第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護12/20/20221第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護12/18/20221第7章電網(wǎng)的縱要求:

掌握電網(wǎng)縱聯(lián)保護工作原理

知識點:掌握全線速動保護概念與雙側(cè)測量保護原理了解各種通道組成掌握縱聯(lián)保護分類及相應保護的工作原理了解新型方向元件判據(jù)及特點學習微機型縱聯(lián)保護原理框圖12/20/20222第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護要求:

掌握電網(wǎng)縱聯(lián)保護工作原理知識點:12/18/2027.1縱聯(lián)保護的原理與分類7.1.1全線速動保護與雙側(cè)測量原理7.1.2縱聯(lián)保護分類12/20/20223第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.1縱聯(lián)保護的原理與分類7.1.1全線速動保護與雙側(cè)測量7.1.1全線速動保護與雙側(cè)測量原理全線速動保護：繼電保護無時限地切除線路上任一點發(fā)生的故障在高壓輸電線路上，為了保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，需要配置全線速動保護前面學習的電流保護、方向電流保護、零序電流保護、距離保護均為“單側(cè)測量”保護。即保護判據(jù)均來自線路一側(cè)的電流、電壓。12/20/20224第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.1.1全線速動保護與雙側(cè)測量原理全線速動保護：繼電保護“單側(cè)測量”保護無法實現(xiàn)全線速動因為“單側(cè)測量”保護不利用動作時間則無法區(qū)分本線末與下線始端故障K1、k2故障時保護P測量的電流、電壓幾乎一樣12/20/20225第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護“單側(cè)測量”保護無法實現(xiàn)全線速動因為“單側(cè)測量”保護不利用動“雙側(cè)測量”保護工作原理a.以基爾霍夫電流定律為基礎的電流差動保護忽略了線路電容電流12/20/20226第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護“雙側(cè)測量”保護工作原理a.以基爾霍夫電流定律為基礎的電流差b.比較線路兩側(cè)電流相位關系的相位差動保護線路兩側(cè)電流相位相近內(nèi)部故障12/20/20227第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護b.比較線路兩側(cè)電流相位關系的相位差動保護線路兩側(cè)電流相位c.比較兩側(cè)線路保護故障方向判別結(jié)果，縱聯(lián)方向保護線路兩側(cè)保護均判為正向故障內(nèi)部故障12/20/20228第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護c.比較兩側(cè)線路保護故障方向判別結(jié)果，縱聯(lián)方向保護線路兩側(cè)縱聯(lián)保護特點：

