1、第四章第四章 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)輸電線路縱聯(lián)保護(hù)全線速動保護(hù)全線速動保護(hù)一、問題提出：一、問題提出： 電流電壓保護(hù)和距離保護(hù)用于輸電線路保電流電壓保護(hù)和距離保護(hù)用于輸電線路保護(hù)時，只需將線路一端的電流電壓經(jīng)過互感護(hù)時，只需將線路一端的電流電壓經(jīng)過互感器引入保護(hù)裝置，但器引入保護(hù)裝置，但由于互感器傳變的誤差，由于互感器傳變的誤差，線路參數(shù)值的不精確性以及繼電器本身的測線路參數(shù)值的不精確性以及繼電器本身的測量誤差等原因量誤差等原因，有可能，有可能把被保護(hù)線路對端所把被保護(hù)線路對端所連結(jié)的母線上的故障或母線所連接的其它線連結(jié)的母線上的故障或母線所連接的其它線路出口處的故障誤判為本線路末端的故障路出口處

2、的故障誤判為本線路末端的故障而而將被保護(hù)線路切斷。將被保護(hù)線路切斷。4.1.1 輸電線縱聯(lián)保護(hù)概述輸電線縱聯(lián)保護(hù)概述電流、距離保護(hù)的缺陷電流、距離保護(hù)的缺陷反映：一側(cè)電氣量，即只采集線路一側(cè)的電氣量反映：一側(cè)電氣量，即只采集線路一側(cè)的電氣量缺陷：缺陷：段有延時，無法實現(xiàn)全線速動，段有延時，無法實現(xiàn)全線速動，MN123220kV220kV線路線路 難以滿足快速性要求。難以滿足快速性要求。k1k2電流保護(hù)電流保護(hù)優(yōu)點優(yōu)點距離保護(hù)距離保護(hù)缺點缺點工作原理工作原理接線接線 簡單簡單可靠性好可靠性好受系統(tǒng)運受系統(tǒng)運行方式的行方式的影響大影響大適用范圍適用范圍35kv35kv及以及以下的低壓下的低壓配電網(wǎng)

3、絡(luò)配電網(wǎng)絡(luò)接線較復(fù)接線較復(fù)雜雜 可靠性可靠性相對差相對差受系統(tǒng)運受系統(tǒng)運行方式的行方式的影響小影響小110kv110kv及以及以上中高壓上中高壓輸電網(wǎng)絡(luò)輸電網(wǎng)絡(luò) 電流保護(hù)、距離保護(hù)利用線路一側(cè)的信息量，實電流保護(hù)、距離保護(hù)利用線路一側(cè)的信息量，實際應(yīng)用中均構(gòu)成階段式保護(hù)。際應(yīng)用中均構(gòu)成階段式保護(hù)。 為此，設(shè)法將被保護(hù)元件兩端為此，設(shè)法將被保護(hù)元件兩端( (或多端或多端) )的電氣量進(jìn)的電氣量進(jìn)行同時比較行同時比較, ,以便以便判斷故障在區(qū)內(nèi)？還是區(qū)外？判斷故障在區(qū)內(nèi)？還是區(qū)外？ 將兩端保護(hù)裝置的信號縱向聯(lián)結(jié)起來，構(gòu)成將兩端保護(hù)裝置的信號縱向聯(lián)結(jié)起來，構(gòu)成_縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)保護(hù)( (又稱為單元保護(hù)單

4、元保護(hù))。 僅利用線路一側(cè)的電氣量所構(gòu)成的繼電保護(hù)（單端僅利用線路一側(cè)的電氣量所構(gòu)成的繼電保護(hù)（單端電氣量），電氣量），無法區(qū)分本線路末端與相鄰線路無法區(qū)分本線路末端與相鄰線路（或元（或元件）的出口故障，如：電流保護(hù)、阻抗保護(hù)。件）的出口故障，如：電流保護(hù)、阻抗保護(hù)?？v聯(lián)保護(hù)：又稱為單元保護(hù)。縱聯(lián)保護(hù)：又稱為單元保護(hù)。 Pilot Protection 或或 Unit Protection二、縱聯(lián)保護(hù)的定義：二、縱聯(lián)保護(hù)的定義：輸電線的縱聯(lián)保護(hù)是用輸電線的縱聯(lián)保護(hù)是用某種通信通道某種通信通道將輸電線將輸電線兩兩端的保護(hù)裝置端的保護(hù)裝置縱向聯(lián)結(jié)起來，將各端的電氣量縱向聯(lián)結(jié)起來，將各端的電氣量（電

5、流、功率方向等）傳送到對端并將兩端的電（電流、功率方向等）傳送到對端并將兩端的電氣量比較以判斷故障發(fā)生在本線路范圍內(nèi)還是在氣量比較以判斷故障發(fā)生在本線路范圍內(nèi)還是在本線路范圍外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。本線路范圍外，從而決定是否切斷被保護(hù)線路。在理論上，縱聯(lián)保護(hù)具有絕對的選擇性。在理論上，縱聯(lián)保護(hù)具有絕對的選擇性?？v聯(lián)保護(hù)特點：縱聯(lián)保護(hù)特點：可以快速、可靠地區(qū)分本線路可以快速、可靠地區(qū)分本線路內(nèi)部任意點短路與外部短路，即可以實現(xiàn)全線內(nèi)部任意點短路與外部短路，即可以實現(xiàn)全線速動。速動。輸電線路縱聯(lián)保護(hù)結(jié)構(gòu)框圖輸電線路縱聯(lián)保護(hù)結(jié)構(gòu)框圖在設(shè)備的在設(shè)備的“縱向縱向”之間，進(jìn)行信號交換之間，進(jìn)行信號

6、交換橫向關(guān)系橫向關(guān)系( (如：橫向故障如：橫向故障) )縱聯(lián)保護(hù)分類縱聯(lián)保護(hù)分類方向縱聯(lián)和距離縱聯(lián)保護(hù)方向縱聯(lián)和距離縱聯(lián)保護(hù)( (比較兩端邏輯量比較兩端邏輯量) )差動縱聯(lián)保護(hù)（比較兩端全量）差動縱聯(lián)保護(hù)（比較兩端全量） 按保護(hù)按保護(hù)動作原動作原理劃分理劃分導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)電力線載波縱聯(lián)保護(hù)電力線載波縱聯(lián)保護(hù)微波縱聯(lián)保護(hù)微波縱聯(lián)保護(hù)光纖縱聯(lián)保護(hù)光纖縱聯(lián)保護(hù)按通信按通信通道劃通道劃分分單元保護(hù)單元保護(hù)非單元保護(hù)非單元保護(hù)方向比較縱聯(lián)保護(hù)方向比較縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)按保按保護(hù)形護(hù)形式劃式劃分分相位比較縱聯(lián)保護(hù)相位比較縱聯(lián)保護(hù)縱聯(lián)電流差動保護(hù)縱聯(lián)電流差動保護(hù)輸電線路縱聯(lián)保護(hù)輸

7、電線路縱聯(lián)保護(hù) （兩端的保護(hù)（兩端的保護(hù)裝置組成一個裝置組成一個保護(hù)單元）保護(hù)單元）1. 1. 各種傳送信息通道的特點各種傳送信息通道的特點 (1)(1)導(dǎo)引線通道導(dǎo)引線通道 這種通道需要鋪設(shè)導(dǎo)引線電纜這種通道需要鋪設(shè)導(dǎo)引線電纜, ,其投資隨線路長度而增加。其投資隨線路長度而增加。當(dāng)線路較長當(dāng)線路較長( (超過超過10km10km以上以上) )時不經(jīng)濟(jì)。導(dǎo)引線越長時不經(jīng)濟(jì)。導(dǎo)引線越長, ,安全性越安全性越低，維護(hù)困難。低，維護(hù)困難。導(dǎo)引線中傳輸?shù)氖请娦盘?。在中性點接地系統(tǒng)中導(dǎo)引線中傳輸?shù)氖请娦盘枴Ｔ谥行渣c接地系統(tǒng)中, ,除了雷除了雷擊外擊外, ,在接地故障時地中電流會引起地電位升高在接地故障時

