理接线下面，我们就按照以上的设定，看看变压器正常运行时、内部短路以及外部短路时的情况，其原理接线如图1所示：图1：变压器纵差保护的接线原理图如果变压器各侧电流以流入变压器的方向为正，如图1（a)和(c)所示，变压器正常运行和外部短路时，流过变压器的电流为“穿越”电流，即i1+i2=0,纵差保护不动作；如图1（b）所示，变压器内部短路时，i1+i2≠0，纵差保护动作。
装置差流计算补偿看到这里，如果你感觉变压器差流的原理也不过如此嘛，那么请再耐心看完本篇文章，因为我们的故事才刚开始。
（以下内容均建立在二次回路接线正确的基础上）从上面我们了解了变压器纵差保护的基本原理，现在我们回到开始的设定，来讨论下图中红字的问题。
1、幅值校正流入纵差保护装置内的电流为CT二次侧电流，受变压器的变比以及各侧CT变比的影响，如果不进行幅值校正的话，会有差流出现，下面我们以一个实例来说明。
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931保护中差动继电器的种类和特点
• 零序差动继电器的构成 动作电流
I CD 0
I CD 0 I M 0 I N0
制动电流
I I R0 I M0 N0
0.75
I QD0 为定值单中‘零序起动
I R0
I QD0
电流定值’。 经100ms延时动作。 零序差动继电器本身无选相 功能，所以再另外用稳态分 相差动继电器选相。两者构 成‘与’门。
大于电容电流,依靠定值躲 电容电流影响.
931保护中差动继电器的种类和特点
工频变化量差动继电器的特点 • 不受负荷电流的影响。因此负荷电流不会产生 制动电流。 • 受过渡电阻的影响也较小。 • 在单侧电源线路上发生短路，只要短路前有负 荷电流，短路后无电源侧的工频变化量电流也 会形成动作电流。 由于上述原因该继电器很灵敏。提高了重负荷 线路上发生经高电阻短路时的灵敏度。
0.15
IL
I CDBC
I I CD I M N
I R
I L 为 I QD0 、0.6倍实测电容电
流和
0.6U N 中的最大值。制动 X C1
系数仅取为0.15。
931保护中差动继电器的种类和特点
选相用稳态分相差动继电器特点 • 由于 I L 值和制动系数值都取得很小，所以该继电 器很灵敏。不会影响零序差动继电器的灵敏度。 • 由于 I L 比电容电流小，故动作电流要经电容电流 补偿。 • 当‘计算电容电流与实测电容电流相差较大’时、 判断TV断线时、‘判断电容电流很小’时，动作 电流不再进行电容电流的补偿。为防止电容电流 IM IL 的影响，将初始动作电流由 抬高到 。因为 电容电流的补偿要用到TV的电压和线路容抗的定 值，而这些值现在可能是不正确的。
南京南瑞继保电气有限公司
继电保护新原理新技术 介绍
线路保护部份
1. 2. 3. 4. 光纤电流纵差保护原理 工频变化量阻抗继电器 工频变化量方向继电器 以正序电压作为极化量的阻抗继电器和 电抗继电器构成的距离保护 5. 振荡闭锁新原理 6. 单侧电源线路上发生短路防止纵联保护 拒动的措施 7. 在有串联补偿电容线路上线路保护的对 策
931保护中差动继电器的种类和特点
选相用稳态分相差动继电器特点
• 判别‘电容电流很小’的判据 UN I CD 0.1I N 0.1I N 及 X C1 满足上两判据说明电容电流很小，不需进行 电容电流的补偿。但为了在空载电容电流作用下 该继电器不误动，将起始动作电流由 I L 抬高 到 I M 。因为电容电流很小，该 I M 值也不是很 大，不会影响线路内部短路灵敏度。
防止TA断线误动的措施
• 防止TA断线误动的措施是：只有在两侧起动元件均起 动，两侧差动继电器都动作的条件下才能发出跳闸命令。 为此，每一侧差动继电器动作后都要向对侧发一个允许 信号。差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件: ① 本侧起动元件起动 ② 本侧差动继电器动作 ③ 收到对侧‘差动动作’的允许信号 • 这样当一侧TA断线，由于电流有突变或者有‘零序电 流’， 起动元件可能起动，差动继电器也可能动作。但对侧没 有断线，起动元件没有起动。差动继电器没有进行计算， 不能向本侧发‘差动动作’的允许信号。所以本侧不误
931保护中差动继电器的种类和特点
零序差动继电器的特点 • 由于不反应负荷电流，所以负荷电流 不产生制动电流。 • 受过渡电阻的影响较小。 因此在重负荷线路上发生经高电阻 短路时灵敏度较高。
931保护中差动继电器的种类和特点
• 与零序差动继电器配合使用 作为选相用的稳态分相差动 继电器的构成 动作电流 I CDBC 为经过电容 电流补偿后的差动电流。 制动电流
电容电流的补偿
I I I C MC NC
M
1 C 2
其中
N
I MC
1 C 2
U U U U U M0 M0 M1 M2 I MC M0 2 X C1 2 X C 2 2 X C 0 2 X C1 2 X C1
j2 X CΒιβλιοθήκη j2 X CI NC
M I M
I N N
IC
⑴ 电容电流的影响 电容电流是从线路内部流出的 电流，因此它构成动作电流。 由于负荷电流是穿越性的电流， 它只产生制动电流。所以在空 载或轻载下电容电流最容易造 成保护误动。 解决方法： ① 提高起动电流定值 ② 必要时进行电容电流补偿
