纵联差动保护原理
纵联差动保护原理
纵联差动保护原理
纵联差动保护是电力系统中常用的保护方式之一,用于检测和保护多个平行的发电机或变压器组的差动故障。
其原理是根据比较线圈中电流的差值来判断系统是否存在差动故障,并发出保护信号。
在纵联差动保护中,一组比较线圈置于发电机或变压器的两端,同时连接到保护装置中。
当正常运行时,比较线圈中的电流应该是相等的,差动电流为零。
而当系统发生差动故障时,比较线圈中的电流会出现差异,差动电流会产生并流入保护装置。
保护装置对比较线圈中的电流进行比较,并设定一个差动电流阈值。
当差动电流超过阈值时,保护装置会判断为故障发生,并发出保护信号,触发断路器进行故障切除,保护系统的正常运行。
为了提高纵联差动保护的检测能力和可靠性,通常还会采用差动电流的变比校正,以消除发电机或变压器的变比误差对差动保护的干扰。
此外,还可以通过差动电流的零序和负序成分的检测来区分故障类型,提高保护的选择性。
总之,纵联差动保护通过比较发电机或变压器两端的电流差异来检测差动故障,从而保护电力系统的安全运行。
它是一种常用且有效的保护方式,广泛应用于电力系统中。
线路纵联差动 零序差动保护原理
线路纵联差动零序差动保护原理下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改,请根据实际需要进行调整和使用,谢谢!本店铺为大家提供各种类型的实用资料,如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等,想了解不同资料格式和写法,敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!线路纵联差动保护是电力系统中一种常见的保护手段,它主要用于保护电力输电线路免受纵联故障的影响。
纵联保护原理
纵联保护原理线路的纵联保护是指反应线路两侧电量的保护,它可以实现全线路速动。
而普通的反应线路一侧电量的保护不能做到全线速动。
纵联差动是直接将对侧电流的相位信息传送到本侧,本侧的电流相位信息也传送到对侧,每侧保护对两侧电流相位就行比较,从而判断出区内外故障。
是属于直接比较两侧电量对纵联保护。
目前电力系统中运行对这类保护有:高频相差保护、导引线差动保护、光纤纵差保护、微波电流分相差动保护。
纵联方向保护:反应线路故障的测量元件为各种不同原理的方向元件,属于间接比较两侧电量的纵联保护。
包括高频距离保护、高频负序方向保护、高频零序方向保护、高频突变量方向保护。
先了解一下纵联差动保护:为实现线路全长范围内故障无时限切除所以必须采用纵联保护原理作为输电线保护。
输电线路的纵联差动保护(习惯简称纵差保护)就是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向连接起来,将各端的电气量(电流、功率的方向等)传送到对端,将两端的电气量比较,以判断故障在本线路范围内还是在线路外,从而决定是否切断被保护回路.纵联差动保护的基本原理是基于比较被保护线路始端和末端电流的大小和相位原理构成的。
高频保护的工作原理:将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号,然后,利用输电线路本身构成高频电流通道,将此信号送至对端,以比较两端电流的相位或功率方向的一总保护装置。
安工作原理的不同可分为两大类:方向高频保护和相差高频保护。
光纤保护也是高频保护的一总原理是一样的只是高频的通道不一样一个事利用输电线路的载波构成通道一个是利用光纤的高频电缆构成光纤通道。
光纤通信广泛采用PCM调制方式。
这总保护发展很快现在一般的变电站全是光纤的了经济又安全。
距离保护:距离保护是通过测量被保护线路始端电压和线路电流比值而动作的一总保护,这个比值被称为测量阻抗Zm,用来完成这一测量任务的元件称为阻抗继电器KI。
因为在短路时的测量阻抗反应了短路点到保护安装点之间距离的长短,所以这总原理的保护为距离保护,有时也称之为阻抗保护。
纵联差动保护原理
纵联差动保护原理
纵联差动保护是一种电力系统中常用的保护方式,用于检测和保护主变压器、发电机、母线等重要设备的故障。
其基本原理是比较设备两侧电流的差值,当差值超过设定值时,即认为发生了故障,触发保护动作。
纵联差动保护的工作原理可以分为两个阶段:采样和比较。
首先,在设备两侧分别安装电流互感器,采样得到两侧电流的信号。
这些信号经过放大和调节后,送入差动继电器。
差动继电器进行差动计算,即计算两侧电流的差值。
如果差值低于设定值,差动继电器保持动作,表示系统正常。
