1、第第 四四 章章 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)Pilot Protection for Transmission Lines 第一節(jié) 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)概述一、電流、距離保護(hù)的缺陷反映：反映：缺陷：缺陷：MN123220kV 220kV 難以滿足穩(wěn)定性要求。難以滿足穩(wěn)定性要求。k1一側(cè)電氣量一側(cè)電氣量無法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，無法實(shí)現(xiàn)全線速動(dòng)，k2二段有延時(shí)，二段有延時(shí)，問題：保護(hù)切除時(shí)間和系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系？問題：保護(hù)切除時(shí)間和系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)系？ PeIIPeIIImPTPeI0P Pt tm0PeIIPeIPT0P PPeIIIt t01. 1. 兩端電流相量和兩端電流相量和二、輸電線路兩側(cè)電氣量的故障特征 1K

2、NMIIII0NMIIIMNk1MINI區(qū)內(nèi)故障MNk2MINI區(qū)外故障（正方向：母線線路）（正方向：母線線路）2. 2. 兩端功率方向兩端功率方向MNk1MINI區(qū)內(nèi)故障區(qū)外故障MNk2MINIMSNSMSNS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?yàn)樨?fù)一側(cè)功率方向?yàn)樨?fù)NI3. 3. 兩端電流相位特征兩端電流相位特征0MNk1MINI區(qū)內(nèi)故障MNk2MINI區(qū)外故障1804. 4. 兩端測(cè)量阻抗兩端測(cè)量阻抗區(qū)內(nèi)故障：區(qū)內(nèi)故障：區(qū)外故障：區(qū)外故障：兩端兩端 Z ZII II （短路阻抗）（短路阻抗）均啟動(dòng)均啟動(dòng)近端近端 Z ZII II （短路阻抗）（短路阻抗）不啟動(dòng)不啟動(dòng)。假設(shè)：電源

3、電勢(shì)相角相等無分布電容、TA、TV無誤差Unit Protection通信設(shè)備通信設(shè)備通道特點(diǎn)：特點(diǎn)：三、反映線路兩側(cè)電氣量的縱聯(lián)保護(hù)MNk1k2保護(hù)裝置保護(hù)裝置絕對(duì)選擇性絕對(duì)選擇性無時(shí)限跳閘無時(shí)限跳閘定義：定義： 通信通道、通信通道、兩側(cè)保護(hù)縱向連接、兩側(cè)保護(hù)縱向連接、 電氣量特征對(duì)傳、電氣量特征對(duì)傳、同時(shí)比較、聯(lián)合工作。同時(shí)比較、聯(lián)合工作。電流、功率方向、電流相位（反映兩（反映兩TATA間任意點(diǎn)故障）間任意點(diǎn)故障）四、縱聯(lián)保護(hù)基本原理 1. 1. 縱聯(lián)電流差動(dòng)縱聯(lián)電流差動(dòng)兩端電流相量和特征兩端電流相量和特征2. 2. 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)方向比較式縱聯(lián)保護(hù)1KNMIIII0NMIIIsetN

4、MIII兩端功率方向兩端功率方向閉鎖式閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)方向縱聯(lián)保護(hù)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)兩端電流相位特征兩端電流相位特征4. 4. 距離縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)兩端測(cè)量阻抗兩端測(cè)量阻抗MNk1k2允許式允許式方向縱聯(lián)保護(hù)方向縱聯(lián)保護(hù)1. 1. 按通道分類按通道分類五、縱聯(lián)保護(hù)的分類 2. 2. 按原理分類按原理分類導(dǎo)引線導(dǎo)引線：10km10km，TA二次電流，電流差動(dòng)保護(hù)二次電流，電流差動(dòng)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(shí)能動(dòng)：最廣泛，輸電線路，要求線路故障時(shí)能動(dòng)微波微波：信息量大信息量大光纖光纖：信息量大，抗干擾信息量大，抗干擾（1 1

5、）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(cè)量阻抗判斷結(jié)果功率方向、測(cè)量阻抗判斷結(jié)果（2 2）縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)：電流波形、相位：電流波形、相位方向縱聯(lián)保護(hù)距離縱聯(lián)保護(hù)邏輯信號(hào)電氣量MNk1信息同步采集信息同步采集第二節(jié) 縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)信息的交換一、導(dǎo)引線通信（Pilot Wire Communication） 四、光纖通信（Optical Fiber Communication） 通信容量大通信容量大、抗干擾、節(jié)省金屬材料等抗干擾、節(jié)省金屬材料等優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：原理：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)原理：縱聯(lián)電流分相差動(dòng)保護(hù)電信號(hào)光信號(hào)電信號(hào)光信號(hào)光纖&保護(hù)元件閉鎖信號(hào)跳閘

