4输电线路纵联保护汇总精品PPT课件
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第四章输电线路纵联保护(华电继保课件)
二,基本原理
高频信号 高频信号
S+
S S+
S+ S
S+
区外故障时,由短路功率为负的一端发 闭锁信号,此信号被两端的收信机接收 闭锁保护. 对于故障线路,两侧保护均为正,不发 闭锁信号,故两侧保护都收不到闭锁信 号而动作于跳闸.
优点
由于利用非故障线路的一端发闭锁信 号,闭锁非故障线路不跳闸,而对于 故障线路跳闸不需要闭锁信号,所以 在区内故障伴随通道破坏时,保护仍 能可靠跳闸.
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"相-地"制高频通道示意图
高频电缆
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1 将位于主控室的高频收,发 将位于主控室的高频收,发 2 3 信机与户外变电站的带通滤 信机与户外变电站的带通滤 波器连接起来. 波器连接起来.
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"相-地"制高频通道示意图
保护间隙
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保护间隙是高频通道的 保护间隙是高频通道的 1 辅助设备,用它保护高频收 辅助设备,用它保护高频收 3 3 发信机和高频电缆免受过电 发信机和高频电缆免受过电 压的袭击. 压的袭击.
三,闭锁式方向纵联保护的构成
I1低定值起动元件:灵敏度较高,起动发信机 发信; I2高定值起动元件:灵敏度较低,起动保护的 跳闸回路;
三,闭锁式方向纵联保护的构成
采用两个灵敏度不同的起动元件,灵敏度高 的起动发信机发闭锁信号,灵敏度低的起动跳 闸回路,以保证在外部故障时,远离故障点侧 起动元件开放跳闸时,近故障点侧起动元件肯 定能起动发信机发闭锁信号.
3. 微波通道(300～30000MHZ)----微波保护
频带宽,需采用脉冲编码调制,适合于数字式保 护,不经济.(40 ～ 60kM)
输电线路纵联保护概述PPT资料(正式版)
Ø 流过两端的电流、电流的相位、功率的方向
电力系统继电保护
4.1.1 引言
电压互感器TV、电流互感器TA：获取电压、电流量 通信设备：传送、接收电气量特征
电力系统继电保护
4.1.1 引言
流过两纵端的联电流保、电护流的按相位照、功信率的息方向通道的不同分为：
流过两端的电流、电流的相位、功率的方向 反应线路两侧的电气量可以快速、可靠地区分本统继电保护
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 ➢ 内部故障：两端电流相量和为流入故障点的电流
电力系统继电保护
4.1.2 短路时线路两侧电气量的故障特征分析
Ø 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 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。
Ø 传送的信息量较少，对信息的可靠性要求高
– 纵联电流差动保护
Ø 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
Ø 信息传输量大，两侧信息同步采集
电力线载波纵联保护：利用输电线路构成通道，在故障时通道可能遭到破坏，要求信号中断时保护仍能正确动作。
线区路内末 故端障故：道障两需侧可电II段流延能同时相切遭位除到破坏，要求信号中断时保护仍能正确动作。
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
– 微波纵联保护：多路通信通道，可以传送交流电波形，更适 外部短路：两侧测量阻抗也是短路阻抗，但一侧为反方向，至少有一侧的距离保护II段不启动。
电力系统继电保护
4.1.1 引言
电压互感器TV、电流互感器TA：获取电压、电流量 通信设备：传送、接收电气量特征
电力系统继电保护
4.1.1 引言
流过两纵端的联电流保、电护流的按相位照、功信率的息方向通道的不同分为：
流过两端的电流、电流的相位、功率的方向 反应线路两侧的电气量可以快速、可靠地区分本统继电保护
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 ➢ 内部故障：两端电流相量和为流入故障点的电流
电力系统继电保护
4.1.2 短路时线路两侧电气量的故障特征分析
Ø 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 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。
Ø 传送的信息量较少，对信息的可靠性要求高
– 纵联电流差动保护
Ø 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
Ø 信息传输量大，两侧信息同步采集
电力线载波纵联保护：利用输电线路构成通道，在故障时通道可能遭到破坏，要求信号中断时保护仍能正确动作。
线区路内末 故端障故：道障两需侧可电II段流延能同时相切遭位除到破坏，要求信号中断时保护仍能正确动作。
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
– 微波纵联保护：多路通信通道，可以传送交流电波形，更适 外部短路：两侧测量阻抗也是短路阻抗，但一侧为反方向，至少有一侧的距离保护II段不启动。
第四章输电线路的纵联保护ppt课件
故称为制动电流
纵联差动保护的评价及应用
• 优点： • 全线速动 • 不受负荷的影响，灵敏度较高 • 缺点： • 需敷设与被保护线路同长的辅助导线且要求电流
互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10%的误 差。 • 需敷设辅助导线断线与短路的监视装置 • 不能作相邻线路的后备保护
• 应用：在输电线路中，只有其他保护不能满足要 求的短线路（一般不超过5-7km)。
以反应各种不对称短路或接地短路。三相短路一般在短路开 始瞬间，总有负序或零序分量，因此对三相短路也能反应。 基本不受短路点过渡电阻的影响。