但当差值超过设定值,差动继电器即判定为发生故障,触发保护装置的动作。
纵联差动保护的核心是差动继电器,其内部包含了一个差动计算单元和一个保护决策单元。
差动计算单元计算两侧电流的差值,并将结果送入保护决策单元。
保护决策单元根据计算结果,进行故障判定和相应的保护动作。
纵联差动保护的设计要考虑到系统的复杂性和可靠性。
在设计时,需要合理选择互感器的参数、差动计算的方式和设定值。
此外,还需要考虑到与其他保护装置的协调工作,使整个保护系统能够快速、准确地检测和定位故障,并采取适当的措施进行隔离和保护。
综上所述,纵联差动保护通过比较设备两侧电流的差值来检测和保护设备的故障。
它是一种重要的电力系统保护方式,能够有效地提升系统的可靠性和安全性。
纵联差动保护
6.2 纵联差动保护6.2.1 基本原理6.2.1.1 定义差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置,一般分为纵联差动保护和横联差动保护。
变压器的差动保护属纵联差动保护,横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。
6.2.1.2 基本原理变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区(纵差保护区为电流互感器TA 1、TA 2之间的范围)外故障时,流入差动继电器中的电流为零,即2•'I -2•''I =0,保证纵差保护不动作。
但由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同,因此,为了保证纵差保护的正确工作,就须适当选择两侧电流互感器的变比,使得正常运行和外部故障时,两个电流相等。
(a) 双绕组变压器正常运行时的电流分布 (b) 三绕组变压器内部故障时的电流分布(图6.4 变压器纵差保护原理接线图)在图6.4(a )双绕组变压器中,变压器两侧电流1•'I 、1•''I 同相位,所以电流互感器TA 1、TA 2二次的电流2•'I 、2•''I 同相位,则2•'I -2•''I =0的条件是2•'I =2•''I ,即 2•'I =2•''I =11i n I •'=21i n I •'' (6.1) 即 12i i n n =11••'''I I =T K (6.2) 式中,1i n 、2i n ——分别为TA 1、TA 2的变比; T K ——变压器的变比。
若上述条件满足,则当变压器正常运行或纵差保护区外故障(以下简称“区外故障”或“区内故障”)时,流入差动继电器的电流为K I •=2•'I -2•''I =0 (6.3)当区内故障时,2•''I 反向流出,则流入差动继电器的电流为K I •=2•'I +2•''I > 0 (6.4) 当K I > 0时,差动继电器动作,驱动变压器两侧断路器分闸,对变压器起到保护作用。
纵联差动保护
(2)带制动特性的差动继电器
Ir
带制动特性的差动继电器动作方程为: m I n K res I res I
I 其中:K res为制动系数,res 为制动电流。
I set
• • m
动作区
非动作区
I res
I res 取值又可分为两种形式:
I res | I
I res | I
• m
- I
r
I
m
I
K2故障(或正常运行)时: K1故障(内部短路)时:
Im In
Ir 0
I m , I n 接近同相 I r 0
具有很大量值
因此利用差动电流的幅值大小可以区分区外和区内短路。 考虑实际在正常运行或外部故障时,由于两端TA不可能完全相同,以及两端 TA饱和情况不一致等因数,流入KD的电流通常不为零(不平衡电流),因而在设 计差动继电器的动作判据时需考虑其影响。
2.电流纵差保护的动作方程及特性
(1)不带制动特性的差动继电器
不带制动特性的差动继电器动作方程为: m I n I set I
Ir
动作区
I set
I set 的整定有两个方面 : 1)躲过外部短路时的最大不平衡电流 2)躲过最大负荷电流 取以上两者的最大值作为整定值。
非动作区
I res
n
•
|
n| | I|来自(3)差动继电器典型动作方程及特性
I
m
I
n
K res I
I op 0
m
I
n
I
m
I
n
光纤纵联差动保护原理
光纤纵联差动保护原理
光纤纵联差动保护是一种利用光纤通道进行数据传输的保护方式,其基本原理是利用基尔霍夫定律,将流入被保护设备的电流和流出的电流相等,差动电流等于零。
当设备出现故障时,流进被保护设备的电流和流出的电流不相等,差动电流大于零。
当差动电流大于差动保护装置的整定值时,保护动作,将被保护设备的各侧断路器跳开,使故障设备断开电源。