8、地中電流會引起地電位升高, ,也會產(chǎn)生感應(yīng)也會產(chǎn)生感應(yīng)電壓電壓, ,對保護(hù)裝置和人身安全構(gòu)成威脅對保護(hù)裝置和人身安全構(gòu)成威脅, ,從而造成保護(hù)不正確動從而造成保護(hù)不正確動作。所以作。所以導(dǎo)引線的電纜必須有足夠的絕緣水平導(dǎo)引線的電纜必須有足夠的絕緣水平( (例如例如15kV15kV的絕的絕緣水平緣水平), ),這就使投資增大。這就使投資增大。導(dǎo)引線直接傳輸交流電量導(dǎo)引線直接傳輸交流電量, ,故導(dǎo)引線保護(hù)廣泛采用故導(dǎo)引線保護(hù)廣泛采用差動保差動保護(hù)原理護(hù)原理, ,但導(dǎo)引線的參數(shù)但導(dǎo)引線的參數(shù)( (電阻和分布電容電阻和分布電容) )直接影響保護(hù)性能直接影響保護(hù)性能, ,從而在技術(shù)上也限制了導(dǎo)引線保護(hù)用

9、于較長的線路。從而在技術(shù)上也限制了導(dǎo)引線保護(hù)用于較長的線路。(2)(2)電力線載波通道電力線載波通道這種通道在保護(hù)中應(yīng)用最廣。以這種通道在保護(hù)中應(yīng)用最廣。以電力線作為通電力線作為通信通道信通道。 載波通道由高壓輸電線及其信息加工和連接設(shè)載波通道由高壓輸電線及其信息加工和連接設(shè)備備( (阻波器、結(jié)合電容器及高頻收發(fā)信機阻波器、結(jié)合電容器及高頻收發(fā)信機) )等組成。等組成。 高壓輸電線機械強度大高壓輸電線機械強度大, ,十分安全可靠。但是十分安全可靠。但是在線路發(fā)生故障時通道可能遭到破壞在線路發(fā)生故障時通道可能遭到破壞( (高頻信號衰高頻信號衰減增大減增大), ),為此需考慮在此情況下高頻信號是否

10、能有為此需考慮在此情況下高頻信號是否能有效傳輸?shù)膯栴}。效傳輸?shù)膯栴}。當(dāng)載波通道采用當(dāng)載波通道采用“相相- -地地”制制, ,在線路中點發(fā)在線路中點發(fā)生單相短路接地故障時衰減與正常時基本相同生單相短路接地故障時衰減與正常時基本相同, ,但在線路兩端故障時衰減顯著增大。但在線路兩端故障時衰減顯著增大。當(dāng)載波通道采用當(dāng)載波通道采用“相相- -相相”制制, ,在單相短路接在單相短路接地故障時高頻信號能夠傳輸?shù)毓收蠒r高頻信號能夠傳輸, ,但在三相短路時仍但在三相短路時仍然不能。為此載波保護(hù)在利用高頻信號時然不能。為此載波保護(hù)在利用高頻信號時應(yīng)能使應(yīng)能使保護(hù)在本線路故障信號中斷的情況下仍能正確動保護(hù)在本線

11、路故障信號中斷的情況下仍能正確動作。作。(2)(2)電力線載波通道電力線載波通道(3)(3)微波通道微波通道 微波通道與微波通道與輸電線沒有直接的聯(lián)系輸電線沒有直接的聯(lián)系, ,輸電線輸電線發(fā)生故障時不會對微波通信系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響發(fā)生故障時不會對微波通信系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響, ,因而利用微波保護(hù)的方式不受限制。微波通信是因而利用微波保護(hù)的方式不受限制。微波通信是一種多路通信系統(tǒng)一種多路通信系統(tǒng), ,可以提供足夠的通道可以提供足夠的通道, ,徹底解徹底解決了通道擁擠的問題。決了通道擁擠的問題。微波通信具有很寬的頻帶微波通信具有很寬的頻帶, ,線路故障時信號不線路故障時信號不會中斷會中斷, ,可以傳送交

12、流電的波形。采用可以傳送交流電的波形。采用脈沖編碼調(diào)脈沖編碼調(diào)制制（PCMPCM）方式可以進(jìn)一步擴(kuò)大信息傳輸量）方式可以進(jìn)一步擴(kuò)大信息傳輸量, ,提高提高抗干擾能力抗干擾能力, ,也更適合于數(shù)字保護(hù)。微波通信是理也更適合于數(shù)字保護(hù)。微波通信是理想的通信系統(tǒng)想的通信系統(tǒng), ,但是保護(hù)專用微波通信設(shè)備是不經(jīng)但是保護(hù)專用微波通信設(shè)備是不經(jīng)濟(jì)的濟(jì)的, ,應(yīng)當(dāng)與遠(yuǎn)動等在設(shè)計時兼顧起來。同時還要應(yīng)當(dāng)與遠(yuǎn)動等在設(shè)計時兼顧起來。同時還要考慮信號衰耗的問題（需要中繼）。考慮信號衰耗的問題（需要中繼）。(3)(3)微波通道微波通道 但衰減受氣候影響較大，且屬于但衰減受氣候影響較大，且屬于“視距傳視距傳輸輸”，傳輸

13、距離受限制。，傳輸距離受限制。(4)(4)光纖通道光纖通道 光纖通道與微波通道有相同的優(yōu)點。光纖通光纖通道與微波通道有相同的優(yōu)點。光纖通信也廣泛采用信也廣泛采用( (PCMPCM) )調(diào)制方式。當(dāng)被保護(hù)線路很調(diào)制方式。當(dāng)被保護(hù)線路很短時短時, ,通過光纜直接將光信號送到對側(cè)通過光纜直接將光信號送到對側(cè), ,在每半套在每半套保護(hù)裝置中都將電信號變成光信號送出保護(hù)裝置中都將電信號變成光信號送出, ,又將所又將所接收之光信號變?yōu)殡娦盘柟┍Ｗo(hù)使用。由于光與接收之光信號變?yōu)殡娦盘柟┍Ｗo(hù)使用。由于光與電之間互不干擾電之間互不干擾, ,所以光纖保護(hù)沒有導(dǎo)引線保護(hù)所以光纖保護(hù)沒有導(dǎo)引線保護(hù)的問題的問題, ,在

14、經(jīng)濟(jì)上也可以與導(dǎo)引線保護(hù)競爭。在經(jīng)濟(jì)上也可以與導(dǎo)引線保護(hù)競爭。（1 1）方向比較式縱聯(lián)保護(hù)）方向比較式縱聯(lián)保護(hù): : 功率方向、測量阻抗判斷結(jié)果功率方向、測量阻抗判斷結(jié)果（2 2）縱聯(lián)電流保護(hù)）縱聯(lián)電流保護(hù)：電流相量、電流相位：電流相量、電流相位方向縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)邏輯信號電流數(shù)據(jù)信號2. 2. 縱聯(lián)保護(hù)分類縱聯(lián)保護(hù)分類 按通道分類按通道分類導(dǎo)引線導(dǎo)引線：10km10km，二次電氣量，電流差動保護(hù)，二次電氣量，電流差動保護(hù)電力線載波電力線載波：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時能動：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時能動微波微波：信息量大信息量大光纖光纖：信息量大，抗干擾，今年來被廣泛采用信息

15、量大，抗干擾，今年來被廣泛采用按原理分類按原理分類2. 2. 縱聯(lián)保護(hù)分類縱聯(lián)保護(hù)分類 1) 1) 方向縱聯(lián)保護(hù)與距離縱聯(lián)保護(hù)方向縱聯(lián)保護(hù)與距離縱聯(lián)保護(hù) 兩側(cè)保護(hù)繼電器僅反應(yīng)本側(cè)的電氣量兩側(cè)保護(hù)繼電器僅反應(yīng)本側(cè)的電氣量, ,利用利用通道將繼電器對通道將繼電器對故障方向判別故障方向判別的結(jié)果傳送到對的結(jié)果傳送到對側(cè)側(cè), ,每側(cè)保護(hù)根據(jù)兩側(cè)保護(hù)繼電器的動作過程邏每側(cè)保護(hù)根據(jù)兩側(cè)保護(hù)繼電器的動作過程邏輯判斷區(qū)分是輯判斷區(qū)分是區(qū)內(nèi)還是區(qū)外故障。區(qū)內(nèi)還是區(qū)外故障。這類保護(hù)是間接比較線路兩側(cè)的電氣量這類保護(hù)是間接比較線路兩側(cè)的電氣量, ,在在通道中傳送的是通道中傳送的是邏輯信號邏輯信號。按照保護(hù)判別方向。

