高压输电线路继电保护新进展
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微机保护对传统保护性能的提升是由于其能够 采用以下新技术改进传统保护存在的问题：
故障分量的应用 选相元件及发展性故障识别元件的应用 自适应保护原理的应用 光纤通信技术的应用
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量的概念
M (r,l)d
uM iM
RF
N (r,l)(D-d)
iN uN
=
ZM
+
-
区外故障时，两侧方向元件方向相反
M 参考方向
参考方向 N
Fra Baidu bibliotek
F
WM
WN
+
+
区内故障时，两侧方向元件方向相同
2. 传统保护
主要原理---纵联方向保护
闭锁式：高频信号在非故障线路上传播 允许式：高频信号在故障线路上传播
2. 传统保护
主要原理---纵联方向保护
评价
功率方向元件受过渡电阻影响且存在电压死区 负序方向元件仅能反应不对称故障；零序方向元件
R
Xˆm
0 Xm
Rˆm
0
Rm
Xm 0 Xm 0 Rm 0 Rm 0
2. 传统保护
主要原理---距离保护
过渡电阻的影响
ZIU K 3I0z1lIIK f 3I0Rg
| K| ejRg
KRg cos jKRg sin
转化为电感分量，引起距离保护的超越或拒动 距离保护受过渡电阻影响大！
2. 传统保护
主要原理---纵联方向保护
定义
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，区分是区内故障还 是区外故障
保护通道内传输的是逻辑信号，信息量小
2. 传统保护
主要原理---纵联方向保护
M 参考方向
参考方向 N F
WM
WN
Zm Zm-Zset2
Zset1-Zm
90argZset1Zm90 ZmZset2
R
2. 传统保护
主要原理---距离保护
阻抗继电器的动作特性---四边形特性
jX
Xset
α4
Xmtan2RmRset X ˆmctan3
α2
Zm Rmtan1XmXset R ˆmctan4
o α1
α3
Rset
故障分量方向元件
Zsm
M Zlm
Z ln
Δi
Δu uf
N Z sn
270 arg U 90 ZrI
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量方向元件的评价
动作速度快 方向性明确，灵敏度高 不受负荷影响 不受过渡电阻影响 不受故障类型的影响
3. 微机保护
计算机技术、通信技术、数字信号处理技术的发展，促进 了微机保护的产生和发展
微机保护的特点
工频量为主、谐波为辅（由互感器特性决定） 保护原理和保护硬件平台独立 动作特性由动作方程决定，可以实现复杂的保护原理 原理和软件程序的可靠性决定着保护动作的可靠性
3. 微机保护
微机保护对传统保护性能的提升
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量的特点
不受负荷的影响 通过计算系统阻抗识别系统运行方式的变化 保护安装处故障分量电流与故障支路电流同相位
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量方向元件
Zsm
M Zlm
Z ln
Δi
uf
Δu
N Z sn
90 arg U 90 ZrI
3. 微机保护
故障分量的应用
2. 传统保护
主要原理---距离保护
距离保护的定义 利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量 电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处 的距离而工作的保护。
2. 传统保护
主要原理---距离保护
接地距离计算公式
Z U I K 3I0
相间距离计算公式
Z U I
2. 传统保护
主要原理---距离保护
高压输电线路继电保护新进展
1. 继电保护的作用及分类
电力系统对继电保护基本要求
选择性、速动性、灵敏性、可靠性
主保护和后备保护
主保护：反映被保护元件（线路）故障，快速 动作于跳闸的保护装置
后备保护：主保护失效时作备用的保护装置
1. 继电保护的作用及分类
继电保护的分类
目前在系统中应用的保护原理
后备保护
三段式距离保护 四段式零序电流保护
2. 传统保护
传统保护的特点
