继电保护10(课件)

4.2.3 高频通道的工作方式和高频信号的作用
一、高频通道的工作方式 - 高频通道的工作方式有正常无高频电流方式、正常有高频电流方式 两种 - 1.正常无高频的电流方式 正常情况下发信机不发信，通道中无高频电流通过。 当系统故障时，发信机由起动元件起动发信，通道中才有高频电 流出现 优点： - 对邻近通道的影响小，可以延长收发信机的寿命 缺点： - 必须要有起动元件，且需要定时检查通道是否良好 目前电力系统中广泛采用这一方式。
电力系统继电保护原理
第十讲
反映单侧电气量保护的缺陷
电流、电压和距离保护属于单端保护， 电流、电压和距离保护属于单端保护，在动作值的整定上必须与 下 一元件的保护相配合，才能满足选择性的要求， 一元件的保护相配合，才能满足选择性的要求，无法区分本线路末端 短路与相邻线路出口短路，所以无法实现全线速动。 短路与相邻线路出口短路，所以无法实现全线速动。 原因： - （1）电气距离接近相等； - （2）继电器本身的测量误差； - （3）线路参数不准确； - （4）LH、YH有误差； - （5）短路类型不同； - （6）运行方式变化等； （距离保护可实现中间70%的速动，其余部分发生的短路，则要靠带 时限的保护来切除） 对于超高压电路， 对于超高压电路，一般要求采用能够瞬时切除本线路任意点故障 的 全线速动保护------输电线纵联保护 全线速动保护 输电线纵联保护
输电线的纵联保护
2、分类 、 - 按线路纵联保护原理及所使用的通信信道 1）、线路高频相差保护；闭锁式高频方向保护；闭锁式高频距离 保护（输电线本身作为通道 继电保护专用高频收发信机 超高压输电 线路中最典型的一种纵联保护） 2）、导引线纵差保护 （导引线 架空地线：铁塔中三相线路上 面还有根较细线路，最主要作用是起到引雷的作用，防止输电线路直 接被雷击） 三相不区分哪一相故障 3）、允许式纵联方向保护、允许式纵联距离保护、行波保护 （FSK音频接口、电力载波机、微波、光纤等） 4）、分相式线路纵差保护 与导引线相类似，相对相（微波、光 光 纤）超高压输电线路中以及110KV输电线路中往往采用作为主保护， 逐步替代高频保护
4.1 输电线路的纵联差动保护
4.1.1 输电线纵联差动保护的基本原理 纵联差动 保护是最简 单的一种用 辅助导线或 称导引线作 为通道的纵 联保护，其 反应被保护 线路首末两 端电流的大 小和相位， 保护整条线 路，全线速 动。 被保护线路两侧的 LH变比相等，对 被 保护线路来说，将两 侧LH二次的内侧及外 侧分别用二次线连接， 组成一个循环臂。 设两侧电流互感器 外侧输出电流为正方 向。 流入继电器的电流 为
& &′ I2 − I2
4.1.1 输电线纵联差动保护的基本原理
1）正常运行情况 ） 在正常运行时，流入继电器回路的电 流为
式中 的变比
、
为两侧电流互感器
4.1.1 输电线纵联差动保护的基本原理
2）区外短路情况 ） 当被保护线路外部d点短路时，继电器回 路的电流为
式中 、 的短路电流
为电源供给短路点
4.2 输电线的高频保护
4.2.1 高频保护的基本概念 一、 高频保护的定义 - 所谓高频保护，即是应用载波技术，以输电线路本身作为通道， 将线路两侧工频电气量（或两侧阶段式保护中测量元件的判别 结果）调制在频率为50~400kHz的高频电波上，沿通道互相传 送；两侧保护收到此高频电波频电波上，沿通道互相传送；两 侧保护收到此高频电波后，再将其还原为工频电气量（或判别 结果）并在各自的保护中比较这些量，以判断是区内还是区外 故障。 - 目前，高频保护是 目前，高频保护是220KV及以上电压等级复杂电网的主要保护 及以上电压等级复杂电网的主要保护 方式。 方式。
4.2.1 高频保护的基本概念
二、高频保护的构成 - 高频保护由继电保护部分、高频收、发信机和高频通道构成
三、高频保护的分类 - 按工作原理分为方向高频保护和相差高频保护 方向高频保护的基本原理是比较被保护线路两侧的功率方向 方向高频保护 比较被保护线路两侧的功率方向 相差高频保护的基本原理是比较被保护线路两侧的电流相位 比较被保护线路两侧的电流相位 - 按比较方式分：直接比较方式和间接比较方式 - 按两侧发信机工作频率的异同分：有单频制和双频制。 - 按高频通道的工作方式分：有长期发信方式 长期发信方式、故障起动发信方式 长期发信方式 和移频发信方式。
4.2.2高频通道的构成 高频通道的构成
三、连接滤波器 - 1.原理 一个绕组匝数可以调节的变压器。 - 2.作用 与结合滤波器共同组成带通滤波器，减少其他高频信号的干扰 阻抗匹配 使高频收发信机与高压设备进一步隔离 四、高频收发信机 - 作用： 向本端及对侧发送高频信号 接受本端或对侧的高频信号 五、高频电缆 - 作用：连接高频收发信机与连接滤波器
4.1.2 纵联差动保护的不平衡电流
1、稳定情况下的不平衡电流 稳态不平衡电流实际上就是两侧LH励磁电流的差。应采用外部故障 时流过LH的最大短路电流，当LH进行10%误差校验后，每个LH的 误差均不会大于10%，电流互感器的误差为负误差，其差动回路中产 生的不平衡电流最大值为
式中