16、按照保護(hù)判別方向所用的繼電器又可分為所用的繼電器又可分為方向縱聯(lián)保護(hù)與距離縱方向縱聯(lián)保護(hù)與距離縱聯(lián)保護(hù)聯(lián)保護(hù)。 傳送的是判別的邏輯量，信息量較少，但對傳送的是判別的邏輯量，信息量較少，但對可靠性要求較高?？煽啃砸筝^高。2) 2) 差動縱聯(lián)保護(hù)差動縱聯(lián)保護(hù) 利用通道將本側(cè)電流的波形或代表電流相位利用通道將本側(cè)電流的波形或代表電流相位的信號傳送到對側(cè)的信號傳送到對側(cè), ,每側(cè)保護(hù)根據(jù)對兩側(cè)電流的幅每側(cè)保護(hù)根據(jù)對兩側(cè)電流的幅值和相位比較的結(jié)果區(qū)分值和相位比較的結(jié)果區(qū)分是區(qū)內(nèi)還是區(qū)外故障。是區(qū)內(nèi)還是區(qū)外故障?？梢娺@類保護(hù)在每側(cè)都直接比較兩側(cè)的電氣量。可見這類保護(hù)在每側(cè)都直接比較兩側(cè)的電氣量。類似于差

17、動保護(hù)類似于差動保護(hù), ,因此稱為因此稱為差動縱聯(lián)保護(hù)差動縱聯(lián)保護(hù)。如果將兩側(cè)保護(hù)的原理圖繪在一張圖上如果將兩側(cè)保護(hù)的原理圖繪在一張圖上( (實際實際每側(cè)只是整個單元保護(hù)的半套每側(cè)只是整個單元保護(hù)的半套), ),那么前一種保護(hù)的那么前一種保護(hù)的通道是在邏輯圖中將兩側(cè)保護(hù)聯(lián)系起來通道是在邏輯圖中將兩側(cè)保護(hù)聯(lián)系起來, ,而后一種而后一種保護(hù)的通道是將兩側(cè)的交流回路聯(lián)系起來。保護(hù)的通道是將兩側(cè)的交流回路聯(lián)系起來。 傳送的是電氣量，信息量較大，并且要求兩側(cè)傳送的是電氣量，信息量較大，并且要求兩側(cè)信息同步采集，對通道要求較高。信息同步采集，對通道要求較高。4.1.2 4.1.2 輸電線路短路時兩側(cè)電氣量

18、的輸電線路短路時兩側(cè)電氣量的故障特征分析故障特征分析縱聯(lián)保護(hù)是利用線路兩端的電氣量在故障縱聯(lián)保護(hù)是利用線路兩端的電氣量在故障與非故障時的與非故障時的特征差異特征差異構(gòu)成保護(hù)，當(dāng)線路發(fā)生構(gòu)成保護(hù)，當(dāng)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障、區(qū)外故障時，電力線兩端的區(qū)內(nèi)故障、區(qū)外故障時，電力線兩端的電流波電流波形形、功率方向功率方向、電流相位電流相位以及兩端的以及兩端的測量阻抗測量阻抗都具有明顯的差異，利用這些差異可以構(gòu)成不都具有明顯的差異，利用這些差異可以構(gòu)成不同原理的縱聯(lián)保護(hù)。同原理的縱聯(lián)保護(hù)。1. 1. 電流全量特征電流全量特征k1MNMUNUMINI內(nèi)部故障內(nèi)部故障 k k2 2MNMINI區(qū)外故障區(qū)外故障 根據(jù)

19、基爾霍夫電流定律根據(jù)基爾霍夫電流定律(KCL)(KCL)可知：可知：在集總參數(shù)電路中，任何時刻，在集總參數(shù)電路中，任何時刻，對任意一節(jié)點，所有支路電流相對任意一節(jié)點，所有支路電流相量和等于零。用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示量和等于零。用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示如下：如下：對于輸電線路對于輸電線路MNMN可以認(rèn)為是一個節(jié)點?？梢哉J(rèn)為是一個節(jié)點。0I MNkIIII0MNIII 外部故障外部故障 內(nèi)部故障內(nèi)部故障2. 2. 功率方向特征功率方向特征 k1MNMUNUMINI內(nèi)部故障內(nèi)部故障 當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時，兩側(cè)功當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時，兩側(cè)功率均由母線流向線路，率均由母線流向線路，兩側(cè)功兩側(cè)功率方向均為正。率方向均為正。k

20、k2 2MNMINI區(qū)外故障區(qū)外故障 當(dāng)發(fā)生外部故障時，當(dāng)發(fā)生外部故障時，MM側(cè)功側(cè)功率由母線流向線路，其功率方率由母線流向線路，其功率方向為正。向為正。N N側(cè)功率由線路流向側(cè)功率由線路流向母線，其功率方向為負(fù)。母線，其功率方向為負(fù)。兩側(cè)兩側(cè)功率方向相反。功率方向相反。MUMIMMMWUINUNINNNWUI+ + + + + + +內(nèi)部內(nèi)部故障故障- - -+ + + + +外部外部 故障故障WWMM(+)(+)WWN N(+)(+)WWMM(+)(+)WWN N(-)(-)3. 3. 電流相位特征電流相位特征 MiNitIM0IN180arg0MNIIarg180MNII外部故障外部故障

21、內(nèi)部故障內(nèi)部故障IMINtttNiMiINIMINIM區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)電流同相位；區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)電流同相位；正常運行及區(qū)外故障時，兩側(cè)電流相位相反。正常運行及區(qū)外故障時，兩側(cè)電流相位相反。4. 4. 兩端測量阻抗的特征兩端測量阻抗的特征 當(dāng)線路內(nèi)部短路時，線路兩側(cè)的測量阻抗都是短當(dāng)線路內(nèi)部短路時，線路兩側(cè)的測量阻抗都是短路阻抗，且一定位于距離保護(hù)路阻抗，且一定位于距離保護(hù)段的動作區(qū)內(nèi)。兩段的動作區(qū)內(nèi)。兩側(cè)的側(cè)的段同時啟動；段同時啟動； 當(dāng)正常運行時，兩側(cè)的測量阻抗都是負(fù)荷阻抗，當(dāng)正常運行時，兩側(cè)的測量阻抗都是負(fù)荷阻抗，兩側(cè)的距離保護(hù)兩側(cè)的距離保護(hù)段均不啟動；段均不啟動； 當(dāng)線路外部短路時，線

22、路兩側(cè)的測量阻抗也是短當(dāng)線路外部短路時，線路兩側(cè)的測量阻抗也是短路阻抗，但其中一側(cè)是反方向，至少有一側(cè)的距離路阻抗，但其中一側(cè)是反方向，至少有一側(cè)的距離保護(hù)保護(hù)段不啟動；段不啟動；區(qū)內(nèi)故障時，區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)的距離保護(hù)兩側(cè)的距離保護(hù)段均啟動；段均啟動； 正常運行及區(qū)外故障時，正常運行及區(qū)外故障時，至少有一側(cè)的距離保護(hù)至少有一側(cè)的距離保護(hù)段不啟動。段不啟動。1. 1. 兩端電流相量和兩端電流相量和1KNMIIII0NMIIIMNk k1 1MINI區(qū)內(nèi)故障MNk k2 2MINI區(qū)外故障（正方向：母線（正方向：母線線路）線路）2. 2. 兩端功率方向兩端功率方向MNk k1 1MINI區(qū)內(nèi)故障區(qū)

