线路保护

6）两套主保护分别使用独立的远方信号传输设备 7）自动重合闸方式选择：由于超高压输电线路相 间距离较大，因此发生相间故障的可能性较小，即重合 闸方式选用单相 8）若保护采用专用收发机，其中至少有一个通道 完全独立，另一个可与通信复用。如采用载波机，两套 保护应分别采用两台不同的载波机
110kV线路保护的配置原理
纵联保护相关问题
ES
M
TA
F
1
TA
N ER
2
图2-7 故障发生在断路器与TA之间
母线保护动作停信：
在保护装置的后端子上有‘其它保护动作’的开关量输入端子。 该开关量接点来自于母线保护动作后的接点。在母线保护动作后该接点 闭合，纵联方向保护得知母线保护动作后立即停信是为了在图2-7的断 路器与电流互感器之间发生短路时让纵联保护能立即动作切除故障。
纵差接线原理
两侧电流量特征
双端电源线路区内、外故障示意图 (a)内部故障；(b)外部故障
• 当线路发生内部故障时
如图所示，在故障点有较大短路电流流出;
• 当线路发生区外短路故障或正常运行时
如图所示，线路两端电流相量关系为0
两侧电流相位特征
两端输电线路，若全系统阻抗角均匀，且 两端电动势角相等，则当线路MN发生区内短路 故障时，两侧电流同相位，即、相位差为0°； 而当正常运行或发生区外短路故障时，两侧电 流反相，即电流、相位差为180°。
1、每回110kV线路应配置一套线路保护，单侧电源的负 荷端可以不配置线路保护。
2、符合下列条件之一的，应设一套光纤电流差动护：
a.双侧电源线路：
① 系统稳定需求； ② 线路发生三相短路时，发电厂母线电压低于允许值，其他保护部
能无限时和有选择的切除故障； ③ 电力系统的主要线路装设后，不仅改善本线路性能，而且能改变
主保护
后备保护
辅助保护 （断路器非全相、
（以最快速度有选 近后备
远后备
充电保护等）
择性地切除故障）
（由本设备或线路的 （由相邻电力设备或线
另一套保护来实现） 路的保护来实现）
差动保护
将被保护设备各侧按照环流法接线形成差动回路，保 护范围内故障、差动回路出现差电流时，保护动作跳闸。
线路纵联保护
通过某种通信通道将线路两侧的保护装置纵向连接起来， 将各端电气量（如电流相位、功率方向等）转化为高频信号传 送至对侧进行比较，判断故障是否在保护范围内，从而决定是 否动作于跳闸。纵联保护的保护范围为本线路的全长，但不能 作为相邻线路的后备保护。
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220kV、110kV线路保护主要区别
110kV和220kV都是直接接地系统，但在保护配置上 有很大的区别，110kV一般只配三段式相间距离保护和三 段式零序保护，外加三相重合闸，重合闸有检无压和检同 期功能，有的再加一个不对称相继速动保护；220kV一般 配有高频保护（高频距离和高频零序）和三段式相间距离 保护和三段式零序保护（大多配置有四段）和三相综合重 合闸装置（多数投单重），220kV保护配置要双重化，即 有两套完全独立的保护，任何一套都具备以上功能，220 开关一般还是分相操作的，所以还要配失灵保护。
有一回线停止运行时，保护要退出工作， 且有相继动作区。为了对双回线上的横联方向差动 保护及相邻线路保护起后备，以及作为单回线运行 时的主保护，通常在双回线上还需要装设一套接于 双回线电流之和的三段式电流保护或距离保护。
高频保护
一、高频保护原理
将线路两端的电气量转化为高频信号，然后利用 高频通道将此信号送至对端进行比较，决定保护是否 动作，这种保护称为高频保护。
在具有远方起动的高频闭锁式保护中要设置断路器三 跳停信回路
（1）在发生区内故障时：一侧断路器先跳闸，如果不立即停信， 由于无操作电流，发信机将发生连续的高频信号，对侧收信 机也收到连续的高频信号，则闭锁保护出口，不能跳闸。
（2）当手动或自动重合于永久性故障时：由于对侧没有合闸， 于是经远方起动回路，发出高频连续波，使先合闸的一侧被 闭锁，保护拒动。为了保证在上述情况下两侧装置可靠动作， 必须设置断路器三跳停信回路。
低电压 过电压 电压变化