兩側(cè)保護需要通道聯(lián)系

兩側(cè)保護必須雙側(cè)同時工作

縱聯(lián)保護判據(jù)具有“絕對選擇性”，區(qū)內(nèi)、外故障時保護判據(jù)有明顯差異

縱聯(lián)保護在區(qū)外故障時不動作，沒有遠后備作用

12/20/20229第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護縱聯(lián)保護特點：兩側(cè)保護需要通道聯(lián)系兩側(cè)保護必須雙側(cè)同時工7.1.2縱聯(lián)保護分類（1）按通道類型分類（a）導引線：兩側(cè)保護電流回路由二次電纜連接起來，用于線路縱差保護。敷設、維護困難，僅用于特殊的10km以下短線路上，實際使用較少。（b）載波通道：使用電力線路構(gòu)成載波通道，用于高頻保護。12/20/202210第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.1.2縱聯(lián)保護分類（1）按通道類型分類（a）導引線（c）微波通道：（d）光纖通道：采用光纖數(shù)字通信技術，技術先進，信息傳輸量大，抗干擾性能好。技術復雜，成本昂貴，較少采用。用于微波保護。目前迅速發(fā)展，正大量取代載波通道12/20/202211第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護（c）微波通道：（d）光纖通道：技術復雜，成本昂貴，較少采用（2）按保護原理分類目前實際應用的縱聯(lián)保護有3種：縱聯(lián)方向保護方向原理縱聯(lián)距離、零序保護電流差動原理縱聯(lián)差動保護※兩側(cè)保護均判為正向故障－－內(nèi)部故障※縱聯(lián)保護采用專用的方向元件判別故障方向※縱聯(lián)保護利用距離中的方向阻抗元件及零序電流保護中的零序方向元件判別故障方向12/20/202212第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護（2）按保護原理分類目前實際應用的縱聯(lián)保護有3種：縱聯(lián)方向（3）按通道傳送信息含義分類閉鎖信號N側(cè)保護判斷故障為反向故障，閉鎖本側(cè)縱聯(lián)保護同時發(fā)出信號閉鎖對側(cè)（M側(cè)）保護，縱聯(lián)保護收到信號即閉鎖，信號的含義為“閉鎖”。12/20/202213第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護（3）按通道傳送信息含義分類閉鎖信號N側(cè)保護判斷故障為反允許信號兩側(cè)保護判斷故障為正向故障后，同時向?qū)?cè)保護發(fā)出允許信號。本側(cè)保護判斷故障為正向后還必須收到對側(cè)保護發(fā)的允許信號，信號的含義為“允許”。12/20/202214第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護允許信號兩側(cè)保護判斷故障為正向故障后，同時向?qū)?cè)保護發(fā)出允跳閘信號兩側(cè)保護Ⅰ段動作跳開本側(cè)斷路器，同時向?qū)?cè)保護發(fā)出跳閘信號。收到對側(cè)信號立即跳閘，信號的含義為“跳閘”。只要兩側(cè)保護Ⅰ段動作區(qū)均超過50％線路全長，即可構(gòu)成遠跳式全線速動保護。12/20/202215第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護跳閘信號兩側(cè)保護Ⅰ段動作跳開本側(cè)斷路器，同時向?qū)?cè)保護發(fā)出7.2縱聯(lián)保護通道1.導引線二次電纜聯(lián)系線路兩側(cè)保護的電流回路敷設困難；檢測、維護通道困難；電流互感器二次阻抗過大導致誤差增大。問題：導引線為通道的電流差動保護較少用于線路保護，廣泛用于變壓器、發(fā)電機、母線等元件保護。本書第9、10、11章將詳細討論。12/20/202216第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.2縱聯(lián)保護通道1.導引線二次電纜聯(lián)系線路兩側(cè)保護的電2.載波通道有線通信，50-400kHz1.阻波器6.接地刀閘5.保護間隙4.電纜2.耦合電容器3.結(jié)合濾波器相－地制載波（高頻）通道12/20/202217第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護2.載波通道有線通信，50-400kHz1.阻波器6.接地5收發(fā)信機原理框圖發(fā)信機產(chǎn)生基準頻率fb如1024kHz獲得載波頻率fo獲得基準頻率如0.25kHz調(diào)制12/20/202218第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護收發(fā)信機原理框圖發(fā)信機產(chǎn)生基準頻率獲得載波頻率獲得基準頻率調(diào)收信機96kHz100kHz104kHz收到若干信號，例如：本機f0＝100kHzfM＝12kHz，f1＝112kHz與112kHz混頻16kHz、208kHz……12kHz、212kHz……8kHz、216kHz……12kHz濾波12kHz混頻后得到f1－f，f1＋f，f1＋2f，……此信號對應收信頻率100kHzf12/20/202219第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護收信機96kHz收到若干信號，例如：本機f0＝100kHz與“短時發(fā)信”與“長期發(fā)信”方式短時發(fā)信：繼電保護不啟動時，發(fā)信機功放電源不投入發(fā)信機工作輕松。需要人工定期檢查通道完好長期發(fā)信：發(fā)信機始終投入，對發(fā)信機質(zhì)量要求高長期監(jiān)視，容易發(fā)現(xiàn)通道問題12/20/202220第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護“短時發(fā)信”與“長期發(fā)信”方式短時發(fā)信：長期發(fā)信：12/18“單頻制”與“雙頻制”“單頻制”兩側(cè)發(fā)信機和收信機均使用同一個頻率，收信機收到的信號為兩側(cè)發(fā)信機信號的疊加“雙頻制”兩側(cè)發(fā)信機和收信機均使用兩個頻率，收信機僅收到對側(cè)發(fā)信機的信號12/20/202221第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護“單頻制”與“雙頻制”“單頻制”調(diào)幅與移頻鍵控（FSK）調(diào)幅以“有”、“無”方式傳遞高頻信號FSK以改變頻率的方式傳遞高頻信號專用方式：高頻保護單獨使用一臺收發(fā)信機。國產(chǎn)220kV保護常采用專用方式與復用方式復用方式：采用音頻接口接至通信載波機，與遠動通信復用收發(fā)信機。進口500kV保護常采用12/20/202222第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護調(diào)幅與移頻鍵控（FSK）調(diào)幅以“有”、“無”方式傳遞高頻信功率絕對電平（dBm），P0＝1mW

電平的概念功率相對電平（dB）

輸入20W增益0.5輸出20W×0.5＝10W輸入43dBm增益-3dB輸出43-3＝40(dBm)乘除計算加減計算電平是高頻信號傳輸中廣泛使用的一種衡量信號強度的計量單位12/20/202223第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護功率絕對電平（dBm），P0＝1mW電平的概念功率相對電微波通道容量大，不存在通道擁擠問題，不受線路故障影響3.微波通道無線通信方式采用頻率為2000MHz、6000～8000MHz設備昂貴，每隔40～60km需加設微波中繼站，維護困難，僅在個別載波通道應用確實困難的線路上用于縱聯(lián)保護。12/20/202224第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護微波通道容量大，不存在通道擁擠問題，3.微波通道無線通信方式3.光纖通道01暗亮暗亮01通道通信容量大，不受電磁干擾除了用于縱聯(lián)保護，更為廣泛地用于電力系統(tǒng)通信領域若條件許可，縱聯(lián)保護首選光纖通道12/20/202225第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護3.光纖通道0暗暗0通道通信容量大，不受電磁干擾除了用于縱專用光纖方式連接：保護單獨使用一個光纖通道數(shù)字復接方式連接：保護與通信復用光纖通道12/20/202226第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護專用光纖方式連接：保護單獨使用一個光纖通道數(shù)字復接方式連接7.3縱聯(lián)差動保護7.3.1導引線保護差動保護原理判據(jù)為差動電流difference等效按“差動”定義理解按“基爾霍夫電流定律”理解12/20/202227第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.3縱聯(lián)差動保護7.3.1導引線保護差動保護原理判據(jù)為差線路正常運行及外部故障時，若忽略誤差

