第四章输电线纵联保护
§4－1输电线纵联差动保护
一、基本原理：
1.反应单侧电气量保护的缺陷：∵无法区分本线路末端短路与相邻线路出口短路。∴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。2.输电线路纵联差动保护：（1）输电线路的纵联保护：（P129第二自然段）。（2）导引线纵联差动保护：用导引线传送电流（大小或方向），根据电流在导引线中的流动情况，可分为环流式和均压式两种。（P131图4-2）自学。（注意图中隔离变压器GB的极性）I

In1

Im2

In2

Im1
例：环流法构成了导引线纵联保护：线路两侧装有相同变比的LH正常或区外短路：Im1=-In1∴Im2=-In2IJ=Im2 In2=0J不动区内短路：IJ=Im2 In2=（Im1 In1）/nLH=Id/nLH>Idz(同时跳两侧DL)←J动作可见纵联差动保护的范围是两侧LH之间，理论上具有绝对选择性可实现全线速动。但它只适用于<5～7公里的短线路。若用于长线路技术上有困难且经济上不合理。（P136标题2）它在发电机、变压器、母线保护中应用得更广泛（后述）3.纵联保护信号传输方式：（1）辅助导引线（2）电力线载波：高频保护（3）微波：微波保护（4）光纤：光纤保护§4-2输电线的高频保护
一、高频保护概述：
高频保护的定义：（P136）分类：按照工作原理分两大类，方向高频保护和相差高频保护。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：比较被保护线路两侧的电流相位。二、高频通道的构成：
有“相-相”和“相-地”两种连接方式∨“我国广泛运用”构成示意图P137图4-71.阻波器：L、C并联谐振回路，谐振于载波频率。对载波电流：Z>1000Ω——————限制在本线路。对工频电流：Z<0.04Ω——————畅流无阻。2．结合电容器带通滤波器①通高频、阻工频3．连接滤波器②阻抗匹配4．高频电缆：将位于主控制室的高频收、发信机与户外变电站的带通滤波器连接起来。5．高频收、发信机三、高频通道工作方式及高频信号的应用：无高频电流是信号
1．高频通道的工作方式两种：长期发信方式：正常运行时，始终收发信（经常有高频电流）故障时发信方式：正常运行时，收发信机不工作。当系统故障时，发信机由启动元件启动通道中才有高频电流（经常无高频电流）另：改变频率也是一种信号。2．高频信号的分类及应用有高频电流是信号按高频信号的应用分三类：跳闸信号、允许信号、闭锁信号（1）跳闸信号BH

GSX

≥1

跳闸“或”门：高频信号是跳闸的充分条件（2）允许信号BH

GSX

&

跳闸“与”门：高频信号是跳闸的必要条件(3)闭锁信号：BH

GSX

1

跳闸“否”门：收不到高频信号是跳闸的必要条件o四、方向高频保护
1．高频信号

高频信号

高频闭锁方向保护的基本原理举例说明：dS S-S S S-S A12B34C56D内部接地时：保护3、4：S 动，两侧都不发高频信号，保护动作跳3、4DL外部接地时：保护2、5：S-动，他们发出高频闭锁信号，送至保护1、6、2、5。AB,BC线路均保持不动它是以由短路功率为负的一侧发出高频闭锁信号，这个信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁。故称高频闭锁方向保护。注：这种按闭锁信号构成的保护只在非故障线路上才传送高频信号，而在故障线路上并不传送高频信号。因此，在故障线路上由于短路使高频通道可能遭到破坏时，并不会影响保护的正确动作。I2

