输电线路纵联保护.pptx

1.1第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.1 电电流流、电电压压保保护护和和距距离离保保护护都都是是只只反反映映被被保保护护线线路路一一侧侧的的电电量量，为为了了获获得得选选择择性性，其其瞬瞬时时切切除除的的故故障障范范围围只只能能是是被被保保护护线线路路的的一一部部分分，即即使使性性能能较较好好的的距距离离保保护护，在在单单侧侧电电源源线线路路上上也也只只能能保保护护线线路路全全长长的的80%80%左左右右，在在双双侧侧电电源源线线路路上上瞬瞬时时切切除除故故障障的的范范围围大大约约只只有有线线路路全全长长的的60%60%左左右右。在在被被保保护护线线路路其其余余部部分分发发生生故故障障时时，都都只只能能由由延延时时保保护护来来切切除除。这这对对于于很很多多重重要要的的高高压压输输电电线线路路是是不不允允许许的的，为为了了电电力力系系统统的的安安全全稳稳定定，线线路路上上要要求求设设置置具具有有无无延延时时切切除除线线路路上上任任意意处处故故障障的的保保护护装装置置，输输电电线线的的纵纵联联保保护护就就是是在在这这种种背背景景下下产产生生的的。因因此此仅仅反反映映线线路路一一侧侧的的电电气气量量是是不不可可能能区区分分本本线线路路末末端端和和对对侧侧母母线线(或或相相邻邻线线路路始始端端)故故障障的的，只只有有反反应应线线路路两两侧侧的的电电气气量量才才可可能能区区分分上上述述两两点点故故障障，达达到到有有选选择择性性地地快快速速切切除除全全线线故故障障的的目目的的。为为此此需需要要将将线线路路一一侧侧电电气气量量的的信信息息传传输输到到另另一一侧侧去去，即即在在线线路路两两侧侧之之间间发发生生纵纵向向的的联联系系，这这种种保保护护装装置称为输电线的纵联保护。置称为输电线的纵联保护。1.2第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.2 4.14.1输电线路纵联保护的基本原理与类型输电线路纵联保护的基本原理与类型 4.24.2导引线纵联保护导引线纵联保护 4.34.3输电线高频保护基本概念输电线高频保护基本概念 4.44.4方向高频保护方向高频保护 思考题与习题思考题与习题 本章内容本章内容1.3第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.34.1 4.1 输电线路纵联保护的基本原理与类型输电线路纵联保护的基本原理与类型 仅仅反反映映线线路路一一侧侧的的电电气气量量是是不不可可能能区区分分本本线线路路末末端端和和对对侧侧母母线线(或或相相邻邻线线路路始始端端)故故障障的的，只只有有反反映映线线路路两两侧侧的的电电气气量量才才能能区区分分上上述述两两点点故故障障，达达到到有有选选择择性性地地快快速速切切除除全全线线故故障障的的目目的的。为为此此需需要要将将线线路路一一侧侧电电气气量量的的信信息息传传输输到到另另一一侧侧去去，即即在在线线路路两两侧侧之之间间发发生生纵纵向向的的联联系。这种保护装置就称为输电线的纵联保护。系。这种保护装置就称为输电线的纵联保护。1.4第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.44.1.1 4.1.1 输电线路纵联保护的基本原理输电线路纵联保护的基本原理 4.1 输电线路纵联保护的基本原理与类型输电线路纵联保护的基本原理与类型 当输电线路内部发生如图当输电线路内部发生如图4.1所示的所示的k1点短路故障时，流经线路两侧断路器的故障电点短路故障时，流经线路两侧断路器的故障电 图图4.1 输电线路纵联保护的基本原理示意图输电线路纵联保护的基本原理示意图流如图中实线箭头所示，均从母线流向线路流如图中实线箭头所示，均从母线流向线路(规定电流或功率从母线流向线路为正，反之规定电流或功率从母线流向线路为正，反之为负为负)。而当输电线路。而当输电线路MN的外部发生短路时的外部发生短路时(如图中的如图中的k2点点)，流经，流经MN侧的电流如图中的侧的电流如图中的虚线箭头所示，虚线箭头所示，M侧的电流为正，侧的电流为正，N侧的电流为负。利用线路内部短路时两侧电流方向侧的电流为负。利用线路内部短路时两侧电流方向同相而外部短路时两侧电流方向相反的特点，保护装置就可以通过直接或间接比较线路同相而外部短路时两侧电流方向相反的特点，保护装置就可以通过直接或间接比较线路两侧电流两侧电流(或功率或功率)方向来区分是线路内部故障还是外部故障。即方向来区分是线路内部故障还是外部故障。