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1、第四章差动保护本讲稿第一页，共六十五页问题的提出：问题的提出：前述保护存在的主要问题前述保护存在的主要问题 单侧量保护只能保护本线路的一部分单侧量保护只能保护本线路的一部分 受运行方式影响；长线路，重负荷受运行方式影响；长线路，重负荷Klm低低本讲稿第二页，共六十五页第一节第一节.输电线纵联差动保护（纵差保护）输电线纵联差动保护（纵差保护）1原理原理:P1301.纵联保护：纵联保护：就是用某种通信通道（简称通道）将输就是用某种通信通道（简称通道）将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端电气量电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将两端电气量（电流、功率
2、的方向等）传送到对端，将两端电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在本线路保护比较，以判断故障在本线路范围内还是在本线路保护范围之外，从而决定是否切除被保护线路。范围之外，从而决定是否切除被保护线路。本讲稿第三页，共六十五页本讲稿第四页，共六十五页2.纵联保护按使用通道分类纵联保护按使用通道分类为了交换信息，需要利用通道。纵联保护按照所利为了交换信息，需要利用通道。纵联保护按照所利用通道的不同类型可以分为用通道的不同类型可以分为4种（通常纵联保护也按种（通常纵联保护也按此命名）：此命名）：(1)导引线纵联保护（简称导引线保护、导引线纵联保护（简称导引线保护、纵联保护纵联保护）(2)电力线载波
3、纵联保护（简称载波保护）电力线载波纵联保护（简称载波保护）(3)微波纵联保护（简称微波保护）微波纵联保护（简称微波保护）(4)光纤纵联保护（简称光纤保护）。光纤纵联保护（简称光纤保护）。本讲稿第五页，共六十五页3.纵联保护按保护动作原理分类纵联保护按保护动作原理分类（1）方向纵联保护）方向纵联保护 两侧保护继电器仅反应本侧的电气量，利用通道将继电器对两侧保护继电器仅反应本侧的电气量，利用通道将继电器对故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保护根据两侧保护继电器故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保护根据两侧保护继电器的动作过程逻辑判断区分是区内还是区外故障。的动作过程逻辑判断区分是区内还是区外故障。
4、（2）差动纵联保护）差动纵联保护 这类保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位、幅这类保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位、幅值的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位值的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。比较的结果区分是区内还是区外故障。本讲稿第六页，共六十五页4.纵联差动保护原理纵联差动保护原理(1)定义定义纵联差动保护纵联差动保护:用辅助导线或称导引线作为通道的纵联保护用辅助导线或称导引线作为通道的纵联保护(2)正常运行时正常运行时IbP不平衡电流不平衡电流由由CT的幅值误差和相位误差造成的幅值误差和相位误差造成即由于
5、即由于CT的磁化特性不一致，励磁电流不等等原因引起。的磁化特性不一致，励磁电流不等等原因引起。稳态负荷时稳态负荷时IbP很小很小0短路短路铁心饱和铁心饱和IbP较大较大本讲稿第七页，共六十五页(3)外部故障外部故障本讲稿第八页，共六十五页(4)内部故障内部故障本讲稿第九页，共六十五页(5)原理接线原理接线 环流法环流法 均压法均压法 环流法环流法本讲稿第十页，共六十五页均压法均压法本讲稿第十一页，共六十五页二、保护特点二、保护特点1、保护原理本身可以区分内、外部故障，可、保护原理本身可以区分内、外部故障，可实现全线快速保护实现全线快速保护2、保护范围是两个、保护范围是两个CT之间之间3、与系统
