继电保护培训第三章(线路)综述

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1、继电保护交流培训材料 （线路保护及重合闸） 1 电力系统的线路保 护 2 220kV、110kV、35kV、10KV线 路的主要保护配置 n220kV线路：按双重化配置（包括重合闸）， 即：双套主保护，双套后备保护。 n主保护一般设置为能够反映全线速动的纵联保护 n后备保护一般设置距离保护（接地距离、相间距离）及 零序保护作为主保护的后备保护。 n220kV一般采用近后备。临沂电网一般采用远近结合的方 式 3 110kV线路 n对于110kV网络来说，一般都不采用环网 运行，均为放射状网络分布，有时采用T 接或者成串的供电，因此线路不设纵联保 护，只装设距离保护（相间、接地）零序 作为本线路的

2、主保护和下一级线路的后备 保护 n110kV线路均采用远后备方式 4 35kV及10kV线路保护配置 n35kV、10kV负荷线路一般就配置过流作为 线路的主保护（35kV：三段过流，10kV： 两段过流） n另外对于小电厂的并网线一般还配置纵联 保护作为主保护。 5 远后备与近后备的概念 n远后备：是当主保护和断路器拒动时，由 相邻电力设备或线路的保护来实现的后备 保护。 n近后备：当主保护拒动时，由本电力设备 或线路的另一套保护来实现后备的保护。 6 线路纵联保护的工作原理 n线路纵联保护是当线路发生故障时，使两 侧开关同时快速跳闸的一种保护装置，它 以线路两侧判别的特定关系作为判据，及

3、两侧均将判别量借助通道传送到对侧，然 后，两侧分别按照对侧与本侧判别量之间 的关系来判断是区内还是区外故障，因此 ，对于纵联保护来说，判别量和通道是保 护装置的主要组成部分。 7 纵联保护 分类 纵联保护 高频保护 微波保护 光纤保护 导引线 保护 按保护通道形式进行分类按保护通道形式进行分类 8 这些原理各有其优点和缺点。其中分相电 流差动原理具有明显的优越性。 输电线 纵联保护 比较线路两端功率方向的方向纵联保护 比较线路两端电流相位的相位差动纵联保护 比较两端全电流的电流差动纵联保护 纵联保护 分类 按保护原理进行分类按保护原理进行分类 9 常见纵联保 护比较 高频保护工作原理高频保护工

4、作原理 方向元件利用方向元件利用单端单端信息信息间接间接判断故障判断故障 10 纵联保护 n纵联保护重要性 纵联保护在电网中可实现全线速动，它的重要性： （1）保证电力系统并列运行稳定性,提高输送功率； （2）缩小故障造成的破坏程度； （3）改善与后备保护的配合性能。 11 纵联保护 n线路纵联保护的通道一般有4种： （1）电力线载波；（2）微波；（3）光纤； （4）导引线。 当前，光缆的应用范围越来越广泛，尤其是继电保护 通道越来越多地采用光纤通道。 技术规程提出，具有光纤通道的线路，应优先使用光 纤作为传送信息的通道。 n纵联保护通道传送的信号按其作用的不同, 可分为三种信号： 跳闸信号、

5、允许信号、闭锁信号 12 纵联保护 n闭锁式纵联方向保护的动作原理框图： 闭锁式纵联保护跳闸的必要条件是：正方向元 件动作，反方向元件不动作，收到闭锁信号而后信 号又消失。 13 纵联保护 n允许式纵联方向保护的动作原理框图： 允许式纵联保护跳闸的必要条件是：正方向元 件动作，反方向元件不动作，收到本侧及对侧允许 信号。 14 纵联保护 n光纤通道线路纵联电流差动保护的优点 （1）具有光纤通道的线路纵联电流差动保护配有分 相式电流差动和零序电流差动，其优点是本身具有 选相能力，不受系统振荡影响，在非全相运行中有 选择性的快速动作。由于带有制动特性，可防止区 外故障误动，不受失压影响，不反应负荷