即4.1 4.1 输电线路纵联保护的基本原理与类型输电线路纵联保护的基本原理与类型1.5第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.5 纵联保护的基本原理是：当线路内部任何地点发生故障时，线路两侧电流纵联保护的基本原理是：当线路内部任何地点发生故障时，线路两侧电流方向方向(或功率或功率)为正，两侧的保护装置就无延时地动作于跳开两侧的断路器；为正，两侧的保护装置就无延时地动作于跳开两侧的断路器；当线路外部发生短路时，两侧电流当线路外部发生短路时，两侧电流(或功率或功率)方向相反，保护不动作。这种保方向相反，保护不动作。这种保护可以实现线路全长范围内故障的无时限切除，从理论上这种保护具有绝对护可以实现线路全长范围内故障的无时限切除，从理论上这种保护具有绝对的选择性。的选择性。4.1 输电线路纵联保护的基本原理与类型输电线路纵联保护的基本原理与类型1.6第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.6 输电线路纵联保护为了交换两侧的电气量信息，需要利用通道。采输电线路纵联保护为了交换两侧的电气量信息，需要利用通道。采用的通道不同，在装置原理、结构、性能和适用范围等方面就具有很大用的通道不同，在装置原理、结构、性能和适用范围等方面就具有很大的差别。输电线路纵联保护按照所利用通道的不同可以分为以下四种类的差别。输电线路纵联保护按照所利用通道的不同可以分为以下四种类型型(通常纵联保护也按此命名通常纵联保护也按此命名)：(1)导引线纵联保护导引线纵联保护(简称导引线保护简称导引线保护)。(2)电力线载波纵联保护电力线载波纵联保护(简称高频保护简称高频保护)。(3)微波纵联保护微波纵联保护(简称微波保护简称微波保护)。(4)光纤纵联保护光纤纵联保护(简称光纤保护简称光纤保护)。下面将重点介绍导引线保护和高频保护。下面将重点介绍导引线保护和高频保护。4.1.2 输电线路纵联保护的基本类型输电线路纵联保护的基本类型4.1 4.1 输电线路纵联保护的基本原理与类型输电线路纵联保护的基本原理与类型1.7第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.74.2.1 导引线纵联保护的基本原理导引线纵联保护的基本原理 导引线纵联保护是纵联保护中最简单的一种，又常简称为纵联保护，它导引线纵联保护是纵联保护中最简单的一种，又常简称为纵联保护，它就是利用辅助导线或称导引线作为通道将被保护线路一侧的电流状况与经过就是利用辅助导线或称导引线作为通道将被保护线路一侧的电流状况与经过导引线传送过来的另一侧的电流状况进行比较，以辨别短路是发生在被保护导引线传送过来的另一侧的电流状况进行比较，以辨别短路是发生在被保护线路的内部或是外部，从而判断保护是否应该动作。导引线所传送的电流状线路的内部或是外部，从而判断保护是否应该动作。导引线所传送的电流状况可分为两大类，其中一类是传送电流的大小况可分为两大类，其中一类是传送电流的大小(瞬时值瞬时值)，另一类是传送电流，另一类是传送电流的方向。根据传送电流的大小的方向。根据传送电流的大小(瞬时值瞬时值)以辨别是内部短路还是外部短路的保以辨别是内部短路还是外部短路的保护比较简单，目前获得十分广泛的应用。而根据传送电流的方向以辨别是内护比较简单，目前获得十分广泛的应用。而根据传送电流的方向以辨别是内部短路还是外部短路的保护则比较复杂，目前应用较少。部短路还是外部短路的保护则比较复杂，目前应用较少。首先以极短的线路为例，简要说明纵联保护的基本原理。如图首先以极短的线路为例，简要说明纵联保护的基本原理。如图4.2所示，在线所示，在线路的路的M和和N两侧装设特性和变比完全相同的电流互感器，两侧电流互感器的两侧装设特性和变比完全相同的电流互感器，两侧电流互感器的一次回路的正极性均置于靠近母线的一侧，二次回路的同极性端子连接，差一次回路的正极性均置于靠近母线的一侧，二次回路的同极性端子连接，差动继电器动继电器KD则并连接在电流互感器的二次端子上。则并连接在电流互感器的二次端子上。4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.8第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.8在在线线路路的的两两端端，仍仍规规定定一一次次侧侧电电流流的的正正方方向向为为从从母母线线流流向向被被保保护护的的线线路路。在在线线路路正正常常运运行行时时，设设线线路路的的电电流流 从从M端端流流入入，从从N端端流流出出(如如图图中中的的虚虚线线所所示示)，则则线线路路两两侧侧电电流流 和和 按按照照规规定定的的正正方方向向看看反反相相，其其电电流流互互感感器器的二次电流为的二次电流为4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.9第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.94.