1、电力系统继电保护电力系统继电保护电力工程系电力工程系 yanghuixianyanghuixian 西安电力高等专科学校西安电力高等专科学校Xian Electric Power College电力系统继电保护原理电力系统继电保护原理7输电线路的纵联差动保护输电线路的纵联差动保护第一节第一节 纵联保护的原理与分类纵联保护的原理与分类一、纵联保护的原理1.全线速动保护在高压输电线路上，要求继电保护无时限地切除线路上任一点发生的故障。2.单侧测量保护无法实现全线速动所谓单侧测量保护是指保护仅测量线路某一侧的母线电压、线路电流等电气量。单侧测共同的缺点，就是无法快速切除本线路上的所有故障，最长切除
2、时间为0.5秒左右。3.双侧测量保护原理如何实现全线速动为了实现全线速动保护，保护判据由线路两侧的电气量或保护动作行为构成，进行双侧 量时需要相应的保护通道进行信息交换。双侧测量线路保护的基本原理主要有以下三种：（1）以基尔霍夫电流定律为基础的电流差动测量；（2）比较线路两侧电流相位关系的相位差动测量；（3）纵联保护方向原理第一节第一节 纵联保护的原理与分类纵联保护的原理与分类纵联差动保护纵联差动保护纵联差动保护二、纵联保护分类纵联保护按照通道类型、保护原理、信息含义等有多种分类方法。1.按通道类型分类（1）导引线，两侧保护电流回路由二次电缆连接起来，用于线路纵差保护；（2）载波通道，使用电力
3、线路构成载波通道，用于高频保护；（3）微波通道，用于微波保护；（4）光纤通道，用于光纤分相差动保护。纵联差动保护2.按保护原理分类(1)电流差动原理;(2)纵联方向原理。纵联差动保护一、导引线导引线通道就是用二次电缆将线路两侧保护的电流回路联系起来，主要问题是导引线通 长度与输电线路相当，敷设困难；通道发生断线、短路时会导致保护误动，运行中检测、维 通道困难；导引线较长时电流互感器二次阻抗过大导致误差增大。导引线通道构成的纵联保 仅用于少数特殊的短线路上。第一节第一节 纵联保护的原理与分类纵联保护的原理与分类第一节第一节 纵联保护的原理与分类纵联保护的原理与分类 纵联保护的通道纵联保护的通道二
4、、载波通道v 载波通道是利用电力线路、结合加工设备、收发信机构成的一种有线通信通道，以载波 道构成的线路纵联保护也称为高频保护。第一节第一节 纵联保护的原理与分类纵联保护的原理与分类第二节第二节 平行线路的差动保护平行线路的差动保护 v为了提高供电可靠性和增加供电容量，电网常采为了提高供电可靠性和增加供电容量，电网常采用平行线路对重要用户供电。所谓平行线路，是用平行线路对重要用户供电。所谓平行线路，是指线路长度，导电材料等都相同的两条并列连结指线路长度，导电材料等都相同的两条并列连结的线路，在正常情况下，两条线路并联运行，只的线路，在正常情况下，两条线路并联运行，只有在其中一条线路发生故障时，
5、另一条线路才单有在其中一条线路发生故障时，另一条线路才单独运行。这就要求保护在平行线路同时运行时能独运行。这就要求保护在平行线路同时运行时能有选择地切除故障线路，保证无故障线路正常运有选择地切除故障线路，保证无故障线路正常运行。行。v平行线路内部故障特点：正常运行或区外短路故平行线路内部故障特点：正常运行或区外短路故障时，平行线路电流差障时，平行线路电流差 或或 ；当；当内部故障时，两线路电流差内部故障时，两线路电流差 或或 。0IIIII0IIIII0IIIII0IIIII第二节第二节 平行线路的差动保护平行线路的差动保护v由分析可知，电流差是否为零可作为平行线路有由分析可知，电流差是否为零
6、可作为平行线路有无故障的依据。要判断哪条线路短路，则需要判无故障的依据。要判断哪条线路短路，则需要判断电流差的方向。断电流差的方向。第二节第二节 平行线路的差动保护平行线路的差动保护v横联差动方向保护横联差动方向保护v1）单相横联差动保护构成）单相横联差动保护构成v横联差动方向保护单相构成如图所示，平行线横联差动方向保护单相构成如图所示，平行线路同侧两个电流互感器型号、变比相同，二次路同侧两个电流互感器型号、变比相同，二次侧按环流法接线，电流继电器侧按环流法接线，电流继电器KA1按两回线路按两回线路电流差接入作为起动元件；方向继电器电流差接入作为起动元件；方向继电器KP1、KP2作为判断元件。