采用电磁式、晶体管和集成电路构成保护平台 以工频量为主、谐波为辅 保护动作特性为直线和圆等简单形式 保护原理与硬件平台一体化 硬件的可靠性决定了保护的可靠性 保护原理越简单越可靠
2. 传统保护
主要原理---阶段式电流保护
单端量保护：电流保护、零序电流保护、距离保护 双端量保护：高频方向、高频距离、电流差动
1. 继电保护的作用及分类
继电保护的发展历程
1. 继电保护的作用及分类
国内外主要保护厂家
1. 继电保护的作用及分类
国内外主要保护厂家
2. 传统保护
高压电网中传统保护的配置
主保护
纵联方向/纵联距离
仅能反应接地故障 负序、零序方向元件在故障位置较远或系统阻抗较
小时存在灵敏度不足的问题
2. 传统保护
主要原理---零序电流保护
电网保护广泛采用四段式零序电流保护作为后 备保护，其优点如下：
灵敏性高 仅与零序网络相关，受系统运行方式影响小 不受振荡等不正常工作状态的影响 零序方向元件无电压死区
M (r,l)d
N (r,l)(D-d)
uMh
iMh
iNh
uNh
+
M
(r,l)d
(r,l)(D-d)
N
ΔiM ΔuM
RF t=0
ΔiN ΔuN ZN
uF
单相输电线故障网络图及其分解
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量的提取
F (t)F (t) F (t N ) F (t) F (t) F (t 2 N )
2. 传统保护
主要原理---零序电流保护
缺点：
高压电网的零序电流保护整定困难 非全相运行时需退出
2. 传统保护
对传统保护的评价
仅能满足“四统一”时期，电力系统对保护的 要求：
主保护近在故障发生后100ms内投入，100ms后仅有 后备保护
振荡以及非全相运行过程中发生故障无法快速切除 保护灵敏度低，耐受过渡电阻能力差，动作时间长 发展性故障由后备保护切除，无法快速切除
阻抗继电器的动作特性---圆特性
jX
Zm
1 2
(Zset1
Zset2 )
Zset1
|
Zm
1 2
(Z set1
Z set2 )
|
o
Zm R
1 | 2 (Z set1 Z set2 ) |
Zset2
2. 传统保护
主要原理---距离保护
阻抗继电器的动作特性---圆特性
jX
Zset1
o Zset2
故障分量的应用 选相元件及发展性故障识别元件的应用 自适应保护原理的应用 光纤通信技术的应用
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量的概念
M (r,l)d
uM iM
RF
N (r,l)(D-d)
iN uN
=
ZM
+
-
区外故障时，两侧方向元件方向相反
M 参考方向
参考方向 N
Fra Baidu bibliotek
F
WM
WN
+
+
区内故障时，两侧方向元件方向相同
2. 传统保护
主要原理---纵联方向保护
闭锁式：高频信号在非故障线路上传播 允许式：高频信号在故障线路上传播
2. 传统保护
主要原理---纵联方向保护
评价
功率方向元件受过渡电阻影响且存在电压死区 负序方向元件仅能反应不对称故障；零序方向元件
R
Xˆm
0 Xm
Rˆm
0
Rm
Xm 0 Xm 0 Rm 0 Rm 0
2. 传统保护
主要原理---距离保护
过渡电阻的影响
ZIU K 3I0z1lIIK f 3I0Rg
| K| ejRg
KRg cos jKRg sin
转化为电感分量，引起距离保护的超越或拒动 距离保护受过渡电阻影响大！
2. 传统保护
主要原理---纵联方向保护
定义
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，区分是区内故障还 是区外故障
保护通道内传输的是逻辑信号，信息量小
2. 传统保护
主要原理---纵联方向保护
M 参考方向
参考方向 N F
WM
WN
Zm Zm-Zset2
Zset1-Zm
90argZset1Zm90 ZmZset2
R
2. 传统保护
主要原理---距离保护
阻抗继电器的动作特性---四边形特性
jX
Xset
α4
Xmtan2RmRset X ˆmctan3
α2
Zm Rmtan1XmXset R ˆmctan4
o α1
α3
Rset
故障分量方向元件
Zsm
M Zlm
Z ln
Δi
Δu uf
N Z sn
270 arg U 90 ZrI
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量方向元件的评价