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护式中式中 、两侧电流互感器的二次电流；两侧电流互感器的二次电流；、两侧电流互感器的激磁电流；两侧电流互感器的激磁电流；两侧电流互感器的变比。两侧电流互感器的变比。图图4.2 4.2 纵联保护的基本原理纵联保护的基本原理1.10第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.104.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护流入差动继电器流入差动继电器(或称为差动回路或称为差动回路)的电流为的电流为 由于由于 所以所以 1.11第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.11式中式中 不平衡电流不平衡电流(下面将详细说明下面将详细说明)。当当线线路路外外部部发发生生短短路路(如如k2点点)时时，电电流流互互感感器器一一次次和和二二次次电电流流的的方方向向与与正正常常工工作作的的情情况况相相同同，流流入入差差动动继继电电器器的的电电流流仍仍为为不不平平衡衡电电流流，但但因因为为此此时时一一次次侧侧电电流流为为短短路路电流，比正常时的负荷电流大得多，所以此时的不平衡电流要大得多。电流，比正常时的负荷电流大得多，所以此时的不平衡电流要大得多。当当线线路路内内部部发发生生短短路路(如如k1点点)时时，M两两侧侧的的电电流流均均为为正正。这这时时将将反反向向(见见图图4.2中中的的实实线线)，此时流入差动继电器的电流为，此时流入差动继电器的电流为 (4-2)式中式中 故障点的总电流，故障点的总电流，。4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.12第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.12式式(4-2)(4-2)说说明明内内部部短短路路时时流流入入差差动动继继电电器器的的电电流流为为故故障障点点总总电电流流的的二二次次值值，且且远远大大于于正正常常运运行行和和外外部部短短路路时时流流入入差差动动继继电电器器的的不不平平衡衡电电流流。当当差差动动继继电电器器为为反反映映电电流流过过量量动动作作时时，线线路路内内部部短短路路时时，它它就就动动作作，即即向向被被保保护护线线路路两两侧侧送出跳闸信号，而正常运行和外部短路时，差动继电器不动作。送出跳闸信号，而正常运行和外部短路时，差动继电器不动作。从从以以上上分分析析可可见见，导导引引线线纵纵联联保保护护在在原原理理上上区区分分了了线线路路的的内内部部和和外外部部故故障障，可可无无延延时时地地切切除除线线路路两两侧侧电电流流互互感感器器之之间间任任何何地地点点的的故故障障。由由于于在在正正常常情情况况下下，上上述述连连接接方方式式的的纵纵联联保保护护的的二二次次侧侧电电流流在在导导引引线线中中成成环环流流，因因此此也也称称为为环环流流法法纵纵联联保保护护。实实际际上上图图4.24.2的的接接线线只只能能用用于于短短线线路路、变变压压器器、发发电电机机和和母母线线等等作作为为主主保保护护，而而不不用用于于输输电电线线路路，因因为为在在正正常常情情况况下下，它它要要求求沿沿线线路路敷敷设设流流过过电电流流互互感感器器二二次次电电流流的的多多根根导导引引线线，这这在在技技术术上上是是有有很很多多困困难难的的，在在经济上也是不合理的。经济上也是不合理的。在在导导引引线线纵纵联联保保护护中中，为为了了节节省省导导引引线线的的芯芯数数，一一般般将将欲欲比比较较的的三三相相电电流流综综合合成成单单相相电电流流，并并在在线线的的两两端端均均设设有有差差动动继继电电器器，从从而而省省去去传传送送跳跳闸闸脉脉冲信号的导引线。冲信号的导引线。4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.13第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.13 将三相电流合成为单相电流可以采用复式滤序器或综合器。综合器比复式滤序将三相电流合成为单相电流可以采用复式滤序器或综合器。综合器比复式滤序器简单，输出功率大，容易做成电压源或电流源，虽然灵敏度差一些，在短线上器简单，输出功率大，容易做成电压源或电流源，虽然灵敏度差一些，在短线上一般也能满足要求，因而获得广泛的应用。一般也能满足要求，因而获得广泛的应用。在导引线纵联保护中，按照在导引线中电流的流动情况可分为环流法和均压法两在导引线纵联保护中，按照在导引线中电流的流动情况可分为环流法和均压法两种。图种。