7、作为判断元件。v2）工作原理）工作原理v 当平行线路正常运行或区外短路时，线路当平行线路正常运行或区外短路时，线路同侧两电流大小、相位相等，差动回路无电流同侧两电流大小、相位相等，差动回路无电流，保护不起动。，保护不起动。第二节第二节 平行线路的差动保护平行线路的差动保护第二节第二节 平行线路的差动保护平行线路的差动保护v当平行线路当平行线路L1内部短路时，则，内部短路时，则，0。KA1起动，起动，KP1起动、起动、KP2不起动（电流方向相不起动（电流方向相反）保护动作切除反）保护动作切除QF1，闭锁，闭锁QF3；对侧同理有；对侧同理有KA2、KP3动作切除动作切除QF2，闭锁，闭锁QF4；同
8、理有；同理有L2内短路，保护切除内短路，保护切除QF3、QF4而闭锁而闭锁QF1、QF2。v注意：横联差动方向保护只在两条线路同时运行注意：横联差动方向保护只在两条线路同时运行时起到保护作用，而当一条线路故障时，保护切时起到保护作用，而当一条线路故障时，保护切除该故障线路后为使保护不出现误动作而使横差除该故障线路后为使保护不出现误动作而使横差保护退出运行，也就是说单条线路运行横差保护保护退出运行，也就是说单条线路运行横差保护是不起作用的。是不起作用的。II rI第二节第二节 平行线路的差动保护平行线路的差动保护v 3）横差保护保护相继动作区）横差保护保护相继动作区v 如图所示，在如图所示，在L
9、1线路末端短路时，两回线路首端电流近似相等，线路末端短路时，两回线路首端电流近似相等，KA1不起动，而对侧与方向相反，加入继电器的电流很大，不起动，而对侧与方向相反，加入继电器的电流很大，KA2起起动并将动并将QF2切除。切除。QF2断开后，短路电流重新分配，断开后，短路电流重新分配，KA1才起动，才起动，称之为相继动作。要求相继动作区小于称之为相继动作。要求相继动作区小于5%。第二节第二节 平行线路的差动保护平行线路的差动保护max.LTArerelopInKKI)(max.unbunbTArelunbTArelopIInKInKI2max.kunpsterunbIKKfImax.kunpu
10、nbIKImax.unbTArelopInKI4 4）整定计算）整定计算躲过单回线路运行时的最大负荷电流躲过单回线路运行时的最大负荷电流 躲过双回线路运行时外部短路的最大不平衡电流躲过双回线路运行时外部短路的最大不平衡电流 其中其中躲过在相继动作区内发生接地短路时最大非故障相电流躲过在相继动作区内发生接地短路时最大非故障相电流 电流平衡保护电流平衡保护v电流平衡保护是横差方向保护的另一种形式，电流平衡保护是横差方向保护的另一种形式，其工作原理是比较平行线路上的电流大小，从其工作原理是比较平行线路上的电流大小，从而有选择性的切除故障线路，如图所示。而有选择性的切除故障线路，如图所示。电流平衡保护
11、电流平衡保护v 电流平衡继电器电流平衡继电器KBL1、KBL2各有一个工作线圈匝各有一个工作线圈匝Nw，一个制动线圈匝，一个制动线圈匝NB和一个电压线圈匝和一个电压线圈匝Nv。KBL1的的工作线圈接于线路工作线圈接于线路L-1电流互感器的二次侧，由电流电流互感器的二次侧，由电流I1产生动作力矩产生动作力矩Mw1，其制动线圈接于线路，其制动线圈接于线路L-2电流互感电流互感器的二次侧，由电流器的二次侧，由电流I1产生动作力矩产生动作力矩MB1。KBL2的工的工作线圈接于线路作线圈接于线路L-2电流互感器的二次侧，由电流互感器的二次侧，由I2产生动产生动作力矩作力矩Mw2，其制动线圈接于线路，其制
12、动线圈接于线路L-1电流互感器的二电流互感器的二次侧，由次侧，由I1产生动作力矩产生动作力矩MB2。KBL1、KBL2的电压的电压线圈均接于母线电压互感器的二次侧。继电器的动作条线圈均接于母线电压互感器的二次侧。继电器的动作条件是件是MwMB+Mv（Mv为电压线圈中产生的力矩）。为电压线圈中产生的力矩）。电流平衡保护电流平衡保护v正常运行及外部短路时，由于正常运行及外部短路时，由于II=I2，KBL1、KBL2由于其反作用力矩由于其反作用力矩Mv和继电器内弹簧反作和继电器内弹簧反作用力矩用力矩Ms的作用，使触点保持在断开位置，保的作用，使触点保持在断开位置，保护不会动作。护不会动作。v当一回线