（反映故障点到保护安装处的距离， 距离保护 并根据距离远近确定动作时间） 复压过流 （低电压、负序电压、零序电压）
电流及电压变化 电气量变化
按动作原理
继电 保护
按作用
纵差原理保护
按保 输电线路
护对象
阶段式保护 （过流、距离、
零序）
电气主设备 （发电机、变压器、母线、电 抗器、电容器）
线路纵联保护（主保护）主要分为：
1）高频闭锁保护：指高频闭锁距离零序保护。它利用距 离、零序保护构成，是用高频载波通道传送闭锁信号的全线速动 保护。
2）高频方向保护：指高频闭锁方向保护。它利用方向保 护构成，是用高频载波通道传送闭锁信号的全线速动保护。
3）光纤差动保护：指光纤电流差动保护。它利用线路两 端电流（依靠光纤通道把电流信号传送到对端）构成的差动保护。
纵联保护Baidu Nhomakorabea关问题
M
ES (1)
F √ F－×
N
(2) (3)
F × F √ F－√ F－×
(a ) 保护原理图 √ ——动作 —— 不动作
P
F
(4)
ER
F √ F－×
为什么要先收到8ms高频信号后才能停信？
假如没有8ms延时的话会出现什么问题？在图中发生短路后，M侧高 定值起动元件起动。M侧判断反方向元件不动，正方向元件动作以后就立 即停信，此时对侧N侧发的闭锁信号还可能未到达M侧，尤其是在N侧是 远方起信的情况下。所以M侧保护匆忙停信后由于收信机收不到信号将造 成保护误动。
• 两侧功率方向特征
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。令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。
纵联差动保护
在断路器QF3跳闸后QF4跳闸前，线路L2中的短路功率突然倒 转方向，由M侧流向N侧，这一现象称为功率倒向。反应负序、 零序和故障分量的方向元件在短路功率倒向时如果动作不协调会 出现误动作。在断路器QF3跳闸后QF4跳闸前，M侧功率方向由 负变为正，功率方向元件动作，停止发信并准备跳闸；此时N侧 的功率方向由正变负，方向元件应立即返回并向M侧发闭锁信号 ，但是可能M侧的方向元件动作快，N侧的方向元件返回慢，这 被称为“触点竞赛”。由于这个原因，会有一段时间两侧方向元 件均处于动作状态，M侧没有闭锁信号，造成线路两端的保护误 动。如果增加延时返回时间元件t1，使发信元件动作后经时间t1 延时返回，就可以解决这个问题。时间t1要大于两侧方向元件动 作与返回的最大时间差，再加一个适当裕度时间。
纵联差动保护特点
优点：能快速切除被保护线路全线范围内故障，不
受过负荷及系统振荡的影响，灵敏度较高。
缺点：1）有不平衡电流易造成误动。
2） 需要装设同被保护线路一样长的辅助导 线，增加了投资。同时为了增强保护装置的可靠性要 装设专门的监视辅助导线是否完好的装置，以防当辅 助导线发生断线或短路时使纵差动保护误动或拒动。 输电线路上只有当其他保护不能满足要求，且在长度 小于l0km的线路上才考虑采用纵联差动保护。
2） 易于获得各种附加功能（如事故记录、事故追忆、故 障录波、故障测距等）；
3.）保护动作特性和性能得到改善（引入新理论、新算法、 新技术。如承受过渡电阻能力的改善、区分振荡与故障能力的提 高、降低衰减非周期分量的影响、故障分量保护、自适应保护、 状态预测、小波变换应用、模糊控制、神经网络应用等）。
平行线路横联方向差动保护
一、平行线路概念
平行线路是指参数相同且平行供电的双回线路
二、纵联保护的基本原理
将两条线路的电流量进行比较，从而判别线路是 否有故障
平行线路横联方向差动保护
横联差动保护特点
优点： 横差保护在双回线运行故障时能保证有选择 性动作，且动作迅速，接线简单 缺点：有不平衡电流易造成误动。
整个电网的性能时。
b.多级串联的供电线路，为满足保护的速动性和选择性，可 装设纵联保护作为线路的主保护。
四、输电线路保护原理
输电线路的全线速动保护
4.1 输电线路纵联差动保护 4.2 平行线路横联方向差动保护 4.3 高频保护 4.4 过流保护、零序、距离保护 4.5其他保护