6、运行方式无关、与系统运行方式无关4、不受系统振荡的影响、不受系统振荡的影响5、本讲稿第十二页，共六十五页6、可作为线路主保护（配置后备保护：电流、可作为线路主保护（配置后备保护：电流or距离）距离）7、只能用于短线路（由于通道导线的限制）、只能用于短线路（由于通道导线的限制）110kV 12km 35kV 34km 110330kV 57km本讲稿第十三页，共六十五页三、影响输电线纵联差动保护的因素三、影响输电线纵联差动保护的因素 P133136 1、电流互感器的误差和不平衡电流与、电流互感器的误差和不平衡电流与 二次侧负载二次侧负载 一次电流一次电流磁化特性不一致，励磁电流不等造成的磁化特性
7、不一致，励磁电流不等造成的2、导引线的阻抗和分布电容、导引线的阻抗和分布电容3、导引线的故障和感应过电压、导引线的故障和感应过电压本讲稿第十四页，共六十五页第二节第二节.输电线路的高频保护输电线路的高频保护构成构成分类分类原理原理本讲稿第十五页，共六十五页一、概念一、概念1、定义、定义高频保护：高频保护：是以输电线载波通道作为通信通道的纵联保护是以输电线载波通道作为通信通道的纵联保护.广泛应用于高压和超高压输电线路广泛应用于高压和超高压输电线路 无时限快速保护无时限快速保护,无需与下一线路配合，同时比较两端电流的相位无需与下一线路配合，同时比较两端电流的相位或功率方向区分内、外故障或功率方向区
8、分内、外故障 电流相位（功率方向）电流相位（功率方向）高频信号高频信号输电线本身输电线本身对端对端比较比较2、分类、分类 方向高频保护（功率方向比较）方向高频保护（功率方向比较）相差高频保护（比较两端电流的相位相差高频保护（比较两端电流的相位）本讲稿第十六页，共六十五页3、原理、原理载波：载波：50KHZ300KHZ以以“导线导线大地大地”为通道为通道本讲稿第十七页，共六十五页（1）、全线快速保护）、全线快速保护（2）、两套装置之间）、两套装置之间（3）、与系统运行方式无关）、与系统运行方式无关（4）、不受振荡影响）、不受振荡影响（5）、）、IdzIbpmax（6）、主保护）、主保护（7）、价
9、格高）、价格高4、特点：、特点：本讲稿第十八页，共六十五页二、高频载波通道的构成二、高频载波通道的构成 P137 图图4-7阻波器阻波器结合电容器结合电容器连接滤波器连接滤波器高频收、发信机高频收、发信机本讲稿第十九页，共六十五页1.阻波器阻波器（1）构成）构成 由一电感线圈与可变电由一电感线圈与可变电容器并联组成的回路。容器并联组成的回路。（2）阻抗）阻抗 并联后阻抗与频率有关，并联后阻抗与频率有关，当并联谐振时阻抗最大。当并联谐振时阻抗最大。一般取载波频率一般取载波频率=并联谐振频率并联谐振频率（50KHZ300KHZ）工频时工频时 （主要为（主要为L的阻抗）的阻抗）（3）安装地点）安装地
10、点L=0.1mH,C=20250uF本讲稿第二十页，共六十五页 （2）结合电容器）结合电容器（耦合电容耦合电容C电容很小电容很小）作用：作用：将载波信号传递到输电线路将载波信号传递到输电线路(耦合信号耦合信号)使高频收、发信机与高压线路绝缘使高频收、发信机与高压线路绝缘对工频呈极大阻抗对工频呈极大阻抗极小工频泄漏电流极小工频泄漏电流（3）连接滤波器）连接滤波器 与结合电容器共同组成一个四端网络与结合电容器共同组成一个四端网络“带通滤波器带通滤波器”输电线路波阻抗为：输电线路波阻抗为：400 同轴电缆波阻抗为：同轴电缆波阻抗为：100作用：作用：与（与（2）一起对载波进行滤波、隔离作用、阻抗匹配