光纤纵联差动保护利用光纤通道,实时向对侧传送电流采样数据,同时接收对侧数据。
各侧保护利用本地和对侧电流数据进行差动电流计算,根据差动制动特性进行故障判别。
以上信息仅供参考,如需了解更多信息,建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
纵联差动保护原理
一、发电机相间短路的纵联差动保护将发电机两侧变比和型号相同的电流互感器二次侧图示极性端纵向连接起来,差动继电器KD 接于其差回路中,当正常运行或外部故障时,I 1 与 I 2 反向流入,KD 的电流为11TA I n - 22TA I n =1I '— 2I '≈0 ,故KD 不会动作.当在保护 区内K2点故障时, I1与 I2 同向流入,KD 的电流为:11TA I n + 22TA I n =1I '+ 2I '=2k TAI n当2k TAI n 大于KD 的整定值时,即 1I ' — (3)maxmax /unb st unp i k TA I K K f I n =≠0 ,KD 动作。
这里需要指出的是:上面的讨论是在理想情况下进行的,实际上两侧的电流互感器的特性(励磁特性、饱和特性)不可能完全一致,误差也不一样,即nTA1≠nTA2,正常运行及外部故障时,2k TAI n ≥I set ,总有一定量值的电流流入KD, 此电流称为不平衡电流,用Iunb 表示.通常,在发电机正常运行时,此电流很小,当外部故障时,由于短路电流的作用,TA 的误差增大,再加上短路电流中非周期分量的影响,Iunb 增大,一般外部短路电流越大,Iunb 就可能越大,其最大值可达:.min.min .min()brk brk op ork brk op I I I K I I I >≥≤+式中:Kst —-同型系数,取0.5;Kunp--非周期性分量影响系数,取为1~1。
5; fi —-TA 的最大数值误差,取0.1。
为使KD 在发电机正常运行及外部故障时不发生误动作, KD 的动作值必须大于最大平衡电流Iunb.max ,即Iop=KrelIunb 。
max(Krel 为可靠系数,取1。
3)。
Iunb 。
max 越大,动作值Iop 就越大,这样就会使保护在发电机内部故障的灵敏度降低.此时,若出现较轻微的内部故障,或内部经比较大的过渡电阻Rg 短路时,保护不能动作。
纵联电流差动保护
4.4.1 纵联电流差动保护原理
外部短路时穿过两侧电流互感器的实际短路电流 可I re以s 采 用以下方法计算:
(2)带制动特性的差动继电器特性 这种原理的差动继电器有两组线圈:制动线圈和动作线圈。
制动线圈流过两侧互感器的电流之差(循环电流) Im ,In 动作线圈流过两侧互感器的电流之和 Im ,In动作条件为:
I mI nKI mI nIo0p
K
I op 0
制动系数,在0~1之间选择。 很小,克服继电器机械摩擦或保证电路状态发生翻转做需要的值。
比率制动方式
Ires0.5I mI n, Ires0.5I mI n 标积制动方式
Ires I mI nco1s8( 0m)n co1s8( 0m)n0
0
co1s8( 0m)n0
在差动继电器的设计中,差动的动作门坎随着 I res 的增大而增大, I res 起制动作用,称为制动电流。动作
的电流(不平衡电流)为:
I unb I mI nnT 1( A I MI N)
电流继电器正确动作时,差动电流(动作电流) I 应r 躲过
最大不平衡电流,即:
Ir I mI n Iunb
4.4.1 纵联电流差动保护原理
在工程上,不平衡电流稳态值采用电流互感器的10% 的误差曲线按下式计算:
Iun b 0.1KstKnp Ik
因此可以从高频信号的连续和间断反应两端电流相位比 较结果,构成相位纵联保护。
下面结合图形具体说明。
区外故障时
《课程讲解》-4.4 纵联电流差动保护
故障启动发 信机元件
收信比较时间
启
收
元件,功能分 析见后页
发信机操作 发
I1KI2 元件,正波发信信 信
器
收信比较时间t 3 元件
时间元件 在t 3收到输电线路上的高频信号后,将延时 后t有3 输出,并展宽 时间t 4。
延时 t 3时间才有输出的原因
t3
t3
180° 360°
因此可以从高频信号的连续和间断反应两端电流相位比 较结果,构成相位纵联保护。
下面结合图形具体说明。
区外故障时
~
Im
k2 ~
In
180° 360°
t
180° 360°
当某端的电流处于正半波时,由该端保护向输电线上发出高频信号。 该高频信号可以同时被本端保护和对端保护所接收。