6、脈沖&保護(hù)元件允許信號(hào)跳閘脈沖MNk1MINIMSNSMNk2MININSMS閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)允許式方向縱聯(lián)保護(hù)允許信號(hào)允許信號(hào)閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)第三節(jié) 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)一、閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)1. 1. 工作原理工作原理kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)故障線路：非故障線路：正常時(shí)正常時(shí): : 第三節(jié) 方向比較式縱聯(lián)保護(hù)兩端功率方向均為正，無閉鎖信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作。功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)閉鎖信號(hào)，將兩側(cè)保護(hù)閉鎖。故障時(shí)：方向?yàn)樨?fù)側(cè)發(fā)送閉鎖信號(hào)；故障時(shí)：方向?yàn)樨?fù)側(cè)發(fā)送閉鎖信號(hào)；方向?yàn)檎齻?cè)不發(fā)閉鎖信號(hào)。方向?yàn)檎齻?cè)不發(fā)閉鎖信號(hào)。kBCAD123456閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)區(qū)內(nèi)故障伴有通道損壞時(shí)，保

7、護(hù)能否正確動(dòng)作？區(qū)內(nèi)故障伴有通道損壞時(shí)，保護(hù)能否正確動(dòng)作？&保護(hù)元件允許信號(hào)跳閘脈沖閉鎖信號(hào)： 故障線路的保護(hù)不受通道損壞的影響能夠可靠 動(dòng)作，不會(huì)拒動(dòng)； 非故障線路的保護(hù)受通道損壞的影響會(huì)誤動(dòng)。如果傳送的是允許信號(hào)呢？如果傳送的是允許信號(hào)呢？答：受通道損壞的影響保護(hù)會(huì)拒動(dòng)。 第四節(jié) 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)一、縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理MNk1k2KDMINImInIrI0NMIIKNMIII正常、外部故障：內(nèi)部故障：1. 1. 工作原理工作原理基爾霍夫定律2. 2. 保護(hù)特性保護(hù)特性1 1）無制動(dòng)作用）無制動(dòng)作用NNTAnMMTAmIInIIInI11NMTAnmunbIInIII1setnmr

8、IIIImax. ksternprelsetIKKKKImax.LrelsetIKI2min.setksetrsenIIIIK不平衡電流：躲過外部短路最大不平衡電流:躲過最大負(fù)荷電流（一側(cè)CT斷線）: 整定：校驗(yàn)：（單側(cè)電源最小方式最小短路電流）MNk1k2KDMINImInIrI2 2）有制動(dòng)作用）有制動(dòng)作用nmII動(dòng)作電流：制動(dòng)電流：nmII正常、外部故障：正常、外部故障：內(nèi)部故障：內(nèi)部故障：動(dòng)作作用強(qiáng)，制動(dòng)作用弱動(dòng)作作用強(qiáng)，制動(dòng)作用弱制動(dòng)作用強(qiáng)，動(dòng)作作用弱制動(dòng)作用強(qiáng)，動(dòng)作作用弱制動(dòng)特性：制動(dòng)特性： 整定值不是定值，而是隨制動(dòng)電流變化的特性。整定值不是定值，而是隨制動(dòng)電流變化的特性。動(dòng)作方

9、程：動(dòng)作方程：0opnmnmIIIkII動(dòng)作區(qū)I rI resI op0特點(diǎn)：特點(diǎn)： 內(nèi)部短路時(shí)提高了靈敏性；外部短路時(shí)提高了可靠性。內(nèi)部短路時(shí)提高了靈敏性；外部短路時(shí)提高了可靠性。3. 3. 兩側(cè)電流的同步測(cè)量?jī)蓚?cè)電流的同步測(cè)量“同步數(shù)據(jù)同步數(shù)據(jù)”： 同步采樣、同步采樣、同時(shí)刻采樣點(diǎn)計(jì)算同時(shí)刻采樣點(diǎn)計(jì)算1）基于數(shù)據(jù)通道的同步方法）基于數(shù)據(jù)通道的同步方法2）基于）基于GPS的同步方法的同步方法采樣時(shí)刻調(diào)整法采樣時(shí)刻調(diào)整法同步采樣：秒脈沖同步采樣：秒脈沖相同時(shí)標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間相同時(shí)標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間采樣數(shù)據(jù)修正法采樣數(shù)據(jù)修正法時(shí)鐘校正法時(shí)鐘校正法縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)主要用在線路、發(fā)電機(jī)、變壓器、母線等元件上；MNk1k21. 1. 電流互感器的誤差和不平衡電流電流互感器的誤差和不平衡電流2. 2. 輸電線路分布電容的影響輸電線路分布電容的影響3. 3. 重負(fù)荷條件下過渡電阻的影響重負(fù)荷條