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1、第六章输电线路纵联保护第一页，本课件共有36页2.电力线载波通道-载波（高频）保护 利用输电线路本身作为通道在工频电流上叠加载波信号（30500kHZ）传送两侧电气量的信息。3.微波通道（150MHZ20HZ）-微波保护 频带宽，需采用脉冲编码调制，适合于数字式保护，不经济。4.光纤通道-光纤保护 采用脉冲编码调制PCM方式，光信号不受干扰。四、纵联保护的分类四、纵联保护的分类按照信息通道类型的不同分为：导引线纵联保护；载波保护（高频保护）；微波保护；光纤保护；按照保护动作原理分为：1.纵联电流差动保护；正常运行和外部短路时，I*=0，内部短路时，I*=I*k2.电流相位比较式纵联保护；比较被
2、保护线路两侧电流的相位；比较被保护线路两侧电流的相位；3.方向比较式纵联保护；比较被保护线路两侧的功率方向；比较被保护线路两侧的功率方向；第二页，本课件共有36页五、高频通道的构成五、高频通道的构成 高频收发信机接入输电线路的方式有：高频收发信机接入输电线路的方式有：“相相-相相”制：连接在两相导线之间；制：连接在两相导线之间；“相相-地地”制：连接在输电线一相导线和大地之制：连接在输电线一相导线和大地之间。间。电气量电气量 继电继电保护保护发信机发信机收信机收信机收信机收信机发信机发信机继电继电保护保护电气量电气量 通道通道 高频保护由继电保护、高频收发信机和高频通道高频保护由继电保护、高频
3、收发信机和高频通道组成。组成。第三页，本课件共有36页“相相-地地”制高频通道示意图制高频通道示意图输电线输电线输电线输电线第四页，本课件共有36页输电线输电线输电线输电线阻波器：并联谐振回路，其谐振频率为载波频率。阻波器：并联谐振回路，其谐振频率为载波频率。阻波器：并联谐振回路，其谐振频率为载波频率。阻波器：并联谐振回路，其谐振频率为载波频率。对载波电流：对载波电流：对载波电流：对载波电流：Z1000-Z1000-Z1000-Z1000-将高频电流限制在被保护线路以内。将高频电流限制在被保护线路以内。将高频电流限制在被保护线路以内。将高频电流限制在被保护线路以内。对工频电流：对工频电流：对工
4、频电流：对工频电流：Z0.04-Z0.04-Z0.04-Z0.04-工频电流可畅流无阻。工频电流可畅流无阻。工频电流可畅流无阻。工频电流可畅流无阻。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。对高频电结合电容器：结合电容器的电容量很小，对工频电流具有很大的阻抗。对高频电结合电容器：结合电容器的电容量很小，对工频电流具有很大的阻抗。对高频电结合电容器：结合电容器的电容量很小，对工频电流具有很大的阻抗。对高频电流则阻抗很小，高频电流可顺利通过。结合电容器与连接滤波器共同组成带通滤流则阻抗很小，高频电流可顺利通过。结合电容器与连接滤波器共同组成带通滤流则阻抗很小，高频电流可顺利通过
5、。结合电容器与连接滤波器共同组成带通滤流则阻抗很小，高频电流可顺利通过。结合电容器与连接滤波器共同组成带通滤波器，只允许通带内的高频电流通过。波器，只允许通带内的高频电流通过。波器，只允许通带内的高频电流通过。波器，只允许通带内的高频电流通过。连接滤波器：连接滤波器是一个可调空心变压器。在其连接至高频电缆一侧的连接滤波器：连接滤波器是一个可调空心变压器。在其连接至高频电缆一侧的连接滤波器：连接滤波器是一个可调空心变压器。在其连接至高频电缆一侧的连接滤波器：连接滤波器是一个可调空心变压器。在其连接至高频电缆一侧的线圈中串接有电容器线圈中串接有电容器线圈中串接有电容器线圈中串接有电容器连接滤波器与