受非全相运行的影响较大，在系统非全相运行时可能误 动。解决方法：在非全相运行期间退出负序方向元件、零序 方向元件。
4.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
(4) 工频突变量方向元件 工频突变量方向元件能正确反应所有类型的故障，方向
4.4.3 纵联电流相位差动保护
1、纵联电流相位差动保护的基本原理
比较被保护线路两侧电流的相位，即利用高频信号将电 流的相位传送到对侧去进行比较来确定跳闸与否，这种保护 又称为相差高频保护。
区内故障：两侧电流同相位，发出跳闸脉冲； 区外故障：两侧电流相位相差180°，保护不动作 。
电流。
继电器动作，跳两侧的断路器。
问题：因要铺设多根导引线，这种单相原理 接线方式可用于短线路，电力变压器、发电 机、母线。
2 纵差保护的整定计算
纵差保护整定计算的基本原则是应保证正常运 行和外部短路时保护装置不动作跳闸。因此， 纵差保护的一次动作电流按满足以下条件进行 选择： （1）正常运行和区外短路时差回路流过最大不 平衡电流时保护不动作，即躲开外部故障时的 最大不平衡电流：
电流互感器的同型系
稳态下的不平衡电流：励磁电流之差
纵联差动保护的评价及应用
• 优点： • 全线速动 • 不受负荷的影响，灵敏度较高 • 缺点： • 需敷设与被保护线路同长的辅助导线且要求电流
互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10%的误 差。 • 需敷设辅助导线断线与短路的监视装置 • 不能作相邻线路的后备保护
• 应用：在输电线路中，只有其他保护不能满足要 求的短线路（一般不超过5-7km)。
以反应各种不对称短路或接地短路。三相短路一般在短路开 始瞬间，总有负序或零序分量，因此对三相短路也能反应。 基本不受短路点过渡电阻的影响。
受非全相运行的影响较大，在系统非全相运行时可能误 动。解决方法：在非全相运行期间退出负序方向元件、零序 方向元件。
4.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
(4) 工频突变量方向元件 工频突变量方向元件能正确反应所有类型的故障，方向
4.4.3 纵联电流相位差动保护
1、纵联电流相位差动保护的基本原理
比较被保护线路两侧电流的相位，即利用高频信号将电 流的相位传送到对侧去进行比较来确定跳闸与否，这种保护 又称为相差高频保护。
区内故障：两侧电流同相位，发出跳闸脉冲； 区外故障：两侧电流相位相差180°，保护不动作 。
电流。
继电器动作，跳两侧的断路器。
问题：因要铺设多根导引线，这种单相原理 接线方式可用于短线路，电力变压器、发电 机、母线。
2 纵差保护的整定计算
纵差保护整定计算的基本原则是应保证正常运 行和外部短路时保护装置不动作跳闸。因此， 纵差保护的一次动作电流按满足以下条件进行 选择： （1）正常运行和区外短路时差回路流过最大不 平衡电流时保护不动作，即躲开外部故障时的 最大不平衡电流：
电流互感器的同型系
稳态下的不平衡电流：励磁电流之差
电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护 ppt课件
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纵联保护的分类：
A. 按通信通道分：
(1) 导引线通道 需要沿线铺设导引线电缆传送电气量信息，其 投资随线路的长度而增加。此外，导引线越长， 其自身安全性越低。用于短线路。
(2) 电力线载波通道
利用输电线路本身作为通信通道，不需专门架 设通信通道，应用广泛。
注意：线路发生故障时通道可能遭到破坏。
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纵联保护按通道类型分类
纵联保护信号传输方式： （1）以导引线作为通信通道：纵联差
动保护 （2）电力线载波：高频保护（方向高
频保护，相差高频保护），其中方向高 频保护又包括高频闭锁方向保护，高频 闭锁负序方向保护，高频闭锁距离保护； （3）微波：微波保护，长线路，需要 中继站；
将线路两端的电流相位（或功率方向）信息 转变为高频信号，经过高频耦合设备将高频信 号加载到输电线路上，输电线路本身作为高频 信号的通道将高频载波信号传输到对侧，对端 再经过高频耦合设备将高频信号接收，以实现 各端电流相位（或功率方向）的比较，称为高 频保护。
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根据通道的构成，输电线路载波通信分为： “相-相”式 连接在两相导线之间 “相-地”式 连接在输电线一相导线和大地之间
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1 导引线通信
利用铺设在输电线路两端变电站之间的二次电 缆传递被保护线路各侧信息的通信方式称之为 导引线通信，以导引线为通道的纵联保护称为 导引线纵联保护。
优点：不受系统振荡的影响，不受非全相的影响， 简单可靠 缺点：导引线不能太长
保护原理：电流差动原理
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适用于短线路
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2 电力线载波通道（高频）
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4输电线路纵联保护汇总精品PPT课件
电力线载波通道的构成
▪ 耦合电容器
• 其电容量极小，对工频信号呈现非常大的阻抗 • 防止工频电压侵入高频收、发信机。
▪ 连接滤波器
• 它是一个可调电感的空芯变压器和一个接在副边的电容。 连接滤波器与耦合电容器共同组成一个“四端口网络” 带通滤波器，使所需频带的电流能够顺利通过。例如 220kV架空输电线路的波阻抗约为400Ω，而高频电缆的 波阻抗约为100Ω，为使高频信号在收、发信机与输电线 路间传递时不发生反射，减少高频能量的附加衰耗，需 要“四端口网络”使两侧的阻抗相匹配。同时空芯变压 器的使用进一步使收、发信机与输电线路的高压部分相 隔离，提高了安全性。
• 功率方向为正者发出允许信号，允许两端保护跳闸。
电流相位比较式纵联保护
