输电线路的纵联保护(纵联方向、纵联距离、电流纵差)及工频变化量方向继电器(对公司老员工培训1天)

通道类型
• 光纤通道 。 用光纤通道做成的纵联保护有时也称做光纤保 护。光纤通信的优点：①通信容量大，又一般 采用脉冲编码调制（PCM）方式可以进一步提高 通信容量，因此可以利用它构成输电线路的分相 纵联保护。②光信号的传输不受电磁干扰的影响。 ③输电线路的故障也不影响信号的传输。④若干 根光纤制成光缆直接与架空地线做在一起，在架 空线路建设的同时光缆的铺设也一起完成。
通道类型
• 微波通道。 信号频率是3000～30000MHz。这种频率在通信 上属于微波频段范围，所以把这种纵联保护称做 微波保护。微波通道有较宽的频带可以传送多路 信号，采用脉冲编码调制（PCM）方式可以进一 步提高通信容量，所以可利用来构成分相式的纵 联保护。微波通道与输电线路没有联系，输电线 路的故障不影响信号的传输，可用于传送各种信 号（闭锁、允许、跳闸）。微波频率的信号可以 无线传输也可以有线传输。无线传输要在可视距 离内传输，所以要建高的微波铁塔。当传输距离 超过40～60KM时还需加设微波中继站。有时微波 站在变电站外，增加了维护困难。
高频信号的性质
高频信号 就地保护信号
&
跳闸
• 允许信号。 收到高频信号是保护动作于跳闸的必要条件， 这样的高频信号是允许信号。允许信号主要是在 故障线路上传输的，担心高频电流能不能经过短 路点往对侧传送。在使用允许信号时一般采用相 -相耦合的高频通道，这时即使单相金属性短路 信号也能传输。但用相-相耦合高频通道后万一 发生相间的金属性短路还是会出现通道阻塞现象。 所以还应有相应的措施防止纵联保护拒动。目前 在500kV线路上的高频保护一般都采用允许信号。
M
1A 1A 1A
N
P
F
• 为什么要用灵敏度不同的两个起动元件? 如果只用一个起动元件（例如定值是1A)的话，该起动元件动作后 既起动发信又开放保护。从理论上说总能在全系统找到某一个点， 在这点短路时流过MN线路的电流恰好是1A。由於各种误差的影响， 可能近故障点的N侧起动元件不起动，而远离故障点的M侧起动元 件起动。于是M侧起动发信并开放保护。此时N侧保护由于起动元 件未起动一直没有发信，于是M侧保护同时满足上述跳闸的五个 条件而发出跳闸命令，造成保护误动。为了消除这种误动可设臵 两个起动元件，这两个起动元件的定值相差（1.6-2）倍。现在M、 N两侧都有一个1A的起动元件，还有一个2A的起动元件。当MN线 路上流过1A的电流造成M侧的1A起动元件起动而N侧的1A起动元件 不起动时，那么两侧的2A起动元件都不会起动。M侧的2A起动元 件不起动就不会开放保护，避免了M侧保护的误动。
高频信号的性质
高频信号 就地保护信号
&
跳闸
• 闭锁信号。 收不到高频信号是保护动作于跳闸的必要条件， 这样的高频信号是闭锁信号。闭锁信号主要是在 非故障线路上传输的，由于输电线路本身是高频 通道的一部份，所以非故障线路上传送高频信号 应该是可靠的。在使用闭锁信号时，一般都采用 相-地耦合的高频通道。
闭锁式纵联方向（距离）保护的一些原则规定
ES
M
N
F
P
ER
• 远方起信功能的设臵。 MN线路M侧两个起动元件起动，可是由于某种原因N侧的 低定值起动元件未起动（譬如起动元件定值输错等原 因）。N侧由于起动元件未起动而根本未发过信，造成M 侧保护误动，为避免误动，设臵了远方起信功能。远方 起信的条件是：① 低定值起动元件未起动。② 收信机 收到对侧的高频信号。满足这两个条件后发信 10秒。此 时再发生上述区外故障时，M侧起动元件起动立即发信。 N侧由于低定值起动元件未起动，又收到了M侧发来的信 号所以远方起信，也发信10秒。这样M侧保护就被N侧的 10秒的高频信号所闭锁不会误动。
通道类型
• 导引线通道。 用电缆作为通道传送保护信息这就是导引线通道。 用导引线为通道构成的纵联保护称做导引线保护。 考虑到雷击以及在大接地电流系统中发生接地 故障时地中电流引起的地电位升高的影响，作为 导引线的电缆也应有足够的绝缘水平，从而增大 了投资。而且上述影响也可能会引起保护的不正 确动作。此外导引线的参数，例如电阻和分布电 容也会影响电缆中传送的电流信号，从而影响保 护的性能。显然从技术经济角度来看用导引线通 道只适用于小于十公里的短线路上。