6、结合电容器共同组成带通滤波器，使所需频带的高频电流能够通过。连接滤波器与结合电容器共同组成带通滤波器，使所需频带的高频电流能够通过。连接滤波器与结合电容器共同组成带通滤波器，使所需频带的高频电流能够通过。连接滤波器与结合电容器共同组成带通滤波器，使所需频带的高频电流能够通过。高频电缆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。高频电缆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。高频电缆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。高频电缆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。保护间隙：保护间隙是高频通道的辅助设备，用它
7、保护高频收发信机和高频电保护间隙：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。缆免受过电压的袭击。接地刀闸：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。波器时，将它接地，以保证人身安全。高频收发信机：高频收发信机：用来发出和接收高频信号。用来发出和接收高频信号。第五页，本课件共有36页六、高频通道工作方式六、高频通道工作方式(1)(1)正常无高频电流方式正常无高频电流方式 (短期发信方式短期发信方式)短短期期发发信信是是指指在在正正常
8、常运运行行情情况况下下，发发信信机机不不发发信信，高高频频通通道道中中没没有有高高频频电电流流通通过过。只只有有在在系系统统中中发发生生故故障障时时，发发信信机机才才由由起起动动元元件件起起动动，高高频通道中才有高频电流通过。频通道中才有高频电流通过。信号信号短期发信方式短期发信方式第六页，本课件共有36页(2)(2)正常有高频电流方式正常有高频电流方式(长期发信方式长期发信方式)长长期期发发信信方方式式是是指指在在正正常常运运行行情情况况下下，收收、发发信信机机一一直直处处于于发发信信和和收收信信工工作作状状态态，高高频频通通道道中始终有高频电流通过。中始终有高频电流通过。信号信号长期发信方
9、式长期发信方式第七页，本课件共有36页(3)(3)移频方式移频方式 移移频频方方式式是是指指在在正正常常运运行行情情况况下下，发发信信机机长长期期发发送送一一个个频频率率为为 f f1 1 的的高高频频信信号号，其其作作用用是是闭闭锁锁保保护护和和对对通通道道进进行行连连续续检检查查。在在被被保保护护线线路路发发生生故故障障时时，保保护护控控制制发发信信机机移移频频，改改为为发发送送频频率率为为 f f2 2 的高频信号。的高频信号。信号信号移频发信方式移频发信方式第八页，本课件共有36页七、高频信号的应用七、高频信号的应用 可分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号。可分为跳闸信号、允许信号和闭锁信
10、号。(1)(1)跳闸信号跳闸信号跳闸跳闸(或或)第九页，本课件共有36页(2)(2)允许信号允许信号跳闸跳闸(与与)第十页，本课件共有36页(3)(3)闭锁信号闭锁信号跳闸跳闸(否否)第十一页，本课件共有36页I 一、导引线纵联电流差动保护的工作原理 正常运行或区外故障：不动作 6.2 导引线电流纵联差动保护导引线电流纵联差动保护第十二页，本课件共有36页I 一、导引线纵联电流差动保护的工作原理区内故障：动作 第十三页，本课件共有36页二、影响纵联差动保护正确工作的因素电流互感器的误差和不平衡电流；输电线路的分布电容电流；通道传输电流数据（模拟量或数字量）的误差；通道的工作方式和可靠性能第十四
11、页，本课件共有36页I 不平衡电流对纵联差动保护的影响区外故障时，由于的传变误差使 第十五页，本课件共有36页为了保证纵差保护的选择性，其整定值必须躲过最大不平衡电流整定。由于不平衡电流越小，则保护的灵敏度越好。因此，为减小不平衡电流，对于纵联差动保护应采用型号相同、磁化特性一致、剩磁小的高精度的电流互感器，如或级，表示考虑暂态的影响，表示用于保护，和表示不同的变比误差等级。6.3 电流相位比较式纵联保护电流相位比较式纵联保护（相差高频保护）（相差高频保护）第十六页，本课件共有36页一、一、基本原理基本原理 正常运行正常运行或区外故障或区外故障 比较被保护线路两侧短路电流的相位。比较被保护线路
