1、输电线纵联保护优选输电线纵联保护3本章基本要求本章基本要求 掌握纵联保护的基本概念；掌握输电线纵联差动保护；掌握输电线的高频保护；4本章内容本章内容(4(4学时学时)第一节 纵联保护的基本概念第二节 输电线纵联差动保护第三节 输电线的高频保护5第一节 纵联保护的基本概念一、问题的提出无法实现全线速动无法实现全线速动6电气元件故障时两端电气量的特征分析所选电气量所选电气量区内故障区内故障特征特征区外或正常运区外或正常运行时特征行时特征保护原理保护原理功率方向均指向被保护元件一端指向被保护元件反方向纵联方向 电流大小纵联电流差动电流相位相差180接近同相纵联电流相位差动测量阻抗正向二段内一端反向纵
2、联距离Fiii21021ii7二、纵联保护的定义 利用通信通道，将输电线路两端的保护装置纵向连接起来，使各端的电气量传送到对端，以便两端的电气量的比较，判断故障点发生在本线路范围之内还是之外，从而确定是否切断所保护的线路。理论上具有绝对的选择性理论上具有绝对的选择性8纵联保护的基本构成双端保护实现被保护元件两端电气量的采集处理。计算本端的电气量信息，如电流，功率方向，电流相位，故障距离等。通信设备将上述信息发送至对端的保护设备，同时接收对端保护发送的信息并送至本端保护单元。通信信道信息传输的媒介。9(1)按通信通道划分：三、纵联保护的分类导引线纵联保护电力线载波纵联保护微波纵联保护光纤纵联保护
3、10三、纵联保护的分类(2)按保护动作原理划分：方向纵联保护距离纵联保护(比较两端逻辑量)纵联差动保护(比较两端电气量)11高频闭锁方向保护是以高频通道经常无电流而在外部故障时发出闭锁信号的方式构成的。发生故障时保护的工作过程：内部故障用来发出或接受高频信号。经常有高频电流(长期发信)内部故障（d1点故障）：由一端的保护发出高频闭锁信号，将两端的保护闭锁；高频闭锁零序保护：B和C侧的功率方向为线路流向母线，即功率方向为负。由一端的保护发出高频闭锁信号，将两端的保护闭锁；3）高频闭锁距离保护的构成原理掌握纵联保护的基本概念；高频保护是将线路两端的电流相位（或功率方向）转化为高频信号，然后利用输电
4、线路本身构成一高频（载波）电流的通道，将此信号送至对端，进行比较。高频保护是将线路两端的电流相位（或功率方向）转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成一高频（载波）电流的通道，将此信号送至对端，进行比较。发生故障时保护的工作过程：内部故障内部故障（d1点故障）：为保证外部故障时，比相元件不动作，即高频信号收信机输出间断时间小于t1，必须使外部故障时两端操作电流的相位差，满足(3)按保护形式划分：单元保护(相位比较纵联保护、纵联电流差动保护)、非单元保护(方向纵联保护、距离纵联保护)三、纵联保护的分类12第二节 输电线纵联差动保护一、纵联差动保护的基本原理用辅助导线（或称导引线）作为通道13流入
5、继电器的电流，即各互感器二次侧电流的总和为）1N1M12n2mJII(n1III内部故障：14同一个电流I1，从线路一端流入到另一端0III2n2mJ运行正常或外部故障（实际流向）：不平衡电流不平衡电流151N1MI-I0IJ2n2mI-I运行正常或外部故障（规定流向）：16短路点的总电流为dJIn12I内部故障：1N1MdIII差动回路的电流为dzJI环流法纵差环流法纵差动保护动保护只用于变压只用于变压器、发电机器、发电机以及母线。以及母线。17将上述信息发送至对端的保护设备，同时接收对端保护发送的信息并送至本端保护单元。掌握输电线的高频保护；内部故障（d1点故障）：主保护（高频保护）和后备
6、保护（距离或零序保护）的连线互相连在一起不便于运行和检修，距离保护退出运行时高频保护根本不能独立工作，其灵活性较差。带有工作线圈和制动线圈的极化继电器：第一节 纵联保护的基本概念掌握纵联保护的基本概念；与高频闭锁距离保护相同，只需用三段式零序电流方向元件代替三段式距离元件。掌握输电线纵联差动保护；高频保护是将线路两端的电流相位（或功率方向）转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成一高频（载波）电流的通道，将此信号送至对端，进行比较。(3)按保护形式划分：IM和IN以及Um和Un的大小不相等，相位相反，导引线中将有电流流通，GB的初级回路中也将有电流流入继电器，使保护器动作跳闸。保护1和保护2：