13、路发生故障（如线路当一回线路发生故障（如线路L-1的的K点），由点），由于于III2，并由于电压大大降低，电压线圈的反，并由于电压大大降低，电压线圈的反作用力矩显著减少，因此作用力矩显著减少，因此KBL1中由中由II产生的动产生的动作力矩作力矩Mw1大于大于I2产生的制动力矩产生的制动力矩MB1与电压与电压产生的制动力矩产生的制动力矩Mv之和，所以之和，所以KBL1动作，切除动作，切除故障线路故障线路L-1；对于；对于KBL2，由于流过其制动线，由于流过其制动线圈的电流圈的电流II大于工作线圈流过电流大于工作线圈流过电流I2，即制动力，即制动力矩大于动作力矩，所以它不会动作。矩大于动作力矩，所
14、以它不会动作。上图（上图（a a）约定保护判明故障为反方）约定保护判明故障为反方向时，发出向时，发出“闭锁信号闭锁信号”闭锁两侧保闭锁两侧保护，这就称为联保护；护，这就称为联保护；图（图（b b）则约定保护判明为正向故障）则约定保护判明为正向故障时向对侧发出时向对侧发出“允许信号允许信号”，保护启，保护启动后本侧判别为动后本侧判别为 到对侧保护的允许信到对侧保护的允许信号时说明两侧保护均判别故障为正方号时说明两侧保护均判别故障为正方向，动作于跳闸出口，这种方案为向，动作于跳闸出口，这种方案为 联联保护保护 .纵联保护还可以在纵联保护还可以在“跳闸信号跳闸信号“的的基础上构成。线路两侧的基础上构
15、成。线路两侧的段保护动段保护动作后跳开本侧断路器。作后跳开本侧断路器。3.3.按通道传送信息含义分类按通道传送信息含义分类第三节第三节 高频保护的基本原理高频保护的基本原理相地制电力线高频载波通道结构如图所示1.1.载波载波通道通道组成组成（1 1）阻波器）阻波器阻波器为一个阻波器为一个LCLC并联电路，载波频并联电路，载波频率下并联谐振，呈率下并联谐振，呈现高阻抗，阻止高现高阻抗，阻止高频电流流出母线减频电流流出母线减小衰耗和防止与相小衰耗和防止与相邻线路的纵联保护邻线路的纵联保护形成相互干扰。对形成相互干扰。对于于50Hz50Hz工频阻波器工频阻波器则呈现低阻抗则呈现低阻抗（0.040.0
16、4），不影），不影响工频电流的传输。响工频电流的传输。（2 2）耦合电）耦合电容器耦合电容容器耦合电容器为高压小容器为高压小容量电容，与结量电容，与结合滤波器串联合滤波器串联谐振于载波频谐振于载波频率，允许高频率，允许高频电流流过而对电流流过而对工频电流呈现工频电流呈现高阻抗，阻止高阻抗，阻止其流过。其流过。（3 3）结合滤）结合滤波器波器结合滤波器作结合滤波器作用是电气隔离用是电气隔离与阻抗匹配。与阻抗匹配。结合滤波器将结合滤波器将高压部分与低高压部分与低压的二次设备压的二次设备隔离同时与两隔离同时与两侧的通道阻抗侧的通道阻抗匹配以减小反匹配以减小反射衰耗。射衰耗。（4 4）电缆）电缆高频电
17、缆一般为同轴电高频电缆一般为同轴电缆，电缆芯外有屏蔽层，缆，电缆芯外有屏蔽层，为减小干扰，屏蔽层应为减小干扰，屏蔽层应可靠接地。可靠接地。（5 5）保护间隙）保护间隙当高压侵入时，保护间当高压侵入时，保护间隙击穿并限制了结合滤隙击穿并限制了结合滤波器上的电压，起到过波器上的电压，起到过压保护的作用。压保护的作用。（6 6）接地刀闸）接地刀闸检修时合上接地刀闸，检修时合上接地刀闸，保证人身安全，检修完保证人身安全，检修完毕通道投入运行前必须毕通道投入运行前必须打开接地刀闸。打开接地刀闸。2.2.收发信机收发信机（1 1）收发信机原理）收发信机原理信号源产生标准频率的载波信信号源产生标准频率的载波
18、信号，多采用石英晶体振荡电路号，多采用石英晶体振荡电路产生基准信号分频后经锁相环产生基准信号分频后经锁相环（PLLPLL）频率合成输出的方式）频率合成输出的方式第三节第三节 高频保护的基本原理高频保护的基本原理收信机由混频电路、中频滤波、放大检波、触发电路等组收信机由混频电路、中频滤波、放大检波、触发电路等组成，采用超外差方式，见图。载波信号在混频电路中与本成，采用超外差方式，见图。载波信号在混频电路中与本振频率信号混合，本振频率振频率信号混合，本振频率f1 f1f0 f0fMfM，f0 f0为收信机标频，为收信机标频，fMfM为固定的移频。混频电路输出经带通滤波（中心频率为固定的移频。混频电