12、两侧短路电流的相位。连续信号连续信号 两侧电流相位两侧电流相位相差相差180 第十七页，本课件共有36页区内故障区内故障 比较被保护线路两侧短路电流的相位。比较被保护线路两侧短路电流的相位。间断信号间断信号 一、一、基本原理基本原理 两侧电流相位两侧电流相位相同相同 第十八页，本课件共有36页 起动元件：故障检测元件(区分正常运行和故障)2个起动元件由14组成：其中：1和3灵敏度高（定值低）-起动发信 2和4灵敏度低（定值高）-准备跳闸 由1和2接相电流I，作为三相短路的起动元件；由3和4接负序电流I2，作为不对称短路的起动元件；第十九页，本课件共有36页 操作元件：由复合过滤器1+2和操作互
13、感器构成；复合过滤器将三相电流转变为一个单相电流1+2，能够正确反应各种故障；(一般K=6或8)操作互感器将过滤器的输出电流变成电压去控制发信机，使其正半周发信，负半周不发信。发信回路的否1元件：正常运行时，起动元件不动作，无操作电流，发信机不发信；故障时，起动元件动作，发信机是否发信，取决于本侧操作电流，当此电流为正半周时，发信机发出高频电流，若为负半周，则发信机停信。比相元件比相元件：根据线路两侧电流的相位判断内外故障：根据线路两侧电流的相位判断内外故障区外故障时，收到连续高频信号，否门被闭锁，保护不动作；区外故障时，收到连续高频信号，否门被闭锁，保护不动作；区内故障时，收到断续的高频信号
14、，否门（在间断内）有输出，经延区内故障时，收到断续的高频信号，否门（在间断内）有输出，经延时并展宽后使保护动作；时并展宽后使保护动作；第二十页，本课件共有36页二、闭锁角及相继动作二、闭锁角及相继动作 区内故障 区外故障 为了保证当外部故障时保护不误动，应找出外部故障可能出现的最大间隙角 ，并按此进行闭锁。这个角度就叫做闭锁角，表示为 。第二十一页，本课件共有36页 TA的角度误差：保护装置操作元件复合滤过器的误差角：高频信号传输带来的角误差：裕度角：闭锁角：例：l=300km 1.1.闭锁角的确定闭锁角的确定 第二十二页，本课件共有36页（）内部故障相继动作行为分析：（）内部故障相继动作行为
15、分析：第二十三页，本课件共有36页(2)(2)内部故障相继动作行为分析：内部故障相继动作行为分析：M侧 第二十四页，本课件共有36页(2)(2)内部故障相继动作行为分析：内部故障相继动作行为分析：N侧 第二十五页，本课件共有36页(2)(2)内部故障相继动作行为分析：内部故障相继动作行为分析：例：l=300km M侧保护不能动作 N侧保护正确动作 第二十六页，本课件共有36页为为解解决决M M端端保保护护不不能能跳跳闸闸的的问问题题，采采用用N N侧侧跳跳闸闸的的同同时时，立立即即停停止止本本侧侧发发信信。N N侧侧停停信信后后，M M 侧侧收收信信机机只只能能收收到到自己所发的信号，间隔角为
16、自己所发的信号，间隔角为180180，M M侧保护可立即跳闸。侧保护可立即跳闸。保保护护装装置置的的这这种种一一端端保保护护先先动动作作，另另一一端端保保护护再再动作跳闸，称为动作跳闸，称为“相继动作相继动作”。第二十七页，本课件共有36页一、概念一、概念以以正正常常无无高高频频电电流流而而在在区区外外故故障障时时发发出出闭闭锁锁信信号号的的方方式式构构成成。此此闭闭锁锁信信号号由由短短路路功功率率为为负负的的一一侧侧发发出出，这这个个信信号号被被两两端端的的收收信信机机所所接接收收，而而把把保保护护闭闭锁锁，故故称称闭闭锁锁式式方方向向纵纵联联保保护护（高频闭锁方向保护）。（高频闭锁方向保护
17、）。6.4方向比较式纵联保护方向比较式纵联保护第二十八页，本课件共有36页对对BCBC线路：保护线路：保护3 3和保护和保护4 4的功率方向都为正，保的功率方向都为正，保护应动作于跳闸。护应动作于跳闸。二、基本原理二、基本原理第二十九页，本课件共有36页 B B侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号，被对侧和本侧保护接收，保护信号，被对侧和本侧保护接收，保护1 1、2 2均不动。均不动。高频信号高频信号 对对ABAB线路：线路：二、基本原理二、基本原理第三十页，本课件共有36页 C C侧的功率方向为负，该侧发出高频闭侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号，被对