可见,区外故障时,两端电流反向,输电线路上存在连续的高频信号。
K st
当两侧互感器的型号、容量相同时取0.5,不同取1。
K np
非周期分量系数。
Ik
外部短路时流过互感器的短路电流(二次值)。
可见:不平衡电流的大小和外部短路电流的大小有关,短路 电流越大,不平衡电流越大。
4.4.1 纵联电流差动保护原理
因此,差动保护的判据有两种思路: (1)躲过最大不平衡电流Iunb.max,这种方法可以防止 区外短路的误动,但对区内故障则降低了差动保护的灵 敏度;
部短路时有足够灵敏度的要求。
KsenIIsretIkI.smeitn2
I k . min
单侧最小电源作用且被保护线路末端短路时,流过保护的 最小短路电流。
若纵差动保护不满足灵敏度要求,可采用带制动特性 的纵差动保护。
4.4.1 纵联电流差动保护原理
纵连差动保护原理
纵连差动保护原理
纵连差动保护是电力系统中常用的一种保护方式,用于保护两个相邻的母线或馈线之间的差动故障。
纵连差动保护的原理是比较两个线路之间的电流或电压的差值,如果差值超过了设定的阈值,说明有差动故障发生,保护动作。
纵连差动保护常用的判据有以下几种:
1. 线路电流差动比较保护:将两个相邻线路的电流进行比较,计算其差值,并和设定的阈值进行比较。
如果差值超过阈值,说明有差动故障发生。
2. 线路电流差动积分保护:将两个相邻线路的电流进行积分,并计算其积分值的差值。
如果差值超过设定的阈值,说明有差动故障发生。
3. 线路电流差动面积保护:将两个相邻线路的电流进行积分,并计算其积分值的面积。
如果面积超过设定的阈值,说明有差动故障发生。
4. 线路电压差动比较保护:将两个相邻线路的电压进行比较,计算其差值,并和设定的阈值进行比较。
如果差值超过阈值,说明有差动故障发生。
纵连差动保护可以在差动故障发生后迅速准确地切除故障线路,保护系统的安全稳定运行。
它具有灵敏度高、动作速度快、抗干扰能力强等优点,是电力系统中不可缺少的一种保护方式。
纵联和横联差动保护的原理
纵联和横联差动保护的原理~!电网的纵联差动保护电流、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?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。
-、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。
,即为电流互感器二次电流的差。
差回路:继电器回路。
正常'流入继电器的电流为I2—I2运行:流入差回路的电流外部短路:流入差回路中的电流为指出:被保护线路在正常运行及区外故障时,在理想状态下,流入差动保护差回路中的电流为零。
实际上,差回路中还有一个不平衡电流Ibp。
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。
内部短路:流入差动保护回路的电流为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式中 KTA一电流互感器 10%误差; max—被保护线路外部短路时,流过保护线路的最大短路电流。
∙Ktx—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 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 2。
三、纵联差动保护的整定计算~式中Kfz——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1.5 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灵敏度校验: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。
纵联电流差动保护概述
纵联电流差动保护概述摘要:纵联电流差动保护有明确的选择性,逐渐成为高压线路的主保护。
本文首先重点介绍了纵联电流差动保护的保护原理,然后分析了影响纵联电流差动保护的性能因素及其解决办法,最后介绍了纵联电流差动保护在现场的对调工作。
关键字:纵联电流差动保护;选择性;原理;解决办法;对调0、引言根据继电保护在电力系统中所担负的任务,通常继电保护装置必须满足四个基本要求,即选择性、快速性、灵敏性和可靠性。
随着微机保护技术和光纤通信技术的日益成熟,纵联电流差动保护逐渐成为高压线路的主保护,其保护原理简单,有明确的选择性和很好的速动性,可以实现线路全长范围内故障的无时限切除。