4）光纤距离保护：指光纤允许距离零序保护。它利用距 离、零序保护构成，是以光媒介传送允许信号的全线速动保护。
5）光纤方向保护：指光纤允许方向保护。它利用方向保 护构成，是以光媒介传送允许信号的全线速动保护。
二、微机保护基础
（一） 微机保护的特点
1）可靠性高（运行稳定，不易损坏；具有在线自检、巡 检功能）；
主要内容
一、继电保护基础 二、微机保护基础 三、不同电压等级线路保护配置原理 四、输电线路保护原理 五、现场的线路保护
一、继电保护基础
（一）继电保护及自动装置的基本任务及要求
1.基本任务
当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的 最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除，或者 给出信号由值班人员消除异常工况的根源，以减轻或避免设 备的损坏和对相邻地区供电的影响。
+E
通信接口
三、不同电压等级线路保护配置
220kV线路保护的配置原理
对于220kV线路，根据稳定要求或后备保护 整定有困难时，应装设两套全线速动保护。接 地短路后备保护也装阶段式或反时限零序电流 保护，亦可采用接地距离保护并辅之以阶段式 或反时限零序电流保护。相间短路一般应装设 阶段式距离保护。
（二）微机保护构成
硬件
软件
1.微机保护硬件基本构成
0-5V、 4-20mA
经 光 电 隔 离 处 理
具有极强的 抗干扰水平 可以消除由 变电所断路 器跳合闸等 原因产生的 强干扰。
将小信号转 换为大功率 输出
保护装置采用双CPU系统，下面的CPU称为起动CPU，判起动元件，当起 动元件动作后，给出口继电器送正电源。上面CPU（采用DSP数字信号处理器） 称为故障判断CPU，完成各种继电器的算法和逻辑判断，动作后给出口继电器发 跳闸脉冲。这样出口继电器有了正电源和跳闸脉冲，才能完成保护跳闸。
所以从逻辑上来说，双CPU组成了逻辑‘与’的关系，起动元件和故障判断 元件同时动作，保护才能出口跳闸，这样提高了装置的可靠性。
Ia、Ib Ic、I0 Ua、Ub Uc、UL
TEST HELP
低通 滤波
A/D
DSP 光端机
CPLD
光隔
外部 开入
电源 液晶显示
低通 滤波
A/D
CPU
出口 继电器
QDJ
打印
220kV及以上保护的特点
1）设置两套完整、独立的全线速动保护 2）两套主保护的交流电流、电压回路和直流电源 彼此独立 3）每一套主保护对全线路内发生的各种类型故障 均能无限时动作切除故障 4）每套主保护应有独立选相功能，实现分相跳闸 和三相跳闸 5）断路器有两组跳闸线圈，每套主保护分别启动 一组跳闸线圈
纵联差动保护
一、纵联保护接线原理
纵联差动保护是用辅助导线 (或称导引线)将被保护线路两 侧的电量连接起来，通过比较被保护的线路始端与末端电流的 大小及相位构成的保护。
二、纵联保护的基本原理
保护原理的本质是甄别系统正常和故障状态下电气量或 非电气量之间的差别，纵联保护也不例外。输电线路的纵联保 护就是利用线路两端的电气量在故障与非故障时的特征差异构 成的。当线路发生区内故障、区外故障时，电力线两端电流波 形、功率、电流相位以及两端的测量阻抗都有明显的差异，利 用这些差异就可以构成不同原理的纵联保护。
二、高频保护通道
继电保护的高频通道有电力输电线路的载波通道、 微波通道和光纤通道三种
高频保护原理图
一、高频保护主要元件
1）阻波器：阻波器串联在线路两端，其作用是 阻止本线路的高频信号传递到外线路。
2. 基本要求
选择性
保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中 切除，使停电范围尽可能缩小，以保证系统 中无故障部分继续运行。
快速性
尽快将故障设备从系统中切除，提高系统 稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度， 缩小故障波及范围。
灵敏性
指保护装置在其保护范围内发生故障或不正 常运行时的反应能力。
可靠性
在规定的保护范围内发生故障，保护装置应 可靠动作，而在任何不应动作的情况下，保 护装置不应误动。