18、侧和本侧保护接收，保护锁信号，被对侧和本侧保护接收，保护5 5、6 6均不均不动。动。对对CDCD线路：线路：高频信号高频信号 二、基本原理二、基本原理第三十一页，本课件共有36页高频信号高频信号 高频信号高频信号 区外故障时，由短路功率为负的一端发区外故障时，由短路功率为负的一端发闭锁信号，此信号被两端的收信机接收闭锁信号，此信号被两端的收信机接收闭锁保护。闭锁保护。对对于于故故障障线线路路，两两侧侧保保护护均均为为正正,不不发发闭闭锁锁信信号号，故故两两侧侧保保护护都都收收不不到到闭闭锁锁信信号号而而动作于跳闸。动作于跳闸。二、基本原理二、基本原理第三十二页，本课件共有36页三、闭锁式方向
19、纵联保护的构成三、闭锁式方向纵联保护的构成优点；由于利用非故障线路的一端发闭锁信号，闭锁非故障线路不跳闸，而对于故障线路跳闸不需要闭锁信号，所以在区内故障伴随通道破坏时，保护仍能可靠跳闸。第三十三页，本课件共有36页I1低定值起动元件：低定值起动元件：灵敏度较高，起动发信机发信；灵敏度较高，起动发信机发信；I2高定值起动元件：高定值起动元件：灵敏度较低，起动保护的跳闸回路；灵敏度较低，起动保护的跳闸回路；采用两个灵敏度不同的起动元件，灵敏度高的起动发信机发闭采用两个灵敏度不同的起动元件，灵敏度高的起动发信机发闭锁信号，灵敏度低的起动跳闸回路，以保证在外部故障时，远离锁信号，灵敏度低的起动跳闸回
20、路，以保证在外部故障时，远离故障点侧起动元件开放跳闸时，近故障点侧起动元件肯定能起动故障点侧起动元件开放跳闸时，近故障点侧起动元件肯定能起动发信机发闭锁信号。发信机发闭锁信号。S+功率方向元件：功率方向元件：判断短路功率的方向；判断短路功率的方向；t1延时返回元件：延时返回元件：外部故障切除后，保证近故障点侧继续发信外部故障切除后，保证近故障点侧继续发信t1时间，时间，避免高频闭锁信号过早解除而造成远离故障点侧保护误动。避免高频闭锁信号过早解除而造成远离故障点侧保护误动。t3延时动作元件：延时动作元件：防止外部故障时，远离故障侧的保护在未收到近故障防止外部故障时，远离故障侧的保护在未收到近故障
21、点侧发送的高频闭锁信号而误动，要求延时点侧发送的高频闭锁信号而误动，要求延时t2大于高频信号在保护线路上大于高频信号在保护线路上的传输时间。的传输时间。第三十四页，本课件共有36页一、闭锁式距离纵联保护一、闭锁式距离纵联保护 闭锁式距离纵联保护是距离保护与电力线载波通道相结合，利用闭锁式距离纵联保护是距离保护与电力线载波通道相结合，利用收发信机的高频信号传送对侧保护的测量结果，两端同时比较两侧距收发信机的高频信号传送对侧保护的测量结果，两端同时比较两侧距离保护的测量结果，实现内部故障瞬时切除，区外故障不动作。离保护的测量结果，实现内部故障瞬时切除，区外故障不动作。6.5距离纵联保护距离纵联保护
22、通道通道跳闸跳闸第三十五页，本课件共有36页本章学习重点本章学习重点掌握高频保护的基本概念。掌握方向高频保护的工作原理，基本组成元件及作用。掌握相差高频保护的工作原理，基本组成元件及作用。掌握相差动高频保护闭锁角的计算及相继动作问题。总结总结输电线路纵联保护的应用：220kV及以上电压等级的电力系统输电线路中作为主保护，一般要求配置两套不同原理的纵联保护，且最好采用两种不同原理的通信通道；以两端距离以两端距离III段作为故障起动元件，以两端距离段作为故障起动元件，以两端距离II段作为方向判别元段作为方向判别元件和停信元件，若两端距离件和停信元件，若两端距离II动作且收不到闭锁信号，表明线路内部动作且收不到闭锁信号，表明线路内部故障，立即跳闸。距离段作为两端各自独立跳闸段。故障，立即跳闸。距离段作为两端各自独立跳闸段。第三十六页，本课件共有36页