图4.34.3中给出了两种接线法的基本原理图。图中中给出了两种接线法的基本原理图。图中TATA为综合变流器，将三相电为综合变流器，将三相电流变为单流变为单相电流，再经过升压变压器相电流，再经过升压变压器T T和导引线和导引线PWPW将线路两侧保护回路连接在一将线路两侧保护回路连接在一起。升压变压器使导引线电阻归算到一次侧的数值大为降低，有利于克服导引线起。升压变压器使导引线电阻归算到一次侧的数值大为降低，有利于克服导引线电阻的影响。升压变压器还起着将导引线与继电器隔离的作用，也便于实现对导电阻的影响。升压变压器还起着将导引线与继电器隔离的作用，也便于实现对导引线完好性的监视，因而总是采用的。在正常运行及外部短路情况下，线路引线完好性的监视，因而总是采用的。在正常运行及外部短路情况下，线路4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.14第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.144.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护图图4.3 采用综合变流器的导引线纵联保护原理图采用综合变流器的导引线纵联保护原理图(a)环流法环流法(b)均压法均压法1.15第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.15两两侧侧电电流流 和和 相相位位相相差差180180，升升压压变变压压器器的的高高压压侧侧电电压压 和和 相相位位也也相相差差180180，环环流流法法接接线线在在导导引引线线中中有有电电流流环环流流，忽忽略略导导引引线线的的电电阻阻，差差动动继继电电器器中中的的电电流流为为零零；均均压压法法接接线线在在导导引引线线中中没没有有电电流流环环流流，差差动动继继电电器器中中电电流流也也为为零零。在在内内部部短短路路时时，两两种种接接线线的的差差动动继继电电器器中中均均有有电电流流流流过过，从从而而能能够够准准确确地地动动作作。当当发发生生外外部部短短路路时时，均均压压法法接接线线的的导导引引线线将将会会承承受受高高电电压压，而而环环流流法法接接线线的的导导引引线线将将在在内内部部短短路路时时承承受受高高电电压压。对对于于短短线线路路来来说说，外外部部短短路路的的机机会会多多，而而内内部部短短路路又又可可以以由由纵纵联联保保护护很很快快地地切切除除，所所以以从从这这个个观观点点来来看看，环环流流法法较较好好，但但两两种种接接线线对对保保护性能无重大影响。护性能无重大影响。4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.16第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.16导导引引线线纵纵联联保保护护整整定定计计算算的的基基本本原原则则是是，应应保保证证正正常常运运行行和和外外部部短短路路时时保保护护装装置置不不动动作作跳跳闸闸。因因此此导导引引线线纵纵联联保保护护的的一一次次动动作作电电流流按按满满足足以以下下条条件件进行选择。进行选择。1.躲过外部短路时的最大不平衡电流躲过外部短路时的最大不平衡电流为为躲躲开开保保护护范范围围外外部部短短路路时时的的最最大大不不平平衡衡电电流流，此此时时差差动动继继电电器器的的整整定定电电流应为流应为 (4-3)式中式中 可靠系数，取可靠系数，取1.31.5。保护范围外部短路时的最大不平衡电流可按下式来确定保护范围外部短路时的最大不平衡电流可按下式来确定 (4-4)4.2.2 导引线纵联保护的整定计算导引线纵联保护的整定计算4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.17第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.17式式中中 非非周周期期系系数数，主主要要考考虑虑暂暂态态过过程程中中的的非非周周期期分分量量的的影影响响，当当差差动动回回路路中中采采用用速速饱饱和和中中间间变变流流器器时时，取取1；当当差差动动回回路路中中采采用用串串联联电电阻阻降降低低不不平平衡衡电电流流时，取时，取1.52；电流互感器容许的最大相对误差，取电流互感器容许的最大相对误差，取0.1；电流互感器的同型系数，两侧电流互感器型号相同取电流互感器的同型系数，两侧电流互感器型号相同取0.5，不同型号取，不同型号取1 保护范围外部最大短路电流归算到二次侧的数值。保护范围外部最大短路电流归算到二次侧的数值。2.躲过正常运行时电流互感器二次侧继线时的电流躲过正常运行时电流互感器二次侧继线时的电流正正常常运运行行时时电电流流互互感感器器二二次次侧侧继继线线时时，差差动动继继电电器器中中将将流流过过线线路路负负荷荷电电流流的的二二次次值，这时保护就不动作。