1、高壓線路保護第1頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四 相關基本知識 高壓線路保護要求及實現 主保護 后備保護 輔助元件高壓線路保護原理介紹第2頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四相關基本知識1. 輸電線路電力系統: 生產、輸送、分配和消費電能的各種電氣設備連接在一起而形成的整體成為電力系統；電力網：電力系統中輸送和分配電能的部分稱為電力網（升、降變壓器，各電壓等級的輸電線路）。第3頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四相關基本知識2. 輸電線路的物理參數 rCgLr 反應線路通過電流時產生有功功率損失效應的電阻L 反應截流導體產生

2、磁場效應的電感g 反應線路帶電時絕緣介質中泄漏電流的電導C 反應帶電導線周圍電場效應的電容包括架空線和電纜第4頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四相關基本知識電壓等級劃分:66kV110kV 中高壓220kV 高壓330kV500kV 超高壓750kV 特高壓單位長度輸電線路電壓等級越高 r/L 小，C大 第5頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四相關基本知識3. 輸電線路故障的幾個重要特征 a.分析故障的一種基本方法：對稱分量法將一種不對稱的三相量分解為正序、負序、零序三相對稱的三相量。.故障類型：單相接地（、），兩相接地（、），兩相故障（、），三相

3、故障（）；及斷線和轉換性故障第6頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四相關基本知識單相接地（） ，兩相接地（） ，兩相接地（） ，三相故障（） ， ， ， 第7頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四相關基本知識. 距離測量問題 以相接地故障為例電壓方程：零序補償系數KM保護安裝處到故障點的阻抗值第8頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的要求及實現高壓線路保護的設計要求滿足可靠性、選擇性、快速性和靈敏性。高壓線路保護的配置原則a.除具備全相速動的縱聯保護，還至少具有三段式相間、接地距離保護，反時限零序或定時限零序方向電流保

4、護的后備保護；.能適應用于弱電源系統；.失壓情況下，自動投入后備保護功能，允許失去選擇性；第9頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的要求及實現高壓線路保護的實現保護原理根本在于如何根據線路保護安裝處的電流、電壓找到故障特征，以準確區分各種狀態，通過這種區分達到保護的選擇性，靈敏性，也就易于達到快速性。第10頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的主保護1 .縱聯保護的實現 按動作原理縱聯保護可分為： 縱聯方向（801）、縱聯距離（802）：兩側保護僅判別本側電氣量，利用通道將保護的方向元件的判別結果傳輸到對側，每側分別根據兩側保

5、護的動作判別結果,以區分線路區內、外故障；按方向元件所用的原理可分為縱聯方向保護、縱聯距離保護。 縱聯差動（803）：兩側保護利用通道將本側電流的數據或電流的相量傳送到對側，每側保護根據兩側電流量進行判別，從而區分線路區內、外故障；第11頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的主保護縱聯方向、縱聯距離按照其所利用通道的類型可以分為：電力線載波縱聯保護專用通道和復用通道專用通道：采用專用收發信機與保護配合，一般為閉鎖式； 復用通道：通過音頻接口設備與載波機配合，一般為允許式，也可構成閉鎖式；微波縱聯保護微波通道光纖縱聯保護光纖通道 第12頁，共31頁，2022年，

6、5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的主保護縱聯差動保護通道連接方式： 縱聯差動是利用專用的光纖通道或復用現有的數字通信網絡構成分相電流差動保護；專用光纖通道方式：需敷設專用的光纖通道，通道中僅傳保護信號；復用光纖通道方式：復用現有的數字通信網絡(微波或光纖)； 第13頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的主保護(縱聯方向保護) 2. 縱聯方向保護a.保護的構成 主要采用正序故障分量元件及零序方向元件，經通道配合構成全線速動保護的縱聯方向保護.以負序分量及反映三相對稱故障的判別元件（Ucos）構成快速后備縱聯保護。主保護根據故障不同時段，投入不同的方向

7、元件，使主保護完整、獨立且全過程投入。非全相運行主保護投入反映健全相的工頻變化量方向元件。第14頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的主保護(縱聯方向保護)b.保護的功能實現 可以與載波通道、光纖通道、微波通道等連接構成閉鎖式或允許式保護。 第15頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的主保護(縱聯方向保護) 區內故障 區內故障 A B線保護啟動后立即發閉鎖信號；正方向元件動作，反方向元件不動作，同時收信經6ms延時確認，兩側保護停止發信。正方向元件動作，反方向元件不動作，連續確認8ms無收信，保護選相跳閘。 區外故障 A A線

8、A 側保護保護啟動后立即發閉鎖信號，正方向元件不動作時一直發閉鎖信號直到保護判無故障后整組復歸。 區外故障 區外故障 IaIbBAAB 閉鎖信號 閉鎖信號c.閉鎖式第16頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的主保護(縱聯方向保護)d.允許式 區內故障 區內故障 A B線保護啟動5ms后反方向元件不動作，正方向元件動作，向對側發允許信號，本側收到允許信號經5ms確認，保護選相跳閘。 區外故障 A A線A側保護啟動5ms后反方向元件不動作，正方向元件動作向對側發允許信號，A 側保護啟動5ms后反方向元件動作，不發信，保護不動作。 區外故障 區外故障 IaIbBAA

