输电线快速纵联保护
相关主题
- 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)。
❖ 以输电线载波通道作为通信通道的纵联保护， 其中高频闭锁方向保护和相差高频保护已成为 高压或超高压电网的主保护。
➢方向高频保护：比较两端的功率方向
➢相差高频保护：比较两端的电流相位
二、载波通道的工作原理
1
2
2
1
63
继电
部分
3
6
44
5
5
发收 收发 讯讯 讯讯
继电 部分
高频通道构成示意图
1 阻波器； 2 耦合电容器； 3 连接滤波器； 4 电缆； 5 高频收发讯机； 6 刀闸
Ø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流互10%的误差。
Ø需敷设辅助导线断线与短路的监视装置
Ø不能作相邻线路的后备保护 v 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)
4-2 输电线的高频保护
一、概述
❖ 正常运行及区外故障时，保护不动，区内故障 时全线速动。
TA
继电保 护装置
通信 设备
TA
TV
TV
继电保 护装置
通信通道
❖ 导引线 ❖ 载波 ❖ 光纤 ❖ 微波
通信 设备
纵联保护分类
输 电
道 划 分
按 通 信 通
导引线纵联保护 电力线载波纵联保护
微波纵联保护 光纤纵联保护
线 路
理 动 按 方向纵联和距离纵联保护(比较两端逻辑量) 划作保
纵
分 原 护 差动纵联保护（比较两端全量）
1. 阻波器
z
f1=50Hz f
频率特性
L、C并联谐振回路，谐振于载波频率。 对载波电流：Z>1000Ω—限制在本线路。 对工频电流：Z<0.04Ω —畅流无阻。
2. 耦合电容器 将载波信号传递到输电线路，同时使高频收
发信机与工频高压线路绝缘。
耦合电容器
电容式互感器
3. 连接滤波器(结合滤波器) 结合电容器与连接滤波器共同组成一个四端网络的
Ø均压法
M
IM
IN
N
I
I
Im
In
J GBm i=0 GBn J
Um Un
二、纵联差动保护的不平衡电流
—两侧电流互感器二次阻抗及互感器本身励磁特性不
一致，在正常运行及外部故障时，差回路中电流不 为零，此电流称为不平衡电流。
❖ 稳态下的不平衡电流：励磁电流之差
流互10%误差
流互同型系数，同 （0.5),不同（1.0）
2．高频信号的分类及应用 ❖ 按高频信号的应用分三类：跳闸信号、允许信
号、闭锁信号
(1)跳闸信号
BH
≥1
GSX
跳闸 “或”门：高频信号是跳 闸的充分条件
(2)闭锁信号
BH &
GSX
跳闸 “与”门：高频信号是 跳闸的必要条件
在故障起动发信方式条件下，收到高频电流为有闭锁 信号；在长期发信方式条件下，收不到高频电流为有 闭锁信号；对于移频方式，收到移频后频率的电流为 有闭锁信号。
联
保
相位比较纵联保护
护
式 划 分
按 保 护 形
单元保护 非单元保护
纵联电流差动保护 方向比较纵联保护
距离纵联保护
4.1 输电线纵联差动保护
一、工作原理
v 正常运行以及外部故障（定义：正方向为从母
线流向线路） M
I1M
I1N
Nd
导引线
I2m
I2n
I-I
I1M
I1N
不计励磁电
流影响 I2m
IJ 0
第四章 输电线纵联保护
❖ 问题的提出
电流保护、距离保护，Ⅰ段只保护线路的80%～ 85%，对其余的15%～20%线路故障，只能带延 时0.5sⅡ，对高压输电线路不能满足系统稳定性 的要求，需要寻求新的能保护线路全长的保护。
❖ 纵联保护：用某种通信信道将输电线两端的 保护装置纵向联结起来，将一端电气量（电流、 功率方向等）传到对端进行比较，判断故障在 本线路范围内还是在线路范围之处，从而决定 是否切除被保护线路。
对于电流相位比较式高频保护，高频信号的性质不仅 由是否收到高频电流来决定，而且还应由收到的高频电 流与反映本侧电流相位的信号的相对关系来决定。
(3)允许信号
BH 1
GSX
跳闸 “否”门：收不到高频信号是 跳闸的必要条件
“带通滤波器”使所需频带的高频电流能够通过。
结合电容器
4. 高频收发信机（载波机） 由发信机发出信号，通过高频通道送到对端的收
信机中，也可为自己的收信机所接收，高频收信机 接收由本端和对端所发送的高频信号经过比较判断 后，再动作于继电保护装置使之跳闸或将它闭锁。
