电网运行课件-纵联保护详解.ppt

输电线的纵联保护班组大讲堂线路的纵联保护线路的纵联保护一、纵联保护的分类二、高频保护三、光纤纵联保护输电线的全线速动保护（纵联保护）输电线的全线速动保护（纵联保护） 高压线路保护（110kV及以上）配备的保护有： （1）零序（电流）保护；（2）距离保护；（3）纵联保护 （1）零序保护：中性点直接接地电网发生接地故障时产生很大的零序电流，反应零序电流增大的保护成为零序保护 （2）距离保护：反应故障点至保护安装点之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间是反应测量阻抗降低而动作的阻抗保护一、输电线纵联保护概述一、输电线纵联保护概述1. 反映一侧电气量保护的缺陷反映一侧电气量保护的缺陷 无法区分本线路末端短路与相邻线路出口短路无法区分本线路末端短路与相邻线路出口短路 无法实现全线速动无法实现全线速动 纵联保护：用某种通信通道将输电线路两端或各端的保护装置纵向连接起来，将各端的电气量（电流、功率的方向）传送到对端，将各端的电气量进行比较，以判断故障在本线路范围内还是路范围以外，从而决定是否切除被保护线路是双端电气量保护，具有绝对的选择性，动作速度快高压输电线纵联差动保护的配置原则高压输电线纵联差动保护的配置原则110kV双侧电源线路以下情况应装设一套全线速动保护： a. 根据系统稳定要求有必要时； b线路发生三相短路，如使发电厂厂用母线电压低于允许值（一般为60%额定电压），且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时； c如电力网的某些线路采用全线速动保护后，不仅改善本线路保护性能，而且能够改善整个电网保护的性能。

220kV线路应加强主保护简化后备保护的基本原则配置和整定 a. 加强主保护是指全线速动保护的双重化配置，同时，要求每一套全线速动保护的功能完整，对全线路内发生的各种类型故障，均能快速动作切除故障对于要求实现单相重合闸的线路，每套全线速动保护应具有选相功能当线路在正常运行中发生不大于100电阻的单相接地故障时，全线速动保护应有尽可能强的选相能力，并能正确动作跳闸 220kV线路应加强主保护简化后备保护的基本原则配置和整定 b. 简化后备保护是指主保护双重化配置，同时，在每一套全线速动保护的功能完整的条件下，带延时的相间和接地，段保护(包括相间和接地距离保护、零序电流保护)，允许与相邻线路和变压器的主保护配合，从而简化动作时间的配合整定如双重化配置的主保护均有完善的距离后备保护，则可以不使用零序电流，段保护，仅保留用于切除经不大于100电阻接地故障的一段定时限和/或反时限零序电流保护c. 线路主保护和后备保护的功能及作用 能够快速有选择性地切除线路故障的全线速动保护以及不带时限的线路I段保护都是线路的主保护线路段保护是全线速动保护的近后备保护，允许相邻线路保护段失去选择性线路段保护是本线路的延时近后备保护，同时尽可能作为相邻线路的远后备保护。

高压输电线纵联差动保护的配置原则高压输电线纵联差动保护的配置原则输电线路纵联电流差动保护原理根据基尔霍夫电流定律，线路两侧电流参考方向如上图所示当线路上没有内部故障时，线路两侧的电流之和为零，即流入线路元件的电流之和为零；当线路有内部故障时，线路两侧电流之和不为零 即： 正常运行或外部故障时(F2): 或 内部故障时（F1）： 或输电线路纵联电流差动保护的工作原理：当差动电流 时，认为是内部故障，保护动作输电线路纵联电流差动保护原理的优点1、保护范围明确，即是线路两侧电流互感器之间的范围2、动作速度快，可以实现全线路瞬时切除区内故障这是由于纵联电流差动保护不需与相邻元件的保护配合3、不受系统振荡、系统运行方式变化的影响2、 输电线路纵联保护的基本原理的分类（1）两端电流相量的故障特征（纵联电流差动保护原理） 正常运行和外部故障时（F2）： 或 内部故障时（F1）： 或（2）两端功率方向的故障特征（方向纵联保护原理） 假设正功率方向为：母线线路 正常运行和外部故障时（F2）：一端功率为正，一端为负 内部故障时（F1）：两端功率都为正 判断功率方向的元件还有：负序、零序功率、突变量方向元件2、 输电线路纵联保护的基本原理（3）两端电流相位的特征（相差纵联保护原理）正常运行和外部故障时（F2）： 和 的相位相差180。