7、只有工作线圈均有电流。三、高频通道的工作方式和高频信号的作用第二节 输电线纵联差动保护发生故障时保护的工作过程：外部故障高频保护是将线路两端的电流相位（或功率方向）转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成一高频（载波）电流的通道，将此信号送至对端，进行比较。三、高频通道的工作方式和高频信号的作用此时电源端的保护立即动作使电源端的断路器跳闸。电流综合器I隔离变压器电流综合器I隔离变压器二、输电线纵联差动保护的基本原理18（1）环流法正常和外部故障：IM和IN大小相等，相位差180。因而导引线两端电压Um和Un也是大小相等，相位相反，在导引线上产生一环流。19内部故障：IM和IN以及Um和Un的大
8、小不相等，相位相反。GB的两端不再工作于次级短路状态，其初级电压升高，使继电器动作挑战。20正常和外部故障：IM和IN大小相等相位相反，Um和Un的大小也相等，相位相反，但反向连接，故导引线中无电流。两端GB工作于开路状态，其初级电流很小，不足以继电器跳闸。（2）均压法21内部故障：IM和IN以及Um和Un的大小不相等，相位相反，导引线中将有电流流通，GB的初级回路中也将有电流流入继电器，使保护器动作跳闸。22三、影响输电线纵联差动保护正确工作的因素(P145)电流互感器的误差和不平衡电流导引线的阻抗和分布电容导引线的故障和感应过电压23第三节 输电线的高频保护一、高频保护的基本概念 高频保护
9、是以输电线载波通道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，是比较成熟和完善的一种无时限快速原理保护。24 高频保护是将线路两端的电流相位（或功率方向）转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成一高频（载波）电流的通道，将此信号送至对端，进行比较。方向高频保护：比较保护线路两端的功率方向相差高频保护：比较两端电流的相位功率方向或电流相位转化为高频信号功率方向或电流相位转化为高频信号以及如何进行比较以及如何进行比较25电流互感器的误差和不平衡电流此时电源端的保护立即动作使电源端的断路器跳闸。掌握纵联保护的基本概念；一、高频保护的基本概念高频保护是以输电线载波通道为通信通道的纵联保护。保
10、护1：制动线圈和工作线圈均有电流。用来发出或接受高频信号。外部故障：间断角为0；第一节 纵联保护的基本概念这就可以保证在内部故障并伴随有通道的破坏时，保护装置仍然能够正确地动作。用来发出或接受高频信号。发生故障时保护的工作过程：内部故障发生故障时保护的工作过程：外部故障经常有高频电流(长期发信)经常有高频电流(长期发信)只用于变压器、发电机以及母线。由一端的保护发出高频闭锁信号，将两端的保护闭锁；相差高频保护：比较两端电流的相位与连接滤波器共同配合，将载波信号传递至输电线路，同时使高频收发信机与工频高压线路绝缘。一、高频保护的基本概念运行正常或外部故障（规定流向）：二、高频通道的构成原理利用“
11、导线-大地”作为高频通道26主要元件1：阻波器：阻波器：由一电感线圈和可变电容器并联由一电感线圈和可变电容器并联组成的回路，其谐振频率为载波组成的回路，其谐振频率为载波频率。频率。对载波电流：对载波电流：Z1000，将高频，将高频电流限制在被保护范围线路内；电流限制在被保护范围线路内；对工频电流：对工频电流：Z0.04，工频电，工频电流畅通无阻。流畅通无阻。27主要元件2：耦合电容器：耦合电容器：与连接滤波器共同配合与连接滤波器共同配合，将载波信号传递至输，将载波信号传递至输电线路，同时使高频收电线路，同时使高频收发信机与工频高压线路发信机与工频高压线路绝缘。绝缘。对工频电流具有很大的对工频电
12、流具有很大的阻抗，可防止工频高压阻抗，可防止工频高压侵入高频收信机。对高侵入高频收信机。对高频电流阻抗很小，有利频电流阻抗很小，有利于高频电流顺利通过。于高频电流顺利通过。28主要元件3：连接滤波器：连接滤波器：由一个可调节的空心变由一个可调节的空心变压器及连接至高频电缆压器及连接至高频电缆一侧的电容器组成。一侧的电容器组成。与耦合电容器组成一个与耦合电容器组成一个四端网络的四端网络的“带通滤波带通滤波器器”，时所需频带的高，时所需频带的高频电流能够通过。频电流能够通过。29主要元件4：高频电缆：高频电缆：连接主控室的高频收发连接主控室的高频收发信机与户外变电站的带信机与户外变电站的带通滤波器