線路內(nèi)部故障時，

縱差保護判據(jù)：

為故障點電流，差動保護關鍵問題：不平衡電流什么是不平衡電流？一次電流相等，二次電流之差不為零不平衡電流如何產(chǎn)生？兩側(cè)TA誤差不一致12/20/202228第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護線路正常運行及外部故障時，若忽略誤差線路內(nèi)部故障時，縱差TA勵磁電流TA誤差TA勵磁電流差異差動保護不平衡電流不平衡電流經(jīng)驗公式同型系數(shù)TA誤差一次電流TA變比12/20/202229第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護TA勵磁電流TA誤差TA勵磁電流差異差動保護不平衡電流不平衡7.3.2光纖分相差動保護※使用光纖通道※采用差動保護原理※采用“比率制動”特性－－難點，關鍵※線路較長時考慮電容電流補償首先討論制動問題及電容電流問題再介紹光纖分相差動保護組成及原理框圖12/20/202230第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.3.2光纖分相差動保護※使用光纖通道※采用差動保護原理問題1：什么是“比率制動”特性？動作電流不是固定值動作方程：

制動電流12/20/202231第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護問題1：什么是“比率制動”特性？動作電流不是固定值動作方程外部故障情況短路電流穿越M、N側(cè)保護0.510％只要Kres>0.025，動作電流比不平衡電流增長快始終有Id<Iact，不會誤動12/20/202232第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護外部故障情況短路電流穿越M、N側(cè)保護0.510％只要Kres內(nèi)部故障情況只要Id>Iset，保護即可動作12/20/202233第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護內(nèi)部故障情況只要Id>Iset，12/18/202233第7采用“比率制動”優(yōu)點同樣保證外部故障不誤動情況下，內(nèi)部故障時動作電流小，靈敏度高外部故障無制動特性時整定電流KrelIunb.max有制動特性時整定電流Iset內(nèi)部故障12/20/202234第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護采用“比率制動”優(yōu)點同樣保證外部故障不誤動情況下，外部故障無比率制動特性廣泛用于各種差動原理保護：線路縱聯(lián)差動保護（縱差保護）；變壓器縱差保護；第9章發(fā)電機縱差保護；第10章母線差動保護（母差保護）；第11章學習時注意比較12/20/202235第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護比率制動特性廣泛用于各種差動原理保護：線路縱聯(lián)差動保護（縱差問題2：電容電流如何考慮？線路電容電流對于差動保護屬于不平衡電流，整定時應躲過實測線路電容電流值。電容電流較大時可以進行電容電流補償，補償時從差動電流中扣除電容電流12/20/202236第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護問題2：電容電流如何考慮？線路電容電流對于差動保護屬于不平光纖分相差動保護基本構(gòu)成保護總起動元件：起動后開放保護出口電源7秒變化量相間電流浮動門坎固定門坎反應相間工頻變化量反應零序電流或12/20/202237第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護光纖分相差動保護基本構(gòu)成保護總起動元件：起動后開放保護出保護差動元件組成：零序電流差動元件；線路兩側(cè)零序電流差動穩(wěn)態(tài)分相差動元件；線路兩側(cè)相電流差動變化量分相差動元件，取相電流的工頻變化量進行計算。差動元件之間邏輯關系為“或”12/20/202238第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護保護差動元件組成：零序電流差動元件；線路兩側(cè)零序電流差動穩(wěn)差動保護原理框圖12/20/202239第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護差動保護原理框圖12/18/202239第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)起動動作動作收信內(nèi)部故障，以A相接地為例動作12/20/202240第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護起動動作動作收信內(nèi)部故障，以A相接地為例動作12/18/20TA斷線，閉鎖差動保護(以A相斷線為例）動作閉鎖D5關閉對側(cè)保護不動作閉鎖動作12/20/202241第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護TA斷線，閉鎖差動保護(以A相斷線為例）動作閉鎖D5關閉對側(cè)通道異常情況，閉鎖差動保護動作閉鎖D5關閉12/20/202242第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護通道異常情況，閉鎖差動保護動作閉鎖D5關閉12/18/202本側(cè)三相跳閘時,如果發(fā)生故障，例如對側(cè)手合于故障線路保護不起動，不向?qū)?cè)保護發(fā)“差動保護動作信號”收不到對側(cè)保護發(fā)“差動保護動作信號“，保護無法跳閘專門設置回路解決此問題12/20/202243第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護本側(cè)三相跳閘時,如果發(fā)生故障，保護不起動，收不到對側(cè)保護發(fā)“本側(cè)三相跳閘情況,以A相接地為例本側(cè)三跳動作不起動動作向?qū)?cè)發(fā)差動動作信號使對側(cè)保護能跳閘12/20/202244第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護本側(cè)三相跳閘情況,以A相接地為例本側(cè)三跳動作不起動動作向?qū)?cè)7.4縱聯(lián)方向保護基本原理：兩側(cè)保護均判為正向故障即為內(nèi)部故障實現(xiàn)方式：“閉鎖式”或“允許式”新型方向元件工作原理縱聯(lián)方向保護基本原則縱聯(lián)方向保護原理框圖12/20/202245第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.4縱聯(lián)方向保護基本原理：兩側(cè)保護均判為正向故障即為內(nèi)“閉鎖式”工作原理保護起動，判為反向故障發(fā)信單頻制收信為兩側(cè)發(fā)信疊加收信閉鎖兩側(cè)保護外部故障，近故障側(cè)發(fā)閉鎖信號內(nèi)部故障，兩側(cè)均不發(fā)閉鎖信號12/20/202246第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護“閉鎖式”工作原理保護起動，判為反向故障發(fā)信單頻制收信為兩“允許式”工作原理保護起動，判為正向故障發(fā)信雙頻制僅能收到對側(cè)信號本側(cè)判正向故障且收到對側(cè)信號內(nèi)部故障，跳閘M側(cè)判正向，但無N側(cè)允許信號N側(cè)收到M側(cè)允許信號，但本側(cè)判反向內(nèi)部故障，兩側(cè)均發(fā)允許信號12/20/202247第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護“允許式”工作原理保護起動，判為正向故障發(fā)信雙頻制僅能收到※基于變化量原理的方向元件新型方向元件工作原理以電壓、電流變化量構(gòu)成判據(jù)與第6章工頻變化量阻抗繼電器分析一樣，電路模型為故障后狀態(tài)減去故障前狀態(tài)（a）－（b）有12/20/202248第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護※基于變化量原理的方向元件新型方向元件工作原理以電壓、電研究故障附加狀態(tài)中正序量

