电力系统继电保护-输电线路纵联保护概述

4.距离纵联保护
– 与方向比较式纵联保护相似，只是用相应的方向阻抗元件替代功率方向元 件
– 优点： ➢ 故障发生在保护II段范围内，相应的方向阻抗元件才启动 ➢ 减少了启动次数，提高了可靠性
– 高压线路配备距离保护作为后备保护，距离II段作为方向元件
4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换
4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换
➢ 均压式： 受导引线线芯电容影响大 导引线开路故障时，拒动；短路时，误动
– 优点：
➢ 不受振荡及非全相运行的影响，简单可靠，维护工作量少
4.2.2 电力线载波通信
– 将线路两端的电流相位（或功率方向）信息转变为高频信号，经高频耦合 设备加载到输电线路上，传输到对侧后经高频耦合器将高频信号接收，实 现电流相位或功率方向的比较，即高频保护或载波保护。
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➢ 正常无高频电流方式：故障启动发信的方式 需 高频通道
➢ 正常有高频电流方式：长期发信方式 通道经常处于监视的状态，可靠性较高 无需收、发信机启动元件，使装置简化 干扰及抗干扰要求高
➢ 移频方式 正常时发出频率为f1的高频电流，故障时改发频率为f2的高频电流 可靠性高，抗干扰能力强，但占用的频带宽，通道利用率低
距离保护II段不启动。
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4.1.3 纵联保护的基本原理
1.纵联电流差动保护
➢ 利用两端电流波形或电流相量和的特征构成。 ➢ 动作判据：
IM I N Iset
Iset：动作门槛值（分布电容）
2.方向比较式纵联保护
➢ 利用两端功率方向相同或相反的特征构成 ➢ 功率方向为负时发出闭锁信号：闭锁式方向纵联保护 ➢ 功率方向为正式发出允许信号：允许式方向纵联保护
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4.2.4 光纤通信
4.2.4 光纤通信
– 光纤通信的特点：
➢ 通信容量大 ➢ 节约金属材料 ➢ 保密性好，不受干扰、抗腐蚀 ➢ 无感应性能，可靠性高
– 缺点：
➢ 通信距离不够长，若用于长距离通信，要用中继器及附加设备 ➢ 光纤断裂时不易找寻或连接，可用备用光纤替换
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4.2.3 微波通信
构成：保护装置部分和微波通信部分，发送端口、接收端口
4.2.3 微波通信
– 特点
➢ 有独立于输电线路的通信通道，不受输电线路的干扰 ➢ 扩展了通信频段，可以传递的信息容量增加、速率加快，可以实现纵
联电流分相差动原理 ➢ 受外界干扰小，误码率低，可靠性高 ➢ 输电线路故障不会使通道工作被破坏，可以传送内部故障时的允许信
握
4.1.4 方向比较式纵联保护
了
解 4.1.5 相位比较式纵联保护
2
4.1.1 引言
回顾（1Biblioteka 过电流保护：启动条件： Ik Iset
I K I set 1
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rel k .c.max
IⅡset2 KⅡrel IⅠset.1
（2）距离保护：
绝对值比较 ZB Z A
启动条件：
相位比较 90 arg ZC 90 ZD
4.2.2 电力线载波通信
电力载波信号的种类
– 跳闸信号： ➢ 直接引起跳闸的信号
– 跳闸的条件（或） ➢ 本端保护元件动作 ➢ 有跳闸信号
– 本端保护元件动作即作用于跳闸，与有无跳闸信号无关 – 收到跳闸信号即作用于跳闸，与本端保护元件动作与否无关 – 本侧和对侧保护元件都具有直接区分区内故障和区外故障的能力
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4.1.1 引言
三段式配置方式： 如图：
A
B
C
1：AB线路A处保护的I段 2：AB线路A处保护的II段 3：AB线路A处保护的III段 4：BC线路B处保护的I段
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4.1.1 引言
电流保护、距离保护的缺点：
A
B
C
（1）I段不能保护线路的全长 （2）线路末端故障需II段延时切 除 在220kV及以上电压等级的电网 中不能满足全线快速性的要求
4.2.2 电力线载波通信
电力载波信号的种类
– 闭锁信号： ➢ 阻止保护动作于跳闸的信号
– 同时满足以下两个条件保护作用于跳闸： ➢ 本端保护元件动作 ➢ 无闭锁信号
– 外部故障时，近故障端发出闭锁信号，另一端收到闭锁信号，尽管保护元 件动作，但不作用于跳闸
– 内部故障时，任一端都不发送闭锁信号，两端保护元件动作后即作用于跳 闸
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– 纵联电流差动保护
➢ 传送电流的波形或相位到对侧，每侧保护根据两侧电流幅值、相位的 比较区分是区内故障还是区外故障
➢ 信息传输量大，两侧信息同步采集
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4.1.2 短路时线路两侧电气量的故障特征分析
纵联保护利用两端的电气量在故障与非故障时的特征差异构成保护。
1.两端电流相量和的故障特征
➢ 正常运行或外部故障：两端电流相量和为零
– 常用的通信方式：
➢ 导引线通信 ➢ 电力线载波通信 ➢ 微波通信 ➢ 光纤通信
4.2.1 导引线通信
导引线保护常采用电流差动原理：环流式和均压式。
环流式：动作线圈：和电流 制动线圈：循环电流
均压式：动作线圈：差电流 制动线圈：和电流
4.2.1 导引线通信
– 缺点：
➢ 环流式： 受导引线线芯电容影响小，容易实现两侧保护同时跳闸 导引线开路故障时，误动；短路时，拒动
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（4.1）
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4.1.3 纵联保护的基本原理
3.电流相位比较式纵联保护
➢ 比较两端电流的相位关系构 成。
➢ 区内短路：两端电流相角差 为0˚，保护动作
➢ 正常运行或区外短路：两端 电流相角差180˚，保护不动 作
➢ 考虑电流、电压互感器的误
差及线路分布电容的影响，
动作区如图所示
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4.1.3 纵联保护的基本原理
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– 按照通道的构成： ➢ “相－相”式：使用两相线路 ➢ “相－地”式：使用一相一地
4.2.2 电力线载波通信
➢输电线路：传输信号 ➢阻波器：并联谐振回路，使 载波信号不穿越到相邻线路 ➢耦合电容器：阻隔工频信号 ➢连接滤波器：与耦合电容器 构成带通滤波器 ➢高频收发信机：发送信号到 对端，接受本侧和对侧的信 号 ➢接地开关：检修时用
– 光纤纵联保护 不受干扰，近年来短线路纵联保护的主要通道形式。 7
4.1.1 引言
纵联保护按照保护原理分为： – 方向比较式纵联保护
➢ 传送功率方向是否在规定的方向、测量阻抗是否在区段内等判别结果 （逻辑信号）到对侧，每侧保护装置根据两侧的判别结果区分是区内 故障还是区外故障。
➢ 传送的信息量较少，对信息的可靠性要求高
➢ 内部故障：两端电流相量和为流入故障点的电流
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4.1.2 短路时线路两侧电气量的故障特征分析
2.两端功率方向的故障特征
➢ 区内故障：两端功率方向相同，同为正 ➢ 区外故障：远故障点功率方向为正，近故障点功率方向为负，两端相反
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4.1.2 短路时线路两侧电气量的故障特征分析
3.两端电流相位特征
4.2.2 电力线载波通信
电力载波信号的种类
– 允许信号： ➢ 允许保护动作于跳闸的信号
– 同时满足以下两个条件保护作用于跳闸： ➢ 本端保护元件动作 ➢ 有允许信号