13、。通滤波器。30主要元件5：高频收发信机：高频收发信机：用来发出或接受高频信号用来发出或接受高频信号。31主要元件6：接地刀闸：接地刀闸：在调整或维修高频收发在调整或维修高频收发信机和连接滤波器时，信机和连接滤波器时，将它接地以保证人身安将它接地以保证人身安全。全。32三、高频通道的工作方式和高频信号的作用工作方式：经常无高频电流(故障时发信)经常有高频电流(长期发信)高频信号：线路一端的高频保护在故障时，向线路另一端的高频保护所发出的“信息”或“命令”。33闭锁信号：高频保护动作跳闸的必要条件线路外部故障 由一端的保护发出高频闭锁信号，将两端的保护闭锁；线路内部故障 两端均不发信号因而收不到
14、闭锁信号，保护即可动作“跳闸”保护元件保护元件闭锁信号闭锁信号跳闸脉冲跳闸脉冲&34允许信号：高频保护动作跳闸的必要条件线路外部故障 因故障点端不发允许信号，故对端保护不跳闸；线路内部故障 两端保护应同时向对端发出允许信号，使保护装置能够动作“跳闸”保护元件保护元件允许信号允许信号跳闸脉冲跳闸脉冲&35跳闸信号跳闸信号：高频保护动作跳闸的充分必要条件每一端装设电流速段、距离I段或零序保护；纵联差动保护保证动作的选择性，保证全线任一点保证动作的选择性，保证全线任一点故障的快速切除。故障的快速切除。保护元件保护元件跳闸信号跳闸信号跳闸脉冲跳闸脉冲136四、方向高频保护1）高频闭锁方向保护的基本原理
15、 高频闭锁方向保护是以高频通道经常无电流而在外部故障时发出闭锁信号的方式构成的。此闭锁信号由短路功率方向为负的一端发出，这个信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁。37对线路BC：保护3和保护4的功率方向均为正，保护应动作于跳闸。工作原理：38对线路AB、CD：B和C侧的功率方向为线路流向母线，即功率方向为负。保护2和保护5发出闭锁信号，此闭锁信号通过高频通道送到对端时保护1和6也被闭锁。工作原理39 结论：该保护的工作原理是利用非故障线路的一端发出闭锁该线路两端的保护高频信号，而对于故障线路两端外侧则不需要发出高频信号，使保护器动作跳闸。这就可以保证在内部故障并伴随有通道的破坏时，保护装置仍
16、然能够正确地动作。40 高频闭锁方向保护的原理接线图启动元件1：发出闭锁信号启动元件2：准备跳闸功率方向元件3：判断短路功率方向中间继电器：内部故障时停止发出高频信号带有工作线圈和制动线圈的极化继电器：控制保护跳闸回路拒动：制动线圈或两组线圈同时有电流41 发生故障时保护的工作过程：外部故障外部故障保护1：制动线圈和工作线圈均有电流。保护2：只有制动线圈有电流。42 发生故障时保护的工作过程：内部故障内部故障保护1和保护2：只有工作线圈均有电流。43发生故障时保护的工作过程：单端供电线单端供电线路内部故障路内部故障 在受电端的半套保护不启动，也不发送高频闭锁信号。此时电源端的保护立即动作使电源
17、端的断路器跳闸。442）高频闭锁负序方向保护的构成原理双方向动作的负序功率方向元件GJ2带延时返回的中间器1ZJ具有工作线圈和制动线圈的极化继电器2ZJ出口跳闸继电器3ZJ45一、高频保护的基本概念发生故障时保护的工作过程：内部故障运行正常或外部故障（规定流向）：由一电感线圈和可变电容器并联组成的回路，其谐振频率为载波频率。电气元件故障时两端电气量的特征分析流入继电器的电流，即各互感器二次侧电流的总和为功率方向或电流相位转化为高频信号以及如何进行比较用来发出或接受高频信号。高频保护动作跳闸的充分必要条件对载波电流：Z1000，将高频电流限制在被保护范围线路内；鉴别高频电流是连续的、还是有间断的
18、、以及间断角度大小的回路。保护3和保护4的功率方向均为正，保护应动作于跳闸。第三节 输电线的高频保护04，工频电流畅通无阻。电气元件故障时两端电气量的特征分析电流互感器的误差和不平衡电流由一个可调节的空心变压器及连接至高频电缆一侧的电容器组成。因故障点端不发允许信号，故对端保护不跳闸；利用通信通道，将输电线路两端的保护装置纵向连接起来，使各端的电气量传送到对端，以便两端的电气量的比较，判断故障点发生在本线路范围之内还是之外，从而确定是否切断所保护的线路。两端GB工作于开路状态，其初级电流很小，不足以继电器跳闸。内部故障：向下闭合工作线圈工作收不到闭锁信号两端的发信机均不启动跳闸46外部故障：向