19、路输出经带通滤波（中心频率为为fMfM）后输出。放大检波电路将解调后的信号送往高频）后输出。放大检波电路将解调后的信号送往高频保护。保护。第三节第三节 高频保护的基本原理高频保护的基本原理（2）“短时发信”与“长期发信”方式 短时发信方式下收发信机在系统正常情况下不发信，系统扰动时继电保护起动，发信机投入工作。长期发信方式即发信机始终投入工作，对功放、电源等电路要求较高，优点是通道监视方便、能迅速发现通道缺陷。第三节第三节 高频保护的基本原理高频保护的基本原理（3 3）“单频制单频制”与与“双频制双频制”单频制是指两侧发信机和收信机均使用同一个频率，收单频制是指两侧发信机和收信机均使用同一个频
20、率，收信机收到的信号为两侧发信机信号的叠加，见下图（信机收到的信号为两侧发信机信号的叠加，见下图（a a），），单频制用于单频制用于“闭锁式闭锁式”保护保护 。双频制则是一侧的发信机与双频制则是一侧的发信机与收信机使用不同的频率，收信机只能收到对侧发信机的信收信机使用不同的频率，收信机只能收到对侧发信机的信号而收不到本侧发信机的信号，如上图（号而收不到本侧发信机的信号，如上图（b b）所示，允许）所示，允许式保护需要采用双频制。式保护需要采用双频制。第三节第三节 高频保护的基本原理高频保护的基本原理三、微波通道 微波通道为无线通信方式，采用频率为2000MHz、60008000MHz，主要用于
21、电力系统通信，由定向天线、连接电缆、收发信机组成。第三节第三节 高频保护的基本原理高频保护的基本原理四、光纤通道四、光纤通道 光纤通道通信容量大，不受电磁干扰，随着光纤通信技光纤通道通信容量大，不受电磁干扰，随着光纤通信技术的快速发展，使用光纤通道的纵联保护应用日益广泛。术的快速发展，使用光纤通道的纵联保护应用日益广泛。光纤通信的原理是将电气量编码后送入光发送机控制发光纤通信的原理是将电气量编码后送入光发送机控制发光的强弱，光在光纤中传送，光接收机则将收到的光信号光的强弱，光在光纤中传送，光接收机则将收到的光信号的强弱变化转为电信号，见图。的强弱变化转为电信号，见图。第三节第三节 高频保护的基
22、本原理高频保护的基本原理光缆由多股光纤制成，光纤结构光缆由多股光纤制成，光纤结构如图（如图（a a）所示。纤芯由高折射）所示。纤芯由高折射率的高纯度二氧化硅材料制成，率的高纯度二氧化硅材料制成，直径仅直径仅100100200m200m，用于传送光，用于传送光信号。包层为掺有杂质的二氧化信号。包层为掺有杂质的二氧化硅，作用是使光信号能在纤芯中硅，作用是使光信号能在纤芯中产生全反射传输。涂覆层及套塑产生全反射传输。涂覆层及套塑用来加强光纤机械强度。用来加强光纤机械强度。光缆由光缆由多根光纤绞制而成，为了提高机多根光纤绞制而成，为了提高机械强度，采用多股钢丝起加固作械强度，采用多股钢丝起加固作用，光
23、缆中还可以绞制铜线用于用，光缆中还可以绞制铜线用于电源线或传输电信号。光缆可以电源线或传输电信号。光缆可以埋入地下，也可以固定在杆塔上，埋入地下，也可以固定在杆塔上，或置于空心的架空地线中（复合或置于空心的架空地线中（复合地线式光缆地线式光缆 OPGWOPGW）。）。第三节第三节 高频保护的基本原理高频保护的基本原理下图为两种光纤通道连接方式，采用专用光纤方式时两下图为两种光纤通道连接方式，采用专用光纤方式时两台纵联保护通过光纤直接相连；采用数字复接方式时在台纵联保护通过光纤直接相连；采用数字复接方式时在通信机房增加一台数字复接接口设备。通信机房增加一台数字复接接口设备。第三节第三节 高频保护
24、的基本原理高频保护的基本原理第三节第三节 高频保护的基本原理高频保护的基本原理小结小结v由于双回平行线横联差动保护及平衡保护，在靠近对侧出口短路时，本侧两条线路流过的电流，其电流的横差值，不足以启动保护，只有等待对侧的保护动作，切除故障后，本侧的非故障线电流降为零，才由故障线电流启动本侧保护，切除故障线路。这种情况被称为相继动作。相继动作。v线路上相继动作区域大小与保护整定值及短路电线路上相继动作区域大小与保护整定值及短路电流有关。流有关。v横联差动保护，其方向继电器接有母线电压，在横联差动保护，其方向继电器接有母线电压，在平行线路出口三相短路时，电压为零，如方向继平行线路出口三相短路时，电压