1、纵联电流差动保护原理纵联保护在电网中可实现全线速动,理论上具有绝对的选择性。
电流差动保护是较为理想的一种保护原理,其选择性不是靠延时,不是靠方向,也不是靠定值,而是靠基尔霍夫电流定律:流向一个节点的电流之和等于零【1】。
图1-1 纵联电流差动保护原理(b)比率制动特性设流过两端保护的电流、以母线流向被保护线路的方向规定为其正方向。
以两端电流的相量和作为继电器的动作电流,如式1-1(a),该电流有时也称作差动电流、差电流。
另以两端电流的相量差作为继电器的制动电流,如式1-1(b)。
式1-2 比率制动特性两折线公式而当线路外部短路时,经计算,其工作点落在动作特性的不动作区,差动继电器不动作。
差动继电器可以区分线路外部短路(含正常运行)和线路内部短路。
继电器的保护范围是两端TA之间的范围。
【2】2、影响差动保护的性能因素及其解决办法2.1 电流互感器的误差和不平衡电流同型号的电流互感器性能也不能保证完全一致,电流互感器之间存在误差;电流互感器励磁电流的影响也会带来误差;保护装置采样回路的误差等。
以上误差都会引起不平衡电流,不平衡电流增大会影响差动保护的灵敏度。
电流互感器的误差可以通过选取同一厂家同一批次的相同型号电流互感器来尽量减小,而对于保护装置采样回路的误差,则要求保护厂家采取措施尽量减小它的影响。
纵联差动保护原理
一、发电机相间短路的纵联差动保护将发电机两侧变比和型号相同的电流互感器二次侧图示极性端纵向连接起来,差动继电器KD 接于其差回路中,当正常运行或外部故障时,I 1 与 I 2 反向流入,KD 的电流为11TA In - 22TA I n =1I '- 2I '≈0 ,故KD 不会动作。
当在保护 区内K2点故障时, I1与 I2 同向流入,KD 的电流为:11TA I n + 22TA I n =1I '+ 2I '=2k TAI n当2k TAI n 大于KD 的整定值时,即 1I ' - (3)maxmax /unb st unp i k TA I K K f I n =≠0 ,KD 动作。
这里需要指出的是:上面的讨论是在理想情况下进行的,实际上两侧的电流互感器的特性(励磁特性、饱和特性)不可能完全一致,误差也不一样,即nTA1≠nTA2,正常运行及外部故障时,2k TAI n ≥I set ,总有一定量值的电流流入KD, 此电流称为不平衡电流,用Iunb 表示。
通常,在发电机正常运行时,此电流很小,当外部故障时,由于短路电流的作用,TA 的误差增大,再加上短路电流中非周期分量的影响,Iunb 增大,一般外部短路电流越大,Iunb 就可能越大,其最大值可达:.min.min .min()brk brk op ork brk op I I I K I I I >≥≤+式中:Kst ——同型系数,取;Kunp ——非周期性分量影响系数,取为1~; fi ——TA 的最大数值误差,取。
为使KD 在发电机正常运行及外部故障时不发生误动作, KD 的动作值必须大于最大平衡电流,即Iop=(Krel 为可靠系数,取)。
越大,动作值Iop 就越大,这样就会使保护在发电机内部故障的灵敏度降低。
此时,若出现较轻微的内部故障,或内部经比较大的过渡电阻Rg 短路时,保护不能动作。
大学课件 电力系统继电保护 纵联电流差动保护
Ir Kres Ires
式中, Kres 为制动系数,根据差动保护原理应用于不同的 被保护元件上(线路、变压器、发电机等)选取不同的值。
比率制动方式—— Ires 采用
Ires 0.5 Im In
量是被保护线路两端电流的相量差)或采用
计算(制动
Ires 0.5 Im In 计算(制动量是被保护线路两端电流的标
4.4.2 两侧电流的同步测量
两侧的“同步数据”——指两侧的采样时刻必须严格 同时刻和使用两侧相同时刻的采样点进行计算。 常见的同步方法有基于数据通道的同步方法和基于全 球定位系统GPS同步时钟的同步方法。
1 基于数据通道的同步方法
采样时刻调整法(应用较多) 采样数据修正法 时钟校正法
如下图所示,线路两侧保护中任意规定一侧为主站,另一侧为从站。 两侧固有采样频率相同,采样间隔为Ts,由晶振控制。tm1、 tm2、…tmj为主站时标采样时刻点;ts1、ts2、…tsi为从站时标采 样时刻点。
时间t3元件对收到的高频电流进行整流并延时t3后有输出,并展宽t4时间:
区内短路时 高频电流间断时间长
t3延时满足收信机 回路有输出
保护跳 闸
区外短路时
高频电流间断时间短
小于t3延时满足收 信机回路无输出
保护不 跳闸
2 纵联电流相位差动保护的动作特性与相继动作