800800得到動作方程：

12/20/202249第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護研究故障附加狀態(tài)中正序量800800得到動作方程：12/1系統(tǒng)、線路負序阻抗與正序阻抗近似相等，負序變化量也可利用正向故障時Zs較小時△U較小，應當進行補償12/20/202250第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護系統(tǒng)、線路負序阻抗與正序阻抗近似相等，正向Zs較小時△U較小當最大運行方式下ZS/ZL>0.5時，ZCOM＝0引入補償阻抗ZCOM當最大運行方式下ZS/ZL<0.5時，ZCOM＝0.5Zset正方向元件ΔF+的測量相角為：正向故障時接近1800，反向故障時接近00。12/20/202251第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護當最大運行方式下ZS/ZL>0.5時，ZCOM＝0引入補償阻反方向元件ΔF-的測量相角為：反向故障Zs較小對反向元件無影響，不需要補償12/20/202252第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護反方向元件ΔF-的測量相角為：反向故障Zs較小對反向元件無影工頻變化量方向元件小結(jié)反方向元件ΔF-正方向元件ΔF＋正向故障反向故障180000001800動作動作不動作不動作12/20/202253第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護工頻變化量方向元件小結(jié)反方向元件ΔF-正方向元件ΔF＋正向故※基于暫態(tài)分量能量積分的方向元件能量函數(shù)基于暫態(tài)分量能量積分的方向元件與基于變化量原理的方向元件

工作原理是一致的，算法不同12/20/202254第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護※基于暫態(tài)分量能量積分的方向元件能量函數(shù)基于暫態(tài)分量能量縱聯(lián)方向保護基本原則※起動元件設置設兩套起動元件分別起動發(fā)信以及開放跳閘回路，低定值元件起動發(fā)信回路；高定值元件開放跳閘回路，單套起動元件存在的問題M側(cè)保護單側(cè)工作，誤動縱聯(lián)保護不能單側(cè)工作12/20/202255第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護縱聯(lián)方向保護基本原則※起動元件設置設兩套起動元件分別起動當外部故障切除后低定值元件應該延時返回，繼續(xù)發(fā)信一段時間。M側(cè)保護失去閉鎖，誤動12/20/202256第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護當外部故障切除后低定值元件應該延時返回，M側(cè)保護失去閉鎖，誤※遠方起動收到對側(cè)信號而本側(cè)起動發(fā)信元件未起動時，由收信起動本側(cè)發(fā)信回路。（2）方便手動檢查通道遠方起動有如下作用：（1）更加可靠地防止縱聯(lián)保護單側(cè)工作當一側(cè)縱聯(lián)保護低定值元件損壞時仍能依靠遠方起動回路起動發(fā)信。可以由線路任一側(cè)變電所運行人員單獨進行通道檢查12/20/202257第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護※遠方起動收到對側(cè)信號而本側(cè)起動發(fā)信元件未起動時，由收信起※延時保護停信保護停信：閉鎖式保護正方向元件動作時，停止發(fā)出閉鎖信號?？v聯(lián)保護起動后無論正反向故障，連續(xù)發(fā)信8ms用于遠方起動。8ms后根據(jù)方向元件動作情況決定是否停信。閉鎖式縱聯(lián)保護收信示意圖12/20/202258第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護※延時保護停信保護停信：縱聯(lián)保護起動后無論正反向故障，8縱聯(lián)方向保護原理框圖以閉鎖式為例程序流程圖12/20/202259第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護縱聯(lián)方向保護原理框圖以閉鎖式為例程序流程圖12/18/2正常運行程序框圖手動起動保護起動收信遠方起動發(fā)信當本側(cè)斷路器打開或處于弱電源側(cè)時延時100ms遠方起動防止本側(cè)保護不判別為正向故障時誤發(fā)閉鎖信號，閉鎖對側(cè)保護12/20/202260第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護正常運行程序框圖手動起動保護起動收信遠方起動發(fā)信當本側(cè)斷路手動檢查通道情況檢查收信電平檢查是否有拍頻檢查發(fā)信電平12/20/202261第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護手動檢查通道情況檢查收信電平檢查是否有拍頻檢查發(fā)信電平12故障測量程序原理框圖12/20/202262第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護故障測量程序原理框圖12/18/202262第7章電網(wǎng)的（b）其他保護停信（T5、D16）：當其它保護動作，跳閘時，立即停止發(fā)信。停信有三種情況：（c）斷路器位置停信（D17、D16）：斷路器為跳閘位置時始終停信。（a）保護停信（D7）：收信8ms（T1）后才允許正方向元件投入工作，當正方向元件動作且反向元件不動作時停信。動作條件為本側(cè)保護起動&本側(cè)保護停信&收信8ms后無收信閉鎖12/20/202263第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護（b）其他保護停信（T5、D16）：停信有三種情況：（c）斷“功率倒向”問題