11、作用、避）一起对载波进行滤波、隔离作用、阻抗匹配作用、避免高频信号在传送过程中发生反射，减少损耗，增加输出功率。免高频信号在传送过程中发生反射，减少损耗，增加输出功率。本讲稿第二十一页，共六十五页 接地刀闸：接地刀闸：当连接滤波器检修时作为接地极当连接滤波器检修时作为接地极（4）高频电缆）高频电缆用来连接户内的收发信机与户外的连接滤波器用来连接户内的收发信机与户外的连接滤波器为屏蔽干扰信号，减少高频损耗，采用单芯同为屏蔽干扰信号，减少高频损耗，采用单芯同轴电缆，波阻抗轴电缆，波阻抗100欧姆。欧姆。（5）高频收、发信机）高频收、发信机 发送和接收高频信号发送和接收高频信号本讲稿第二十二页，共六
12、十五页三、高频通道的工作方式和高频信号的作用三、高频通道的工作方式和高频信号的作用1、工作方式、工作方式 经常无高频电流（即故障时经常无高频电流（即故障时 发信号）发信号）经常有高频电流（即长期发经常有高频电流（即长期发 信号）信号）高频信号与高频电流的区别高频信号与高频电流的区别2、传输的信号、传输的信号 传送闭锁信号传送闭锁信号 传送允许信号传送允许信号 传送跳闸信号传送跳闸信号本讲稿第二十三页，共六十五页3、信号的作用、信号的作用:闭锁信号：闭锁信号：指收不到这种信号是保护动作的指收不到这种信号是保护动作的 必要条件必要条件 允许信号：允许信号：指收到这种信号是保护动作的指收到这种信号是
13、保护动作的 必要条件必要条件 跳闸信号跳闸信号：指收到这种信号是保护动作的充：指收到这种信号是保护动作的充 分必要条件分必要条件本讲稿第二十四页，共六十五页四、高频保护的分类四、高频保护的分类 高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护方向高频保护方向高频保护 高频闭锁负序方向保护高频闭锁负序方向保护 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护 高频闭锁零序方向保护高频闭锁零序方向保护相差高频保护相差高频保护：相差高频保护相差高频保护本讲稿第二十五页，共六十五页五、高频闭锁方向保护五、高频闭锁方向保护 1、工作原理、工作原理 经常无电流而在外部故障时发闭锁信号，闭锁信号由经常无电流而在外部故障时发闭锁信号，闭锁信
14、号由短路功率方向为负一端发出，两端都接收，把保护闭锁。短路功率方向为负一端发出，两端都接收，把保护闭锁。本讲稿第二十六页，共六十五页d短路：短路：3、4功率方向为正，不发闭锁信号功率方向为正，不发闭锁信号 2、5为负，发闭锁信号为负，发闭锁信号 则则1、2、5、6被闭锁被闭锁本讲稿第二十七页，共六十五页(1)动作条件动作条件 功率方向为正功率方向为正 收不到高频载波信号收不到高频载波信号(2)讯号由功率方向为负一端发出，两端闭锁讯号由功率方向为负一端发出，两端闭锁(3)闭锁信号的优点闭锁信号的优点：当内部故障并伴随通道破坏时当内部故障并伴随通道破坏时(如接地如接地or断线断线)保护保护仍能正确
15、动作仍能正确动作本讲稿第二十八页，共六十五页2、工作过程、工作过程 P139 图图4-10（1）原理接线图）原理接线图 组成：组成：起动元件起动元件I1 I2 Klm1Klm2I1起动发信机发闭锁信号起动发信机发闭锁信号I2准备好跳闸回路准备好跳闸回路功率方向元件功率方向元件3判别功率方向判别功率方向本讲稿第二十九页，共六十五页4ZJ用于内部故障时停止发信号用于内部故障时停止发信号5ZJ用于控制保护的跳闸回路（极化继电器），只有工用于控制保护的跳闸回路（极化继电器），只有工 作线圈作线圈有电流时才动作，当其他情况不动作，（即同时有时不动作）有电流时才动作，当其他情况不动作，（即同时有时不动作）
16、本讲稿第三十页，共六十五页（2）工作过程）工作过程本讲稿第三十一页，共六十五页 外部故障外部故障(讨论保护讨论保护1和保护和保护2的各部件的动作情况：的各部件的动作情况：)1LJ动作动作经经4ZJ常闭常闭发信机发闭锁发信机发闭锁 2LJ动作动作3GJ动作动作4ZJ动作动作停止发信停止发信5ZJ工作电流工作电流 本讲稿第三十二页，共六十五页内部故障（双侧电源）内部故障（双侧电源）保护保护1：1LJ、2LJ均起动，均起动，3GJ、4ZJ动作动作 发信机停止发信号，发信机停止发信号，5ZJ中只有工中只有工 作线圈中有电流，立即动作跳闸。作线圈中有电流，立即动作跳闸。保护保护2：同保护同保护1本讲稿第