25、为零，如方向继电器的电压回路没有良好的记忆作用，便会误动电器的电压回路没有良好的记忆作用，便会误动，称为电压死区。，称为电压死区。第四节第四节 闭锁式高频方向保护闭锁式高频方向保护v高频方向保护的基本原理高频方向保护的基本原理v 内部接地时：保护内部接地时：保护3、4：S+动，两侧都不动，两侧都不发高频信号，保护动作跳发高频信号，保护动作跳3、4DLv 外部接地时：保护外部接地时：保护2、5：S-动，它们发出高动，它们发出高频闭锁信号，送至保护频闭锁信号，送至保护1、6、2、5。AB,BC线路均保持不动线路均保持不动v它是以由短路功率为负的一侧发出高频闭锁信它是以由短路功率为负的一侧发出高频闭
26、锁信号，这个信号被两端的收信机所接收，而把保号，这个信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁。故称高频闭锁方向保护。护闭锁。故称高频闭锁方向保护。闭锁式高频方向保护闭锁式高频方向保护闭锁式高频方向保护的基本工作原理闭锁式高频方向保护的基本工作原理:高频闭锁方向保护是线路两侧的方向元件分别对短路高频闭锁方向保护是线路两侧的方向元件分别对短路的方向作出判断，并利用高频信号作出综合判断，进的方向作出判断，并利用高频信号作出综合判断，进而决定是否跳闸的一种保护。而决定是否跳闸的一种保护。闭锁式高频方向保护闭锁式高频方向保护v目前，国内广泛应用的高频闭锁方向保护采用故目前，国内广泛应用的高频闭锁方向保护采
27、用故障时发信方式，并规定：线路两端功率由母线流障时发信方式，并规定：线路两端功率由母线流向输电线路为正方向；由输电线路流向母线为负向输电线路为正方向；由输电线路流向母线为负方向。若功率方向为正，则高频发信机不发信；方向。若功率方向为正，则高频发信机不发信；若功率方向为负，则高频发信机起动发信，且发若功率方向为负，则高频发信机起动发信，且发的是闭锁信号。即该端发信机发高频信号，表示的是闭锁信号。即该端发信机发高频信号，表示该端功率方向为负；不发高频信号，表示该端功该端功率方向为负；不发高频信号，表示该端功率方向为正。率方向为正。闭锁式高频方向保护闭锁式高频方向保护v 当被保护范围外部故障时，靠近
28、故障点一侧的功率当被保护范围外部故障时，靠近故障点一侧的功率方向，是由线路流向母线，在该侧的功率方向元件不动方向，是由线路流向母线，在该侧的功率方向元件不动作，而且该侧的保护发出高频闭锁信号，通过高频通道作，而且该侧的保护发出高频闭锁信号，通过高频通道送到输电线路的对侧。虽然对侧的功率方向是从母线流送到输电线路的对侧。虽然对侧的功率方向是从母线流向线路，功率方向为正方向，但由于受到对侧发来的高向线路，功率方向为正方向，但由于受到对侧发来的高频闭锁信号，这一侧的保护也不会动作。频闭锁信号，这一侧的保护也不会动作。v 当被保护范围内部故障时，两侧的功率方向都是从当被保护范围内部故障时，两侧的功率方
29、向都是从母线流向线路，功率方向元件皆动作，两侧高频保护都母线流向线路，功率方向元件皆动作，两侧高频保护都不发出闭锁信号，故输电线路两侧的断路器立即跳闸。不发出闭锁信号，故输电线路两侧的断路器立即跳闸。v 这种保护，在外部故障时，由靠近故障点一侧的保护这种保护，在外部故障时，由靠近故障点一侧的保护发出闭锁信号，由两侧的高频收信机所接收而将保护闭发出闭锁信号，由两侧的高频收信机所接收而将保护闭锁起来，故称为高频闭锁方向保护。锁起来，故称为高频闭锁方向保护。闭锁式高频方向保护闭锁式高频方向保护v三、高频闭锁方向保护的构成三、高频闭锁方向保护的构成如图所示起动元件在故障时起动发信及起动保护。功率方向元