此时差动继电器的整定电流应为值，这时保护就不动作。此时差动继电器的整定电流应为 (4-5)式中式中 可靠系数，取可靠系数，取1.51.8；4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.18第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.18 线路正常运行时和最大负荷电流归算到二次侧的数值。线路正常运行时和最大负荷电流归算到二次侧的数值。应取以上两个整定值中较大的一个作为差动继电器的整定值。应取以上两个整定值中较大的一个作为差动继电器的整定值。保护的灵敏系数可按下式校验：保护的灵敏系数可按下式校验：(4-6)式式中中 单单侧侧电电源源作作用用且且被被保保护护线线路路末末端端短短路路时时，流流过过差差动动继继电电器器的的最最小短路小短路 电流。电流。当灵敏系数不能满足要求时，则需要采用具有制动特性的纵联保护等。当灵敏系数不能满足要求时，则需要采用具有制动特性的纵联保护等。4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.19第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.194.2.3 导引线纵联保护的动作特性导引线纵联保护的动作特性 线路纵联保护的动作特性取决于线路两侧电流的关系。两侧电流的关线路纵联保护的动作特性取决于线路两侧电流的关系。两侧电流的关系可以用幅值关系和相位关系来表示，也可以用复数比来表示，因此动作系可以用幅值关系和相位关系来表示，也可以用复数比来表示，因此动作特性的分析方法如下：特性的分析方法如下：从纵联保护整定计算的基本原则可知，其动作条件可表示为从纵联保护整定计算的基本原则可知，其动作条件可表示为 (4-7)式式(4-7)两侧同除两侧同除 得得 (4-8)当以当以 为参考相量，并令为参考相量，并令 ，则上式可写为则上式可写为 4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.20第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.20式式(4-9)所所描描述述的的特特性性在在复复数数平平面面上上的的轨轨迹迹是是个个圆圆，其其圆圆心心坐坐标标为为(-1，0)，半半径径为。为。在在正正常常运运行行及及外外部部短短路路时时，180，即即 ，显显然然无无法法满满足足式式(4-9)的的动动作作条条件件。在在复复平平面面上上 正正好好是是动动作作特特性性圆圆的的圆圆心心，又又是是不不动动作作区区的的中中心心，可可见见圆圆内内为为不不动动作作区区(又又称称为为闭闭锁锁区区)。当当线线路路内内部部发发生生短短路路时时，0，则则有有 0，其其值值在在正正实实轴轴上上，满满足足式式(4-9)的的动动作作条条件件，且且保保护护在在最最灵灵敏敏状状态态下下，即即圆圆外外为为动动作作区区。一一般般情情况况下下，因因0 1，所所以以特特性性圆圆必必在在j轴轴的的左侧，其特性如图左侧，其特性如图4.4(a)所示。所示。在在电电流流直直角角坐坐标标系系中中，保保护护的的动动作作特特性性如如图图4.4(b)所所示示，正正好好是是第第一一、第第三三象象限限的的平平分分线线2(外外部部短短路路电电流流曲曲线线)，是是不不动动作作区区的的中中心心。直直线线1和和1之之间间为为不不动动作区，两直线外侧为动作区。作区，两直线外侧为动作区。4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.21第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.21由由图图4.44.4可可知知，随随着着动动作作电电流流增增大大，纵纵联联保保护护的的闭闭锁锁区区就就越越大大，一一旦旦保保护护的的动动作作电电流流整整定定后后，则则当当被被保保护护线线路路外外部部短短路路电电流流增增大大时时，闭闭锁锁圆圆的的半半径径 将将随随之之减减小小，即即保保护护的的闭闭锁锁区区反反而而缩缩小小。这这时时由由于于电电流流互互感感器器的的误误差差会会随随外外部部短短路路电电流流增增大大而而增增大大，进进入入差差动动继继电电器器的的不不平平衡衡电电流流也也将将增增加加，纵纵联联保保护护可可能能越越出出被被缩缩小小的的闭闭锁锁区进入动作区而发生保护误动作。区进入动作区而发生保护误动作。