23、外故障MNk k2 2MINIMSNSMSNS兩側(cè)功率方向均為正兩側(cè)功率方向均為正一側(cè)功率方向為負(fù)一側(cè)功率方向為負(fù)（正方向：母線（正方向：母線線路）線路）3. 3. 兩端電流相位特征兩端電流相位特征假設(shè)：兩側(cè)系統(tǒng)阻抗角、電勢角相同，假設(shè)：兩側(cè)系統(tǒng)阻抗角、電勢角相同，正方向：母線正方向：母線線路線路0MNk k1 1MINI區(qū)內(nèi)故障MNk k2 2MINI區(qū)外故障1804. 4. 兩端測量阻抗兩端測量阻抗區(qū)內(nèi)故障：區(qū)內(nèi)故障：兩端距離兩端距離段段 Z ZII II 均啟動均啟動區(qū)外故障：區(qū)外故障：近端距離近端距離段段 Z ZII II 不啟動不啟動， 遠(yuǎn)端遠(yuǎn)端啟動啟動。 MNk k1 1MINI區(qū)

24、內(nèi)故障k1MUMIMNNINU歸納：歸納：正常運行正常運行或外部故障或外部故障內(nèi)部故障內(nèi)部故障方向元件方向元件兩側(cè)均為正兩側(cè)均為正阻抗元件阻抗元件一側(cè)為正一側(cè)為正一側(cè)為負(fù)一側(cè)為負(fù)一側(cè)動作一側(cè)動作一側(cè)不動作一側(cè)不動作兩側(cè)均動作兩側(cè)均動作（希望動作希望動作）（希望不動希望不動）特征分界特征分界 如何應(yīng)用這些特征？后面陸續(xù)予以介紹如何應(yīng)用這些特征？后面陸續(xù)予以介紹。電流相位電流相位相位差相位差接近同相接近同相1804.1.3 4.1.3 縱聯(lián)差動保護(hù)的基本原理縱聯(lián)差動保護(hù)的基本原理 1. 1. 縱聯(lián)電流差動保護(hù)縱聯(lián)電流差動保護(hù) 當(dāng)輸電線發(fā)生內(nèi)部故障時：當(dāng)輸電線發(fā)生內(nèi)部故障時：利用輸電線路兩側(cè)利用輸電

25、線路兩側(cè)電流波形和電流波形和或或電流相量和電流相量和的特征可以構(gòu)成縱聯(lián)電流差動保護(hù)的特征可以構(gòu)成縱聯(lián)電流差動保護(hù) MNkIIII當(dāng)輸電線正常運行和發(fā)生外部故障時：當(dāng)輸電線正常運行和發(fā)生外部故障時： 0MNIII由于受由于受TATA的誤差的誤差、線路分布電容線路分布電容等因素影響，等因素影響，實際上其二次電流相量和可能實際上其二次電流相量和可能不為不為0 0?？v聯(lián)電流差動保護(hù)動作判據(jù)可寫為：縱聯(lián)電流差動保護(hù)動作判據(jù)可寫為： MNsetIIIMNII兩側(cè)電流的相量和兩側(cè)電流的相量和setI差動保護(hù)整定值差動保護(hù)整定值 2. 2. 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù) 線路發(fā)生內(nèi)部故障時：線路發(fā)生內(nèi)

26、部故障時：MM側(cè)和側(cè)和N N側(cè)功率方向元件均為正；側(cè)功率方向元件均為正；線路發(fā)生外部故障時：線路發(fā)生外部故障時：MM側(cè)和側(cè)和N N側(cè)功率方向元件均為一正一負(fù)。側(cè)功率方向元件均為一正一負(fù)。因此可以根據(jù)線路兩端功率元件的方向因此可以根據(jù)線路兩端功率元件的方向來判別線路內(nèi)部或者外部短路。來判別線路內(nèi)部或者外部短路。通訊媒介通訊媒介跳閘跳閘&MWNWMINIMUNUMNN N側(cè)側(cè)功率功率方向方向M M側(cè)側(cè)功率功率方向方向3. 3. 電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù) 線路發(fā)生內(nèi)部故障時：線路發(fā)生內(nèi)部故障時：MM端和端和N N端電流同相端電流同相線路發(fā)生外部故障時：線路發(fā)生外部故障時：一端電流

27、為母線流向線路，另一端為由線路流一端電流為母線流向線路，另一端為由線路流向母線，于是兩端電流相位相反向母線，于是兩端電流相位相反 。1800因此可以根據(jù)兩側(cè)電流的相位差來判因此可以根據(jù)兩側(cè)電流的相位差來判別線路內(nèi)部或者外部短路。別線路內(nèi)部或者外部短路?？紤]到考慮到TVTV、TATA的相角誤差的相角誤差以及以及輸電線分布電容輸電線分布電容等影等影響，當(dāng)線路發(fā)生區(qū)外故障時兩側(cè)二次電流的響，當(dāng)線路發(fā)生區(qū)外故障時兩側(cè)二次電流的相角差相角差并不并不剛好等于剛好等于1801800 0，而是，而是近似為近似為1801800 0，且在，且在故障前兩側(cè)電動故障前兩側(cè)電動勢有一定的相角差勢有一定的相角差，這樣在區(qū)

28、內(nèi)短路時兩側(cè)電流也不完，這樣在區(qū)內(nèi)短路時兩側(cè)電流也不完全同相位。全同相位。setb00bset0180內(nèi)部故障的動作判據(jù)可寫為：內(nèi)部故障的動作判據(jù)可寫為： 180arg180MbbNII當(dāng)兩側(cè)電流的相位差當(dāng)兩側(cè)電流的相位差 b b時，認(rèn)為兩側(cè)電流反時，認(rèn)為兩側(cè)電流反相，保護(hù)不應(yīng)該動作。相，保護(hù)不應(yīng)該動作。當(dāng)兩側(cè)電流的相位差當(dāng)兩側(cè)電流的相位差 b b時，認(rèn)為兩側(cè)電流同相，時，認(rèn)為兩側(cè)電流同相，保護(hù)應(yīng)該動作。保護(hù)應(yīng)該動作。4. 4. 縱聯(lián)距離保護(hù)縱聯(lián)距離保護(hù) 縱聯(lián)距離保護(hù)的基本原理和方向比較縱聯(lián)保護(hù)的基本縱聯(lián)距離保護(hù)的基本原理和方向比較縱聯(lián)保護(hù)的基本原理相似，只是用原理相似，只是用距離元件替代功率

29、方向元件距離元件替代功率方向元件。 線路發(fā)生內(nèi)部故障時：線路發(fā)生內(nèi)部故障時：MM端和端和N N端距離元件方向端距離元件方向 均為正向均為正向 線路發(fā)生外部故障時：線路發(fā)生外部故障時：MM端和端和N N端距離元件方向端距離元件方向 為一正一反為一正一反因此可以根據(jù)比較兩端距離元件的方向來判別線因此可以根據(jù)比較兩端距離元件的方向來判別線路內(nèi)部或者外部短路。路內(nèi)部或者外部短路。 距離距離、段均采用方向元件，段均采用方向元件，段動作直接跳閘，段動作直接跳閘，段動作需比較對側(cè)段動作需比較對側(cè)段是否動作。段是否動作。4.2 4.2 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換輸電線路縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換 輸電線路縱聯(lián)

30、保護(hù)的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的主要特點主要特點是需要對端是需要對端信息，兩端保護(hù)要通過通信設(shè)備實時地進(jìn)行信信息，兩端保護(hù)要通過通信設(shè)備實時地進(jìn)行信息傳遞。因而縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)和一般保護(hù)相比，息傳遞。因而縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)和一般保護(hù)相比，需增加通信通道。需增加通信通道。光纖通信光纖通信微波通信微波通信電力高頻載波通信電力高頻載波通信導(dǎo)引線通信導(dǎo)引線通信根據(jù)通信通道的不同，輸電線路縱聯(lián)保護(hù)分為：根據(jù)通信通道的不同，輸電線路縱聯(lián)保護(hù)分為：4.2.1 4.2.1 導(dǎo)引線通信導(dǎo)引線通信 利用敷設(shè)在電站或變電所之間的金屬電纜作為傳遞利用敷設(shè)在電站或變電所之間的金屬電纜作為傳遞被保護(hù)線路各側(cè)信息的通道稱之為被保護(hù)線路各側(cè)信