6、电流，抗 过渡电阻能力强。 （2）在短线路上使用，不需要电容电流补偿功能。 15 分相电流差动保护 基于基尔霍夫电流定律的分相电流差动 保护是一种原理简单、工作可靠、可适用任 何形式输电线路的保护方式。 常规分相电流差动保护的基本原理是基 于基尔霍夫电流定律的。m，n侧分别通过 本地采样和滤波可以得到电流相量： Im . In . 16 差动保护工作原理差动保护工作原理 差动元件利用差动元件利用双端双端信息信息直接直接判断故障判断故障 17 差动保护工作原理差动保护工作原理 线路线路MNMN故障时故障时 线路线路MNMN正常运行时（忽略线路分布电导和电容）正常运行时（忽略线路分布电导和电容）

7、18 自适应的比例制动差 动保护 故障时 正常时 差动量 制动量 大小 大小 19 自适应的比例制动差 动保护 两判据两判据与与关系关系 20 分相电流差动保护特点分相电流差动保护特点 原理简单原理简单 本身具有选相本身具有选相 不受系统振荡影响不受系统振荡影响 不受串补电容影响不受串补电容影响 受过渡电阻影响小受过渡电阻影响小 受电压问题影响小受电压问题影响小 21 用于长距离特高压输电线路时首 先要考虑线路分布电容电流的影响。 2、分相电流差动保 护 在短线路中，忽略线路分布电容是可以 接受的，但是在超高压和特高长线路中，稳 态运行和区外故障时线路分布电容电流很大 ，无法忽略，这时 很大，

8、即在区内 无故障时线路两侧电流也不满足基尔霍夫电 流定律。 22 因此欲采用分相电流差动保护原理时，应采 取有效的补偿电容电流的措施。对于微机保护可 研究补偿电容电流的算法，尤其是补偿暂态电容 电流的算法。在不采取电容电流补偿措施的情况 下，常规的分相电流差动保护只能用在200公里 以下的线路，其电容电流可达到自然功率电流的 20左右，外部故障时还可用定值躲过。 2、分相电流差动保护 23 2、分相电流差动保护 电容电流补偿技术电容电流补偿技术 保护保护 M端N端 Ic 有电流流出，影响差 动判据灵敏度，甚至 会误动 适用于适用于 长架空线和电缆线路长架空线和电缆线路 24 2、分相电流差动保

9、护 电容电流补偿技术电容电流补偿技术 解决电容电流影响差动保护的方法之一 是电容电流补偿法，图是一条具有分布参数 超高压或特高压长线路的型等效电路。 线路两侧等效电容电流 25 2、分相电流差动保护 电容电流补偿技术电容电流补偿技术 I补偿后 = I - Ic 按序分量进行补偿： 适用于适用于 长架空线和电缆线路长架空线和电缆线路 一般超高压线路采用两端各补偿一半的方法，向一般超高压线路采用两端各补偿一半的方法，向 对侧传送的电流值是经过补偿后的电流值，不增加额对侧传送的电流值是经过补偿后的电流值，不增加额 外的工作量，以实时数据进行差动。外的工作量，以实时数据进行差动。 26 2、分相电流差

10、动保护 电容电流补偿技术电容电流补偿技术 以侧为例，其补偿公式如下：以侧为例，其补偿公式如下： M端N端 Ic 保护保护 按相补偿传送到对 侧值： 按相补偿传送到对 侧值： 根据故障处处理的不同阶阶段，自适应应投退电电容电电流补偿补偿 根据并联电联电 抗器的投切，自适应应投退电电容电电流补偿补偿 27 线路的距离保护 28 n定义： 距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置，反应从故障点 到保护安装处间阻抗的大小， 其动作和选择性取决于本地测量参数 （阻抗、电抗、方向）与设定的被保护区段参数的比较结果。而阻 抗、电抗又与输电线路的长度成正比，因此叫距离保护。 n距离保护的组成： （1）测量

11、部分，用于对短路点的距离测量和判别短路故障的方向。 （2）启动部分, 用来判别系统是否处在故障状态。 （3）振荡闭锁，用来防止系统振荡时距离保护误动。 （4）二次电压回路断线失压闭锁，用来防止电压互感器二次回路断 线失压时，由于阻抗继电器动作而引起的保护误动。 （5）逻辑部分，用来实现保护装置应具有的性能和建立保护各段的 时限。 影响因素：用于对比的线路参数对测距影响，要求准确。 距离保护距离保护 29 距离保护简介 微机距离保护的特点 （1）继电保护是将检测的电气量与动作边界进行比较以 决定其动作状态。微机距离保护可以很容易地实现任何 形状的动作边界。而传统保护难以做到。 （2）由于微机距离