5ZJ

I1

4ZJ

GSXGFX

4-跳闸 1235-UJ半套高频闭锁方向保护原理接线（电流启动方式）（1）组成：I1起动元件：灵敏度较高，起动发信机发信I2起动元件：灵敏度较低，起动保护的跳闸回路3功率方向元件：判断短路功率的方向4ZJ中间继电器：内部短路时，停止发信5ZJ极化继电器（双线圈）：工作线圈接方向元件输出，制动线圈接收信机的输出（2）工作情况：①外部短路时：I1I2动AB线，B侧S-I14ZJ常闭触点起动发信3不动5ZJ制动A侧S 3动4动停止发信I 动5ZJ工作、制动线圈均有电流，不动，所以：1、2DL不跳闸②内部短路时：BC线：I1、I2、3、4ZJ均动作，停止发信，5ZJ有工作电流跳闸(3)为什么要用两个灵敏度不同的起动元件I2/I1=1.5~2防止区外故障误跳闸若采用一个起动元件，当区外接地时，由于LH误差，起动元件误差。S 侧起动元件动作，S-侧起动元件未动。S 侧误动。采用两个起动元件I1I2，S 侧I2动作时，S-侧I1一定动作，故可防止误动（4）时间配合外部故障时，S 侧需等待对侧的高频闭锁信号，故跳闸回路应有一定延时。故障切除后，返回时，为防止误动，启信回路应延时返回。（5）方向元件要求：①能反映所有类型的故障②没有死区③正常负荷状态下不动作④系统震荡时不会误动作⑤线路两端在灵敏度上容易配合满足要求的方向元件：负序方向元件（单相式、三相式）相电压补偿式方向元件行波方向元件2．高频闭锁距离保护和高频闭锁零序方向保护的基本原理（自学）高频闭锁距离保护是距离保护与电力线载波通道相结合，利用收发信急的高频信号传送对侧保护的测量结果，两端同时比较两侧距离保护的测量结果，实现内部故障瞬时切除，区外故障不动作。高频闭锁零序方向保护工作原理与上同此种构成方式，主保护和后备保护统一设计，减少了测量元件，简化了接线，相对的提高了可靠性。缺点：距离或零序保护检修时，主保护和后备保护都必须退出工作。五、相差动高频保护：P142
1.相差动高频保护基本原理：比较被保护线路两侧短路电流的相位。EmMImd1InNEnD2ImIn调制方法：正半波发信，负半波停信，不断交替（高频通道经常无电流，而在外部故障时发出的高频电流（即闭锁信号）的方式构成保护）传送闭锁信号的保护需两套起动元件。1、构成：对侧GFX

≥1

操作元件

方波电路

=1

GFX

GSX

起动元件

t10

=1

t20

出口

跳闸主要部分：起动元件、操作元件、比相元件①起动元件:-------故障检测元件(区分正常运行和故障)不对称故障I2------有两个灵敏度不同的起动元件，其中：高灵敏----起动发信低灵敏----准备跳闸对称故障Z或相电流I②操作元件:将输电线上的三相工频电流转变为单一工频放便电流(只用一个通道)。并对GFX的高频电流进行调制。选择的要求：①能反映各种类型故障；②内部故障时φ=0°而外部故障时φ=180°利用相序滤过或复合滤过器可以将三相电流综合成单一电流I1、I2、I0或I1 KI2、I1 KI0等。*I1:能反映所有短路,但在不对称短路时,包含故障前的负荷分量,会造成区内短路时,相位差大为增加.*I2:不能反映三相短路*I0:不能反映三相短路和两相短路*I1 KI2:I2能反映不对称短路,I1用于反映三相短路,K值的选择>1,保证I2起主导作用,一般K=6或8。③比相元件：根据线路两侧电流的相位判断内外故障理想：区内故障：φ=0°停信间隙γ=180°
区外故障：φ=180°停信间隙γ=0°
实际：区内故障：φ>0°停信间隙γ<180°
区外故障：φ<180°
要找出外部故障可能出现的最大间隙角γmax,并按此进行闭锁，以保证外部故障时保护可靠不误动，这个角度就叫做闭锁角，表示为φb.2、闭锁角的确定：理想：区外故障时，φ=180°实际：①CT角度误差φct=7°②保护装置的角误差（复合电流滤过器），φb.h=15°③高频信号传输带来的角误差电磁波的传输速率v=光速＝3×105公里/秒工频：每周波360°～0.02″～6000km所以：每传100km，误差6°φL＝(L/100)×6°其中了L线路长度（或：φL=ωt＝2πf×t＝360×50×L/v=(L/100)×6°）④为保证选择性并计及一些其它误差（由分布电容引起）。考虑裕度角φy＝15°。Φb=φct＋φb.h＋φL＋φy＝37°＋(L/100)×6°例：L＝300km，Φb=37°＋(300/100)×6°＝55°由Φb计算公式可知，L↑→Φb↑，Φdz=180°－Φb↓降低保护灵敏度3、保护的相继动作（区）：举例：EmImd(3)InEnZmZn操作电流只有I1设EmΛEn=70°Zm发电机、变压器和线路阻抗φdm=60°Zm发电机、变压器阻抗φdn=90°Emφ=arg（Im/In）=100°60°Im对M侧保护：Enφm=100° 7° 15° （L/100）×6°对N侧保护：因为In滞后φn=100° 7° 15°－（L/100）×6°In设L=300km.φb=55°φdz=125°φm=122° (300/100)×6°=140°＞125°闭锁φm=122°－(300/100)×6°=104°＜125°动作为解决M端保护不能跳闸的问题,采用N侧跳闸的同时,立即停止本侧发信。N端停信后，M侧收信机只能收到自己所发的信号，间隔角为180°，M侧保护可立即跳闸。保护装置的这种工作情况一端的保护先动作以后，另一端的保护才能再动作跳闸，称为“相继动作”。主要影响因素：故障类型、两侧电源电动势间相角差以及线路长度。作业：P38题1、4、8、13。