31、息的通道稱之為導(dǎo)引線通信導(dǎo)引線通信。以導(dǎo)引線為通道的縱聯(lián)保護(hù)稱為以導(dǎo)引線為通道的縱聯(lián)保護(hù)稱為導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)。導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)導(dǎo)引線縱聯(lián)保護(hù)是線路縱聯(lián)保護(hù)的一種型式，是線路縱聯(lián)保護(hù)的一種型式，它是以金屬電纜作為通道，借助通道它是以金屬電纜作為通道，借助通道將被保護(hù)線路將被保護(hù)線路對側(cè)傳遞來的工頻信息與本側(cè)的工頻信息相比較以對側(cè)傳遞來的工頻信息與本側(cè)的工頻信息相比較以判別區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障判別區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障。當(dāng)被保護(hù)線路的內(nèi)部發(fā)生故。當(dāng)被保護(hù)線路的內(nèi)部發(fā)生故障時，它將瞬時跳開被保護(hù)線路的各側(cè)斷路器，實障時，它將瞬時跳開被保護(hù)線路的各側(cè)斷路器，實現(xiàn)無時限的快速切除故障?，F(xiàn)無時限的快速切除故障

32、。保護(hù)原理：電流差動原理保護(hù)原理：電流差動原理適用于短線路 1. 1. 環(huán)流式導(dǎo)引線保護(hù)環(huán)流式導(dǎo)引線保護(hù) 動作線圈動作線圈制動線圈制動線圈制動線圈制動線圈動作線圈動作線圈導(dǎo)引線導(dǎo)引線.MI.NI.mI.nI 線路兩側(cè)電流互感器的線路兩側(cè)電流互感器的同極性端子同極性端子經(jīng)導(dǎo)引線經(jīng)導(dǎo)引線連接起來。繼電器的連接起來。繼電器的動作線圈跨接在動作線圈跨接在兩導(dǎo)引線芯之兩導(dǎo)引線芯之間。如果有間。如果有制動線圈制動線圈則它被則它被串接在串接在導(dǎo)引線的回路中。導(dǎo)引線的回路中。*同極性端子同極性端子同極性端子同極性端子. 在在正常運行或外部故障正常運行或外部故障時，被保護(hù)線路兩側(cè)電流互感器的同時，被保護(hù)線路兩側(cè)

33、電流互感器的同極性端子的輸出極性端子的輸出電流大小相等而方向相反電流大小相等而方向相反，故此時導(dǎo)引線流過，故此時導(dǎo)引線流過循環(huán)電流，循環(huán)電流，而動作線圈中電流相互抵消，而制動線圈有電流，而動作線圈中電流相互抵消，而制動線圈有電流，保證保護(hù)可靠不動作保證保護(hù)可靠不動作。 由于平衡狀態(tài)時導(dǎo)引線流過循環(huán)電流，故稱由于平衡狀態(tài)時導(dǎo)引線流過循環(huán)電流，故稱環(huán)流法環(huán)流法，這種平，這種平衡的工作模式稱為衡的工作模式稱為電流平衡原理電流平衡原理。 動作線圈動作線圈制動線圈制動線圈制動線圈制動線圈動作線圈動作線圈.mI.nI*動作線圈中電流相互抵消動作線圈中電流相互抵消制動線圈有較大的制動電流制動線圈有較大的制動

34、電流.在內(nèi)部故障時，在內(nèi)部故障時，動作線圈動作線圈中兩側(cè)電流同相，中兩側(cè)電流同相，制動制動線圈線圈的制動電流小于動作線圈中的動作電流，保的制動電流小于動作線圈中的動作電流，保護(hù)能夠可靠動作護(hù)能夠可靠動作。動作線圈動作線圈制動線圈制動線圈制動線圈制動線圈動作線圈動作線圈.MI.NI.mI.nI*動作線圈中兩側(cè)電流同相動作線圈中兩側(cè)電流同相制動線圈的制動電流小于制動線圈的制動電流小于動作線圈中的動作電流動作線圈中的動作電流k1.2 2均壓法均壓法 動作線圈動作線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈動作線圈動作線圈.MI.mI.NI.nI線路兩側(cè)電流互感器的相異極性端子經(jīng)由導(dǎo)引線線路兩側(cè)電流互感器的相

35、異極性端子經(jīng)由導(dǎo)引線連接起來，繼電器的動作線圈串接在導(dǎo)引線回路連接起來，繼電器的動作線圈串接在導(dǎo)引線回路上。若有制動線圈，則它被并接在兩導(dǎo)引線線芯上。若有制動線圈，則它被并接在兩導(dǎo)引線線芯之間。之間。*. . . . .動作線圈動作線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈動作線圈動作線圈.MI.mI.NI.nI在正常運行或外部故障時在正常運行或外部故障時，被保護(hù)線路兩側(cè)電流互感器極性，被保護(hù)線路兩側(cè)電流互感器極性相異的端子的輸出電流大小相等且方向相同，故導(dǎo)引線及動相異的端子的輸出電流大小相等且方向相同，故導(dǎo)引線及動作線圈中均沒有電流通過，二次電流只能分別在各自的制動作線圈中均沒有電流通過，二次電流

36、只能分別在各自的制動線圈及互感器二次繞組中流過，在兩側(cè)導(dǎo)引線線芯間之電壓線圈及互感器二次繞組中流過，在兩側(cè)導(dǎo)引線線芯間之電壓大小相等方向相反，即處在電壓平衡狀態(tài)。這種工作模式也大小相等方向相反，即處在電壓平衡狀態(tài)。這種工作模式也稱為稱為電壓平衡原理電壓平衡原理。 *.動作線圈動作線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈平衡線圈動作線圈動作線圈.MI.mI.NI.nI在內(nèi)部故障時：在內(nèi)部故障時：動作繞組中兩個二次電流動作繞組中兩個二次電流同相，而制動繞組中兩個二次電流反相，同相，而制動繞組中兩個二次電流反相，作用抵消，保護(hù)可靠動作。作用抵消，保護(hù)可靠動作。 *k1.4.2.2 4.2.2 電力線高頻載波通信

37、電力線高頻載波通信 在超高壓系統(tǒng)中，為了保證并列運行的動態(tài)穩(wěn)在超高壓系統(tǒng)中，為了保證并列運行的動態(tài)穩(wěn)定性和提高輸電線的傳輸容量，在很多情況下，要定性和提高輸電線的傳輸容量，在很多情況下，要求輸電線路的求輸電線路的故障切除時間故障切除時間( (包括保護(hù)動作和斷路包括保護(hù)動作和斷路器跳閘時間器跳閘時間) )為為0.1s0.1s左右左右，這就排除了以電流保護(hù)，這就排除了以電流保護(hù)和距離保護(hù)作為主保護(hù)的可能性。和距離保護(hù)作為主保護(hù)的可能性。 差動保護(hù)差動保護(hù)能無延時地反應(yīng)被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部故障，能無延時地反應(yīng)被保護(hù)設(shè)備內(nèi)部故障，其其必要條件必要條件之一是之一是同時檢測和比較被保護(hù)設(shè)備各引同時檢測和比較被保

38、護(hù)設(shè)備各引出端電流的大小和出端電流的大小和( (或或) )相位相位，這對，這對發(fā)電機、變壓器發(fā)電機、變壓器和母線等和母線等主設(shè)備是易于實現(xiàn)的，但是對于長度在數(shù)主設(shè)備是易于實現(xiàn)的，但是對于長度在數(shù)十以致數(shù)百公里的超高壓輸電線，企圖通過十以致數(shù)百公里的超高壓輸電線，企圖通過TATA二次二次電纜來實現(xiàn)兩側(cè)電流的大小和相位比較，在經(jīng)濟(jì)上電纜來實現(xiàn)兩側(cè)電流的大小和相位比較，在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上既不合理的也不可行。和技術(shù)上既不合理的也不可行。4.2.2 4.2.2 電力線高頻載波通信電力線高頻載波通信 一種可行的辦法是將線路兩端的一種可行的辦法是將線路兩端的電流相位電流相位( (或或功率方向功率方向) )轉(zhuǎn)變