功率倒向外部故障切除過程會發(fā)生“功率倒向”，閉鎖信號可能出現(xiàn)小的缺口

設置T2防止“功率倒向”影響

12/20/202264第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護“功率倒向”問題功率倒向外部故障切除過程會發(fā)生“功率倒向”*允許式縱聯(lián)方向保護原理框圖12/20/202265第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護*允許式縱聯(lián)方向保護原理框圖12/18/202265第7章12/20/202266第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護12/18/202266第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.5縱聯(lián)距離、零序方向保護縱聯(lián)距離、零序方向保護不設置專門的方向元件“借用”方向阻抗繼電器及零序方向元件動作故障為正方向動作故障為正方向正常運行程序，與縱聯(lián)方向完全相同故障測量程序與縱聯(lián)方向保護裝置類似，只是保護停信部分有所不同12/20/202267第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.5縱聯(lián)距離、零序方向保護縱聯(lián)距離、零序方向保護不設置專閉鎖式縱聯(lián)距離零序保護故障測量程序框圖12/20/202268第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護閉鎖式縱聯(lián)距離零序保護故障測量程序框圖12/18/2022允許式縱聯(lián)距離零序保護故障測量程序框圖12/20/202269第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護允許式縱聯(lián)距離零序保護故障測量程序框圖12/18/2022小結(jié)I>,3I0>,Z<均為單側(cè)測量保護全線速動無法區(qū)分本線末故障與下線始端故障220kV電網(wǎng)需要快速切除故障保證系統(tǒng)穩(wěn)定縱聯(lián)保護：雙側(cè)測量保護判據(jù)具有“絕對選擇性”可以實現(xiàn)差動原理方向原理縱聯(lián)方向縱聯(lián)距離、零序方向光纖差動光纖通道光纖通道或載波通道12/20/202270第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護小結(jié)I>,3I0>,Z<均為單側(cè)測量保護全線速動無法區(qū)分本線第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護12/20/202271第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護12/18/20221第7章電網(wǎng)的縱要求:

掌握電網(wǎng)縱聯(lián)保護工作原理

知識點:掌握全線速動保護概念與雙側(cè)測量保護原理了解各種通道組成掌握縱聯(lián)保護分類及相應保護的工作原理了解新型方向元件判據(jù)及特點學習微機型縱聯(lián)保護原理框圖12/20/202272第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護要求:

掌握電網(wǎng)縱聯(lián)保護工作原理知識點:12/18/2027.1縱聯(lián)保護的原理與分類7.1.1全線速動保護與雙側(cè)測量原理7.1.2縱聯(lián)保護分類12/20/202273第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.1縱聯(lián)保護的原理與分類7.1.1全線速動保護與雙側(cè)測量7.1.1全線速動保護與雙側(cè)測量原理全線速動保護：繼電保護無時限地切除線路上任一點發(fā)生的故障在高壓輸電線路上，為了保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，需要配置全線速動保護前面學習的電流保護、方向電流保護、零序電流保護、距離保護均為“單側(cè)測量”保護。即保護判據(jù)均來自線路一側(cè)的電流、電壓。12/20/202274第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.1.1全線速動保護與雙側(cè)測量原理全線速動保護：繼電保護“單側(cè)測量”保護無法實現(xiàn)全線速動因為“單側(cè)測量”保護不利用動作時間則無法區(qū)分本線末與下線始端故障K1、k2故障時保護P測量的電流、電壓幾乎一樣12/20/202275第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護“單側(cè)測量”保護無法實現(xiàn)全線速動因為“單側(cè)測量”保護不利用動“雙側(cè)測量”保護工作原理a.以基爾霍夫電流定律為基礎的電流差動保護忽略了線路電容電流12/20/202276第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護“雙側(cè)測量”保護工作原理a.以基爾霍夫電流定律為基礎的電流差b.比較線路兩側(cè)電流相位關系的相位差動保護線路兩側(cè)電流相位相近內(nèi)部故障12/20/202277第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護b.比較線路兩側(cè)電流相位關系的相位差動保護線路兩側(cè)電流相位c.比較兩側(cè)線路保護故障方向判別結(jié)果，縱聯(lián)方向保護線路兩側(cè)保護均判為正向故障內(nèi)部故障12/20/202278第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護c.比較兩側(cè)線路保護故障方向判別結(jié)果，縱聯(lián)方向保護線路兩側(cè)縱聯(lián)保護特點：