ESB 900数字化电力线载波机 SF-961数字收发信机--110-500Kv高频保护
5. 刀闸 检修连接滤波器时，作为结合电容器的下面一
级接地之用。
接地开关
三、高频通道工作方式及高频信号的应用
1. 高频通道的工作方式 两种： (1) 长期发信方式：正常运行时，始终收发信（经常
有高频电流）→无高频电流是信号 (2) 故障时发信方式：正常运行时，收发信机不工作。
当系统故障时，发信机由启动元件启动通道中才 有高频电流（经常无高频电流） →有高频电流是 信号
Ibp.max
KTAKtxId.max
nTA 被保护线路外部故障时，
流过被保护线路的最大
短路电流
v 暂态不平衡电流：励流互原次边回路对非周 期分量衰减时间常数不同
v 综合得到最大不平衡电流
Ibp.max
KfzqKTAKtxId.max nTA
非周期分量的影响系数，接有 速饱和变流器（1.0),否则 （1.5～2）
三、纵联差动保护的整定计算
v 动作电流
Ø躲开外部故障时的最大不平衡电流
Idz KkIbp.max
Ø躲开电流互感器二次断线
Idz
Kk
I fh.max nTA
取两者最大值
v 灵敏度校验
Klm
Id .min I dz
2
保护范围内，最 小短路电流
四、纵联差动保护的评价及应用
v 优点
Ø全线速动 Ø不受负荷及系统振荡的影响，灵敏度较高 v 缺点
I2n
IJ I2mI2n0
继电器不动作，此时导引线内形成环流
v 内部故障 M
I1M
d
I1N
N
I2m
I2n
I-I
IJ
IJ I2mI2n(I1Mnl I1N)Indl1
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
线方式只能用于变压器、发电机等电力设备 和母线。
当用于输电线路时，采用如下两种接线方式：
Ø环流法
Ø均压法
Ø环流法
电流综合器： M 将三相合成
一相
ü正常运行以及外部故障
IM
IN
N
I
I
IM IN
wenku.baidu.com
Um Un
导引线形成环流，变压
Im
J GBm
In
i GBn J
器次级短路状态
Um Un
初级电压小，继电器不动作
ü内部故障
IM,IN同方向 Um,Un同方向 次级不处于短路状态 初级电压升高，使继电器动作，跳两侧的断路器
➢方向高频保护：比较两端的功率方向
➢相差高频保护：比较两端的电流相位
二、载波通道的工作原理
1
2
2
1
63
继电
部分
3
6
44
5
5
发收 收发 讯讯 讯讯
继电 部分
高频通道构成示意图
1 阻波器； 2 耦合电容器； 3 连接滤波器； 4 电缆； 5 高频收发讯机； 6 刀闸
Ø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流互10%的误差。
Ø需敷设辅助导线断线与短路的监视装置
Ø不能作相邻线路的后备保护 v 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)
4-2 输电线的高频保护
一、概述
❖ 正常运行及区外故障时，保护不动，区内故障 时全线速动。
TA
继电保 护装置
通信 设备
TA
TV
TV
继电保 护装置
通信通道
❖ 导引线 ❖ 载波 ❖ 光纤 ❖ 微波
通信 设备
纵联保护分类
输 电
道 划 分
按 通 信 通
导引线纵联保护 电力线载波纵联保护
微波纵联保护 光纤纵联保护
线 路
理 动 按 方向纵联和距离纵联保护(比较两端逻辑量) 划作保
纵
分 原 护 差动纵联保护（比较两端全量）
1. 阻波器
z
f1=50Hz f
频率特性
L、C并联谐振回路，谐振于载波频率。 对载波电流：Z>1000Ω—限制在本线路。 对工频电流：Z<0.04Ω —畅流无阻。
2. 耦合电容器 将载波信号传递到输电线路，同时使高频收
发信机与工频高压线路绝缘。
耦合电容器
电容式互感器
3. 连接滤波器(结合滤波器) 结合电容器与连接滤波器共同组成一个四端网络的
Ø均压法
M
IM
IN
N
I
I
Im
In
J GBm i=0 GBn J
Um Un
二、纵联差动保护的不平衡电流
—两侧电流互感器二次阻抗及互感器本身励磁特性不
一致，在正常运行及外部故障时，差回路中电流不 为零，此电流称为不平衡电流。
❖ 稳态下的不平衡电流：励磁电流之差