电流互感器二次侧不大于10%误差 电流互感器的同型系数，两侧电流互感器为同型号时， 取0.5，否则取1。 被保护线路外部短路时，最大运行方式下三相短路，流 过保护线路的最大短路电流。
4.1.3 纵联差动保护的整定计算
1、为保证正常运行及保护范围外部故障时差动保护不动作，差动 保护的动作电流按躲开外部故障时的最大不平衡电流整定
式中 可靠系数，在有速饱和变流器时取1.3 2、为防止电流互感器二次断线差动保护误动，按躲开电流互感器 二次断线整定。 取两者中的较大值 灵敏度校验：保护范围内故障时的最小短路电流与差动保护动作电 流之比
4.1.2 纵联差动保护的不平衡电流
2、暂态不平衡电流 纵联差动保护是全线速动保护，需考虑在外部短路时暂态过程中 差回路出现的不平衡电流。在短路后的暂态过程中，短路电流中除周 期分量电流外，还有按指数规律衰减的非周期分量（不能变换到二次 侧，主要作为励磁电流，使二次电流误差增大）由于LH原副边回路对 非周期分量电流衰减时间常数不同，两侧电流互感器直流励磁程度不 同，所以使暂态不平衡电流加大。在纵差保护计算中，其最大值为
反映单侧电气量保护的缺陷
- 距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧电源的线路，至 少有30%的范围保护要以II段时间切除故障。
（距离保护可实现中间70%的速动，其余部分发生的短路，则要靠带 时限的保护来切除）
输电线的纵联保护
输电线纵联保护的概念及分类 1、纵联保护： - 所谓输电线路的纵联保护，就是用某种通信信道（简称通道） 将输电线首末两端的保护装置纵向联接起来，将各端的电气量 （电流。功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较， 以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外。从而决定是 否切断被保护线路。 - 因此，理论上这种纵联保护具有绝对的选择性。 - 借助于通道构成全线速动的线路保护称为线路纵联式保护。
式中
为非周期分量的影响系数，在接有速饱和变流器 速饱和变流器时，取1， 速饱和变流器 否则取1.5~2。
4.1.2 纵联差动保护的不平衡电流
为了消除励磁涌流非周期分量的影响，通常在差动回路中接入速饱 速饱 和变流器Tsat。当励磁涌流进入差动回路时，其中很大的非周期分量 和变流器 使速饱和变流器的铁芯迅速严重饱和，励磁阻抗锐减，使得一、二次 之间的传变性能变差，差动继电器的电流很小，保护不起动。通常将 速饱和变流器与电流继电器合在一起生产，从而产生出差动继电器。 所谓励磁涌流，就是变压器空载合闸时的暂态励磁电流。 由于变压 器的励磁电流只流经它的电源侧，故造成变压器两侧电流不平衡，从 而在差动回路内产生不平衡电流。 当变压器空载投入和外部故障切除 后电压恢复时，可能出现很大的励磁涌流，其值可达变压器额定电流 的6～8倍。可能造成保护误动作。
4.2.3 高频通道的工作方式和高频信号的作用
- 2. 正常有高频电流方式 正常情况下，发信机连续发信，通道中经常有高频电流通过。 优点 - 通道的工作状态可得到经常监视，可靠性较高。 - 无需发信起动元件，使保护简化，并可提高保护的灵敏度 缺点 - 增大了通道间的相互干扰，并降低了收发信机的使用年限 - 高频保护的信号应在系统故障情况下起作用。当线路内部故障时， 将保护开放，允许保护跳闸；当线路外部故障时，将保护闭锁。
式中 为线路两侧电源供给短 路点的短路电流。
所以，被保护线路内部故障时，流入差动 回路的电流远大于差动继电器的启动电流， 差动继电器动作，瞬时发出跳闸脉冲，断开 线路两侧断路器
4.1.1 输电线纵联差动保护的基本原理
小结： 小结： 由于区内故障时，流入差动继电器的故障电流远大于继电 器的启动电流，故差动保护灵敏度很高。纵联差动保护的保护 范围为被保护线路两侧互感器之间的区域，保护范围稳定。而 且，差动保护在外部故障时是不能动作的，所以不需要和相邻 保护在动作值和动作时限上相互配合，所以说，纵联差动保护 可以实现全线速动保护。但它不能作相邻元件的后备保护。
- 理论上：继电器上无电流流过，不动作 - 实际中：即使同型号两台LH，由于励 磁电流的存在，其二次侧电流也无法做 到完全抵消。 由于LH的误差和励磁电流的影响，正常运行 和外部短路情况下，仍将有某些电流流入差 动回路，此电流称为不平衡电流 不平衡电流
4.1.1 输电线纵联差动保护的基本原理
3）区内短路情况 ） 当被保护线路内部d点短路时，流入差动 保护回路的电流为
4.2.2 高频通道的构成
高频通道分为“相-相制”和“相-地制”两种方式我国一般采用 “相-地制” 高频通道由五个部分组成
4.2.2 高频通道的构成
一、阻波器 - 1.原理： L、C并联谐振回路，谐振于载波频率。 - 对载波电流：Z>1500Ώ——限制在本线路。 - 对工频电流：Z<0.04Ώ—— 畅流无阻。 - 2.作用：通工频、阻高频 将高频信号限制在被保护线路上传递，而不至于分流到其他线路 上去。 二、结合电容器 - 1. 原理： 耦合电容器的电容量很小，对工频电流呈现很大的阻抗；对高频 电流呈现的阻抗值很小 - 2.作用：低压高频设备耦合到高压线路上，通高频、阻工频