30、件用于判断短路功率方向，正方向时有输出，使高频收、发信机停信，反向时无输出，高频收、发信机继续发信。闭锁式高频方向保护闭锁式高频方向保护v电力系统正常运行时，起动元件不起动，高频收电力系统正常运行时，起动元件不起动，高频收、发信机不发信，保护跳闸回路不开放。、发信机不发信，保护跳闸回路不开放。当当BC线路故障时，线路线路故障时，线路AB、BC上的高频保护均分别上的高频保护均分别起动发信。对于线路起动发信。对于线路AB，保护，保护1的方向元件判断的方向元件判断故障为正方向，与门有输出，经故障为正方向，与门有输出，经t2延时后延时后KT2有有输出，使本侧高频收、发信机停信，另一方面经输出，使本侧高
31、频收、发信机停信，另一方面经禁止门禁止门2准备出口跳闸。准备出口跳闸。v保护保护2的方向元件判断故障为反方向，与门无输的方向元件判断故障为反方向，与门无输出，高频收、发信机连续发出高频信号，闭锁本出，高频收、发信机连续发出高频信号，闭锁本侧保护。侧保护。闭锁式高频方向保护闭锁式高频方向保护v保护保护1的收信机连续收到保护的收信机连续收到保护2的高频信号，保的高频信号，保护护1的收信机有连续输出，的收信机有连续输出，“禁禁2”关闭，保护关闭，保护1不能出口跳闸。对于线路不能出口跳闸。对于线路BC，保护，保护3，4的功率的功率方向元件判断故障为正方向，因此，两侧的收、方向元件判断故障为正方向，因此
32、，两侧的收、发信机均停信发信机均停信“禁禁2”开放，两侧保护分别动作于开放，两侧保护分别动作于出口跳闸。出口跳闸。v 记忆元件记忆元件KT1的作用是防止外部故障切除后，的作用是防止外部故障切除后，近故障点侧的保护起动元件先返回停止发信，而近故障点侧的保护起动元件先返回停止发信，而远故障点侧的起动元件和功率方向元件后返回，远故障点侧的起动元件和功率方向元件后返回，造成保护误动作跳闸。造成保护误动作跳闸。闭锁式高频方向保护闭锁式高频方向保护v四、闭锁式高频距离保护四、闭锁式高频距离保护v下图为高频闭锁距离保护的原理说明，假设线路两侧下图为高频闭锁距离保护的原理说明，假设线路两侧均采用三段式距离元件
33、均采用三段式距离元件.闭锁式高频方向保护闭锁式高频方向保护v距离部分和高频部分配合的关系是：距离部分和高频部分配合的关系是：v III段起动元件段起动元件ZIII动作时，经动作时，经1KM的常闭触点起动发信的常闭触点起动发信机发出高频闭锁信号，机发出高频闭锁信号，II段距离元件段距离元件ZII动作时则起动动作时则起动1KM停止高频发信机。距离停止高频发信机。距离II段动作后一方面起动时间段动作后一方面起动时间元件元件tII，可经一定延时后跳闸，同时还可经过一收信闭，可经一定延时后跳闸，同时还可经过一收信闭锁继电器锁继电器2KL的闭锁触点瞬时跳闸。的闭锁触点瞬时跳闸。当保护范围内部故障时当保护范
34、围内部故障时(如如d1点点)，两端的起动元件动，两端的起动元件动作，起动发信机，但两端的距离作，起动发信机，但两端的距离II段也动作，又停止了发段也动作，又停止了发信机。当收信机收不到高频信号时，信机。当收信机收不到高频信号时，2KL触点闭合，使距触点闭合，使距离离II段可瞬时动作于跳闸。段可瞬时动作于跳闸。当保护范围外部故障时当保护范围外部故障时(如如d2点点)，靠近故障点的，靠近故障点的B端距端距离离II段不动作，不停止发信，段不动作，不停止发信，A端端II段动作停止发信，但段动作停止发信，但A端收信机可收到端收信机可收到B端送来的高频信号使闭锁继电器动作，端送来的高频信号使闭锁继电器动作
35、，2KL触点打开，因而断开了触点打开，因而断开了II段的瞬时跳闸回路，使它只能段的瞬时跳闸回路，使它只能经过经过II段时间元件去跳闸，从而保证了动作的选择性。段时间元件去跳闸，从而保证了动作的选择性。闭锁式高频方向保护闭锁式高频方向保护v高频闭锁距离保护的评价：高频闭锁距离保护的评价：v优点：内部故障时可瞬时切除故障，在外部故障优点：内部故障时可瞬时切除故障，在外部故障时可起到后备保护的作用。时可起到后备保护的作用。v缺点：主保护缺点：主保护(高频保护高频保护)和后备保护和后备保护(距离保护距离保护)的接线互相连在一起，不便于运行和检修。的接线互相连在一起，不便于运行和检修。第四节 纵联差动保