12、保护的阻抗计算是由软件实现的，所 以相间及接地阻抗元件不必象传统距离保护那样分开。 30 距离保护简介 微机距离保护的特点 （3）微机距离保护可以通过软件实现特殊的动作特性 以改善其耐受过渡电阻的能力，提高保护性能。 （4）采用计算和逻辑判断实现PT、CT断线的报警和保 护闭锁。 31 距离保护的阻抗计算方法： （2）相阻抗元件 （1） 相间阻抗元件 距离保护简介 32 距离保护的阻抗计算方法： 电压和电流相量可采用傅氏算法求得，也可 直接用微分方程算法计算出故障点至保护安装点 的R1，X1。 距离保护简介 微机距离保护由于用软件实现保护功能，可 在不增加任何硬件的条件下，同时实现相间距离 和

13、接地距离保护。微机距离保护最容易实现多边 形特性。 33 阻抗动作特性 距离保护简介 34 三段式距离保护基本配置原 则 n距离I段：躲过下条线路首端短路时本保护 的测量阻抗 n距离II段：与下条线路的距离I段配合 n距离III段：与下条线路的距离II段配合 35 距离保护 n距离保护 反映故障点到保护安装处的距离距离保 护，它基本上不受系统的运行方式的影响。 保护的性能比电流保护更加完善。 36 距离保护 n距离保护的整定计算原则 n距离保护I段按躲过线路末端故障整定 n距离保护II段：原则1与相邻线路的距离I段配合；原则2按 躲过线路末端变压器低压母线短路整定。取上述两项中数 值小者作为保

14、护II段定值。灵敏度校验：按本线路末端故 障校验灵敏度。若灵敏度不满足要求，应与相邻线路距离 保护II段配合。 n距离保护III段按躲过输电线路的最小负荷阻抗整定。考虑 外部故障切除后，电动机自启动时，距离保护III段应可靠 返回。 n动作时间按阶梯时限原则整定。 37 距离保护 n对距离保护的评价 1、选择性 多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。 2、快速性 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。 38 距离保护 n对距离保护的评价 3、灵敏性 由于距离保护同时反应电压和电流，比单一反应电流的 保护灵敏度高。 距离保护一段

15、的保护范围不受运行方式变化的影响。保 护范围比较稳定。二、三段的保护范围受运行方式变化影 响。 4、可靠性 由于阻抗继电器构成复杂，距离保护的直流回路多，振 荡闭锁、断线闭锁等使接线复杂，可靠性较电流保护低。 39 距离保护 n应用： 在35110KV作为相间短路的主保护和后备保护，采 用带零序电流补偿的接线方式，在110KV线路中也可作为接 地故障的保护。 在220kV及以上系统中,可作为线路相间及接地短路的 后备保护。 40 距离保护的问题 一、对距离继电器的要求 1）在被保护线路上发生直接短路时，继电器的测量阻抗应正比于母线 与短路点间的距离 2）在正方向区外短路时不应超越动作。超越有暂态超越和稳态超越两 种。暂态超越是由短路的暂态分量引起的，继电器仅短时动作，一 旦暂态分量衰减，继电器就返回。稳态超越是由短路的过渡电阻引 起的。 3）应有明确的方向性。正方向出口短路时无死区，反方向短路时不应 误动作。 4）在区内经过渡电阻短路时应能动作，但单相经高阻接地故障时接地 距离继电器有可能不动作，由零序过电流保护切除故障。（这种情 况经常出现） 5）最大负荷（最小负荷阻抗）下不动作。 6）不受系统震荡的影响。 41 距离保护的问题 二、过渡电阻及其对距离继电器的影响 过渡电阻Rg一般为纯电阻，假设Rg的电流为if，流过保护的电流为i，则 继电器在正方向故障时的测量阻抗为： 42