1、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)Power System Protective Relaying. 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)n4.1.1 引言n 反應(yīng)單側(cè)電氣量保護(hù)的缺陷： 無法區(qū)分本線路末端短路與相鄰線路出口短路 無法實(shí)現(xiàn)全線速動。 原因：（1）本線路末端短路與相鄰線路出口電氣距離接近相等。（2）繼電器本身測量誤差。（3）線路參數(shù)不準(zhǔn)確。 （4）TV、TA有誤差。（5）短路類型不同。 （6）運(yùn)行方式變化等。4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述4.1.1 引言n輸電線路縱聯(lián)保護(hù)定義：利用某種信息通道將輸電線路兩端的電氣量傳送到對端，進(jìn)行兩端的電氣量比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍外，從而確定是否切斷被保護(hù)線路。因

2、此，從理論上講，這種縱聯(lián)保護(hù)具有絕對的選擇性。4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述4.1.1 引言n縱聯(lián)保護(hù)分類（按信息通道）：（1）導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)（輸電線路縱聯(lián)差動保護(hù)）導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)（輸電線路縱聯(lián)差動保護(hù)）：輔助導(dǎo)引線（2）電力線載波保護(hù)電力線載波保護(hù)（高頻保護(hù)）（高頻保護(hù)）：高頻通道（3）微波縱聯(lián)保護(hù) ：微波通道 （4） 光纖縱聯(lián)保護(hù)光纖縱聯(lián)保護(hù)：光纖通道n縱聯(lián)保護(hù)分類（按動作原理） ：（1）方向比較式縱聯(lián)保護(hù)：功率方向、負(fù)序功率方向（2）縱聯(lián)電流差動保護(hù)：4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述n兩端電流相量和的故障特征（縱聯(lián)電流差動保護(hù)）n區(qū)內(nèi)故障：n區(qū)外故障：4.1.2輸電線路短路時(shí)兩側(cè)電氣量的故障特

3、征分析4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述1kNMIIII0NMIIIn兩端功率方向的故障特征（方向比較式縱聯(lián)保護(hù)）n區(qū)內(nèi)故障：兩端功率方向均為母線 線路n區(qū)外故障：近故障端功率方向線路 母線 遠(yuǎn)故障端功率方向母線 線路4.1.2輸電線路短路時(shí)兩側(cè)電氣量的故障特征分析4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述n兩端電流相位特征（電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)）區(qū)內(nèi)故障： 區(qū)外故障（正常運(yùn)行）：兩側(cè)電流相位差00 兩側(cè)電流相位差18004.1.2輸電線路短路時(shí)兩側(cè)電氣量的故障特征分析4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述n兩端測量阻抗的特征（距離縱聯(lián)保護(hù)）(以II段距離為啟動元件，采用方向阻抗特性）n區(qū)內(nèi)故障：兩側(cè)測量阻抗均為短路阻抗

4、n區(qū)外故障：兩側(cè)測量阻抗均為短路阻抗，但一側(cè)為反方向n正常運(yùn)行時(shí)：兩側(cè)測量阻抗均為負(fù)荷阻抗4.1.2輸電線路短路時(shí)兩側(cè)電氣量的故障特征分析4.1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述4. 2輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息量的交換n輸電線路目前常用的通信方式為：n導(dǎo)引線通信n電力線載波通信電力線載波通信n微波通信n光纖通信4.2.2 4.2.2 電力線載波通信電力線載波通信n 有“相-相”和“相-地”兩種連接方式“我國廣泛運(yùn)用我國廣泛運(yùn)用”1. 阻波器2. 耦合電容器3. 連接濾波器4. 電纜5. 載波收發(fā)信機(jī)6. 接地開關(guān)4.2.2 4.2.2 電力線載波通信電力線載波通信工作方式：（高頻信號與高頻電流是不同的）

5、正常時(shí)無高頻電流（我國常用）：故障啟動發(fā)信方式 正常運(yùn)行時(shí)，收發(fā)信機(jī)不工作。當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，發(fā)信機(jī)由啟動元件啟動，通道中才有高頻電流（經(jīng)常無高頻電流），有高頻電流是有信號有高頻電流是有信號，通道的破壞不影響保護(hù)的正確動作 正常時(shí)有高頻電流：長期發(fā)信方式 正常運(yùn)行時(shí)，始終收發(fā)信（經(jīng)常有高頻電流），無高無高頻電流是信號頻電流是信號，保護(hù)動作速度較快，對其它設(shè)備有干擾 移頻方式（國外廣泛應(yīng)用）： 正常運(yùn)行時(shí)，始終收發(fā)信頻率為f1的高頻電流；故障時(shí)收發(fā)信頻率為f2的高頻電流，改變頻率是一種信號改變頻率是一種信號電力線載波信號的種類4.3方向比較式縱聯(lián)保護(hù)n4.3.1工頻故障分量的方向元件n保護(hù)的正方向短

6、路，保護(hù)安裝處的電流、電壓的關(guān)系為：考慮各種因素的影響，正方向故障時(shí)功率方向?yàn)檎呐袛嘁罁?jù)為： Zr線路模擬阻抗n保護(hù)的反方向短路，保護(hù)安裝處的電流、電壓的關(guān)系為：考慮各種因素的影響，反方向故障時(shí)功率方向?yàn)檎呐袛嘁罁?jù)為：sZIUsZIU0090arg270IZUr0090arg90IZUr4.3.1工頻故障分量的方向元件000000222090arg27090arg270IZUIZUrr000000222090arg9090arg90IZUIZUrr負(fù)序、零序方向元件在正方向故障時(shí)，功率方向?yàn)檎呐袛酁椋贺?fù)序、零序方向元件在正方向故障時(shí)，功率方向?yàn)樨?fù)的判斷為：反映工頻故障分量的方向元件具有：