兩側(cè)保護需要通道聯(lián)系

兩側(cè)保護必須雙側(cè)同時工作

縱聯(lián)保護判據(jù)具有“絕對選擇性”，區(qū)內(nèi)、外故障時保護判據(jù)有明顯差異

縱聯(lián)保護在區(qū)外故障時不動作，沒有遠后備作用

12/20/202279第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護縱聯(lián)保護特點：兩側(cè)保護需要通道聯(lián)系兩側(cè)保護必須雙側(cè)同時工7.1.2縱聯(lián)保護分類（1）按通道類型分類（a）導引線：兩側(cè)保護電流回路由二次電纜連接起來，用于線路縱差保護。敷設、維護困難，僅用于特殊的10km以下短線路上，實際使用較少。（b）載波通道：使用電力線路構(gòu)成載波通道，用于高頻保護。12/20/202280第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.1.2縱聯(lián)保護分類（1）按通道類型分類（a）導引線（c）微波通道：（d）光纖通道：采用光纖數(shù)字通信技術，技術先進，信息傳輸量大，抗干擾性能好。技術復雜，成本昂貴，較少采用。用于微波保護。目前迅速發(fā)展，正大量取代載波通道12/20/202281第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護（c）微波通道：（d）光纖通道：技術復雜，成本昂貴，較少采用（2）按保護原理分類目前實際應用的縱聯(lián)保護有3種：縱聯(lián)方向保護方向原理縱聯(lián)距離、零序保護電流差動原理縱聯(lián)差動保護※兩側(cè)保護均判為正向故障－－內(nèi)部故障※縱聯(lián)保護采用專用的方向元件判別故障方向※縱聯(lián)保護利用距離中的方向阻抗元件及零序電流保護中的零序方向元件判別故障方向12/20/202282第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護（2）按保護原理分類目前實際應用的縱聯(lián)保護有3種：縱聯(lián)方向（3）按通道傳送信息含義分類閉鎖信號N側(cè)保護判斷故障為反向故障，閉鎖本側(cè)縱聯(lián)保護同時發(fā)出信號閉鎖對側(cè)（M側(cè)）保護，縱聯(lián)保護收到信號即閉鎖，信號的含義為“閉鎖”。12/20/202283第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護（3）按通道傳送信息含義分類閉鎖信號N側(cè)保護判斷故障為反允許信號兩側(cè)保護判斷故障為正向故障后，同時向?qū)?cè)保護發(fā)出允許信號。本側(cè)保護判斷故障為正向后還必須收到對側(cè)保護發(fā)的允許信號，信號的含義為“允許”。12/20/202284第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護允許信號兩側(cè)保護判斷故障為正向故障后，同時向?qū)?cè)保護發(fā)出允跳閘信號兩側(cè)保護Ⅰ段動作跳開本側(cè)斷路器，同時向?qū)?cè)保護發(fā)出跳閘信號。收到對側(cè)信號立即跳閘，信號的含義為“跳閘”。只要兩側(cè)保護Ⅰ段動作區(qū)均超過50％線路全長，即可構(gòu)成遠跳式全線速動保護。12/20/202285第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護跳閘信號兩側(cè)保護Ⅰ段動作跳開本側(cè)斷路器，同時向?qū)?cè)保護發(fā)出7.2縱聯(lián)保護通道1.導引線二次電纜聯(lián)系線路兩側(cè)保護的電流回路敷設困難；檢測、維護通道困難；電流互感器二次阻抗過大導致誤差增大。問題：導引線為通道的電流差動保護較少用于線路保護，廣泛用于變壓器、發(fā)電機、母線等元件保護。本書第9、10、11章將詳細討論。12/20/202286第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.2縱聯(lián)保護通道1.導引線二次電纜聯(lián)系線路兩側(cè)保護的電2.載波通道有線通信，50-400kHz1.阻波器6.接地刀閘5.保護間隙4.電纜2.耦合電容器3.結(jié)合濾波器相－地制載波（高頻）通道12/20/202287第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護2.載波通道有線通信，50-400kHz1.阻波器6.接地5收發(fā)信機原理框圖發(fā)信機產(chǎn)生基準頻率fb如1024kHz獲得載波頻率fo獲得基準頻率如0.25kHz調(diào)制12/20/202288第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護收發(fā)信機原理框圖發(fā)信機產(chǎn)生基準頻率獲得載波頻率獲得基準頻率調(diào)收信機96kHz100kHz104kHz收到若干信號，例如：本機f0＝100kHzfM＝12kHz，f1＝112kHz與112kHz混頻16kHz、208kHz……12kHz、212kHz……8kHz、216kHz……12kHz濾波12kHz混頻后得到f1－f，f1＋f，f1＋2f，……此信號對應收信頻率100kHzf12/20/202289第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護收信機96kHz收到若干信號，例如：本機f0＝100kHz與“短時發(fā)信”與“長期發(fā)信”方式短時發(fā)信：繼電保護不啟動時，發(fā)信機功放電源不投入發(fā)信機工作輕松。需要人工定期檢查通道完好長期發(fā)信：發(fā)信機始終投入，對發(fā)信機質(zhì)量要求高長期監(jiān)視，容易發(fā)現(xiàn)通道問題12/20/202290第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護“短時發(fā)信”與“長期發(fā)信”方式短時發(fā)信：長期發(fā)信：12/18“單頻制”與“雙頻制”“單頻制”兩側(cè)發(fā)信機和收信機均使用同一個頻率，收信機收到的信號為兩側(cè)發(fā)信機信號的疊加“雙頻制”兩側(cè)發(fā)信機和收信機均使用兩個頻率，收信機僅收到對側(cè)發(fā)信機的信號12/20/202291第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護“單頻制”與“雙頻制”“單頻制”調(diào)幅與移頻鍵控（FSK）調(diào)幅以“有”、“無”方式傳遞高頻信號FSK以改變頻率的方式傳遞高頻信號專用方式：高頻保護單獨使用一臺收發(fā)信機。國產(chǎn)220kV保護常采用專用方式與復用方式復用方式：采用音頻接口接至通信載波機，與遠動通信復用收發(fā)信機。進口500kV保護常采用12/20/202292第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護調(diào)幅與移頻鍵控（FSK）調(diào)幅以“有”、“無”方式傳遞高頻信功率絕對電平（dBm），P0＝1mW