9、B 允許信號 允許信號第17頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的主保護(縱聯方向保護)e.正序故障分量方向元件 由于輸電線路發生各種對稱和不對稱短路時都會出現正序故障分量，而在消除正常負荷狀態分量后，正序故障分量就成為一個比負序、零序分量更為完善的新的故障特征； 內部故障正序故障分量等效網圖第18頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的主保護(縱聯方向保護)f.縱聯保護的弱饋功能縱聯弱饋邏輯：1) 弱饋端正，反方向元件均不動作2) 有一相或相間低電壓3) 弱饋投入（控制字） 滿足以上條件，對專用收發信機閉鎖式，弱電源端在收到閉

10、鎖信號8ms時快速停信，保證強電源側快速跳閘。弱電源側在確認收不到對側閉鎖信號30ms后，弱饋端選相跳閘。NFImIn=0或較小,電流故障分量小弱電源,或負荷端M第19頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的主保護(縱聯距離保護)主方向元件采用綜合阻抗方向元件,其它同縱聯方向. 3. 縱聯距離保護綜合阻抗元件：由多邊形阻抗元件復合正序故障分量元件構成；第20頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的主保護(縱聯差動保護) 4. 縱聯差動保護 a.保護的構成 由分相故障分量差動元件、穩態量差動元件構成全線速動的主保護。由零序差動元件延

11、時100ms選跳構成后備全線動作的主保護。每隔5ms向對側傳送一幀信息，包括模擬量、保護投退情況、模擬量及調位等開關量監視邏輯、遠跳及遠傳信息等。第21頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的主保護(縱聯差動保護) b.保護的基本原理 Id = Ia + Ib 0 Id: 故障電流A 正常運行、區外故障 IaIbBIaIbB 區內故障 AId = Ia + Ib = 0 (基爾霍夫定律)第22頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的主保護(縱聯差動保護) c.保護的動作方程 差流電流的門檻比率制動系數第23頁，共31頁，2022年

12、，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的后備保護1.距離保護 a.保護的構成 三段式相間距離及三段式接地距離。相間距離保護采用躲過負荷能力強的圓特性阻抗繼電器，接地距離保護采用耐過渡電阻能力強四邊形特性阻抗繼電器。 啟動后循環計算阻抗，任一元件動作后，根據自適應選相元件的選相結果選相跳閘。 具有完善的振蕩閉鎖功能，對于振蕩中的故障還可以自適應的采用不同的開放元件快速開放距離保護。 第24頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的后備保護 b.保護的實現 相間距離 相間距離元件采用動作方程判別式，即圓特性的阻抗元件。其阻抗元件由ZAB、ZBC、ZCA構成，相

13、間阻抗元件是為保護二相、三相故障而設置。 動作方程為： 第25頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的后備保護接地距離 采用測量阻抗方式，利用測量出故障相阻抗的電抗、電阻分量實現多邊形特性原理的單相距離元件；測量方程為： 其中：U、I為相電壓、相電流 I0為零序電流 從以上得出X、R，從而判別是否落入多邊形的動作區； 零序電抗分量補償系數 零序電阻分量補償系數線路正序電阻與正序電抗之比第26頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的后備保護2.零序保護 設置了六段零序方向電流保護即零序電流-段及零序不靈敏、段。全相運行及非全相運行時

14、各段保護的投退由壓板控制，每段都各由控制字選擇經方向或不經方向元件閉鎖。此外，還設置了帶延時的過流保護段及過流保護段，僅在TV斷線時由控制字選擇投退；第27頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的后備保護 對于高壓輸電線路發生接地故障時，將產生零序故障分量，其不反應負荷及系統振蕩，有較高的靈敏度。零序元件實現： 零序過流 正向動作判據F0+ 第28頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的輔助元件1.啟動元件2.選相元件3.TV斷線檢測元件4.縱聯保護的通道自檢及遠方啟信5.自動重合閘第29頁，共31頁，2022年，5月20日，20

15、點11分，星期四高壓線路保護的輔助元件縱聯保護的通道自檢及遠方啟信通道試驗自檢：對閉鎖式通道，正常運行時需進行通道信號交換，由人工在保護屏上按下通道試驗按鈕或按整定時間定時自檢，本側發信，收信200ms 后停止發信；收對側信號達5s 后本側再次發信，10s 后停止發信；本側在15s內如收信回路有間斷或3dB告警開入則報通道異常;200ms （本側發信） 10s（對側發信） 遠方起動發信：當收到對側信號后，如TWJ 未動作，則立即發信，如TWJ動作，則延時150ms 發信;啟動遠方起信回路發信10s后停止發信; 5s 10s 15s第30頁，共31頁，2022年，5月20日，20點11分，星期四高壓線路保護的輔助元件自動重合閘 電力系統運行經驗表明，架空線路絕大多數故障都是瞬時性的（大約90%），在保護裝置切除