39、為高頻信號，轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號，利用輸電線路本身利用輸電線路本身( (或或租用電話線租用電話線) )作為載波通道作為載波通道，將該高頻信號傳輸?shù)剑瑢⒃摳哳l信號傳輸?shù)綄?cè)，以實現(xiàn)各端電流相位對側(cè)，以實現(xiàn)各端電流相位( (或功率方向或功率方向) )的比較。的比較。這就是高頻保護(hù)或載波保護(hù)名稱的來源。這就是高頻保護(hù)或載波保護(hù)名稱的來源。 就其本質(zhì)而言，高頻保護(hù)不過是差動保護(hù)原就其本質(zhì)而言，高頻保護(hù)不過是差動保護(hù)原理理在中、長線路上的具體應(yīng)用在中、長線路上的具體應(yīng)用，因此高頻保護(hù)也具，因此高頻保護(hù)也具有不反應(yīng)外部短路故障、無時延地快速切除故障線有不反應(yīng)外部短路故障、無時延地快速切除故障線路的優(yōu)點。路的優(yōu)點

40、。4.2.2 4.2.2 電力線高頻載波通信電力線高頻載波通信 1 1載波通道的構(gòu)成原理載波通道的構(gòu)成原理 按照通道的構(gòu)成，電力線載波通信分為：按照通道的構(gòu)成，電力線載波通信分為：使用兩相線路的使用兩相線路的“相相相相”式；式；使用一相一地的使用一相一地的“相相地地”式；式；“相相相相”式信號傳輸衰減小；式信號傳輸衰減??； “相相地地”式比較經(jīng)濟(jì)。式比較經(jīng)濟(jì)。原理原理功率方向（電流相位）功率方向（電流相位）高頻信號高頻信號（50400kHz）通道：輸電線路（相相，通道：輸電線路（相相，相地相地）電力線載波通道又稱為高頻通道電力線載波通道又稱為高頻通道高頻收發(fā)信機高頻收發(fā)信機由繼電保護(hù)裝置控制發(fā)

41、出預(yù)定由繼電保護(hù)裝置控制發(fā)出預(yù)定頻率的高頻信號頻率的高頻信號高頻通道：高頻通道：“導(dǎo)線導(dǎo)線大地大地” ” 構(gòu)成構(gòu)成輸電線載波通道。輸電線載波通道。 優(yōu)點：優(yōu)點：最經(jīng)濟(jì)，可以只在一相最經(jīng)濟(jì)，可以只在一相 線路上線路上 裝設(shè)。裝設(shè)。 缺點缺點：高頻信號的衰耗和受到：高頻信號的衰耗和受到 的干擾都比較大。的干擾都比較大。 “相相- -地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖電力線載波電力線載波輸電線輸電線(傳輸信號傳輸信號)“相相- -地地”制高頻通道示意圖制高頻通道示意圖電力線載波電力線載波對高頻呈現(xiàn)開路，對高頻呈現(xiàn)開路，對工頻呈現(xiàn)對工頻呈現(xiàn) 兩側(cè)無延時跳閘兩側(cè)無延時跳閘：簡述信號交換與邏輯的過程：

42、簡述信號交換與邏輯的過程阻抗動作阻抗動作信息的交換信息的交換IIMZIIMZIIM M側(cè)保護(hù)側(cè)保護(hù)N N側(cè)保護(hù)側(cè)保護(hù)IIMZ1 1）區(qū)內(nèi)故障）區(qū)內(nèi)故障啟動啟動Z Z均動作均動作兩側(cè)無延時跳閘兩側(cè)無延時跳閘：簡述信號交換與邏輯的過程：簡述信號交換與邏輯的過程阻抗動作阻抗動作信息的交換信息的交換IIMZIIIMZIIIMZIIMZI至少一側(cè)的至少一側(cè)的Z Z不動不動兩側(cè)均不跳閘兩側(cè)均不跳閘M M側(cè)保護(hù)側(cè)保護(hù)N N側(cè)保護(hù)側(cè)保護(hù)阻抗動作阻抗動作信息的交換信息的交換2 2）區(qū)外故障）區(qū)外故障：簡述信號交換與邏輯的過程：簡述信號交換與邏輯的過程IIMZI信號線上信號線上“有有1 1出出1”,1”,并閉鎖兩

43、側(cè)保護(hù)并閉鎖兩側(cè)保護(hù)M M側(cè)保護(hù)側(cè)保護(hù)N N側(cè)保護(hù)側(cè)保護(hù) 還可以利用這樣的特征：還可以利用這樣的特征： 區(qū)外短路時，至少有區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負(fù)（或不動）一側(cè)為負(fù)（或不動）。上述結(jié)構(gòu)稱為：上述結(jié)構(gòu)稱為：閉鎖式閉鎖式。僅傳輸一個信號。僅傳輸一個信號。IIIMZ集電極集電極開路開路IIIMZIIIMZ信號線上信號線上“有有1 1出出1”,1”,并閉鎖兩側(cè)保護(hù)并閉鎖兩側(cè)保護(hù)區(qū)外短路時，至少有區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負(fù)（或不動）一側(cè)為負(fù)（或不動）。IIINZ集電極集電極開路開路1 1）上圖所示的區(qū)外故障）上圖所示的區(qū)外故障閉鎖兩側(cè)保護(hù)！閉鎖兩側(cè)保護(hù)！M M側(cè)側(cè)Z Z不動，持續(xù)發(fā)閉鎖信號，兩側(cè)均不跳

44、。不動，持續(xù)發(fā)閉鎖信號，兩側(cè)均不跳。N N側(cè)側(cè)Z Z動也無效動也無效I信號線上信號線上“有有1 1出出1”,1”,并閉鎖兩側(cè)保護(hù)并閉鎖兩側(cè)保護(hù)區(qū)外短路時，至少有區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負(fù)（或不動）一側(cè)為負(fù)（或不動）。IIMZIINZ2）區(qū)內(nèi)故障）區(qū)內(nèi)故障III信號線上信號線上“有有1 1出出1”,1”,并閉鎖兩側(cè)保護(hù)并閉鎖兩側(cè)保護(hù)區(qū)外短路時，至少有區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負(fù)（或不動）一側(cè)為負(fù)（或不動）。IIMZIINZ2 2）區(qū)內(nèi)故障）區(qū)內(nèi)故障 通道上，通道上，無閉鎖信號無閉鎖信號兩側(cè)均滿足跳閘條件兩側(cè)均滿足跳閘條件MMN Nk k1 1MINIMSNSMMN Nk k2 2MININSMS閉

45、鎖和允許信號有什么區(qū)別？閉鎖和允許信號有什么區(qū)別？（1 1）閉鎖信號，不易拒動）閉鎖信號，不易拒動 內(nèi)部故障：兩端保護(hù)都不發(fā)出閉鎖信號，保護(hù)可動作于跳閘。內(nèi)部故障：兩端保護(hù)都不發(fā)出閉鎖信號，保護(hù)可動作于跳閘。 外部故障：一側(cè)保護(hù)發(fā)閉鎖信號，將兩側(cè)的保護(hù)都閉鎖。外部故障：一側(cè)保護(hù)發(fā)閉鎖信號，將兩側(cè)的保護(hù)都閉鎖。（2 2）允許信號，不易誤動）允許信號，不易誤動外部故障：近故障點側(cè)不發(fā)允許信號，故對端保護(hù)不能跳閘；外部故障：近故障點側(cè)不發(fā)允許信號，故對端保護(hù)不能跳閘；內(nèi)部故障：兩端高頻保護(hù)同時向?qū)?cè)發(fā)出允許信號，使保護(hù)動內(nèi)部故障：兩端高頻保護(hù)同時向?qū)?cè)發(fā)出允許信號，使保護(hù)動作于跳閘。作于跳閘。4.2