输电线路电流纵差保护的主要问题
931保护中差动继电器的种类和特点
ICD
• 稳态Ⅰ段分相差动继电器 的构成 动作电流
I I CD I M N
制动电流
0.75
IH
I I R I M N
I R
流高定值’、4倍实测电容 4U N 电流和 中的最大值。 X C1 依靠 定值躲电容电流。
I H 取为定值单中‘差动电
‘长期有差流’的装臵异常信号
装臵发了‘长期有差流’的信号后 1 • 如果‘TA断线闭锁差动’控制字 则闭锁差动保护。 0 • 如果‘TA断线闭锁差动’控制字 则不闭锁差动保护。但是将差动继电 器的定值抬高到 ‘TA断线差流定 值’。
弱电侧电流纵差保护存在的问题
• 当有一侧是弱电源侧或无电源侧，在线路内部 短路时，无电源侧起动元件可能不起动。例如 无电源侧变压器中性点不接地，短路前线路空 载，短路后由于既无电流突变量又无零序电流， 起动元件不动作。起动元件不动作，程序在正 常运行程序。此时无电源侧差动继电器没有进 行计算，不会向对侧发允许信号。导致电源侧 电流纵差保护拒动。 • 为解决该问题，931保护中增加一个低压差流起 动元件。
光纤电流纵差保护原理
• 以母线流向被保护线路 方向为正方向 • 动作电流(差动电流)为
M
IM
IN
N
I I CD I M N
• 制动电流为
I IR I M N
• 动作电流与制动电流对 应的工作点位于比率制 动特性曲线上方，继电 器动作。
输电线路电流纵差保护原理
线路内部短路 • 动作电流
‘长期有差流’的装臵异常信号
• 在TA断线侧如果起动元件没有起动（例如空载 情况下发生断线），在正常运行运行程序中有 压差流元件动作，10秒后发‘长期有差流’信 号。如果起动元件起动了，程序进入故障计算 程序。在该程序中，由于收不到对侧允许信号 保护不会误动。起动元件连续7秒不动作，返还 正常运行程序。再经10秒后发‘长期有差流’ 信号。 • 在TA未断线侧在正常运行程序中10秒后也可发 出‘长期有差流’信号。
⑶ TA断线，差动保护会误动。 为了在单侧电源线路内部短路时电流 纵差保护能够动作，因此差动继电器在 动作电流等于制动电流时应能保证动作。 这样在一侧TA断线时差动保护会误动。 解决方法： 采取措施防止TA断线时差动继电器误 动。
输电线路电流纵差保护的主要问题
⑷ 由于两侧TA暂态特性和饱和程度 的差异、二次回路时间常数的差异 在区外故障或区外故障切除时出现 差动电流（动作电流），容易造成 差动继电器误动。 解决方法： 提高比率制动特性的起动电流和 制动系数。在制动量上增加浮动门 槛。
输电线路电流纵差保护的主要问题
⑸ 两侧采样不同步，造成不平衡电流的加大。 线路纵差保护与元件保护中用的纵差保护 不同，线路纵差保护两侧电流是由不同装臵采 样的。两侧电流采样时间不一致，使动作电流 不是同一时刻的两侧电流的相量和，最大的误 差是相隔一个采样周期（931保护是0.833ms,折 合工频电角度为 150 ）。这将加大区外故障时 的不平衡电流。 解决方法： 使两侧采样同步，或进行相位补偿。
931保护中差动继电器的种类和特点
• 稳态Ⅱ段分相差动继电器的 构成 动作电流
ICD
I I CD I M N
制动电流
0.75
I I R I M N
I M 取为定值单中‘差动电
I R
IM
流低定值’、1.5倍实测电容 1.5U N 电流和 中的最大值。依 X C1 靠定 值躲电容电流。
⑵ 重负荷情况下线路内部经高 电阻接地短路，灵敏度可能不 够。 负荷电流是穿越性的电流， 它只产生制动电流而不产生动 作电流。 经高电阻短路，短路电流 IK 很小，因此动作电流很小 因而灵敏度可能不够。 解决方法： 采用工频变化量比率差动继 电器和零序差动继电器
M I M
I N N
I K
输电线路电流纵差保护的主要问题
防止TA断线误动的措施
主程序 采样程序 N 起动？ Y
正常运行程序
故障计算程序
• 差动保护部分的计算，包括: 差动继电器的计算、逻辑程 序和出口程序都在‘故障计 算程序’中进行。也可以说 只有起动元件起动后才投入 差动保护。起动元件如果不 起动，在正常运行程序中差 动保护根本没有计算，相当 于差动保护没有投入。
N I N
I I I 0 I CD I M N K K
• 制动电流
I I I 2I IR I M N K K K
I K
• 因为 I CD I R 继电器不动。 • 凡是穿越性的电流不产生 动作电流，只产生制动电 流。
输电线路电流纵差保护的主要问题
M I M
I N N
I K
I I I CD I M N K
I I I R M N
• 制动电流
• 因为 I CD I R 继电器动作。 • 凡是在线路内部有流出的 电流，都成为动作电流。
输电线路电流纵差保护原理
线路外部短路
• 动作电流
MI M
采样数据的传输
在64kb/s通信接口的条件下，实现了 每周12点采样数据的传输，而其他差动 保护每周仅传输4～6点。每周12点的采 样数据保证了差动继电器工作的正确性 和工频变化量差动继电器的实现。 在2Mb/s通信接口的条件下，实现了每 周24点采样数据的传输及差动计算。