第四章差动保护

第四章.输电线路纵联保护,输电线路纵联差动保护 输电线路高频保护 微波保护,问题的提出：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受运行方式影响；长线路，重负荷Klm低,第一节. 输电线纵联差动保护（纵差保护）,原理: 1. 纵联保护：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（电流、功率的方向等）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范围之外，从而决定是否切除被保护线路。,2. 纵联保护按使用通道分类 为了交换信息，需要利用通道。纵联保护按照所利用通道的不同类型可以分为4种（通常纵联保护也按此命名）：(1)导引线纵联保护（简称导引线保护、纵联保护）(2)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）(4)光纤纵联保护（简称光纤保护）。,3.纵联保护按保护动作原理分类 （1）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。 （2）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。,4.纵联差动保护原理,(1)定义 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 (2)正常运行时,IbP不平衡电流,由CT的幅值误差和相位误差造成 即由于CT的磁化特性不一致，励磁电流不等等原因引起。 稳态负荷时IbP很小0 短路铁心饱和IbP较大,(3) 外部故障,(4)内部故障,(5)原理接线 环流法 均压法 环流法,均压法,二、保护特点,1、保护原理本身可以区分内、外部故障，可实现全线快速保护 2、保护范围是两个CT之间 3、与系统运行方式无关 4、不受系统振荡的影响 5、,6、可作为线路主保护（配置后备保护：电流or距离） 7、只能用于短线路（由于通道导线的限制）110kV 12km35kV 34km110330kV 57km,三、影响输电线纵联差动保护的因素,1、电流互感器的误差和不平衡电流与 二次侧负载 一次电流 磁化特性不一致，励磁电流不等造成的 2、导引线的阻抗和分布电容 3、导引线的故障和感应过电压,第二节.输电线路的高频保护,构成 分类 原理,一、概念,1、定义 高频保护：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或功率方向区分内、外故障电流相位（功率方向）高频信号输电线本身对端比较 2、分类方向高频保护（功率方向比较）相差高频保护（比较两端电流的相位）,3、原理,载波：30KHZ500KHZ 以“导线大地”为通道,（1）、全线快速保护 （2）、两套装置之间 （3）、与系统运行方式无关 （4）、不受振荡影响 （5）、Idz>Ibpmax （6）、主保护 （7）、价格高,4、特点：,二、高频载波通道的构成,阻波器 结合电容器 连接滤波器 高频收、发信机,1. 阻波器,（1）构成由一电感线圈与可变电容器并联组成的回路。 （2）阻抗并联后阻抗与频率有关，当并联谐振时阻抗最大。 一般取载波频率=并联谐振频率（30KHZ500KHZ）工频时 （主要为L的阻抗） （3）安装地点,L=0.1mH, C=20250uF,（2）结合电容器（耦合电容C电容很小）,作用：将载波信号传递到输电线路(耦合信号)使高频收、发信机与高压线路绝缘 对工频呈极大阻抗极小工频泄漏电流 （3）连接滤波器与结合电容器共同组成一个四端网络“带通滤波器”输电线路波阻抗为：400 同轴电缆波阻抗为：100 作用：与（2）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。,接地刀闸：当连接滤波器检修时作为接地极 （4）高频电缆 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 轴电缆，波阻抗100欧姆。 （5）高频收、发信机发送和接收高频信号,三、高频通道的工作方式和高频信号的作用,1、工作方式 经常无高频电流（即故障时发信号）经常有高频电流（即长期发信号）高频信号与高频电流的区别2、传输的信号 传送闭锁信号传送允许信号传送跳闸信号,3、信号的作用:闭锁信号：指收不到这种信号是保护动作的必要条件允许信号：指收到这种信号是保护动作的必要条件跳闸信号：指收到这种信号是保护动作的充分必要条件,四、高频保护的分类,高频闭锁方向保护 方向高频保护 高频闭锁负序方向保护高频闭锁距离保护高频闭锁零序方向保护相差高频保护： 相差高频保护,五、高频闭锁方向保护,1、工作原理经常无电流而在外部故障时发闭锁信号，闭锁信号由短路功率方向为负一端发出，两端都接收，把保护闭锁。,d短路： 3、4功率方向为正，不发闭锁信号2、5为负，发闭锁信号则1、2、5、6被闭锁,(1)动作条件功率方向为正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 (3)闭锁信号的优点：当内部故障并伴随通道破坏时(如接地or断线)保护仍能正确动作,2、工作过程 （1）原理接线图,组成：起动元件I1 I2 Klm1>Klm2,I1起动发信机发闭锁信号 I2准备好跳闸回路 功率方向元件3判别功率方向,4ZJ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 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）,（2）工作过程,外部故障,(讨论保护1和保护2的各部件的动作情况：),内部故障（双侧电源） 保护1：1LJ、2LJ均起动，3GJ、4ZJ动作发信机停止发信号，5ZJ中只有工作线圈中有电流，立即动作跳闸。 