主 要 功 能 重合闸
型
号
纵 联 保 护 后 备 保 护 工 频 变 化 量 距 离 三段式相间和接 地距离 二段零序方向过 流(A型) 四段零序方向过 流(B型) 零序反时限过流 （D型） 工频变化量 方向和零序 方向 纵联距离和 零序方向 光纤分相电 流差动
RCS-901
RCS-902 RCS-931
闭锁式纵联方向保护简略原理框图
ES
M
N
F
P
ER
F√ F－×
F× F√ F－√ F－×
F√ F－×
起动元件
低 高
&
1
FX
f
T1
8 0
≥1
SX
&
4
f
0
&
&
5 6
&
7
T2
8 跳闸
F
&
2
F
3
闭锁式纵联方向保护发跳闸命令的条件
• ① 高定值起动元件动作。只有高定值起动元件动作后 程序才进入故障计算程序，方向元件及各个逻辑功能才 开始计算判断，保护才可能跳闸。因此可以说只有高定 值起动元件动作后纵联保护才真正开放。否则保护是不 开放的，程序执行的是正常运行程序。在正常运行程序 中安排的工作只是开入量状态的检查、通道试验等工作。 在正常运行程序中是不可能去跳闸的。② F 元件不动作。 ③ 曾经收到过8ms的高频信号。④ F 元件动作。同时满 足上述四个条件时去停信。⑤ 收信机收不到信号满8ms。 同时满足上述五个条件8ms后即可起动出口继电器，发 跳闸命令。 • 把 F 元件换成阻抗元件 Z ，取消 F 元件就是纵联距离保 护发跳闸命令的条件。
单重 三重 综重
纵联保护概述
• 反应一侧电气量变化的保护的缺陷 • 通道类型 • 高频信号的性质
反应一侧电气量变化的保护的缺陷
ES
M
TA 1
F1
N
TA 2
3
TA
F2
• 反应M侧电气量（电流、电压）变化的保护无法区分本 线路末端( F1 )点和相邻线路始端（ F2）点的短路。为保 证 F2点短路M侧保护的选择性，其瞬时动作的第Ⅰ段按 躲 F2 （F1）点短路整定。所以反应一侧电气量变化的保 护的缺陷是不能瞬时切除本线路全长范围内的短路。 • 可是反应N侧电气量变化的保护恰很容易区分 F1 和 F2 点 的短路。所以反应两侧电气量保护的保护能瞬时切除本 线路全长范围内的短路。 • 综合反应两侧电气量变化的保护称作纵联保护。
高频信号的性质
高频信号 就地保护信号
≥1
跳闸
• 跳闸信号。 收到高频信号是保护动作于跳闸的必要且是充 分条件，这样的高频信号是跳闸信号。跳闸信号 是在故障线路上传输的。用跳闸信号时抗干扰的 要求比用闭锁信号和允许信号时高得多，所以一 般都不敢在保护装臵里采用跳闸信号。有的远方 跳闸装臵再要加上就地保护的一些判据组成‘与’ 门，实际上这种跳闸信号已转变成允许信号了。 有的远方跳闸装臵里跳闸信号用二个通道，二个 通道满足‘二取二’才能跳闸。干扰信号同时具 备二个通道的频率其机率就大大降低了。
F 两个方向元件 为什么要用 F 、
F 两个方向元件, 而且这两个方向 • 纵联方向保护用 F 、 元件在灵敏度和动作速度上满足上述要求，并体现反方 向方向元件闭锁保护优先的原则后，一方面在区外故障 切除或功率倒向或在重负荷线路上发生单相接地时保护 在跳开单相同时有时为了系统稳定的需要还要联锁切机、 切负荷等情况时，由于在这些情况下变化源在区外，本 线路的近变化源一侧的 F 元件将比对侧的 F 元件先动 F 元件动作后马上发信闭锁两侧保护，有利于保 作，。 护在这些复杂故障情况下不会误动。另一方面在RCS901保护中有两种原理的方向元件F和 F0 ，在某一些区 外故障时，例如双回线或环网中某故障点短路时，非故 障线路两端可能不同原理的两个正方向方向继电器同时 动作，但只要有一侧的某一原理的反方向方向继电器动 作立即发信闭锁两侧保护就可以避免保护的误动。
通道类型