(1)纵联电流相位差动保护的闭锁角及其整定——为了保证在任何 外部短路条件下保护都不误动,需要分析外部短路时两侧收到的高 频电流之间不连续的最大时间间隔即对应工频的相角差,以整定t3 延时。
通道延时的测定 正式开始同步采样前,主站在tm1时刻向从站发送一帧信息,该信息包括 主站当前时标和计算通道延时td的命令,从站收到命令后延时tm时间将从 站当前时标和延时时间送回给主站。由于两个方向的信息传送是通过统一 途径,可认为传输延时相同。主站收到返回信息的时刻为tr2,可计算出通
4.4 纵联电流差动保护
4.4.1 纵联电流差动保护原理
(2)带制动特性的差动继电器特性 这种原理的差动继电器有两组线圈:制动线圈和动作线 I 圈。制动线圈流过两侧互感器的电流之差(循环电 I
m n
流)
,
I I m n
,动作条件为:
动作线圈流过两侧互感器的电流之和
Im In K Im In I op 0
滞后 E 的角度考虑最不利情况,设为60°; M侧电流 I M m
滞后 E 的角度考虑最不利情况,设为90°; N侧电流 I n n
因此两侧电流相位差可达到100°。
4.4.2 纵联电流相位差动保护
当按照上述原则整定闭锁角以后,还要校验在区内短路 最不利于动作时保护的动作灵敏度。 对于如图所示的系统: k1
(2)区内故障
~
k1
~
E m
M
I m
L 6 延迟 100
I n
N
E n
L 122 6 100
t3
180°
360°
4.4.2 纵联电流相位差动保护
从上述分析可以看到,由于误差的影响,M侧保护可能
不能跳闸,为了解决这一问题,当N侧跳闸后,则停发高
频信号,M侧则只能收到自己发出的高频信号,间隔180°, 满足跳闸条件,随机跳闸。 这种一侧保护随着另一侧保护动作而动作的情况称为 保护的“相继速动”,保护的相继速动使得一侧的保护切
K
I op0
制动系数,在0~1之间选择。
很小,克服继电器机械摩擦或保证电路状态发生翻转做需要的值。
4.4.1 纵联电流差动保护原理
区外故障时(k2点短路),
~
k2
~
I m
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
基于数据通道的同步方法:采样时刻调整法、采样数据修 正法和时钟校正法。
采样时刻调整法:通道延时的测定、主站时标与从站时标 的核对;采样时刻的调整;
二、两侧电流的同步测量
基于具有统一时钟的同步方法
全球定位系统GPS是美国于1993年全面建成的新一代卫星 导航和定位系统。由24颗卫星组成。 专用定时型GPS接收机: 1. 秒脉冲信号1PPS:1微秒 2. 串口输出与1PPS对应的标准时间代码
电力系统继电保护电力系统继电保护电气工程及其自动化专业课程武汉理工大学自动化学院tangjinruiwhuteducn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一工频一工频故障分量的方向元件故障分量的方向元件在方向比较式纵联保护中方向元件或功率方向测量元件是保护中的关键元件常用工频电压电流的故障分量构成方向元件
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
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
纵联电流差动保护
一、纵联电流差动保护原理 二、两侧电流的同步测量 三、纵联电流相位差动保护 四、影响正确动作的因素
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
一、发电机相间短路的纵联差动保护将发电机两侧变比和型号相同的电流互感器二次侧图示极性端纵向连接起来,差动继电器KD接于其差回路中,当正常运行或外部故障时,I1 与 I2 反向流入,KD的电流为11TAIn- 22TAIn=1I' - 2I'≈0 ,故KD不会动作。
当在保护区内K2点故障时, I1与 I2 同向流入,KD的电流为:11TAIn+ 22TAIn=1I' +2I'=2kTAIn当2kTAIn大于KD的整定值时,即1I' - (3)max max/unb st unp i k TAI K K f I n=≠0 ,KD动作。
这里需要指出的是:上面的讨论是在理想情况下进行的,实际上两侧的电流互感器的特性(励磁特性、饱和特性)不可能完全一致,误差也不一样,即nTA1≠nTA2,正常运行及外部故障时,2k TAI n ≥Iset ,总有一定量值的电流流入KD, 此电流称为不平衡电流,用Iunb 表示。
