4.4-纵联电流差动保护.ppt

4.4 4.4 纵联电纵联电流差流差动动保保护护纵联电纵联电流差流差动动保保护护纵联电纵联电流相位差流相位差动动保保护护1.4.4.1 4.4.1 纵联电纵联电流差流差动动保保护护原理原理1.1.纵联电纵联电流差流差动动保保护护原理原理 KD2.4.4.1 纵联电流差动保护原理1.1.纵联电纵联电流差流差动动保保护护原理原理 在在正常行运行及区外故障正常行运行及区外故障时时，流，流过过差差动动继电继电器的器的电电流（不平衡流（不平衡电电流）流）为为：电电流流继电继电器正确器正确动动作作时时，差差动电动电流（流（动动作作电电流）流）应躲应躲过过最大不平衡最大不平衡电电流，即：流，即：3.4.4.1 纵联电流差动保护原理 在工程上，不平衡在工程上，不平衡电电流流稳态值稳态值采用采用电电流互感器的流互感器的10%10%的的误误差曲差曲线线按下式按下式计计算：算：当两当两侧侧互感器的型号、容量相同互感器的型号、容量相同时时取取0.5，不同取，不同取1。非周期分量系数。非周期分量系数。外部短路外部短路时时流流过过互感器的短路互感器的短路电电流（二次流（二次值值）。）。可可见见：不平衡：不平衡电电流的大小和外部短路流的大小和外部短路电电流的大小有关，短路流的大小有关，短路电电流越大，不平衡流越大，不平衡电电流越大。流越大。4.4.4.1 纵联电流差动保护原理 因此，差因此，差动动保保护护的判据有两种思路：的判据有两种思路：（1 1）躲过躲过最大不平衡最大不平衡电电流流Iunb.max，这这种方法可以防种方法可以防止区外短路的止区外短路的误动误动，但，但对对区内故障区内故障则则降低了差降低了差动动保保护护的的灵敏度；灵敏度；（2 2）采用浮）采用浮动门动门坎，即坎，即带带制制动动特性的差特性的差动动保保护护。因。因为为区外故障区外故障时时流流过过差差动动回路的不平衡回路的不平衡电电流与短路流与短路电电流的流的大小有关系，短路大小有关系，短路电电流小，不平衡流小，不平衡电电流也越小，因此可流也越小，因此可以根据短路以根据短路电电流的大小流的大小调调整差整差动动保保护护的的动动作作门门坎。坎。5.4.4.1 纵联电流差动保护原理 外部短路外部短路时时穿穿过过两两侧电侧电流互感器的流互感器的实际实际短路短路电电流流 可以可以采用以下方法采用以下方法计计算：算：在差动继电器的设计中，差动的动作门坎随着 的增大而增大，起制动作用，称为制动电流。动作方程为：比率制比率制动动方式方式标积标积制制动动方式方式6.4.4.1 纵联电流差动保护原理2.2.输电线输电线路路纵联电纵联电流差流差动动保保护护特性分析特性分析（1 1）不）不带带制制动动特性的差特性的差动继电动继电器特性器特性 动动作方程：作方程：的的选择选择方法：方法：1 1）躲过躲过外部短路外部短路时时的最大不平衡的最大不平衡电电流流 2 2）躲过躲过最大最大负负荷荷电电流流外部短路外部短路时时流流过电过电流互感器流互感器的最大短路的最大短路电电流（二次流（二次值值）线线路正常运行路正常运行时时的最大的最大负负荷荷电电流的二次流的二次值值取两者中的取两者中的较较大者作大者作为为整定整定值值。可靠系数，取可靠系数，取1.22非周期分量系数，差非周期分量系数，差动回路回路采用速采用速饱和和变流器流器时取取1；采用串采用串联电阻阻时取取1.52；互感器互感器10%误差系数差系数互感器同型系数，取互感器同型系数，取0.5或或17.4.4.1 纵联电流差动保护原理（1 1）不）不带带制制动动特性的差特性的差动继电动继电器特性器特性 灵敏度灵敏度检验检验：保保护应满足在足在单侧电源运行源运行发生生内部短路内部短路时有足有足够灵敏度的要求。灵敏度的要求。单侧最小电源作用且被保护线路末端短路时，流过保护的最小短路电流。若若纵差差动保保护不不满足灵敏度要求，可采用足灵敏度要求，可采用带制制动特性特性的的纵差差动保保护。8.4.4.1 纵联电流差动保护原理（2 2）带带制制动动特性的差特性的差动继电动继电器特性器特性 这这种原理的差种原理的差动继电动继电器有两器有两组线组线圈：制圈：制动线动线圈和圈和动动作作线线圈。圈。