(a)(a)复平面上的特性复平面上的特性 (b)(b)电流直角坐标系的特性电流直角坐标系的特性图图4.4 纵联保护的动作特性纵联保护的动作特性0 0 4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.22第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.224.2.4 带制动特性的纵联保护带制动特性的纵联保护 当当被被保保护护线线路路外外部部短短路路时时，如如果果进进入入差差动动继继电电器器的的不不平平衡衡电电流流很很大大，则则保保护护的的动动作作电电流流也也将将增增大大，这这使使保保护护的的灵灵敏敏度度下下降降，并并可可能能误误动动作作。为为了了减减少少不不平平衡衡电电流流对对纵纵联联保保护护的的影影响响，常常采采用用带带制制动动特特性性的的纵纵联联保保护护。带带制制动动线线圈圈的的电电流流差差动继电器的原理接线图如图动继电器的原理接线图如图4.5所示。所示。(a)在正常运行和线路外部短路时在正常运行和线路外部短路时 (b)在线路内部短路时在线路内部短路时图图4.5 带制动线圈的电流差动继电器的原理接线图带制动线圈的电流差动继电器的原理接线图4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.23第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.23该该原原理理接接线线图图的的特特点点是是制制动动线线圈圈WB有有两两个个，它它们们的的相相对对极极性性是是这这样样考考虑虑的的：当当外外部部故故障障时时，线线路路穿穿越越电电流流在在两两个个制制动动线线圈圈上上产产生生的的磁磁通通相相加加，在在差差动动线线圈圈WKD上上产产生生的的磁磁通通相相减减，制制动动作作用用增增强强，使使差差动动继继电电器器不不能能动动作作；而而当当内内部部故故障障时时，两两侧侧的的故故障障电电流流各各经经一一个个制制动动线线圈圈流流入入差差动动线线圈圈，在在差差动动线线圈圈上上产产生生的的磁磁通通相相加加，两两制制动动线线圈圈上上产产生生的的磁磁通通相相减减，制制动动作作用用互互相相减减弱弱。因因此此，设设置置这这样样的的两两个个制制动动线线圈圈后后，对对内内部部故故障障的的灵灵敏敏度度影影响响甚甚小小，而而对对外外部部故故障障则则制制动动作作用用随随穿穿越越性性短短路路电电流流的的增增大大而而增增大大，从从而在被保护线路两侧电流互感器有较大的误差下，差动继电器仍能可靠不动作。而在被保护线路两侧电流互感器有较大的误差下，差动继电器仍能可靠不动作。设置制动线圈后，差动继电器的动作方程为设置制动线圈后，差动继电器的动作方程为 (4-10)4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.24第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.24式中式中 和电流，使差动继电器动作的电流；和电流，使差动继电器动作的电流；差电流，它将制止差动继电器动作，故称为制动电流；差电流，它将制止差动继电器动作，故称为制动电流；K K 制动系数，制动系数，0 0k k1 1；纵联保护的二次动作电流。纵联保护的二次动作电流。式式(4-10)(4-10)两边同除以两边同除以 ，令，令 ，化简得，化简得 4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.25第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.25式式(4-11)在在复复数数平平面面上上也也是是一一个个圆圆，如如图图4.6所所示示。其其圆圆心心坐坐标标为为(,0)，圆圆的的半半径径为为 ，在在圆圆内内为为闭闭锁锁区区。从从图图中中及及式式(4-11)可可见见，在在复复数数平平面面上上电电流流差差动动继继电电器器的的闭闭锁锁圆圆的的大大小小与与外外部部短短路路电电流流的的大大小小无无关关，仅仅与与制制动动系系数数k有有关关。制制动动电电流流越越大大，圆圆的的半半径径越越大大，即即纵纵联联保保护护的的闭闭锁锁区区越越大大。这这种种特特性性正正好好满满足足在在内内部部短短路路时时制制动动电电流流小小，动动作作电电流流小小，保保护护的的灵灵敏敏度度高高，而而外外部部短短路路时时，制制动动电电流流大大，动动作作电电流流大大，不不易易误误动动作作的的要要求。在图求。在图4.6(b)中，动作电流不再是常数，而是随外部短路电流的增大而增大的变量。中，动作电流不再是常数，而是随外部短路电流的增大而增大的变量。(a)复平面上的特性复平面上的特性 (b)电流直角坐标系的特性电流直角坐标系的特性图图4.6 带制动线圈的纵联保护动作特性带制动线圈的纵联保护动作特性4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.26第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.26总总而而言言之之，导导引引线线纵纵联联保保护护的的通通道道需需要要铺铺设设电电缆缆，其其投投资资随随线线路路长长度度而而增增加加。