電平的概念功率相對電平（dB）

輸入20W增益0.5輸出20W×0.5＝10W輸入43dBm增益-3dB輸出43-3＝40(dBm)乘除計算加減計算電平是高頻信號傳輸中廣泛使用的一種衡量信號強度的計量單位12/20/202293第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護功率絕對電平（dBm），P0＝1mW電平的概念功率相對電微波通道容量大，不存在通道擁擠問題，不受線路故障影響3.微波通道無線通信方式采用頻率為2000MHz、6000～8000MHz設備昂貴，每隔40～60km需加設微波中繼站，維護困難，僅在個別載波通道應用確實困難的線路上用于縱聯(lián)保護。12/20/202294第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護微波通道容量大，不存在通道擁擠問題，3.微波通道無線通信方式3.光纖通道01暗亮暗亮01通道通信容量大，不受電磁干擾除了用于縱聯(lián)保護，更為廣泛地用于電力系統(tǒng)通信領域若條件許可，縱聯(lián)保護首選光纖通道12/20/202295第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護3.光纖通道0暗暗0通道通信容量大，不受電磁干擾除了用于縱專用光纖方式連接：保護單獨使用一個光纖通道數(shù)字復接方式連接：保護與通信復用光纖通道12/20/202296第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護專用光纖方式連接：保護單獨使用一個光纖通道數(shù)字復接方式連接7.3縱聯(lián)差動保護7.3.1導引線保護差動保護原理判據(jù)為差動電流difference等效按“差動”定義理解按“基爾霍夫電流定律”理解12/20/202297第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.3縱聯(lián)差動保護7.3.1導引線保護差動保護原理判據(jù)為差線路正常運行及外部故障時，若忽略誤差

線路內(nèi)部故障時，

縱差保護判據(jù)：

為故障點電流，差動保護關鍵問題：不平衡電流什么是不平衡電流？一次電流相等，二次電流之差不為零不平衡電流如何產(chǎn)生？兩側(cè)TA誤差不一致12/20/202298第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護線路正常運行及外部故障時，若忽略誤差線路內(nèi)部故障時，縱差TA勵磁電流TA誤差TA勵磁電流差異差動保護不平衡電流不平衡電流經(jīng)驗公式同型系數(shù)TA誤差一次電流TA變比12/20/202299第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護TA勵磁電流TA誤差TA勵磁電流差異差動保護不平衡電流不平衡7.3.2光纖分相差動保護※使用光纖通道※采用差動保護原理※采用“比率制動”特性－－難點，關鍵※線路較長時考慮電容電流補償首先討論制動問題及電容電流問題再介紹光纖分相差動保護組成及原理框圖12/20/2022100第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.3.2光纖分相差動保護※使用光纖通道※采用差動保護原理問題1：什么是“比率制動”特性？動作電流不是固定值動作方程：