▪ 利用两端电流相位的特征差异，比较两端 电流的相位关系。
• 两端保护各将本侧电流的正、负半波信息转换 为表示电流相位并利于传送的信号，送往对端， 同时接收对端送来的电流相位信号与本侧的相 位信号比较。
• 当输电线路发生内部短路时，两端电流相角差 为0°，保护动作，跳开本端断路器。
• 式中，Iset为门槛值
方向比较式纵联保护
▪ 利用输电线路两端功率方向相同或相异的特征 可以构成方向比较式纵联保护。
• 两端保护各安装功率方向元件，当系统中发生故障时， 两端功率方向元件判别流过本端的功率方向，
▪ 闭锁式方向纵联保护：
• 功率方向为负者发出闭锁信号，闭锁两端的保护；
▪ 允许式方向纵联保护：
▪ 当内部故障时，故障 点有短路电流流出。
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；
继电保护输电线路纵联保护.精选PPT
4.1输电线路纵联保护概述
输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析：
（3）两端电流相位 区内故障：两侧电流相位差为0。 区外故障：两侧电流相位差为180。 正常运行：两侧电流相位差为180。
4.1输电线路纵联保护概述 输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析：
（4）两侧的测量阻抗 区内故障：测量阻抗均为短路阻抗，两侧距离保护II段同时 启动； 区外故障：两侧的测量阻抗也是短路阻抗，但一侧为反向， 至少一侧的距离保护II段不启动； 正常运行：两侧的测量阻抗均为负荷阻抗，距离保护II段不 启动。
4.1输电线路纵联保护概述
输电线路纵联保护基本原理： 用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向 联结起来，将一侧的电气量（电流、功率的方 向、测量阻抗等）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 路范围外，从而决定是否切断被保护线路。
4.1输电线路纵联保护概述
输电线路纵联保护的基本原理：
输电线路纵联保护的分类
电微力波线 通载信波：❖通微信波正：通常通信道频有传率高输段的属频信于电号超频短流率波方范的围无式线50—电-4波0在0，kH电在z 3力00-系300统00M正Hz常之间工，作频带条更件宽，下传发输距信离机超过处40于-60发km信时，状需态装设，微波中继站 ，微以波增 通强信和：传微递波沿微通高波信信频频号率通段属道于传超短送波高的无频线电电波流，，在3又00-称300为00M长Hz期之间发，信频带方更式宽，。传输距离超过40-60km时，需装设微波中继站
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•Hale Waihona Puke I IM IN 04.1输电线路纵联保护概述
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输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析
▪ 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。
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。
▪ 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
▪ 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。
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。
4. 输电线路纵联保护
4.1 输电线路纵联保护概述 4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换 4.3 方向比较式纵联保护 4.4 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。
▪ 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。
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。
▪ 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。
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。
▪ 当内部故障时，故障 点有短路电流流出。
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。
▪ 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。
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
▪ 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。
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。
• 式中，Iset为门槛值
▪ 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。
▪ 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。
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。
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。
• 发生内部短路时， I IM IN Id • 正常运行和外部短路时， I IM IN 0
• 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：
IM IN Iset
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；