19、上闭合触点闭合收到闭锁信号发信机发闭锁信号不跳闸473）高频闭锁距离保护的构成原理距离保护距离保护 +高频保护高频保护 =高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护48 高频闭锁距离保护的构成原理延时延时跳闸跳闸49 内部故障（d1点故障）：触点触点断开断开触点触点闭合闭合跳闸跳闸有信有信无信无信A端50 外部故障：触点触点断开断开有信有信 B侧距离II段不动作(发信)延时延时跳闸跳闸A端保证选择性选择性51 高频闭锁零序保护：与高频闭锁距离保护相同，只需用三段式零序电流方向元件代替三段式距离元件。两种保护的缺点：主保护（高频保护）和后备保护（距离或零序保护）的连线互相连在一起不便于运行和检修，距离保护
20、退出运行时高频保护根本不能独立工作，其灵活性较差。52五、相差动高频保护1）相差动高频保护的基本原理比较被保护线路段两端的短路电流的相位（相同=动作，反之不动作）53 工作原理：当采用高频通道经常无电流，而在外部故障时发出高频电流（即闭锁信号）的方式来构成保护时，在实际上可以做成当短路电流为正半周，是它操作高频发信机发出高频电流，而在负半周则不发。（内部故障）（内部故障）（外部故障）（外部故障）54552）比相回路鉴别高频电流是连续的、还是有间断的、以及间断角度大小的回路。56外部故障：收到连续的高频电流，“否元件”无输出，则比相回路无输出。内部故障：收到间断的高频电流，“否”元件有输出，当间
21、断时间大于一定的角度时，延时t1的元件有输出，t2展宽后，作用于出口跳闸。57正常无故障：高定值启动元件不动作，a点为负电位，T1开放，电容C短接。58电气元件故障时两端电气量的特征分析主保护（高频保护）和后备保护（距离或零序保护）的连线互相连在一起不便于运行和检修，距离保护退出运行时高频保护根本不能独立工作，其灵活性较差。高频保护是以输电线载波通道为通信通道的纵联保护。一端指向被保护元件反方向用来发出或接受高频信号。第一节 纵联保护的基本概念运行正常或外部故障（规定流向）：由一端的保护发出高频闭锁信号，将两端的保护闭锁；与高频闭锁距离保护相同，只需用三段式零序电流方向元件代替三段式距离元件。
22、由一个可调节的空心变压器及连接至高频电缆一侧的电容器组成。电气元件故障时两端电气量的特征分析这就可以保证在内部故障并伴随有通道的破坏时，保护装置仍然能够正确地动作。带延时返回的中间器1ZJ与高频闭锁距离保护相同，只需用三段式零序电流方向元件代替三段式距离元件。第三节 输电线的高频保护第一节 纵联保护的基本概念高频保护是将线路两端的电流相位（或功率方向）转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成一高频（载波）电流的通道，将此信号送至对端，进行比较。保护1和保护2：只有工作线圈均有电流。运行正常或外部故障（规定流向）：两端保护应同时向对端发出允许信号，使保护装置能够动作“跳闸”一、高频保护的基本概念
23、外部故障：a点变为正，但收信机收到连续高频电流，使b点变负，T1开放。59内部故障：b点变正，T1截止，电容C充电。若高频电流间断角度等于或大于闭锁角，则电容C的充电电压将达到使稳管W击穿的值。W击穿后T2导通T3截止，点3输出负电位，使保护动作。60导引线的故障和感应过电压内部故障：收到间断的高频电流，“否”元件有输出，当间断时间大于一定的角度时，延时t1的元件有输出，t2展宽后，作用于出口跳闸。两端均不发信号因而收不到闭锁信号，保护即可动作“跳闸”B和C侧的功率方向为线路流向母线，即功率方向为负。1）相差动高频保护的基本原理高频闭锁距离保护的构成原理此时电源端的保护立即动作使电源端的断路器
24、跳闸。电气元件故障时两端电气量的特征分析三、影响输电线纵联差动保护正确工作的因素(P145)高频保护是将线路两端的电流相位（或功率方向）转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成一高频（载波）电流的通道，将此信号送至对端，进行比较。功率方向或电流相位转化为高频信号以及如何进行比较W击穿后T2导通T3截止，点3输出负电位，使保护动作。W击穿后T2导通T3截止，点3输出负电位，使保护动作。流入继电器的电流，即各互感器二次侧电流的总和为掌握纵联保护的基本概念；IM和IN大小相等相位相反，Um和Un的大小也相等，相位相反，但反向连接，故导引线中无电流。a点变为正，但收信机收到连续高频电流，使b点变负，T1开放。鉴别高频电流是连续的、还是有间断的、以及间断角度大小的回路。发生故障时保护的工作过程：外部故障为保证外部故障时，比相元件不动作，即高频信号收信机输出间断时间小于t1，必须使外部故障时两端操作电流的相位差，满足-180-180 为闭锁角，即能使保护闭锁的高频电流最大间断角。间断角越小，对保护的闭锁越可靠。外部故障：间断角为0；内部故障：间断角为180。