7、n不受負(fù)荷狀態(tài)的影響n不受短路點(diǎn)過渡電阻的影響n正、反方向短路時(shí)，方向性明確n無電壓死區(qū)n不受系統(tǒng)振蕩影響4.3.1工頻故障分量的方向元件4.3.2閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)K點(diǎn)故障：對BC線路：為內(nèi)部故障，保護(hù)3、4；兩側(cè)功率S+動，兩側(cè)都不發(fā)高頻信號，保護(hù)動作3、4QF跳閘對AB、CD線路：為外部故障，電流保護(hù)元件1、2、5、6均啟動：但2、5的功率方向?yàn)樨?fù)，S-動，向本側(cè)和對側(cè)發(fā)出高頻閉鎖信號，送至保護(hù)1、6、2、5。AB、CD線路均保持不動作跳閘閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)原理 它是以由短路功率為負(fù)的一側(cè)發(fā)出高頻閉鎖信號，這個(gè)信號被兩端的收信機(jī)所接收，而把保護(hù)閉鎖。故稱高頻閉鎖方向保護(hù)高頻閉鎖方向保護(hù)。

8、這種按閉鎖信號構(gòu)成的保護(hù)只在非故障線只在非故障線路上才傳送路上才傳送高頻信號，而在故障線路上并不傳送高頻信號。因此，在故障線路上由于短路使高頻通道可能遭到破壞時(shí)，并不會影響保護(hù)的正確動作。高頻閉鎖信號由非故障線的近故障點(diǎn)側(cè)保護(hù)發(fā)出。4.3.2閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)lKW+功率方向元件lKA2高定值電流停信元件lKA1 低定值電流啟信元件lt1 瞬時(shí)動作延時(shí)返回lt2 延時(shí)動作瞬時(shí)返回2 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成 區(qū)外短路：兩端供電線路（近故障點(diǎn)側(cè)）2 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成 區(qū)外短路：兩端供電線路（遠(yuǎn)離故障點(diǎn)側(cè)）2 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成區(qū)內(nèi)短路：雙電源供電線路2 閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成 閉

9、鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)利用線路兩側(cè)三段式距離保護(hù)，以III段作為啟信元件，以II段方向判別元件作停信元件。4.3.3 閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成 閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)利用線路兩側(cè)三段式距離保護(hù)，以III段作為啟信元件，以II段方向判別元件作停信元件。 4.3.3 閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成本線路故障： ZIII啟動發(fā)信； ZII判斷為正方向，啟動停信； 兩側(cè)均未收到高頻閉鎖信號而跳閘。 閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)利用線路兩側(cè)三段式距離保護(hù)，以III段作為啟信元件，以II段方向判別元件作停信元件。 4.3.3 閉鎖式距離縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成外部故障： ZIII啟動發(fā)信； ZII判斷為反方向，不停信； 兩側(cè)均收到高頻閉鎖信

10、號而不跳閘。4.3.4 影響方向式縱聯(lián)保護(hù)的因素 設(shè)M側(cè)斷路器開斷 若采用斷路器的線路側(cè)電壓互感器采集負(fù)序電壓，將判斷為反方向故障，而發(fā)閉鎖信號，兩側(cè)斷路器不跳閘。 若采用斷路器的母線側(cè)電壓互感器采集負(fù)序電壓，將判斷為正方向故障，兩側(cè)將均沒有閉鎖信號，兩側(cè)斷路器跳閘。 非全相運(yùn)行方式對負(fù)序方向縱聯(lián)保護(hù)的影響 超高壓線路采用單相接地故障，單相跳閘，允許兩相繼續(xù)運(yùn)行方式，稱為非全相運(yùn)行方式。零序方向縱聯(lián)保護(hù)與負(fù)序方向相同n兩端電流相位特征區(qū)內(nèi)故障： 區(qū)外故障（正常運(yùn)行）：兩側(cè)電流相位差00 兩側(cè)電流相位差18004.4.1 縱聯(lián)電流差動保護(hù)原理4.4縱聯(lián)電流差動保護(hù)4.4縱聯(lián)電流差動保護(hù)n4.4.

11、1縱聯(lián)電流差動保護(hù)原理 線路兩側(cè)裝有相同變比的TA 由于兩側(cè)電流互感器勵磁特性不同，正常運(yùn)行及外部故障時(shí)流過的短路電流反映至二次測大小會不相同。此電流差稱為不平衡電流。4.4縱聯(lián)電流差動保護(hù)n4.4.1縱聯(lián)電流差動保護(hù)原理 不平衡電流的值可計(jì)算為：max1 . 0knpstunbIKKI電流互感器同型系數(shù)stK非周期分量系數(shù)npK誤差電流互感器%101 . 04.4縱聯(lián)電流差動保護(hù)n4.4.1縱聯(lián)電流差動保護(hù)原理 保護(hù)正確動作的差動電流應(yīng)躲過不平衡電流unbNMrIIII 外部故障時(shí)的不平衡電流也可寫為：NMunbIII5 . 0在保護(hù)中外部故障時(shí)的不平衡電流用作為制動電流，保護(hù)動作方程為：unbresrIKI 制動系數(shù)resK4.4縱聯(lián)電流差動保護(hù)n4.