继电保护原理_第四章_第四节_线路纵联保护

低定值电流启动发信元件
I I' S+
0 ms t 1
1
GFX GSX
通道
&
t3 ms 0
1
跳闸
高定值电流启动停信元件 功率方向元件 电流起动方式的闭锁式方向纵联保护方框图
延时200ms返回
I I' S+
0 ms t 1
1
GFX GSX
通道
&
t3 ms 0
1
跳闸
延时4ຫໍສະໝຸດ Baidu16ms
电流起动方式的闭锁式方向纵联保护方框图
15 ④ 裕度角： y
L L b 7 15 6 y 37 6 100 100

set
闭锁区
set
b
b
E M
I M
ZM
k I N
ZN
(3)
E N
E M I M
70

60
超前E 70 E M N
f1 f2 f1
移频发信方式
5.高频信号的应用
按作用可分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号 (1)跳闸信号
(或)
BH
≥1
跳闸
GSX
高频信号是跳闸的充分条件
(2)允许信号
(与)
BH
&
跳闸
GSX
高频信号是跳闸的必要条件，但不是充分条件
(3)闭锁信号
(否)
BH
1
跳闸
GSX
收不到高频信号是跳闸的必要条件
6.闭锁式方向纵联保护
高频信号
A
S
1
S
2
B
S
3
k
S
4
C
S
5
S
6
D
对AB线路： B侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号， 被对侧和本侧保护接收，保护1、2均不动
高频信号
A
S
1
S
2
B
S
3
k
S
4
C
S
5
S
6
D
对CD 线路： 这种按闭锁信号构成的保护只在 非故障线路上才传送高频信号， C侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号， 而在故障线路上并不传送高频信 被对侧和本侧保护接收，保护 5、6均不动 号。因此，在故障线路上由于短 路使高频通道可能遭到破坏时， 并不会影响保护的正确动作。
7.闭锁式距离纵联保护 距离保护 + 高频通信部分
距离保护本身的启动元件或第III段距离元件
启动
0 ms t 1 1
GFX GSX
&
Z
t3 ms 0
1
第II段方或Ⅲ段方向距离元件
闭锁式零序方向纵联保护的实现原理与 闭锁式距离纵联保护相同。 此种构成方式，主保护和后备保护统一 设计，减少了测量元件，简化了接线，相对 的提高了可靠性。 缺点：距离或零序保护检修时，高频保 护不能独立工作，因此灵活性较差。
8 GSX GFX
2
3
7
6
4
5
GFX GSX 8
“相-地”制高频通道示意图
连接滤波器
连接滤波器是一个可调节的空 心变压器。在其连接至高频电缆一 侧的线圈中串接有电容器。 连接滤波器与结合电容器共同 1 2 组成带通滤波器，使所需频带的高 3 频电流能够通过。
4 4
2
3
7
6
6
7
5
5
GFX GSX 8
8. 纵联电流相位差动保护
1)工作原理：比较被保护线路两侧短路电流的相位
I M
I N
k
I M
i i i N M
t
正常运行或 区外故障时
I N
调制
t
连续
I M
k
I N
区内故障时
i i M
I M I iN
N
t
调制
t
断续
相差高频保护在线路有故障的情况下， 起动元件动作，将保护投入工作。若为外 部故障，收信机收到连续高频电流，保护 不动作；而在内部故障时，收信机则收到 断续的高频电流，保护动作。
0 ms t2
出口
跳闸
比相元件
② 操作元件：由复合滤过器和方波发生器构成
KI 操作电流：I 1 2
(一般K=6或8)
对侧GFX
≥1
操作 元件 起动 元件
1
GFX GSX
1
t1 ms 0
0 ms t2
出口
跳闸
比相元件
③比相元件：鉴别高频电流是连续还是间断
t1：区外故障时，由于电流互感器相位误差、操作 滤过器相位误差、高频信号传输延迟相位误差等 因素所产生的间隔

输电线
1
2
3
3
2
7
6
4
4
6
7
5
5
GFX GSX 8
8 GSX GFX
“相-地”制高频通道示意图
阻波器 由一电感线圈与可变电容 器并联组成的回路。其谐振频 率为载波频率。 1
2
3
7
6
4
2 3 对载波电流：Z>1000Ω ---将高 频电流限制在被保护线路以内。 6 4 对工频电流：Z≈0.04Ω ----7工频电 5 5 流可畅流无阻。
E N

Z M阻抗角为60
100
Z N阻抗角为90
I N
E M
I M
ZM
k I N
ZN
(3)
E N
E M I M
70

60
超前E 70 E M N
E N

Z M阻抗角为60
100
Z N阻抗角为90
M侧

I N
L L M 100 7 15 6 122 6 100 100
对侧GFX
≥1
操作 元件 起动 元件
1
GFX GSX
1
t1 ms 0
0 ms t2
出口
跳闸
比相元件
① 起动元件：故障检测元件(区分正常运行和故障)
不对称故障 I 2
高灵敏----起动发信
低灵敏----准备跳闸
对称故障 Z或相电流I
对侧GFX
≥1
操作 元件 起动 元件
1
GFX GSX
1
t1 ms 0
信号
长时发信方式
短时发信是指在正常运行情况下，收、 发信机一直处于不工作状态，高频通道中没 有高频电流通过。只有在系统中发生故障时， 发信机才由起动元件起动，高频通道中才有 高频电流通过。
信号
短时发信方式
移频方式是指在正常运行情况下，发信机 长期发送一个频率为 f1 的高频信号，其作用是 闭锁保护和对通道进行连续检查。在被保护线 路发生故障时，保护控制发信机移频，改为发 送频率为 f2 的高频信号。 信号
2)动作特性与相继动作
区内故障 区外故障