17、三十三页，共六十五页单侧供电线路内部故障单侧供电线路内部故障 受电端半套保护不动作，也不发送高信号，受电端半套保护不动作，也不发送高信号，此时立即动作使电源端的断路器跳闸。此时立即动作使电源端的断路器跳闸。本讲稿第三十四页，共六十五页系统振荡系统振荡 对接于相电流和相电压（对接于相电流和相电压（or线电压）的线电压）的GJ，当振荡中心位，当振荡中心位于保护内时，两端功率均为正于保护内时，两端功率均为正误动误动 克服方法克服方法：发展为反应负序或零序功率方向元件发展为反应负序或零序功率方向元件本讲稿第三十五页，共六十五页（3）设置）设置2个电流继电器的原因个电流继电器的原因假设只有假设只有1个起
18、动元件个起动元件：本讲稿第三十六页，共六十五页因此设置因此设置2个起动继电器，并且要满足：个起动继电器，并且要满足：缺点：缺点：起动元件起动元件I2的应用降低了的应用降低了Klm；并且使接线复杂；并且使接线复杂 为防误动要求为防误动要求I2的起动时间的起动时间I1降低保护速度降低保护速度本讲稿第三十七页，共六十五页六六.高频闭锁负序方向保护的构成原理高频闭锁负序方向保护的构成原理1.原理原理 利用利用不对称短路时的负序功率不对称短路时的负序功率和和三相短路开始瞬三相短路开始瞬间产生的负序功率间产生的负序功率实现闭锁。实现闭锁。2.原理接线原理接线3.组成组成4.工作过程工作过程本讲稿第三十八页
19、，共六十五页七七.高频闭锁距离保护的原理高频闭锁距离保护的原理1.目的目的 作为变电所母线和下一条线路的后备保护；与距离保护配合。作为变电所母线和下一条线路的后备保护；与距离保护配合。2.原理接线原理接线3.组成组成4.工作过程工作过程5。缺点。缺点 主保护与主保护与后备保护接线互相后备保护接线互相连在一起，不便于连在一起，不便于检修和调试检修和调试本讲稿第三十九页，共六十五页八八.高频闭锁零序方向保护的原理高频闭锁零序方向保护的原理1.原理与构成原理与构成 基本上与高频闭锁负序方向保护的原理一样，只需用三段式零基本上与高频闭锁负序方向保护的原理一样，只需用三段式零序电流元件代替上述三段式距离
20、元件和高频部分配合即可。序电流元件代替上述三段式距离元件和高频部分配合即可。2.特点特点 同高频闭锁距离保护同高频闭锁距离保护 本讲稿第四十页，共六十五页九九.相差动高频方向相差动高频方向（自学）（自学）1.相差动高频保护的工作原理相差动高频保护的工作原理 基本工作原理：基本工作原理：是比较被保护线路两侧电流的是比较被保护线路两侧电流的相位相位，即利用高频信号将电流，即利用高频信号将电流的相位传送到对侧去进行比较而决定跳闸与否，这种保护称的相位传送到对侧去进行比较而决定跳闸与否，这种保护称为相差高频保护。为相差高频保护。本讲稿第四十一页，共六十五页2.原理接线原理接线本讲稿第四十二页，共六十五
21、页3.工作过程工作过程（1）内部故障）内部故障本讲稿第四十三页，共六十五页（2）外部故障）外部故障本讲稿第四十四页，共六十五页4-3 微波保护简介微波保护简介4-4 输电线纵联保护的发展趋势输电线纵联保护的发展趋势本讲稿第四十五页，共六十五页继电保护通讯通道的选择原则继电保护通讯通道的选择原则1.在下列条件下宜选用导引线通道在下列条件下宜选用导引线通道（1）有现成的金属通讯通道可用）有现成的金属通讯通道可用（2）所需的金属导引线在）所需的金属导引线在15km以下以下（3）被保护线路为两端线路，或者每边长度不超过）被保护线路为两端线路，或者每边长度不超过3.7km，总长度不超过总长度不超过11k
22、m的三端线路。的三端线路。2.在下列条件下宜选用高频通道在下列条件下宜选用高频通道（1）输电线太长，不宜用导引线通道）输电线太长，不宜用导引线通道（2）专用于继电保护时光纤通道投资太大）专用于继电保护时光纤通道投资太大（3）除了保护信号外，不需其他的数据传输）除了保护信号外，不需其他的数据传输本讲稿第四十六页，共六十五页3.在下列条件下宜选用微波通道在下列条件下宜选用微波通道（1）输电线载波频段不够分配，不能用于保护）输电线载波频段不够分配，不能用于保护（2）通道需要连续监视）通道需要连续监视（3）除了保护信号外需要传送其他数据和语言）除了保护信号外需要传送其他数据和语言4.在下列条件下宜选用