46、.3 4.2.3 微波通信微波通信 隨著電力系統(tǒng)的擴(kuò)大發(fā)展，單純使用電力線隨著電力系統(tǒng)的擴(kuò)大發(fā)展，單純使用電力線載波一種形式的通道將會出現(xiàn)通道擁擠的困難，載波一種形式的通道將會出現(xiàn)通道擁擠的困難，從本世紀(jì)五十年代開始在電力系統(tǒng)中應(yīng)用微波和從本世紀(jì)五十年代開始在電力系統(tǒng)中應(yīng)用微波和特高頻通道。目前美、日等國的電力系統(tǒng)已大量特高頻通道。目前美、日等國的電力系統(tǒng)已大量采用微波通道，我國很多電力系統(tǒng)也已開始采用。采用微波通道，我國很多電力系統(tǒng)也已開始采用。1 1微波縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成微波縱聯(lián)保護(hù)的構(gòu)成輸電線輸電線繼電保繼電保護(hù)設(shè)備護(hù)設(shè)備 邏輯邏輯單元單元接收接收端口端口發(fā)送發(fā)送端口端口TVTV繼電保繼電保

47、護(hù)設(shè)備護(hù)設(shè)備 邏輯邏輯單元單元接收接收端口端口發(fā)送發(fā)送端口端口TVTV微波微波解調(diào)解調(diào)微波微波調(diào)制調(diào)制微波微波解調(diào)解調(diào)微波微波調(diào)制調(diào)制微波收微波收發(fā)設(shè)備發(fā)設(shè)備微波收微波收發(fā)設(shè)備發(fā)設(shè)備縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)包括縱聯(lián)保護(hù)系統(tǒng)包括線路兩端的繼電保線路兩端的繼電保護(hù)設(shè)備護(hù)設(shè)備、微波調(diào)制微波調(diào)制解調(diào)設(shè)備解調(diào)設(shè)備、微波發(fā)微波發(fā)送接收設(shè)備送接收設(shè)備。 微波調(diào)制、解調(diào)、發(fā)送和接收設(shè)備構(gòu)成微波通道微波調(diào)制、解調(diào)、發(fā)送和接收設(shè)備構(gòu)成微波通道 微波調(diào)制解調(diào)設(shè)備微波調(diào)制解調(diào)設(shè)備微波發(fā)送接收設(shè)備微波發(fā)送接收設(shè)備微波通道微波通道調(diào) 制調(diào) 制設(shè)設(shè) 備備微波微波發(fā)送發(fā)送設(shè)備設(shè)備微波微波接收接收設(shè)備設(shè)備解 調(diào)解 調(diào)設(shè)設(shè) 備備單向微波通道

48、傳輸過程單向微波通道傳輸過程x(t)ty(t)ty(t)tx(t)t調(diào)制過程調(diào)制過程 ：（：（壓頻變換壓頻變換 ）電壓信號電壓信號x x（t t）輸入到調(diào)制）輸入到調(diào)制設(shè)備，經(jīng)過調(diào)制設(shè)備調(diào)制后設(shè)備，經(jīng)過調(diào)制設(shè)備調(diào)制后輸出的頻率信號輸出的頻率信號y y（t t） 解調(diào)過程解調(diào)過程 ：收到微波接收設(shè)備送來的頻率信收到微波接收設(shè)備送來的頻率信號號x x（t t）后，解調(diào)設(shè)備會將該信）后，解調(diào)設(shè)備會將該信號轉(zhuǎn)換為電壓信號號轉(zhuǎn)換為電壓信號y y（t t）。）。 2 2微波通道的特點微波通道的特點波長小于波長小于1m(1m(300MHz300MHz) )的電磁波稱為微波。的電磁波稱為微波。其中包括以下三個

49、波段。其中包括以下三個波段。分米波分米波波長由波長由10cm10cmlm(lm(3003003000MHz3000MHz) )；厘米波厘米波波長由波長由l l10cm(10cm(3000300030000MHz30000MHz) )；毫米波毫米波波長在波長在lcmlcm以下。以下。分米波又稱為特高頻。電力系統(tǒng)中的微波通信多應(yīng)分米波又稱為特高頻。電力系統(tǒng)中的微波通信多應(yīng)用在分米和厘米波段，也有個別使用米波波段的。用在分米和厘米波段，也有個別使用米波波段的。微波縱聯(lián)保護(hù)的優(yōu)點：微波縱聯(lián)保護(hù)的優(yōu)點：（1 1）有一條獨立于輸電線路的通信通道，輸電線）有一條獨立于輸電線路的通信通道，輸電線路上產(chǎn)生的干擾

50、，對通信系統(tǒng)沒有影響；通道檢路上產(chǎn)生的干擾，對通信系統(tǒng)沒有影響；通道檢修不影響輸電線路運行；修不影響輸電線路運行；（2 2）擴(kuò)展了通信頻段，可實現(xiàn)）擴(kuò)展了通信頻段，可實現(xiàn)分相差動分相差動；（3 3）受外界干擾影響小，誤碼率低，可靠性高；）受外界干擾影響小，誤碼率低，可靠性高；（4 4）輸電線路的任何故障均不會破壞通道。）輸電線路的任何故障均不會破壞通道。 超短波有超短波有視距傳輸視距傳輸?shù)奶攸c，天線越高，的特點，天線越高，傳輸距離越遠(yuǎn)。傳輸距離越遠(yuǎn)。例如：例如：當(dāng)兩端天線高度為當(dāng)兩端天線高度為50m50m時，傳輸距離約時，傳輸距離約為為50km50km。在個別條件下，利用有利的地形，傳。在個別

51、條件下，利用有利的地形，傳輸距離也可達(dá)一、二百公里。這個特點就決定輸距離也可達(dá)一、二百公里。這個特點就決定了在較遠(yuǎn)距離的條件下，必須采用了在較遠(yuǎn)距離的條件下，必須采用微波中繼通微波中繼通信信的方式，通道價格較貴。的方式，通道價格較貴。 微波通信微波通信視距傳輸。視距傳輸。視距視距()rhrh+r=l22222km.=.l=37110636022地球半徑地球半徑約約6360km設(shè)設(shè)h=100m時，時，三相差動、分相差動三相差動、分相差動對于線路保護(hù)來說，分相電流差動保護(hù)具有天然的對于線路保護(hù)來說，分相電流差動保護(hù)具有天然的選相能力和良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰Γ皇芟到y(tǒng)振蕩、選相能力和良好的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠芰Γ?/p>

52、不受系統(tǒng)振蕩、非全相運行的影響，可以反映各種類型的故障，是非全相運行的影響，可以反映各種類型的故障，是理想的線路主保護(hù)。理想的線路主保護(hù)。 4.2.4 4.2.4 光纖通信光纖通信 就光纖縱差保護(hù)的應(yīng)用環(huán)境來說，隨著國家就光纖縱差保護(hù)的應(yīng)用環(huán)境來說，隨著國家電力工業(yè)的發(fā)展，通訊技術(shù)的日新月異，光纜及電力工業(yè)的發(fā)展，通訊技術(shù)的日新月異，光纜及光纖設(shè)備費用的急劇下降，光纖設(shè)備費用的急劇下降，光纖通訊網(wǎng)在電力系光纖通訊網(wǎng)在電力系統(tǒng)的架設(shè)越來越普遍統(tǒng)的架設(shè)越來越普遍。另外，由于光纖電流差動。另外，由于光纖電流差動保護(hù)簡單、可靠，不受線路運行方式的影響，在保護(hù)簡單、可靠，不受線路運行方式的影響，在城網(wǎng)和