通常,在发电机正常运行时,此电流很小,当外部故障时,由于短路电流的作用,TA 的误差增大,再加上短路电流中非周期分量的影响,Iunb 增大,一般外部短路电流越大,Iunb 就可能越大,其最大值可达:.min.min .min()brk brk op ork brk op I I I K I I I >≥≤+式中:Kst ——同型系数,取;Kunp ——非周期性分量影响系数,取为1~; fi ——TA 的最大数值误差,取。
为使KD 在发电机正常运行及外部故障时不发生误动作, KD 的动作值必须大于最大平衡电流,即Iop=(Krel 为可靠系数,取)。
越大,动作值Iop 就越大,这样就会使保护在发电机内部故障的灵敏度降低。
此时,若出现较轻微的内部故障,或内部经比较大的过渡电阻Rg 短路时,保护不能动作。
对于大、中型发电机,即使轻微故障也会造成严重后果。
为了提高保护的灵敏系数,有必要将差动保护的动作电流减小,要求最小动作电流=(IN 为发电机额定电流),而在任何外部故障时不误动作。
显然,图所示的差动保护整定的动作电流已大于额定电流,无法满足这种要求。
具有比率制动特性的差动保护保护的动作电流Iop 随着外部故障的短路电流而产生的Iunb 的增大而按比例的线性增大,且比Iunb 增大的更快,使在任何情况下的外部故障时,保护不会误动作。
这是把外部故障的短路电流作为制动电流Ibrk,而把流入差动回路的电流作为动作电流Iop 。
比较这两个量的大小,只要IOP ≥Ibrk ,保护动作;反之,保护不动作。
其比率制动特性折线如图 所示。
动作条件:分两段.min op op I I > .min ork brk I I ≤.min .min ()op ork brk op I K I I I ≥≤+ .min brk brk I I >式中, K 为制动特性曲线的斜率(也称为制动系数)。
在图(a )中,选取W1=W2=,DKB1、DKB2二次绕组匝数相同a 。
制动电流:121()2brk I I I ''=+差动回路电流:12op I I I ''=-当外部短路时,12KTAI I I n ''==,制动电流为121()2brkI I I ''=+K TA I n动作电流为12D I I I ''=- , ,保护不动作。
当正常运行时,则12NTAI I I n ''==121()2brkI I I ''=+.min N brk TA I In ==当Ibrk ≤,可以认为无制动作用,在此范围内有最小动作电流为,而此时120op I I I ''=-≈ ,保护不动作。
当内部故障时,2I '反向且 12I I ''≠ ,则 121()2brk I I I ''=+为两侧短路电流之差,数值小,而 1211op k TAI I I I n ''=-=大,保护能动作。
特别是当 12I I ''= 时,Ibrk=0,此时,只需取~)保护就能动作,保护灵敏度大大提高了。
当21110,,2brk op I I I I I '''===, ,保护也能动作。
二、发电机定子绕组的横联差动电流保护当发生任何一种定子绕组的匝间短路时,有一短路电流流进两中性点连线00′上,这是由于A 、B 、C 三相对中性点之间的电势平衡被破坏,则两中性点的电位不等之缘故。
利用流入两中性点连线的零序电流,构成单继电器式横联差动保护。
即在两分支绕组的中性点的连线上装一只电流互感器,保护就装在此电流互感器的二次侧。
当正常运行时,每个并联分支的电势是相等的,三相电势是平衡的,则两中性点无电压差,连线上无电流流过(或只有数值较小的不平衡电流),保护不会动作。
当发生任何一种类型的匝间短路时,两中性点的连线有零序电流通过,保护反应于这一电流而动作。
这就是发电机横联差动保护的原理。
由于发电机电流波形即使是在正常运行时也不是纯粹的正弦波,尤其是当外部故障时,波形畸变较严重,从而在中性点的连线上出现以三次谐波为主的高次谐波分量,给保护的正常工作造成影响,为此,保护装设了三次谐波滤过器,消除其影响,从而提高保护的灵敏度。
横联差动保护原理图转子回路发生两点接地故障时,转子回路的磁势平衡被破坏,则在定子绕组并联分支中所感应的电势不同,三相电势平衡被破坏,从而使并联分支中性点连线上通过较大的电流,造成横差动保护误动作。
若此两点接地故障是永久性的,则这种动作是允许的(最好是由转子两点接地保护切除故障,这有利于查找故障),但若两点接地故障是瞬时性的,则这种动作瞬时切除发电机是不允许的。
因此,需增设~1s 的延时,以躲过瞬时两点接地故障。
也就是当出现转子一点接地时,即将切换至延时回路,为转子永久性两点接地故障做好动作准备。
根据运行经验,保护的动作电流为:(0.2op I 0.3)/N TAI n式中:IN ——发电机的额定电流。