动作速度快 方向性明确，灵敏度高 不受负荷影响 不受过渡电阻影响 不受故障类型的影响
3. 微机保护
计算机技术、通信技术、数字信号处理技术的发展，促进 了微机保护的产生和发展
微机保护的特点
工频量为主、谐波为辅（由互感器特性决定） 保护原理和保护硬件平台独立 动作特性由动作方程决定，可以实现复杂的保护原理 原理和软件程序的可靠性决定着保护动作的可靠性
3. 微机保护
微机保护对传统保护性能的提升
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量的特点
不受负荷的影响 通过计算系统阻抗识别系统运行方式的变化 保护安装处故障分量电流与故障支路电流同相位
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量方向元件
Zsm
M Zlm
Z ln
Δi
uf
Δu
N Z sn
90 arg U 90 ZrI
3. 微机保护
故障分量的应用
2. 传统保护
主要原理---距离保护
距离保护的定义 利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量 电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处 的距离而工作的保护。
2. 传统保护
主要原理---距离保护
接地距离计算公式
Z U I K 3I0
相间距离计算公式
Z U I
2. 传统保护
主要原理---距离保护
高压输电线路继电保护新进展
1. 继电保护的作用及分类
电力系统对继电保护基本要求
选择性、速动性、灵敏性、可靠性
主保护和后备保护
主保护：反映被保护元件（线路）故障，快速 动作于跳闸的保护装置
后备保护：主保护失效时作备用的保护装置
1. 继电保护的作用及分类
继电保护的分类
目前在系统中应用的保护原理
后备保护
三段式距离保护 四段式零序电流保护
2. 传统保护
传统保护的特点
采用电磁式、晶体管和集成电路构成保护平台 以工频量为主、谐波为辅 保护动作特性为直线和圆等简单形式 保护原理与硬件平台一体化 硬件的可靠性决定了保护的可靠性 保护原理越简单越可靠
2. 传统保护
主要原理---阶段式电流保护
单端量保护：电流保护、零序电流保护、距离保护 双端量保护：高频方向、高频距离、电流差动
1. 继电保护的作用及分类
继电保护的发展历程
1. 继电保护的作用及分类
国内外主要保护厂家
1. 继电保护的作用及分类
国内外主要保护厂家
2. 传统保护
高压电网中传统保护的配置
主保护
纵联方向/纵联距离
仅能反应接地故障 负序、零序方向元件在故障位置较远或系统阻抗较
小时存在灵敏度不足的问题
2. 传统保护
主要原理---零序电流保护
电网保护广泛采用四段式零序电流保护作为后 备保护，其优点如下：
灵敏性高 仅与零序网络相关，受系统运行方式影响小 不受振荡等不正常工作状态的影响 零序方向元件无电压死区
M (r,l)d
N (r,l)(D-d)
uMh
iMh
iNh
uNh
+
M
(r,l)d
(r,l)(D-d)
N
ΔiM ΔuM
RF t=0
ΔiN ΔuN ZN
uF
单相输电线故障网络图及其分解
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量的提取
F (t)F (t) F (t N ) F (t) F (t) F (t 2 N )
2. 传统保护
主要原理---零序电流保护
缺点：
高压电网的零序电流保护整定困难 非全相运行时需退出
2. 传统保护
对传统保护的评价
仅能满足“四统一”时期，电力系统对保护的 要求：
主保护近在故障发生后100ms内投入，100ms后仅有 后备保护
振荡以及非全相运行过程中发生故障无法快速切除 保护灵敏度低，耐受过渡电阻能力差，动作时间长 发展性故障由后备保护切除，无法快速切除
阻抗继电器的动作特性---圆特性
jX
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1 2
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2. 传统保护
主要原理---距离保护
阻抗继电器的动作特性---圆特性
jX
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