• 电力线载波通道。 信号频率是50～400KHz。这种频率在通信上属 于高频频段范围，所以把这种通道也称做高频 通道。把利用这种通道的纵联保护称做高频保 护。高频频率的信号只能有线传输，所以输电 线路也作为高频通道的一部份。 载波通道存在的主要问题：①通道拥挤。所以 构成分相式的纵联保护存在困难。②输电线路 上的三相金属性短路将影响高频信号的传输。 ③容易受到电磁干扰。
纵联方向（距离）保护基本原理
ES
M
N
F
P
ER
F＋

Βιβλιοθήκη Baidu
F×
F－×
F

F√ F－×
F√ F－×
• 故障线路的特征是：两侧的F 均动作，两侧的 F 均不动作，这在 非故障线路中是不存在的。而非故障线路的特征是：两侧中至少 有一侧（近故障点的一侧）的 F 不动作、而F 可能动作也可能不 动作，这在故障线路中是不存在的。 • 采用闭锁信号时，在F 不动作或 F动作的这一侧一直发高频信号 ，所以非故障线路至少近故障点的一侧能一直发闭锁信号。如图。 F 不动作的这一侧一直发高频信号。 采用允许信号时，在 F 动作、 所以故障线路两侧都能发允许信号。 • 把 F 元件换成阻抗元件 Z ，取消F 元件就是纵联距离保护的原理。
纵联方向保护对方向元件的要求
① 要有明确的方向性。也就是 F 元件在反方向短 路不能误动、 F 元件在正方向短路不能误动。 ② F 元件要确保在本线路全长范围内的短路都能 可靠动作，只有这样本线路短路才能跳闸。 ③ 在保护实现的时候， F 元件比 F 元件动作得更 快、更加灵敏。在保护实现中还有一个原则：反 方向方向元件闭锁保护优先的原则。任何时候 （除母线保护动作外）只要 F 元件动作，说明是 反方向短路，立即发信闭锁保护（闭锁式）。
RCS-901中有两个原理的方向继电器 F 和 F0 但公用一个通道，跳闸逻辑的考虑
• F和 F0 两个原理的方向继电器，每个原理的方向 继电器各有正、反两个方向的方向继电器。因此 总共有四个方向继电器： F＋、 F－、 F0＋ 、 F0－ 。 • 发跳闸命令条件中要求 F元件不动，在这里要求 F－和 F0－ 两个方向继电器都不动。 • 发跳闸命令条件中要求 F元件动作，在这里只要 求 F＋ 或 F0＋ 中一个元件动作就可以了。当 F＋ 元 件动作发的跳闸命令，打印报告为D 。当 F0＋元 件动作发的跳闸命令，打印报告为 O 。
南京南瑞继保电气有限公司 输电线路的纵联保护（纵联方 向、纵联距离、纵联电流差动） 原理介绍 工频变化量方向继电器原理
内容介绍
1. 保护配臵 2. 纵联保护概述 3. 纵联方向保护、纵联距离保护原理（901、 902保护) 4. 光纤电流差动保护原理（931保护） 5. 工频变化量方向继电器原理
保护配臵
闭锁式纵联方向（距离）保护的一些原则规定
• • • • • • • 为什么要用灵敏度不同的两个起动元件； 远方起信的设臵； 为什么要先收信8ms后才允许停信； 功率倒向问题； 收到三相TWJ动作信息后高频保护做些什么？ 保护动作停信的作用； 通道检查。
闭锁式纵联方向（距离）保护的一些原则规定
ES
闭锁式纵联方向（距离）保护的一些原则规定
• 远方起信功能的设臵。
1. 在通道检查中要用到远方起信功能。 2. 收发信机中的远方起信功能应该退出，使用保护装臵 中的远方起信功能。
闭锁式纵联方向（距离）保护的一些原则规定
ES
M
N
F
P
ER
• 为什么要先收到8ms高频信号后才能停信？ 假如没有这一项规定的话，在上图中发生短路后，M侧高定值起 动元件起动。M侧判断F 元件不动， F 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。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。因此M侧保护只 有确保近故障点的N侧保护的闭锁信号到达M侧以后才允许停信， 这样M侧保护才不会误动。显然这等待的延时应考虑N侧闭锁信号 来得最慢、最严重的情况，这种情况出现在N侧是远方起信的情 况, N侧要等M侧高频信号送过来后再由远方起信起动发信，再把 信号传送到M侧，M侧才允许停信。这等待时间一般为（6～8)ms 就足够了。