制制动线动线圈流圈流过过两两侧侧互感器的互感器的电电流之差（循流之差（循环电环电流）流），动动作作线线圈流圈流过过两两侧侧互感器的互感器的电电流之和流之和 ，动动作条件作条件为为：很小，克服继电器机械摩擦或保证电路状态发生翻转做需要的值。制动系数，在01之间选择。9.4.4.1 纵联电流差动保护原理区外故障区外故障时时（k2k2点短路），点短路），很大，制很大，制动动作用作用强强很小，很小，动动作作用弱作作用弱提高了外部短路提高了外部短路时时不不动动作的可靠性。作的可靠性。10.4.4.1 纵联电流差动保护原理区内故障区内故障时时（k1k1点短路），点短路），较较小，制小，制动动作用作用较较弱弱很大，很大，动动作作用很作作用很强强提高了内部短路提高了内部短路时时保保护动护动作的灵敏性作的灵敏性11.4.4.4.4.2 2 纵联电纵联电流相位差流相位差动动保保护护1.1.纵联电纵联电流流相位相位差差动动保保护护的工作原理的工作原理 纵联电纵联电流差流差动动保保护护要求要求传输传输两端的两端的电电流相量，流相量，对传输对传输设备设备的容量和速率都有的容量和速率都有较较高的要求，并要求两端的数据要高的要求，并要求两端的数据要严严格同步，利用格同步，利用电电力力线载线载波通道很波通道很难满难满足要求。因此足要求。因此纵联纵联电电流差流差动动保保护护主要用于主要用于发电发电机、机、变压变压器和母器和母线线等元件上。等元件上。纵联电纵联电流相位差流相位差动动保保护护仅仅利用利用输电线输电线路的两端路的两端电电流相流相位在区外短路位在区外短路时时相差相差180180、区内短路、区内短路时时相差相差00来区分故来区分故障范障范围围。此。此时需要需要传递两端各自的相位信息，两端各自的相位信息，需要需要传递传递的的信息量小。信息量小。12.4.4.2 纵联电流相位差动保护 在在传递相位信息相位信息时，两端保，两端保护仅在本端正半波（在本端正半波（负半半波）波）时启启动发信机信机发送高送高频信号信号，这样外部故障外部故障时两端两端电流按照流按照规定的正方向相位定的正方向相位为反相，反相，则输电线路上将出路上将出现连续的高的高频信号；若是内部故障，两端信号；若是内部故障，两端电流近似同相，流近似同相，输电线路上将出路上将出现间断的高断的高频信号。信号。因此可以从高因此可以从高频信号的信号的连续和和间断反断反应两端两端电流相位流相位比比较结果，构成相位果，构成相位纵联保保护。下面下面结合合图形具体形具体说明。明。13.区外故障时180360180 360 当某端的当某端的电电流流处处于正半波于正半波时时，由，由该该端保端保护护向向输电线输电线上上发发出高出高频频信号。信号。该该高高频频信号可以同信号可以同时时被本端保被本端保护护和和对对端保端保护护所接收。所接收。可可见见，区外故障，区外故障时时，两端，两端电电流反向，流反向，输电线输电线路上路上存在存在连续的的高高频频信号。信号。14.区内故障时180360180 360 可可见见，区内故障，区内故障时时，两端，两端电电流同相，流同相，向向线路路发送高送高频信号的信号的时刻基本刻基本相同，因此，相同，因此，输电线输电线路上的高路上的高频频信号是不信号是不连续连续的。的。15.过过滤滤器器&启启发发信信收收信信跳跳闸闸对称短路时启动不对称短路时启动发信机操作元件，正波发信启动跳闸元件故障启动发信机元件收信比收信比较时间元件，功能分元件，功能分析析见后后页16.收信比较时间 元件 时间时间元件元件 在收到在收到输电线输电线路上的高路上的高频频信号后，将延信号后，将延时时 后有后有输输出，并展出，并展宽宽 时间时间。延延时时 时间时间才有才有输输出的原因出的原因区外故障区外故障区内故障区内故障区外故障区外故障时，延，延时 后，仍然有高后，仍然有高频信号，保信号，保护不跳不跳闸；区内故障区内故障时，延，延时 后，高后，高频信号出信号出现了了间断，保断，保护跳跳闸。实际上，考上，考虑短路前两短路前两侧电势的相角差、分布的相角差、分布电容的影响、高容的影响、高频信号信号的的传输延延迟等因素，在区外短路等因素，在区外短路时受到的高受到的高频信号不完全信号不完全连续，内部短路，内部短路时，高，高频电流流间断的断的时间也会小于半个周波，因而需要也会小于半个周波，因而需要对t3t3进行整定。