制動電流12/20/2022101第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護問題1：什么是“比率制動”特性？動作電流不是固定值動作方程外部故障情況短路電流穿越M、N側(cè)保護0.510％只要Kres>0.025，動作電流比不平衡電流增長快始終有Id<Iact，不會誤動12/20/2022102第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護外部故障情況短路電流穿越M、N側(cè)保護0.510％只要Kres內(nèi)部故障情況只要Id>Iset，保護即可動作12/20/2022103第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護內(nèi)部故障情況只要Id>Iset，12/18/202233第7采用“比率制動”優(yōu)點同樣保證外部故障不誤動情況下，內(nèi)部故障時動作電流小，靈敏度高外部故障無制動特性時整定電流KrelIunb.max有制動特性時整定電流Iset內(nèi)部故障12/20/2022104第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護采用“比率制動”優(yōu)點同樣保證外部故障不誤動情況下，外部故障無比率制動特性廣泛用于各種差動原理保護：線路縱聯(lián)差動保護（縱差保護）；變壓器縱差保護；第9章發(fā)電機縱差保護；第10章母線差動保護（母差保護）；第11章學習時注意比較12/20/2022105第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護比率制動特性廣泛用于各種差動原理保護：線路縱聯(lián)差動保護（縱差問題2：電容電流如何考慮？線路電容電流對于差動保護屬于不平衡電流，整定時應躲過實測線路電容電流值。電容電流較大時可以進行電容電流補償，補償時從差動電流中扣除電容電流12/20/2022106第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護問題2：電容電流如何考慮？線路電容電流對于差動保護屬于不平光纖分相差動保護基本構(gòu)成保護總起動元件：起動后開放保護出口電源7秒變化量相間電流浮動門坎固定門坎反應相間工頻變化量反應零序電流或12/20/2022107第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護光纖分相差動保護基本構(gòu)成保護總起動元件：起動后開放保護出保護差動元件組成：零序電流差動元件；線路兩側(cè)零序電流差動穩(wěn)態(tài)分相差動元件；線路兩側(cè)相電流差動變化量分相差動元件，取相電流的工頻變化量進行計算。差動元件之間邏輯關系為“或”12/20/2022108第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護保護差動元件組成：零序電流差動元件；線路兩側(cè)零序電流差動穩(wěn)差動保護原理框圖12/20/2022109第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護差動保護原理框圖12/18/202239第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)起動動作動作收信內(nèi)部故障，以A相接地為例動作12/20/2022110第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護起動動作動作收信內(nèi)部故障，以A相接地為例動作12/18/20TA斷線，閉鎖差動保護(以A相斷線為例）動作閉鎖D5關閉對側(cè)保護不動作閉鎖動作12/20/2022111第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護TA斷線，閉鎖差動保護(以A相斷線為例）動作閉鎖D5關閉對側(cè)通道異常情況，閉鎖差動保護動作閉鎖D5關閉12/20/2022112第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護通道異常情況，閉鎖差動保護動作閉鎖D5關閉12/18/202本側(cè)三相跳閘時,如果發(fā)生故障，例如對側(cè)手合于故障線路保護不起動，不向?qū)?cè)保護發(fā)“差動保護動作信號”收不到對側(cè)保護發(fā)“差動保護動作信號“，保護無法跳閘專門設置回路解決此問題12/20/2022113第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護本側(cè)三相跳閘時,如果發(fā)生故障，保護不起動，收不到對側(cè)保護發(fā)“本側(cè)三相跳閘情況,以A相接地為例本側(cè)三跳動作不起動動作向?qū)?cè)發(fā)差動動作信號使對側(cè)保護能跳閘12/20/2022114第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護本側(cè)三相跳閘情況,以A相接地為例本側(cè)三跳動作不起動動作向?qū)?cè)7.4縱聯(lián)方向保護基本原理：兩側(cè)保護均判為正向故障即為內(nèi)部故障實現(xiàn)方式：“閉鎖式”或“允許式”新型方向元件工作原理縱聯(lián)方向保護基本原則縱聯(lián)方向保護原理框圖12/20/2022115第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護7.4縱聯(lián)方向保護基本原理：兩側(cè)保護均判為正向故障即為內(nèi)“閉鎖式”工作原理保護起動，判為反向故障發(fā)信單頻制收信為兩側(cè)發(fā)信疊加收信閉鎖兩側(cè)保護外部故障，近故障側(cè)發(fā)閉鎖信號內(nèi)部故障，兩側(cè)均不發(fā)閉鎖信號12/20/2022116第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護“閉鎖式”工作原理保護起動，判為反向故障發(fā)信單頻制收信為兩“允許式”工作原理保護起動，判為正向故障發(fā)信雙頻制僅能收到對側(cè)信號本側(cè)判正向故障且收到對側(cè)信號內(nèi)部故障，跳閘M側(cè)判正向，但無N側(cè)允許信號N側(cè)收到M側(cè)允許信號，但本側(cè)判反向內(nèi)部故障，兩側(cè)均發(fā)允許信號12/20/2022117第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護“允許式”工作原理保護起動，判為正向故障發(fā)信雙頻制僅能收到※基于變化量原理的方向元件新型方向元件工作原理以電壓、電流變化量構(gòu)成判據(jù)與第6章工頻變化量阻抗繼電器分析一樣，電路模型為故障后狀態(tài)減去故障前狀態(tài)（a）－（b）有12/20/2022118第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護※基于變化量原理的方向元件新型方向元件工作原理以電壓、電研究故障附加狀態(tài)中正序量

800800得到動作方程：

12/20/2022119第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護研究故障附加狀態(tài)中正序量800800得到動作方程：12/1系統(tǒng)、線路負序阻抗與正序阻抗近似相等，負序變化量也可利用正向故障時Zs較小時△U較小，應當進行補償12/20/2022120第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護系統(tǒng)、線路負序阻抗與正序阻抗近似相等，正向Zs較小時△U較小當最大運行方式下ZS/ZL>0.5時，ZCOM＝0引入補償阻抗ZCOM當最大運行方式下ZS/ZL<0.5時，ZCOM＝0.5Zset正方向元件ΔF+的測量相角為：正向故障時接近1800，反向故障時接近00。12/20/2022121第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護當最大運行方式下ZS/ZL>0.5時，ZCOM＝0引入補償阻反方向元件ΔF-的測量相角為：反向故障Zs較小對反向元件無影響，不需要補償12/20/2022122第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護反方向元件ΔF-的測量相角為：反向故障Zs較小對反向元件無影工頻變化量方向元件小結(jié)反方向元件ΔF-正方向元件ΔF＋正向故障反向故障180000001800動作動作不動作不動作12/20/2022123第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護工頻變化量方向元件小結(jié)反方向元件ΔF-正方向元件ΔF＋正向故※基于暫態(tài)分量能量積分的方向元件能量函數(shù)基于暫態(tài)分量能量積分的方向元件與基于變化量原理的方向元件

工作原理是一致的，算法不同12/20/2022124第7章電網(wǎng)的縱聯(lián)保護※基于暫態(tài)分量能量積分的方向元件能量函數(shù)基于暫態(tài)分量能量縱聯(lián)方向保護基本原則※起動元件設置設兩套起動元件分別起動發(fā)信以及開放跳閘回路，低定值元件起動發(fā)信回路；高定值元件開放跳閘回路，單套起動元件存在的問題M側(cè)保護單側(cè)工作，誤動縱聯(lián)保護不能單側(cè)工作12/20/2022125第7章電網(wǎng)