36、护MNMINICDIRI75.0cdqdINMCDIII一、一、光纤电流纵差保护原理光纤电流纵差保护原理 以母线流向被保护线路方向以母线流向被保护线路方向为正方向为正方向 动作电流动作电流(差动电流差动电流)为为：制动电流为制动电流为：动作电流与制动电流对应的动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲工作点位于比率制动特性曲线上方线上方，继电器动作。，继电器动作。NMRIII纵联差动保护RbrkCDIKIsetCDII动作方程两项条件两项条件“与与”逻辑输出。判据不是简单的过电流判逻辑输出。判据不是简单的过电流判据据I ICD CD IsetIset，而是引入了，而是引入了“制动特性制动
37、特性”，即制动电流增，即制动电流增大时抬高动作电流。制动特性广泛用于各种差动保护，大时抬高动作电流。制动特性广泛用于各种差动保护，防止外防止外 部故障穿越性电流形成的不平衡电流导致保护部故障穿越性电流形成的不平衡电流导致保护误动。误动。纵联差动保护二、二、输电线路电流纵差保护原理输电线路电流纵差保护原理MINIKIMN线路内部短路线路内部短路 动作电流动作电流：制动电流制动电流：因为因为 电器动作。电器动作。凡是在线路内部有流出的凡是在线路内部有流出的电流电流，都成为动作电流，都成为动作电流。KNMCDIIIINMRIIIRCDIIMINIKIMN线路外部短路线路外部短路 动作电流动作电流：制
38、动电流制动电流：因为因为 继电器不动继电器不动。凡是穿越性的电流不产生动凡是穿越性的电流不产生动作电流作电流，只产生制动电流。，只产生制动电流。0KKNMCDIIIIIKKKNMRIIIIII2RCDII纵联差动保护三、三、输电线路电流纵差保护的主要问题输电线路电流纵差保护的主要问题 电容电流是从线路内部流出的电流，因此它构成动作电流。由于负电容电流是从线路内部流出的电流，因此它构成动作电流。由于负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流。所以线路投运空载合闸和荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流。所以线路投运空载合闸和区外故障切除时，由于高频分量电容电流与工频电容电流叠加使电容电区外故障切除
39、时，由于高频分量电容电流与工频电容电流叠加使电容电流增大很多，最容易造成保护误动。空载运行时，负荷电流是零只有动流增大很多，最容易造成保护误动。空载运行时，负荷电流是零只有动作电流（电容电流），也要防止保护误动。作电流（电容电流），也要防止保护误动。解决方法：解决方法：提高起动电流定值但这将降低内部短路的灵敏度。提高起动电流定值但这将降低内部短路的灵敏度。必要时进行电容电流补偿。必要时进行电容电流补偿。在软、硬件设计中滤除高频分量电流。在软、硬件设计中滤除高频分量电流。电容电流的影响电容电流的影响纵联差动保护 正常运行时有较大的电容电流正常运行时有较大的电容电流下表为各种电压等级每百公里的典型
40、电容参数和在额定电压下下表为各种电压等级每百公里的典型电容参数和在额定电压下的电容电流值。的电容电流值。线路电压(kV)正序容抗()电容电流(A)22037003433028606650025901117502240193零序容抗约为正序容抗的1.5倍 纵联差动保护MINIKIMN负荷电流是穿越性的电负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流，它只产生制动电流而不产生动作电流。流而不产生动作电流。经高电阻短路，短经高电阻短路，短路电流很小，因此路电流很小，因此 动作电流很小动作电流很小 因而灵敏度可能不因而灵敏度可能不够。够。KI 重负荷情况下线路内部经高电阻接地短路，灵敏度可能不够。重负荷情况
41、下线路内部经高电阻接地短路，灵敏度可能不够。解决方法：解决方法：采用工频变化量比率差动采用工频变化量比率差动继电器和零序差动继电器继电器和零序差动继电器纵联差动保护电容电流的补偿电容电流的补偿MNC21C21CXj2CXj2MCINCINCMCCIII00101000110100022112222222222CMCMMCMCMCMCMCMCMCMCMMCXUXUUXUXUXUXUXUXUXUXUI001000102222CNCNNCMCMMNCMCCXUXUUXUXUUIII其中其中对侧相电压、零序电压，可根据本侧电压，电流和线路阻抗求得。对侧相电压、零序电压，可根据本侧电压，电流和线路阻抗求