当当线线路路较较长长(超超过过10余余公公里里)时时就就不不经经济济了了。导导引引线线越越长长，安安全全性性越越低低。导导引引线线中中传传输输的的是是电电信信号号，在在中中性性点点接接地地系系统统中中，除除了了雷雷击击外外，在在接接地地故故障障时时地地中中电电流流会会引引起起地地电电位位升升高高，也也会会产产生生感感应应电电压压，对对保保护护装装置置和和人人身身安安全全构构成成威威胁胁，并并会会造造成成误误动动作作。所所以以导导引引线线的的电电缆缆必必须须有有足足够够的的绝绝缘缘水水平平，例例如如15kV的的绝绝缘缘水水平平，这这将将使使投投资资增增大大。导导引引线线直直接接传传输输交交流流电电量量，故故在在导导引引线线纵纵联联保保护护中中广广泛泛采采用用纵纵联联保保护护原原理理，但但导导引引线线的的参参数数(电电阻阻及及分分布布电电容容)直直接接影影响响保保护护性性能能，从而在技术上也限制了导引线纵联保护用于较长的线路。从而在技术上也限制了导引线纵联保护用于较长的线路。4.2 4.2 导引线纵联保护导引线纵联保护1.27第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.274.34.3 输电线高频保护基本概念输电线高频保护基本概念 为了快速切除高压远距离输电线路上的各种类型的短路，在线路纵联保护为了快速切除高压远距离输电线路上的各种类型的短路，在线路纵联保护原理的基础上，以输电线载波通道作为通信通道，来比较输电线路两侧的电气原理的基础上，以输电线载波通道作为通信通道，来比较输电线路两侧的电气量，以判断短路是在被保护输电线本身还是在相邻线路上，这种保护称为高频量，以判断短路是在被保护输电线本身还是在相邻线路上，这种保护称为高频保护。它可以有效地克服采用导引线纵联差动的缺点。保护。它可以有效地克服采用导引线纵联差动的缺点。1.28第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.28输输电电线线路路用用来来作作为为载载波波通通道道时时，必必须须在在输输电电线线路路上上装装设设专专用用的的加加工工设设备备，将将同同时时在在输输电电线线路路上上传传送送的的工工频频和和高高频频电电流流分分开开，并并将将高高频频收收、发发信信机机与与高高压压设设备备隔隔离离，以以保保证证二二次次设设备备和和人人身身的的安安全全。高高频频收收、发发信信机机通通过过结结合合电电容容器器接接入入输输电电线线路路的的方方式式主主要要有有两两种种：一一种种连连接接方方式式是是高高频频收收、发发信信机机通通过过结结合合电电容容器器连连接接在在输输电电线线路路两两相相导导线线之之间间，称称为为“相相相相”制制；另另一一种种连连接接方方式式是是高高频频收收、发发信信机机通通过过结结合合电电容容器器连连接接在在输输电电线线一一相相导导线线与与大大地地之之间间，称称为为“相相地地”制制。“相相相相”制制高高频频通通道道的的衰衰耗耗小小，但但所所需需加加工工设设备备多多，投投资资大大；“相相地地”制制高高频频通通道道传传输输效效率率低低，但但所所需需加加工工设设备备少少，投投资资较较小小。目目前，国内外一般都采用前，国内外一般都采用“相相地地”制，高频通道。制，高频通道。“相相地地”制制高高频频通通道道原原理理接接线线，如如图图4.74.7所所示示，高高频频加加工工设设备备由由高高频频阻阻波波器器、耦合电容器、连接滤波器、高频电缆等组成，主要元件作用如下所述。耦合电容器、连接滤波器、高频电缆等组成，主要元件作用如下所述。4.3.1 4.3.1 高频通道的构成原理高频通道的构成原理4.34.3 输电线高频保护基本概念输电线高频保护基本概念1.29第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.29图图4.7 “相相地地”制高频通道原理接线图制高频通道原理接线图l输电线路；输电线路；2高频阻波器；高频阻波器；3耦合电容器；耦合电容器；4连接滤波器；连接滤波器；5高频电线；高频电线；6保护间隙；保护间隙；7接地刀闸；接地刀闸；8，9高频收、发信机高频收、发信机4.34.3 输电线高频保护基本概念输电线高频保护基本概念1.30第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.301.1.