4.输电线路纵联保护解析

两端电流相位特征
对于图所示的双端输电线路，假定全系统阻抗角均 匀、两侧电势角相同。 当发生内部短路时，两侧电流同相位； 当正常运行或外部短路时，两侧电流相位差180°
两端测量阻抗的特征
当线路内部短路时，输电线路两端的测量阻 抗都是短路阻抗，一定位于阻抗元件Ⅱ段的 动作区内，两侧的Ⅱ段同时起动； 当正常运行时，两侧的测量阻抗是负荷阻抗， 阻抗元件不起动； 当发生外部短路时，两侧的测量阻抗也是短 路阻抗，但一侧为反方向，至少有一侧的阻 抗元件不起动。
电力线载波通道
在保护中应用最为广泛，它不需要专门架设 通信通道，而是利用输电线路构成通道。 载波通道由输电线路及其信息加工和连接设 备 ( 阻波器、结合电容器及高频收发信机 ) 等 组成。 输电线路机械强度大 , 运行安全可靠。但是 在线路发生故障时通道可能遭到破坏，为此 载波保护应采用在本线路故障、信号中断的 情况下仍能正确动作的技术。
纵联电流差动保护
利用通道将本侧电流的波形或代表电流相 位的信号传送到对侧,每侧保护根据对两 侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区 内还是区外故障。 在每侧都直接比较两侧的电气量，称为纵 联电流差动保护。 信息传输量大，并且要求两侧信息采集的 同步，实现技术要求较高。
输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析
• 发生内部短路时，
I I
M
I I N d
M
• 正常运行和外部短路时，
I I
0 I N
• 由于受CT误差、线路分布电容等因素的影响，实际上 不为零，此时差动保护的动作判据实际上为：
纵联保护需要利用线路两端的电气量在故 障与非故障时的特征差异构成保护。 当线路发生内部故障与外部故障时，电力 线两端的电流波形、功率方向、电流相位 以及测量阻抗都具有明显的差异，利用这 些差异可以构成不同原理的纵联保护。
wk.baidu.com
两端电流相量和的故障特征
根据基尔霍夫电流定律，对于一个中间既无电源，又 无负荷的正常运行或外部故障的输电线路，在任意时 刻，两端电流相量和等于零。 当内部故障时，故障 点有短路电流流出。
微波通道
微波通信是一种多路通信系统,可以提供足够 的信息通道,微波通信具有很宽的频带,可以传 送交流电的波形。 采用脉冲编码调制 (PCM) 方式可以进一步扩 大信息传输量,提高抗干扰能力,也更适合于数 字保护。 微波通信是理想的通信系统,但是保护专用微 波通信设备是不经济的,电力信息系统等在设 计时应兼顾继电保护的需要。
光纤通道
光纤通道与微波通道具有相同的优点，光纤 通道也广泛采用 (PCM) 调制方式，保护使用 的光纤通道一般与电力信息系统统一考虑。 当被保护的线路很短时,可架设专门的光缆通 道直接将电信号转换成光信号送到对侧,并将 所接收之光信号变为电信号进行比较。 由于光信号不受干扰,在经济上也可以与导引 线保护竞争，近年来成为短线路纵联保护的 主要形式。
纵联保护（单元保护）
将线路一侧电气量信息传到另一侧去，两侧 的电气量同时比较、联合工作，即在线路两 侧之间发生纵向的联系，以这种方式构成的 保护称为输电线路的纵联保护。
由于保护是否动作取决于安装在输电线两端 的装置联合判断的结果，两端的装置组成一 个保护单元，各端的装置不能独立构成保护， 在国外又称为输电线的单元保护。
纵联保护采用的原理往往受到通道的制约。
导引线通道
这种通道需要铺设导引线电缆传送电气量信息 , 其投资随线 路长度而增加，当线路较长 ( 超过 10km 以上 ) 时就不经济了。 导引线越长，自身的运行安全性越低。在中性点接地系统中, 除了雷击外，在接地故障时地中电流会引起地电位升高，也 会产生感应电压，所以导引线的电缆必须有足够的绝缘水平 (例如15kV的绝缘水平)，从而使投资增大。 一般导引线中直接传输交流二次电量波形，故导引线保护广 泛采用差动保护原理，但导引线的参数 (电阻和分布电容 )直 接影响保护性能，从而在技术上也限制了导引线保护用于较 长的线路。
4. 输电线路纵联保护
4.1 4.2 4.3 4.4 输电线路纵联保护概述 输电线路纵联保护两侧信息的交换 方向比较式纵联保护 纵联电流差动保护
引
言
仅反应线路一侧的电气量不可能无延时地快 速区分本线末端和对侧母线(或相邻线始端) 故障。 反应线路两侧的电气量可以快速、可靠地区 分本线路内部任意点短路与外部短路，达到 有选择性、快速地切除全线路任意点短路的 目的。
方向比较式纵联保护
两侧保护装置将本侧的功率方向、测量阻抗是否 在规定的方向、区段内的判别结果传送到对侧,每 侧保护装置根据两侧的判别结果，区分是区内还 是区外故障。 在通道中传送的是逻辑信号，而不是电气量本身。 传送的信息量较少，但对信息可靠性要求很高。 按照保护判别方向所用的原理可分为方向纵联保 护与距离纵联保护。
两端功率方向的故障特征
规定母线到线路的方向为正 当线路发生内部故障时，两端功率方向相同，同为正 方向。 当线路发生外部故障时，远故障点端功率方向为正； 近故障点端功率方向为负，两端功率方向相反。 在系统正常运行时，两端的功率方向相反，线路的送 电端功率方向为正、受电端的功率方向为负。
4.1.3 纵联保护的基本原理
利用输电线两端电气量在正常运行、外部短 路和内部短路时的特征差异可以构成不同原 理的输电线路纵联保护：
• • • • 纵联电流差动保护 方向比较式纵联保护 电流相位比较式纵联保护 距离纵联保护
纵联电流差动保护
利用输电线路两端电流波形和或电流相量和的特 征可以构成纵联电流差动保护。
一套完整纵联保护的构成如下图所示。
纵联保护的分类
按照所利用信息通道的不同，可分为4种：
• • • • 导引线纵联保护——导引线保护 电力线载波纵联保护——载波保护 微波纵联保护——微波保护 光纤纵联保护——光纤保护
按照保护动作原理，纵联保护可以分为两类：
• 方向比较式纵联保护 • 纵联电流差动保护