保护2：同保护1,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，此时立即动作使电源端的断路器跳闸。,系统振荡,对接于相电流和相电压（or线电压）的GJ，当振荡中心位于保护内时，两端功率均为正误动克服方法 ： 发展为反应负序或零序功率方向元件,（3）设置2个电流继电器的原因,假设只有1个起动元件：,因此设置2个起动继电器，并且要满足：,缺点：起动元件I2的应用降低了Klm；并且使接线复杂为防误动要求I2的起动时间>I1降低保护速度,六.高频闭锁负序方向保护的构成原理,1.原理利用不对称短路时的负序功率和三相短路开始瞬间产生的负序功率实现闭锁。 2.原理接线 3.组成 4.工作过程,七.高频闭锁距离保护的原理,1.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。 2.原理接线 3.组成 4.工作过程 5。缺点主保护与 后备保护接线互相 连在一起，不便于 检修和调试,八.高频闭锁零序方向保护的原理,1.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.特点同高频闭锁距离保护,九.相差动高频方向（自学）,1.相差动高频保护的工作原理基本工作原理：是比较被保护线路两侧电流的相位，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，这种保护称为相差高频保护。,2.原理接线,3.工作过程,（1）内部故障,（2）外部故障,§4-3 微波保护简介§4-4 输电线纵联保护的发展趋势,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 （1）有现成的金属通讯通道可用 （2）所需的金属导引线在15km以下 （3）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11km的三端线路。 2.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 （2）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,3.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 （2）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 4. 在下列条件下宜选用光纤通道 （1）被保护线路较短，小于50100km，不需要设立中继站 （2）载波通道频率不敷应用 （3）通道需要连续监视 （4）需要传输数据和语音 （5）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 （7）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,第五章. 自动重合闸,内容：,1、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 3、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） 5、重合闸动作时限的选择 6、重合闸与继电保护的配合 7、单相自动重合闸 8、综合单相重合闸,一、重合闸与继电保护的配合,1.配合的目的：加速切除故障 2 .重合闸前加速保护（“前加速”）,任何一条线路故障ZCH动作再重合 若是永久性故障由1或2切除 瞬时故障恢复供电 当保护2拒动时，保护3按有选择性时限t3动作 优点： 能快速切除故障 可使瞬时故障来及发展为永久故障 保证供电质量 使用设备少，经济简单,缺点： DL工作条件恶劣，动作次数多 重合于永久性故障上，切除时间可能较长 若ZCH or DL3拒绝重合闸，则扩大停电范围,2、重合闸后加速保护（“后加速”）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限无关 用于35KV系统及重要负荷,优点： 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 不受网络结构和负荷条件限制 缺点： 每个DL都要装ZCH，复杂 第一节切除故障可能带延时,复习题： 一.判断题,二.简答题,答案：,一.判断题 1.对 2.错 3.对 4.对 5.错 二.简答题 1.,2.3.,4.,5.6.,作业,对线路保护的原理和方法进行分析、比较和总结。,线路保护复习题,测试,1、过电流保护为什么需要考虑返回系数，而电流速断保护和限时电流速断保护不需要考虑？ 2、试分析三种圆特性的阻抗继电保护中哪种受过渡电阻影响最大，为什么？ 3、输电线路的保护原理有哪些，他们是如何保证选择性的？ 4、继电保护装置应满足那些要求？,5、如下图,求：保护2电流速断保护的整定电流和灵敏系数。,