42、得。故而故而纵联差动保护 TATA断线，差动保护会误动。断线，差动保护会误动。为了在单侧电源线路内部短路时电流纵差保为了在单侧电源线路内部短路时电流纵差保护能够动作，因此差动继电器在动作电流等于护能够动作，因此差动继电器在动作电流等于制动电流时应能保证动作。这样在一侧制动电流时应能保证动作。这样在一侧TATA断线断线时差动保护会误动。时差动保护会误动。解决方法：解决方法：采取措施防止采取措施防止TATA断线时差动继电器误动。断线时差动继电器误动。纵联差动保护纵联差动保护防止防止TATA断线误动的措施断线误动的措施 差动保护部分的计算差动保护部分的计算，包括包括:差动继电器的计算、逻辑程差动继电
43、器的计算、逻辑程序和出口程序都在序和出口程序都在故障计故障计算程序算程序中进行中进行。所以也可。所以也可以说只有起动元件起动后才以说只有起动元件起动后才投入差动保护。起动元件如投入差动保护。起动元件如果不起动，在正常运行程序果不起动，在正常运行程序中差动保护根本没有计算，中差动保护根本没有计算，相当于差动保护没有投入。相当于差动保护没有投入。主程序采样程序起动？正常运行程序故障计算程序NY 防止防止TATA断线误动的措施是断线误动的措施是：只有在两侧起动元件均起动，两：只有在两侧起动元件均起动，两侧差动继电器都动作的条件下才能发出跳闸命令。为此，每一侧差动继电器都动作的条件下才能发出跳闸命令。
44、为此，每一侧差动继电器动作后都要向对侧发一个允许信号。差动保护要侧差动继电器动作后都要向对侧发一个允许信号。差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件发跳闸命令必须满足如下条件:本侧起动元件起动本侧起动元件起动 本侧差动继电器动作本侧差动继电器动作 满足上述两个条件，向对侧发满足上述两个条件，向对侧发差动动作差动动作的允许信号。的允许信号。收到对侧收到对侧差动动作差动动作的允许信号的允许信号 这样这样当一侧当一侧TATA断线，由于电流有突变断线，由于电流有突变或者有或者有零序电流零序电流，起动元件可能起动，差动继电器也可能动作。但对侧没起动元件可能起动，差动继电器也可能动作。但对侧没 有断线，起动元
45、件没有起动，差动继电器没有进行计算，有断线，起动元件没有起动，差动继电器没有进行计算，不能向本侧发不能向本侧发差动动作差动动作的允许信号。所以本侧不误动。的允许信号。所以本侧不误动。纵联差动保护MNMINI纵联差动保护 由于两侧由于两侧TATA暂态特性和饱和程度的差异、二暂态特性和饱和程度的差异、二次回路时间常数的差异在区外故障或区外故障次回路时间常数的差异在区外故障或区外故障切除时出现差动电流（动作电流），容易造成切除时出现差动电流（动作电流），容易造成差动继电器误动。差动继电器误动。解决方法：解决方法：提高比率制动特性的起动电流和制动系数。在提高比率制动特性的起动电流和制动系数。在制动量上
46、增加浮动门槛。制动量上增加浮动门槛。纵联差动保护 两侧采样不同步，造成不平衡电流的加大。两侧采样不同步，造成不平衡电流的加大。线路纵差保护与元件保护中用的纵差保护线路纵差保护与元件保护中用的纵差保护不同，线路纵差保护两侧电流是由不同装置采不同，线路纵差保护两侧电流是由不同装置采样的。两侧电流采样时间不一致，使动作电流样的。两侧电流采样时间不一致，使动作电流不是同一时刻的两侧电流的相量和，最大的误不是同一时刻的两侧电流的相量和，最大的误差是相隔一个采样周期（差是相隔一个采样周期（931931保护是保护是0.833ms,0.833ms,折折合工频电角度为合工频电角度为 ）。这将加大区外故障时）。这将加大区外故障时的不平衡电流。的不平衡电流。解决方法：解决方法：使两侧采样同步，或进行相位补偿。使两侧采样同步，或进行相位补偿。015纵联差动保护纵联差动保护四、四、.分相电分相电流差动保护流差动保护原理框图原理框图