180

W .max
b
0
考虑以下因素的影响：
① TA的角度误差： 7˚ ② 保护装置滤序器的角误差：15˚ ③ 高频信号传输带来的角误差：
L L t 360 50 6 v 100

(v 3 105 km / s)
1
2
3
3
2
7
6
4
4
6
7
5
5
GFX GSX 8
8 GSX GFX
“相-地”制高频通道示意图
接地刀闸
接地刀闸也是高频通道的辅助设备。在 调整或维修高频收发信机和连接滤波器时， 将它接地，以保证人身安全。
1
2
3
3
2
7
6
4
4
6
7
5
5
GFX GSX 8
8 GSX GFX
“相-地”制高频通道示意图
高频收发信机
Z
GFX GSX 8
8 GSX GFX
“相-地”制高频通道示意图
f1
f
结合电容器
结合电容器的电容量很小， 对工频电流具有很大的阻抗，可 防止工频高压侵入高频收信机。 1 对高频电流则阻抗很小，高频电 2 3 流可顺利通过。结合电容器与连 接滤波器共同组成带通滤波器， 6 4 7 只允许通带内的高频电流通过。 5
理论上具有绝对的选择性
TA
TV
TV
TA
继电保护装置 通讯设备 通讯通道
继电保护装置 通讯设备
３.纵联保护信号传输方式
(1)辅助导引线--导引线纵联差动保护 (2)电力线载波--高频保护 载波频率为：50～400kHZ (3)微波通讯--微波分相电流差动保护 3000～30000兆赫 (4)光纤通讯--光纤纵联差动保护
解决：N侧跳闸后，立即停止本侧发信。M 侧只能收到 自己所发的信号，可立即跳闸。 一侧保护随着另一侧保护动作而动作----相继动作
E M
I M
ZM
k I N
ZN
(3)
E N
E M I M
70

60
超前E 70 E M N
E N

Z M阻抗角为60
100
Z N阻抗角为90
N侧

I N
l l N 100 7 15 6 122 6 100 100

二、 输电线高频保护
1.构成：
由继电保护、高频收发信机和高频通道组成
电气量
继电 保护
发信机 收信机
通道
收信机 发信机
继电 电气量 保护
2.分类
方向高频保护
比较被保护线路两侧的功率方向
相差高频保护
比较被保护线路两侧电流的相位
3.高频通道的构成
高频收发信机与输电线路的耦合方式：

“相-相”制 连接在两相导线之间 “相-地”制 连接在输电线一相导线和大地之间
4.纵联保护动作原理
(1)方向比较式纵联保护

每侧继电器反应本侧短路功率方向，利用通道将对 侧故障方向判别结果传送到对侧，各侧保护根据两 侧功率方向判断结果区分区内还是区外故障 传送逻辑信号
分为方向纵联保护和距离纵联保护


4.纵联保护动作原理
(2)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，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相 位比较的结果区分区内还是区外故障 要求两侧信息同步采集
8 GSX GFX
“相-地”制高频通道示意图
高频电缆
高频电缆的作用是将位于主控 室的高频收、发信机与户外变电站 的带通滤波器连接起来。 1
2
3
3
2
7
6
4
4
6
7
5
5
GFX GSX 8
8 GSX GFX
“相-地”制高频通道示意图
保护间隙
保护间隙是高频通道的辅助设 备，用它保护高频收发信机和高频 电缆免受过电压的袭击。
用来发出和接收高频信号
1
2
3
3
2
7
6
4
4
6
7
5
5
GFX GSX 8
8 GSX GFX
“相-地”制高频通道示意图
4.高频收发信机和通道工作方式

长时发信方式—正常有高频电流方式 短时发信方式—正常无高频电流方式 移频方式
长时发信方式是指在正常运行情况下，收、 发信机一直处于发信和收信工作状态，高频 通道中始终有高频电流通过。
第四节 输电线纵联保护
一、 输电线纵联保护概述
1.反应单侧电气量保护的缺陷
Z
Z
QF1
QF2 QF2 Ⅰ段保护区
QF1 Ⅰ段保护区
60%-70%
两侧I段保护公共区
无法实现全线速动
2.反应两侧电量的输电线路纵联保护
A
+
-
B
+
k
+
C
QF1
QF2 QF3
QF4
利用通信通道将两端的保护装置纵向联 结起来，将两端的电气量比较，以判断故障 在区内还是区外
高频闭锁方向保护是以高频通道经常无电 流而在外部故障时发出闭锁信号的方式构成的。 此闭锁信号由短路功率为负的一侧发出，这个 信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁， 故称闭锁式方向纵联保护。
A
S
1
S
2
B
S
3
k
S
4
C
S
5
S
6
D
对BC线路：
保护3和保护4的功率方向都为正，保护应动 作于跳闸
例：L = 300km

b 55

L M 122 6 140 100 M 180 - M 40 55
M侧保护不能动作
L N 122 6 104 100 N 180 - N 76 55

N侧保护正确动作