高频阻波器高频阻波器高高频频阻阻波波器器是是由由电电感感和和电电容容组组成成的的50Hz50Hz并并联联谐谐振振回回路路，串串接接在在输输电电线线的的工工作作相相中中，它它对对工工频频的的阻阻抗抗很很小小，一一般般小小于于0.04 0.04 ；而而对对高高频频载载波波电电流流具具有有很很高高阻阻抗抗，其其值值约约大大于于l000 l000 ，这这样样高高频频信信号号就就被被限限制制在在被被保保护护线线路路的的范范围围以以内内，而而不不能能穿穿越越到到相邻线路上去，以免产生不必要的损耗和造成对其他高频通道的干扰。相邻线路上去，以免产生不必要的损耗和造成对其他高频通道的干扰。为为了了适适应应各各种种高高频频载载波波设设备备的的需需要要，已已有有多多种种阻阻波波器器投投入入运运行行，其其中中包包括括单单频频阻阻波波器器、双双频频阻阻波波器器、带带频频阻阻波波器器和和宽宽带带阻阻波波器器等等。在在电电力力系系统统高高频频保保护护中中，广广泛泛使用专用的单频阻波器。使用专用的单频阻波器。2.2.耦合电容器耦合电容器耦耦合合电电容容器器与与连连接接滤滤波波器器共共同同配配合合，将将载载波波信信号号传传递递至至输输电电线线路路，同同时时使使高高频频收收发发信信机机与与工工频频高高压压线线路路绝绝缘缘。由由于于耦耦合合电电容容器器对对于于工工频频电电流流呈呈现现极极大大的的阻阻抗抗，故故由它所导致的工频泄漏电流极小。由它所导致的工频泄漏电流极小。3.连接滤波器连接滤波器连接滤波器由一个可调节的空心变压器及连接至高频电缆一侧的电容器组成。连接滤波器由一个可调节的空心变压器及连接至高频电缆一侧的电容器组成。连接滤波器和耦合电容器构成一个带通滤波器，连接于高压输电线路与高频连接滤波器和耦合电容器构成一个带通滤波器，连接于高压输电线路与高频4.34.3 输电线高频保护基本概念输电线高频保护基本概念1.31第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.31电电缆缆之之间间。当当在在其其带带通通范范围围内内的的高高频频信信号号通通过过时时，所所产产生生的的衰衰耗耗应应为为最最小小，高高频频信信号号能能高高效效率率地地通通过过，当当工工频频电电流流通通过过时时，则则产产生生的的衰衰耗耗应应尽尽可可能能地地大大，从从而而能能使使工工频频电电流流截截止止。同同时时，带带通通滤滤波波器器能能进进行行阻阻抗抗 匹匹 配配，对对“相相 地地”制制 方方 式式，输输 电电 线线 路路 侧侧 的的 波波 阻阻 抗抗 约约 为为 400 400 高高频频电电缆缆侧侧的的波波阻阻抗抗约约为为100 100 。这这样样，就就可可以以避避免免高高频频信信号号的的电电磁磁波波在在传传送送过过程程中中发发生生反反射射，因因而而减减小小高高频频信信号号的的附附加加衰衰耗耗。并并联联在在连连接接滤滤波波器器两两侧侧的的接接地地刀刀闸闸，是是当当调调整整或或检检修修高高频频收收、发发信信机机和和连连接接滤滤波器时，用它来进行安全接地，以保证人身和设备的安全。波器时，用它来进行安全接地，以保证人身和设备的安全。4.4.高频电缆高频电缆高高频频电电缆缆是是将将位位于于主主控控制制室室的的高高频频收收、发发信信机机与与户户外外变变电电站站的的带带通通滤滤波波器器连连接接起起来来的的导导线线，以以便便用用最最小小的的衰衰耗耗传传送送高高频频信信号号。从从主主控控制制室室到到户户外外变变电电站站这这段段距距离离，虽虽然然高高频频电电缆缆只只有有几几百百米米，但但因因其其所所传传送送的的信信号号频频率率很很高高，如如果果采采用用普普通通电电缆缆，衰衰减减很很大大，因因此此多多采采用用单单芯芯式式同同轴电缆。其波阻抗约为轴电缆。其波阻抗约为100 100 。4.34.3 输电线高频保护基本概念输电线高频保护基本概念1.32第第4 4章章 输电线路纵联保护输电线路纵联保护1.325.5.保护间隙保护间隙保保护护间间隙隙是是高高频频通通道道的的辅辅助助设设备备，作作为为过过电电压压保保护护用用，当当线线路路上上遭遭受受雷雷击击产产生生过过电电压压时时，通通过过放放电电间间隙隙击击穿穿接接地地，以以保保护护收收、发发信信机机不不致致被被击击毁。毁。6.6.高频收、发信机高频收、发信机发发信信机机部部分分由由继继电电保保护护来来控控制制，通通常常是是在在电电力力系系统统发发生生故故障障时时，保保护护部部分分启启动动之之后后它它才才发发出出信信号号，但但也也有有采采用用长长期期发发信信方方式式的的。由由发发信信机机发发出出的的高高频频信信号号，通通过过高高频频通通道道输输送送到到对对端端收收信信机机接接收收，也也可可以以被被自自己己一一端端收收信信机机接接收收。高高频频收收信信机机接接收收到到本本端端和和对对端端所所发发送送的的高高频频信信号号后后，经经过过比较和判断后，决定继电保护动作跳闸或闭锁。比较和判断后，决定继电保护动作跳闸或闭锁。高频收、发信机有电子管型、晶体管型和集成电路型等。高频收、发信机有电子管型