23、光纤通道在下列条件下宜选用光纤通道（1）被保护线路较短，小于）被保护线路较短，小于50100km，不需要设立中继站，不需要设立中继站（2）载波通道频率不敷应用）载波通道频率不敷应用（3）通道需要连续监视）通道需要连续监视（4）需要传输数据和语音）需要传输数据和语音（5）有可遇其他部门共用的光纤通道）有可遇其他部门共用的光纤通道（6）两端接地网的电位差很大，不能用导引线通道）两端接地网的电位差很大，不能用导引线通道（7）应用光纤通道经济上有利。例如与通讯或其他部门合作，）应用光纤通道经济上有利。例如与通讯或其他部门合作，利用输电线的架空地线中的光纤通道；投资小而且可靠性高利用输电线的架空地线中的
24、光纤通道；投资小而且可靠性高本讲稿第四十七页，共六十五页第五章第五章.自动重合闸自动重合闸内容：内容：1、自动重合闸在电力系统中的作用、自动重合闸在电力系统中的作用2、对自动重合闸的基本要求、对自动重合闸的基本要求3、自动重合闸的工作原理、自动重合闸的工作原理4、线路重合闸的方式和选择原则（双侧电源）、线路重合闸的方式和选择原则（双侧电源）5、重合闸动作时限的选择、重合闸动作时限的选择6、重合闸与继电保护的配合、重合闸与继电保护的配合7、单相自动重合闸、单相自动重合闸8、综合单相重合闸、综合单相重合闸本讲稿第四十八页，共六十五页一、重合闸与继电保护的配合一、重合闸与继电保护的配合 P1631.
25、配合的目的：配合的目的：加速切除故障加速切除故障2.重合闸前加速保护（重合闸前加速保护（“前加速前加速”）本讲稿第四十九页，共六十五页任何一条线路故障任何一条线路故障ZCH动作动作再重合再重合若是永久性故障由若是永久性故障由1或或2切除切除瞬时故障瞬时故障恢复供电恢复供电当保护当保护2拒动时，保护拒动时，保护3按有选择性时限按有选择性时限t3动作动作优点优点：能快速切除故障能快速切除故障可使瞬时故障来及发展为永久故障可使瞬时故障来及发展为永久故障保证供电质量保证供电质量使用设备少，经济简单使用设备少，经济简单缺点：缺点：DL工作条件恶劣，动作次数多工作条件恶劣，动作次数多重合于永久性故障上，切
26、除时间可能较长重合于永久性故障上，切除时间可能较长若若ZCH or DL3拒绝重合闸，则扩大停电范围拒绝重合闸，则扩大停电范围本讲稿第五十页，共六十五页2、重合闸后加速保护（、重合闸后加速保护（“后加速后加速”）第一次按选择性跳闸，然后重合，永久性故障则第一次按选择性跳闸，然后重合，永久性故障则DL合闸后再加速保护动作，瞬时切除而与第一次动作时合闸后再加速保护动作，瞬时切除而与第一次动作时限无关限无关用于用于35KV系统及重要负荷系统及重要负荷优点：优点：不会扩大停电范围不会扩大停电范围保证了永久故障能（瞬时）迅速切除，并有选择性保证了永久故障能（瞬时）迅速切除，并有选择性不受网络结构和负荷条
27、件限制不受网络结构和负荷条件限制缺点：缺点：每个每个DL都要装都要装ZCH，复杂，复杂第一节切除故障可能带延时第一节切除故障可能带延时本讲稿第五十一页，共六十五页复习题：复习题：一一.判断题判断题本讲稿第五十二页，共六十五页二二.简答题简答题本讲稿第五十三页，共六十五页答案：答案：一一.判断题判断题1.对对 2.错错 3.对对 4.对对 5.错错二二.简答题简答题1.本讲稿第五十四页，共六十五页2.3.本讲稿第五十五页，共六十五页4.本讲稿第五十六页，共六十五页5.6.本讲稿第五十七页，共六十五页作业作业 对线路保护的原理和方法进行分析、比对线路保护的原理和方法进行分析、比较和总结。较和总结。本讲稿第五十八页，共六十五页线路保护复习题线路保护复习题本讲稿第五十九页，共六十五页本讲稿第六十页，共六十五页本讲稿第六十一页，共六十五页本讲稿第六十二页，共六十五页本讲稿第六十三页，共六十五页本讲稿第六十四页，共六十五页本讲稿第六十五页，共六十五页