内部故障时（F1）： 和 的相位相同 （4）两端测量阻抗的特征（距离纵联保护原理） 正常运行和外部故障时（F2）：两端的距离段测量阻抗一侧为反方向，另一侧为正方向 内部故障时（F1）：两端的距离段测量阻抗都在正方向 输电线路纵联保护的基本原理（5）两端突变量方向的特征（突变量方向纵联保护原理）正常运行和外部故障时：两侧的突变量功率方向为线路母线 内部故障时：两侧的突变量功率方向一侧是线路母线，另外一侧是母线线路 内部故障外部故障2、 输电线路纵联保护的原理分类（1）差动纵联保护这类保护根据两侧电流的幅值和相位的比较结果来区分是区内故障还是区外故障传递数据信息 （纵联电流差动保护、相差纵联保护）（2）方向（距离）纵联保护根据两侧测量的功率方向、测量阻抗是否在规定的方向、区段内，来区分是区内故障还是区外故障传递逻辑信息 （方向纵联保护、距离纵联保护、突变量方向纵联保护） 通通 信信 通通 道道 保保 护护 辅助导线或导引线辅助导线或导引线 导引线差动保护导引线差动保护 输电线载波通道输电线载波通道 高频保护高频保护 微波微波 微波保护微波保护 光纤光纤 光纤保护光纤保护3、 输电线路纵联保护的按照通信通道分类输电线路纵联保护的保护原理分类和按照通信通道的分类是不同的分类方法。

两种分类方法可以重叠应用目前导引线路纵联保护中的应用越来越少，基本上都是采用输电线载波通道、微波和光纤作为通信通道在后三种通信通道中，光纤的通信质量是最好的输电线载波通道的通信质量最差导引线纵联电流差动保护原理导引线纵联电流差动保护原理缺点：要求沿线路敷设流过CT二次电流的多根导引线，这在技术上是不可能的，经济上也是不合理的只能用于57公里的短线路，更广泛地则用于变压器、发电机等电力设备和母线，不能用于线路二、线路高频保护基本原理二、线路高频保护基本原理一、高频保护概述一、高频保护概述 1. 定义定义 高频保护是利用输电线载波通道作为通信通道的纵联保护纵联保护 原理：将功率方向（或电流相位）转化为高频信号，利用输电线本身构成的高频电流通道将信号送至对端进行比较，判别故障是否在本线路无需延时 2.2. 分类分类 （1 1）方向高频保护方向高频保护：比较被保护线路两侧功率方向比较被保护线路两侧功率方向 （2 2）相差高频保护相差高频保护：比较被保护线路两侧相位比较被保护线路两侧相位二、高频通道的构成二、高频通道的构成 高频通道高频通道：“导线大地” 优点：优点：最经济，可以只在一相线路上 装设构成通道的设备。

缺点缺点：高频信号的衰耗和受到 的干扰都比较大 1. 1. 阻波器阻波器 通工频、阻高频通工频、阻高频2. 2. 结合电容器结合电容器3. 3. 连接滤波器连接滤波器 通高频、阻低频；绝缘通高频、阻低频；绝缘4 4电缆电缆5 5高频收、发信机高频收、发信机三、高频通道的工作方式三、高频通道的工作方式1. 1. 经常无高频电流（故障时发信）经常无高频电流（故障时发信）2. 2. 经常有高频电流（长期发信）经常有高频电流（长期发信） 四、高频信号的分类和应用四、高频信号的分类和应用1.1.闭锁信号闭锁信号 “ 收不到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件 ” 外部故障：一侧的高频保护发出高频闭锁信号，将两侧的保护都闭锁 内部故障：两端的高频保护都不发出高频闭锁信号，保护可动作于跳闸 2.2.允许信号允许信号 “ 收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件 ” 外部故障：近故障点侧不发允许信号，故对端保护不能跳闸； 近故障点的一侧因为判断故障方向的元件不动作，也不能跳闸 内部故障：两端高频保护同时向对侧发出允许信号，使保护动作于跳闸 3. 3. 跳闸信号跳闸信号 “ 收到这种信号是高频保护动作跳闸的充分必要条件 ” 利用装设在每一端的电流速断、距离一段、零序电流速断等保护，当其 保护范围内部故障而动作于跳闸的同时，还向对端发出跳闸信号，不经 其它控制元件而直接使对端的断路器跳闸。