53、短輸電線路中大量采用。因城網(wǎng)中輸電線城網(wǎng)和短輸電線路中大量采用。因城網(wǎng)中輸電線大多較短，光纖芯直接接入不需附加復(fù)接設(shè)備，大多較短，光纖芯直接接入不需附加復(fù)接設(shè)備，管理也較方便，故在管理也較方便，故在城網(wǎng)中光纖電流差動保護(hù)以城網(wǎng)中光纖電流差動保護(hù)以專用光纖通道方式為多專用光纖通道方式為多。1 1光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成光纖通信系統(tǒng)的構(gòu)成中繼器或中繼器或光放大器光放大器光纖光纖光纖光纖光接收機光接收機光發(fā)射機光發(fā)射機電調(diào)電調(diào)制器制器光調(diào)光調(diào)制器制器光探光探測器測器電解電解調(diào)器調(diào)器由光發(fā)射機、光纖、中繼器和光接收機組成。由光發(fā)射機、光纖、中繼器和光接收機組成。 電調(diào)制器的作用電調(diào)制器的作用是把信息轉(zhuǎn)換為適

54、合信道傳輸?shù)氖前研畔⑥D(zhuǎn)換為適合信道傳輸?shù)男盘?，如時分復(fù)用（信號，如時分復(fù)用（TDMTDM）信號或頻分復(fù)用）信號或頻分復(fù)用(FDM)(FDM)信號。信號。用戶信息可以是用戶信息可以是模擬信號模擬信號，也可以是，也可以是數(shù)字信號數(shù)字信號。光調(diào)制器的作用光調(diào)制器的作用是把電調(diào)制信號轉(zhuǎn)換為適合光纖信道傳輸?shù)氖前央娬{(diào)制信號轉(zhuǎn)換為適合光纖信道傳輸?shù)墓庑盘枺缰苯诱{(diào)制激光器的光信號，如直接調(diào)制激光器的光強光強，或通過，或通過外調(diào)制器調(diào)制激光器的外調(diào)制器調(diào)制激光器的相位相位（偏轉(zhuǎn)）。（偏轉(zhuǎn)）。光中繼器的作用光中繼器的作用是對經(jīng)光纖傳輸衰減后的信號進(jìn)行放大。是對經(jīng)光纖傳輸衰減后的信號進(jìn)行放大。光中繼器光中繼器光

55、電光中繼器光電光中繼器全光中繼器全光中繼器如需對業(yè)務(wù)進(jìn)行分出和插入，可使用如需對業(yè)務(wù)進(jìn)行分出和插入，可使用光電光電光中繼器光中繼器；如只要求對光信號進(jìn)行放大，則可以使用如只要求對光信號進(jìn)行放大，則可以使用光光放大器放大器。電解調(diào)器的作用電解調(diào)器的作用是把電信號放大，恢復(fù)出原信號。是把電信號放大，恢復(fù)出原信號。光探測器的作用光探測器的作用是把經(jīng)光纖傳輸后的微弱光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。是把?jīng)光纖傳輸后的微弱光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴? 2光纖通信的優(yōu)點光纖通信的優(yōu)點 (1)(1)通信容量大。通信容量大。從理論上講，用光作載波可以從理論上講，用光作載波可以傳輸傳輸100100億個話路億個話路。實際上目前一對光

56、纖一般可通過幾百路到幾千路，實際上目前一對光纖一般可通過幾百路到幾千路，而一根細(xì)小的光纜又可包含幾十到幾百根光纖，而一根細(xì)小的光纜又可包含幾十到幾百根光纖，因此光纖通信系統(tǒng)的通信容量是非常大的。因此光纖通信系統(tǒng)的通信容量是非常大的。(2)(2)可以節(jié)約大量金屬材料?？梢怨?jié)約大量金屬材料。使用光纖通信系統(tǒng)時，光纖由玻璃或硅制成，與使用光纖通信系統(tǒng)時，光纖由玻璃或硅制成，與銅或鋁不同，硅或玻璃其來源豐富，供應(yīng)方便。銅或鋁不同，硅或玻璃其來源豐富，供應(yīng)方便。(3)(3)光纖通信還有保密性好光纖通信還有保密性好敷設(shè)方便，不怕雷擊，不受外界電磁干擾，抗腐敷設(shè)方便，不怕雷擊，不受外界電磁干擾，抗腐蝕和不怕

57、潮等優(yōu)點。蝕和不怕潮等優(yōu)點。(4)(4)光纖最重要的特性之一是光纖最重要的特性之一是無感應(yīng)性能無感應(yīng)性能因此利用光纖可以構(gòu)成無電磁感應(yīng)的和極為可靠因此利用光纖可以構(gòu)成無電磁感應(yīng)的和極為可靠的通道。這一點對繼電保護(hù)來說尤為重要，在易的通道。這一點對繼電保護(hù)來說尤為重要，在易受地電位升高、暫態(tài)過程及其它有嚴(yán)重干擾的金受地電位升高、暫態(tài)過程及其它有嚴(yán)重干擾的金屬線路地段之間，光纖是一種理想的通訊媒介。屬線路地段之間，光纖是一種理想的通訊媒介。第三節(jié)第三節(jié)縱聯(lián)方向保護(hù)縱聯(lián)方向保護(hù) 4.3.1 4.3.1 方向元件方向元件 在縱聯(lián)方向保護(hù)中，方向元件或功率方向測量元件是在縱聯(lián)方向保護(hù)中，方向元件或功率方

58、向測量元件是保護(hù)中的關(guān)鍵元件。方向元件的作用是判斷故障的方保護(hù)中的關(guān)鍵元件。方向元件的作用是判斷故障的方向，縱聯(lián)方向保護(hù)中的方向元件應(yīng)滿足以下要求：向，縱聯(lián)方向保護(hù)中的方向元件應(yīng)滿足以下要求： (1) (1) 反應(yīng)所有類型的故障且無死區(qū)；反應(yīng)所有類型的故障且無死區(qū)；(2) (2) 不受負(fù)荷的影響，在正常負(fù)荷狀態(tài)下不啟動；不受負(fù)荷的影響，在正常負(fù)荷狀態(tài)下不啟動；(3) (3) 不受系統(tǒng)振蕩影響，在振蕩無故障時不誤動，不受系統(tǒng)振蕩影響，在振蕩無故障時不誤動，振蕩中再故障時仍能正確判定故障點方向；振蕩中再故障時仍能正確判定故障點方向；(4) (4) 在兩相運行時仍能起保護(hù)作用在兩相運行時仍能起保護(hù)作

59、用 縱聯(lián)保護(hù)中使用的方向元件縱聯(lián)保護(hù)中使用的方向元件故障分量方向元件故障分量方向元件相電壓補償方向元件相電壓補償方向元件方向比較式縱聯(lián)保護(hù)原理（兩端功率方向的故障特征）方向比較式縱聯(lián)保護(hù)原理（兩端功率方向的故障特征） 正常運行和外部故障時（正常運行和外部故障時（K2K2）：一側(cè)功率正方向，一側(cè)）：一側(cè)功率正方向，一側(cè)負(fù)方向。負(fù)方向。 內(nèi)部故障時（內(nèi)部故障時（K1K1）：兩側(cè)功率都為正方向。）：兩側(cè)功率都為正方向。方向元件（或功率方向測量元件）是縱聯(lián)保護(hù)中的關(guān)鍵。方向元件（或功率方向測量元件）是縱聯(lián)保護(hù)中的關(guān)鍵。故障附加狀態(tài)圖中各點的電壓、電流稱為電壓、電流的故障分量。故障附加狀態(tài)圖中各點的電壓

60、、電流稱為電壓、電流的故障分量。工頻故障分量：工頻故障分量：電壓、電流故障分量中的工頻穩(wěn)態(tài)成分。電壓、電流故障分量中的工頻穩(wěn)態(tài)成分。工頻故障分量工頻故障分量的基本概念的基本概念)()()(cba0kkUE工頻故障分量方向元件：用工頻電壓、電流的故障分量構(gòu)成工頻故障分量方向元件：用工頻電壓、電流的故障分量構(gòu)成的方向元件。的方向元件。正常運行和外部故障時：兩側(cè)的故障分量功率方向一側(cè)是線路正常運行和外部故障時：兩側(cè)的故障分量功率方向一側(cè)是線路母線（母線（N N側(cè)），另外一側(cè)是母線側(cè)），另外一側(cè)是母線線路（線路（MM側(cè)）。側(cè)）。內(nèi)部故障時：兩側(cè)的突變量功率方向為線路內(nèi)部故障時：兩側(cè)的突變量功率方向為線