流互10%误差
流互同型系数，同 （0.5),不同（1.0）
2．高频信号的分类及应用 ❖ 按高频信号的应用分三类：跳闸信号、允许信
号、闭锁信号
(1)跳闸信号
BH
≥1
GSX
跳闸 “或”门：高频信号是跳 闸的充分条件
(2)闭锁信号
BH &
GSX
跳闸 “与”门：高频信号是 跳闸的必要条件
在故障起动发信方式条件下，收到高频电流为有闭锁 信号；在长期发信方式条件下，收不到高频电流为有 闭锁信号；对于移频方式，收到移频后频率的电流为 有闭锁信号。
联
保
相位比较纵联保护
护
式 划 分
按 保 护 形
单元保护 非单元保护
纵联电流差动保护 方向比较纵联保护
距离纵联保护
4.1 输电线纵联差动保护
一、工作原理
v 正常运行以及外部故障（定义：正方向为从母
线流向线路） M
I1M
I1N
Nd
导引线
I2m
I2n
I-I
I1M
I1N
不计励磁电
流影响 I2m
IJ 0
第四章 输电线纵联保护
❖ 问题的提出
电流保护、距离保护，Ⅰ段只保护线路的80%～ 85%，对其余的15%～20%线路故障，只能带延 时0.5sⅡ，对高压输电线路不能满足系统稳定性 的要求，需要寻求新的能保护线路全长的保护。
❖ 纵联保护：用某种通信信道将输电线两端的 保护装置纵向联结起来，将一端电气量（电流、 功率方向等）传到对端进行比较，判断故障在 本线路范围内还是在线路范围之处，从而决定 是否切除被保护线路。
对于电流相位比较式高频保护，高频信号的性质不仅 由是否收到高频电流来决定，而且还应由收到的高频电 流与反映本侧电流相位的信号的相对关系来决定。
(3)允许信号
BH 1
GSX
跳闸 “否”门：收不到高频信号是 跳闸的必要条件
“带通滤波器”使所需频带的高频电流能够通过。
结合电容器
4. 高频收发信机（载波机） 由发信机发出信号，通过高频通道送到对端的收
信机中，也可为自己的收信机所接收，高频收信机 接收由本端和对端所发送的高频信号经过比较判断 后，再动作于继电保护装置使之跳闸或将它闭锁。
ESB 900数字化电力线载波机 SF-961数字收发信机--110-500Kv高频保护
5. 刀闸 检修连接滤波器时，作为结合电容器的下面一
级接地之用。
接地开关
三、高频通道工作方式及高频信号的应用
1. 高频通道的工作方式 两种： (1) 长期发信方式：正常运行时，始终收发信（经常
有高频电流）→无高频电流是信号 (2) 故障时发信方式：正常运行时，收发信机不工作。
当系统故障时，发信机由启动元件启动通道中才 有高频电流（经常无高频电流） →有高频电流是 信号
Ibp.max
KTAKtxId.max
nTA 被保护线路外部故障时，
流过被保护线路的最大
短路电流
v 暂态不平衡电流：励流互原次边回路对非周 期分量衰减时间常数不同
v 综合得到最大不平衡电流
Ibp.max
KfzqKTAKtxId.max nTA
非周期分量的影响系数，接有 速饱和变流器（1.0),否则 （1.5～2）
三、纵联差动保护的整定计算
v 动作电流
Ø躲开外部故障时的最大不平衡电流
Idz KkIbp.max
Ø躲开电流互感器二次断线
Idz
Kk
I fh.max nTA
取两者最大值
v 灵敏度校验
Klm
Id .min I dz
2
保护范围内，最 小短路电流
四、纵联差动保护的评价及应用
v 优点
Ø全线速动 Ø不受负荷及系统振荡的影响，灵敏度较高 v 缺点
I2n
IJ I2mI2n0
继电器不动作，此时导引线内形成环流
v 内部故障 M
I1M
d
I1N
N
I2m
I2n
I-I
IJ
IJ I2mI2n(I1Mnl I1N)Indl1
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
线方式只能用于变压器、发电机等电力设备 和母线。
当用于输电线路时，采用如下两种接线方式：
Ø环流法
Ø均压法
Ø环流法
电流综合器： M 将三相合成
一相
ü正常运行以及外部故障
IM
IN
N
I
I
IM IN
wenku.baidu.com
Um Un
导引线形成环流，变压
Im
J GBm
In
i GBn J
器次级短路状态
Um Un
初级电压小，继电器不动作
ü内部故障
IM,IN同方向 Um,Un同方向 次级不处于短路状态 初级电压升高，使继电器动作，跳两侧的断路器