1. 1. 高频闭锁方向保护的基本原理高频闭锁方向保护的基本原理高频通道经常无电流，而在外部故障时由短路功率为负的一 端发出闭锁信号，两侧收信机接受到此信号将两侧保护闭锁 三、三、 高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护1、区内故障（F1），线路两侧（M侧、N侧）流过的短路功率方向都为正方向，即为母线线路两侧高频闭锁方向保护不发闭锁信号，两侧保护动作跳闸2、区外故障（F2），线路两侧（M侧、N侧）流过的短路功率方向一侧为正方向（M侧） ，另一侧为反方向（N侧） 功率方向为负方向的保护发闭锁信号，闭锁两侧保护2.2. 高频闭锁方向保护的构成（电流启动方式）高频闭锁方向保护的构成（电流启动方式）起动元件：功率方向元件3：判断短路功率方向；中间继电器4ZJ：内部故障时停止发出高频信号；极化继电器5ZJ：控制保护的跳闸回路 工作线圈由本端保护动作后供电； 制动线圈在收信机收到高频闭锁信号时，将高频电流整流后供电 因此，只有两端保护都不发出闭锁信号时，5ZJ才能动作1（灵敏度高）启动高频发信机发出闭锁信号；2（灵敏度低）准备好跳闸回路分析：分析： （1）外部故障：（保护1、2的情况）保护2侧功率方向为负，发出高频闭锁信号，两侧保护均不动。

2）两端供电线路内部故障（保护3、4的情况）两侧保护功率方向均为正，不发出高频闭锁信号，均动作于跳闸特殊情况的考虑：特殊情况的考虑：（1）单端供电线路内部故障 受电端的半套保护不起动，也不发送高频信号；电源端的保护动作于跳闸2）系统振荡 当振荡中心位于保护范围内部时，两侧的功率方向均为正，保护会误动对于反应于负序或零序的功率方向元件，不受振荡的影响 弱馈线保护弱馈线路：双侧电源线路中受电侧电源容量很小，甚至无电源的线路在弱馈线路内部故障时，弱电源侧方向元件尤其是距离元件很可能因短路电流太小而不启动若是允许式保护，该侧发不出允许信号，强电源侧不能快速切除全线故障为了解决这个问题，在弱电源侧收到强电源侧发来的允许信号时，如果本侧母线电压很低，短路电流又很小，就认为不是本侧反方向故障，于是发出允许信号，使对侧快速跳闸突变量方向元件、突变量距离元件所用故障分量都是由故障前的电压产生的，因此在弱电源侧也能有灵敏度3. 3. 高频负序方向保护的基本原理高频负序方向保护的基本原理原理：原理：利用负序元件反应各种不对称短路和三相短路（短路初期）1）内部故障时，两端GJ2触点均向下闭合，使2ZJ工作线圈带电，同时两 端发信机均不能起动，无闭锁信号。

两端保护的2ZJ均动作于跳闸2）外部故障时，靠近故障点一侧的GJ2触点向上闭合，经1ZJ的电流线圈 启动发信机，1ZJ的触点闭合后，经电阻R对发信机附加起动，发出闭 锁信号，将两侧保护闭锁灵敏度和动作时间方面的配合灵敏度和动作时间方面的配合 : : 要求GJ2向上闭合触点起动发信机时的灵敏度较高，时间较快； 向下闭合触点起动极化继电器时的灵敏度较低，时间较慢利用负序功率方向继电器作为负序方向元件，来判断故障方向4. 4. 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护 优点：兼有距离保护、高频保护特点 内部故障瞬时动作；外部故障带时限 可作相邻母线和线路后备ZIII：起动发信机；起动tIII延时跳闸回路ZII ：停止发信1）起动tII延时跳闸回路；（2）经2ZJ瞬时跳闸ZI ： 瞬时跳闸区内d1点短路：ZII使两侧发信机都不发信，并经2ZJ瞬时跳闸区外d2点短路：A侧ZII起动，发信机不发信；但B侧ZIII起动发信机发信，使得 A、B两侧的2ZJ动作，触点打开，A侧ZII不能瞬时跳闸，而经tII 延时跳闸。