这种保护的灵敏度是较高的。
在切除故障时有一定的死区,即:①单相分支匝间短路的α较小时,即短接的匝数较少时;②同相两分支间匝间短路,且α1= α2,或α l 与α2差别较小时。
对于单“Y ”接线的发电机,宜采用下列保护。
发电机定子绕组的单相接地保护发生定子绕组单相接地故障的主要原因是,高速旋转的发电机,特别是大型发电机(轴向增长)的振动,造成机械损伤而接地;对于水内冷的发电机(大型机组均是采用这种冷却方式),由于漏水致使定子绕组接地。
发电机电压系统定子绕组单相接地时接线如图(a )所示,设发电机每相定子绕组对地电容为CM ,外接每相对地电容为Ct ,当A 相绕组距中性点外单相接地时:AK A A BK B ACK C A U E E U E E U E E ααα=-=-=-033AK BK CK A U E E E E α=++=-00A U E U E ϕαα=-=发电机内部单相接地故障示意图由于电压互感器二次开口三角形绕组的输出电压Umn在正常运行时近似为零,而在发电机出口端(机端)单相接地时为Umn=l00V。
因此,当故障发生在0<α<1 的位置时,Umn= α·100V,上式所表示的关系,在图中为一直线,零序电压保护继电器的动作电压应躲开正常运行时的不平衡电压(主要是三次谐波电压),其值为15~30V,考虑采用滤过比高的性能良好的三次谐波滤过器后,其动作值可降至5~10V,则保护的死区为α=~。
若定子绕组是经过渡电阻Rg单相接地时,则死区更大,这对于大、中型发电机是不能允许的,因此,在大、中型发电机上应装设能反映100%定子绕组单相接地保护。
三次谐波零序电压保护机端及中性点侧的三次谐波电压 和 : l )正常运行时的三次谐波电压正常运行时相电势中会有三次谐波电势 ,其等效图如图所示。
机端:2MS SM t C U E C C =+中性点端:2N SMtU E C C =+所以,12S MN M tU C U C C =<+当发电机中性点经高阻抗接地时,上式仍然成立NU •2)当定子绕组单相接地时的三次谐波电压当定子绕组单相接地时也会有三次谐波电压,其等效图如图(a )所示。
33(1)1S N SN U E U E U U αααα=-=-=当α >50% 时 ,S NU U ≥当α≤50% 时, S NU U <其关系如图(b )所示。
如果以此作为动作条件,则这种原理的保护的“死区”为a>50%,但若将这种保护与基波零序电压保护共同组合起来,就可以构成保护区为100%的定子绕组单相接地保护。
发电机励磁回路一点接地保护切换测量原理保护方案将一个电阻和电容网络接在转子绕组两端,通过顺序切换的方法改变网络的结构,并对三个有关的支路电流进行采样、记忆进行比较,达到测量励磁回路对地电阻的目的。
如图所示,电容的作用是消除转子电压中谐波分量及干扰电压对继电器的影响。
图 转子一点接地保护测量网络假设接地故障发生在转子绕组中部任一点,将转子电压分为Uf1和Uf2,故障点电阻为RX 。
开关S1单独闭合时,稳态电流 1112f X U I R R R =++ 经采样保持和整理后在装置内得到与I1成正比的电压U1:同理,开关S1与S2分别单独闭合时,相应的有:2222133233334f S f X K U U K I R R R K U U K I R R R ==++==++取R1=R3=Ra ,R2=R4=Rb(Ra 、Rb 皆为选定的参数),Kl=K2=K ,则上述三式可改写为:111222332f a b X f a S f a b X KU U KI R R R K U U R R KU U KI R R R =+++=+==++可选择保护的动作判据为:123U U U +≥对于给定的Ra 、Rb 、RX 、K2及K ,当上式等号成立时,RX 便为检测到的最大接地电阻,若K2取固定值,则改变K 可以调整灵敏性。
K2值可根据灵敏性要求,由式()取等号求出,即装置动作时对应的RX 为2(2)()X a S a b K R R R R R K ≤+-+对于给定的Ra 、Rb 、RX 、K2及K ,当上式等号成立时,RX 便为检测到的最大接地电阻,若K2取固定值,则改变K 可以调整灵敏性。
K2值可根据灵敏性要求,由式()取等号求出,即2.max(2)a Sa b XK R RKR R R+=++发电机励磁回路两点接地保护当转子绕组发生两点接地故障,由于故障点流过相当大的短路电流,因而会烧伤转子;由于部分绕组被短接,励磁绕组电流增加,转子可能因过热而损伤;气隙磁通失去平衡,会引起机组剧烈振动,可能因此而造成灾难性破坏。