输电线路距离保护

输电线路距离保护

齐广振

20071626

一、引言

保护系统的组成及其功能

输电线路的保护有主保护与后备保护之分。

主保护一般有两种纵差保护和三段式电流保护。而在超高压系统中现在主要采用高频保护。

后备保护主要有距离保护，零序保护，方向保护等。

电压保护和电流保护由于不能满足可靠性和选择性现在一般不单独使用一般是二者配合使用。且各种保护都配有自动重合闸装置。而保护又有相间和单相之分。如是双回线路则需要考虑方向。

在整定时则需要注意各个保护之间的配合。还要考虑输电线路电容，互感，有无分支线路。和分支变压器，系统运行方式，接地方式，重合闸方式等。还有一点重要的是在220KV 及以上系统的输电线路，由于电压等级高故障主要是单相接地故障，有时可能回出现故障电流小于负荷电流的情况。而且受各种线路参数的影响较大。在配制保护时尤其要充分考虑各种情况和参数的影响。

二、阻抗测量的原理

假设一根均匀电缆无限延伸，在发射端的在某一频率下的阻抗称为“特性阻抗”。

测量特性阻抗时，可在电缆的另一端用特性阻抗的等值电阻终接，其测量结果会跟输入信号的频率有关。

特性阻抗的测量单位为欧姆。在高频段频率不断提高时，特性阻抗会渐近于固定值。

例如同轴线将会是50或75欧姆；而双绞线(用于电话及网络通讯)将会是100欧姆(在高于1MHz时)。

粗同轴电缆与细同轴电缆是指同轴电缆的直径大还是小。粗缆适用于比较大型的局部网络,它的标准距离长、可靠性高。由于安装时不需要切断电缆,因此可以根据需要灵活调整计算机的入网位置。但粗缆网络必须安装收发器和收发器电缆,安装难度大,所以总体造价高。相反,细缆安装则比较简单,造价低,但由于安装过程要切断电缆,两头须装上基本网络连接头(BNC),然后接在T型连接器两端,所以当接头多时容易产生接触不良的隐患,这是目前运行中的以太网所发生的最常见故障之一。

国内标准

计算机网络一般选用RG-8以太网粗缆和RG-58以太网细缆。（50欧）

RG-59 用于电视系统。（75欧）

RG-62 用于ARCnet网络和IBM3270网络。（93欧）

三、故障类型与相别判断原理

一种输电线路故障点定位方法，其特征在于，该方法包括以下各步骤： (1)数据采集以获得被保护线路两端的电压电流信号：①输电线路母线一次侧的三相高电压大电流经二次CT／PT变换后，转变成可进行采集和测量的低电压信号，经A／D采样得到相应数字信号保存；②输电线路两侧利用GPS(全球卫星定位系统)获得误差小于一微秒的秒脉冲，经分频后以得到相应采样脉冲，作为A／D数据采集的触发脉冲，使两侧数据保持采样同步；③根据A／D 采样所得的电流电压数字信号，判断线路是否发生故障，若线路无故障，则重复以上过程，故障是否发生的判断依据为：Ⅰ：利用半波积分算法将采样得到的半个周波的电压电流数据计算得到一有效值，并将其与启动定值相比较，如果相电流或零序电流大于设定定值、或相电压或零序电压小于设定值，则认为发生故障；或Ⅱ：将采样得到的瞬时时刻的相电流值、

计算所得的负序电流值、零序电流值与前一个周期对应点的对应电流值相减，若所得结果连续9次大于设定定值，则认为发生故障；以上判据以逻辑或的形式协同作用，任何一种判据启动，则认为系统发生故障； (2)数据记录和传输以获得故障定位所需数据；①若线路发生故障，则开始进行故障录波，记录故障前后一定时间内线路两侧电流电压数据，同时记录线路两侧故障发生的时刻，写入数据文件保存；②数据记录完毕后，输电线路一侧记录下的数据文件被传送到线路的另一侧保存； (3)故障定位以获得故障点准确位置：在输电线路数据接收端进行判断，是否正常接收到线路另一侧所发送的数据文件：①若没有接收到对侧数据文件或所接收的对侧数据文件不完整，则启用单端微分算法进行故障定位，具体方法为：Ⅰ：利用单侧电压电流信号，判断线路故障类型，判断时采用两相电流故障分量之差作为选择故障相的判据，设两相电流故障分量量之差分别为：········· IABg=(IA-IB)g，IBCg=(IB-IC)g，ICAg=(IC-IA)g ，则对于各种故障类型，分别满足如下条件：单相接地故障的判据为； 1 相间故障的判据为：是否为接地故障可根据是否有零序分量来判断；三相短路故障的判据为：Ⅱ：根据不同故障类型，选用相应定位公式计算得到故障点位置：单相接地故障定位公式为：其中，各变量定义如下：为采样间隔。两相相间故障的定位公式为：两相接地和三相故障的定位公式为：以上定位公式中： r1，l1为线路的单位正序电阻和电抗 rs，ls，rm，lm为线路的单位自电阻和自电抗、互电阻和互电抗 Rf为短路过渡电阻，if为流过过渡电阻的电流 Ua、Ub、Uc、ia、ib、ic为装置安装处测得的三相电气量 D是故障安装处到故障点的距离②若数据传输正常，则调用双端同步采样微分算法进行定位计算，即：Ⅰ：根据线路两侧数据文件中记录的故障发生时间，通过移位调整，得到任意采样时刻同步的两端电压电流数据；Ⅱ：为消除二次CT磁饱和影响带来的定位误差，根据二次CT的磁饱和外特性曲线，对三相电流进行饱和补偿修正，得到实际一次侧CT出来正常三相电流大小； 2 Ⅲ：调用双端定位公式进行计算，得到故障点距离，定位公式为： X即为故障点的位置，上式中：S、R分别代表线路的两端，其中m对a，b，c三相均成立，输电线路参数如下：单位长度每相自电阻：raa，rbb，rcc 单位长度每相自电感：laa，lbb，lcc 单位长度相间互电阻：rab，rac，rbc 单位长度相间互电感：lab，lac，lbc UmS(k)和umR(k)是输电线路S端和R端在t=kΔt(k=1，2，．．N)时的相电压瞬间采样值，同样，imS(k)和imR(k)是电流瞬时采样值，其中m=a，b，c，Δt是采样间隔，N是总的采样点数。

四、线路距离保护的逻辑结构

距离保护：是反应保护安装处至故障点的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。

距离保护的原理与构成

(1)测量部分，用于对短路点的距离测量和判别短路故障的方向。

(2)启动部分，用来判别系统是否处于故障状态。当短路故障发生时，瞬时启动保护装置。有的距离保护装置的启动部分兼起后备保护的作用。

(3)振荡闭锁部分，用来防止系统振荡时距离保护误动作。

(4)二次电压回路断线失压闭锁部分，当电压互感器（TV）二次回路断线失压时，它可防止由于阻抗继电器动作而引起的保护误动作。但当TV断线时保护可以选择投/退“TV断线相过流保护”。

(5)逻辑部分，用来实现保护装置应有的性能和建立各段保护的时限。

编辑本段装置构成

一般情况下,距离保护装置由以下4种元件组成。①起动元件：在发生故障的瞬间起动整套保护，并可作

为距离保护的第Ⅲ段。起动元件常取用过电流继电器或低阻抗继电器。②方向元件：保证保护动作的方向性，防止反方向故障时保护误动作。方向元件可取用单独的功率方向继电