行整定。17.4.4.2 纵联电流相位差动保护2.2.纵联电纵联电流流相位相位差差动动保保护护的的动动作特性和相作特性和相继动继动作作 纵联电流相位差流相位差动保保护的的闭锁角角及其整定及其整定：为了保了保证在任何外部短路条件下保在任何外部短路条件下保护都不都不误动，需要分析区外短路，需要分析区外短路时两两侧收到的高收到的高频电流之流之间可能出可能出现的最大不的最大不连续时间，据此得到据此得到对应工工频的相角差的相角差，以整定，以整定t3t3延延时。18.4.4.2 纵联电流相位差动保护（1 1）区外故障）区外故障 考考虑虑互感器互感器误误差：差：+7+7 考考虑虑器件延器件延时时：+15+15 考考虑传虑传播延播延时时：+考考虑虑裕量裕量 ：+15+15 闭锁闭锁角：角：19.4.4.2 纵联电流相位差动保护180360180360 由于各种因素的影响，在区外故障由于各种因素的影响，在区外故障时，高，高频信号可能信号可能出出现间断，断，间断角断角为 ，可，可见，只有合理，只有合理设置置时间t3t3才能才能够防止其防止其误动作。作。20.4.4.2 纵联电流相位差动保护 当按照上述原当按照上述原则整定整定闭锁角以后，角以后，还要校要校验在区内短路在区内短路最不利于最不利于动作作时保保护的的动作灵敏度。作灵敏度。对于如于如图所示的系所示的系统：MN超前超前 约7070，设在靠近在靠近N N侧发生三相短路；生三相短路；M M侧电流流 滞后滞后 的角度考的角度考虑最不利情况，最不利情况，设为6060；N N侧电流流 滞后滞后 的角度考的角度考虑最不利情况，最不利情况，设为9090；因此两因此两侧电流相位差可达到流相位差可达到100100。21.4.4.2 纵联电流相位差动保护 当按照上述原当按照上述原则整定整定闭锁角以后，角以后，还要校要校验在区内短路在区内短路最不利于最不利于动作作时保保护的的动作灵敏度。作灵敏度。对于如于如图所示的系所示的系统：MN22.4.4.2 纵联电流相位差动保护 保保护动作的判据作的判据为两两侧电流同相位，而此流同相位，而此时两两侧电流流相位相差相位相差100100，因此，因此，对保保护动作很不利。作很不利。若再考若再考虑互感器互感器误差、保差、保护装置的角度装置的角度误差和高差和高频信信号由滞后的号由滞后的N N侧传输到到M M侧的的时间延延迟，则在在M M侧收到的高收到的高频信号相位差最大可达：信号相位差最大可达：随着随着线路的增路的增长，两，两侧电流相位差增大，高流相位差增大，高频信号不信号不连续的的间隔隔缩短，有可能短，有可能进入不入不动作区。作区。如下如下图所示。所示。23.MN180360延延迟24.4.4.2 纵联电流相位差动保护 若再考若再考虑互感器互感器误差、保差、保护装置的角度装置的角度误差和高差和高频信信号由滞后的号由滞后的M M侧传输到到N N侧的的时间延延迟，则在在N N侧收到的高收到的高频信号相位差最大可达：信号相位差最大可达：随着随着线路的增路的增长，两，两侧电流相位差减小，高流相位差减小，高频信号不信号不连续的的间隔增加，隔增加，则保保护可以可以动作。作。如下如下图所示。所示。25.（2 2）区内故障）区内故障 MN180360延延迟26.4.4.2 纵联电流相位差动保护 从上述分析可以看到，由于从上述分析可以看到，由于误差的影响，差的影响，M M侧保保护可能可能不能跳不能跳闸，为了解决了解决这一一问题，当，当N N侧跳跳闸后，后，则停停发高高频信号，信号，M M侧则只能收到自己只能收到自己发出的高出的高频信号，信号，间隔隔180180，满足跳足跳闸条件，随机跳条件，随机跳闸。这种一种一侧保保护随着另一随着另一侧保保护动作而作而动作的情况称作的情况称为保保护的的“相相继速速动”，保，保护的相的相继速速动使得一使得一侧的保的保护切切除故障除故障时间减慢。减慢。27.4.4.4.4.3 3 影响影响纵联电流差流差动保保护正确正确动作的因素作的因素1.1.电流互感器流互感器误差和不平衡差和不平衡电流流 由由纵联电流差流差动保保护的原理可知，在外部短路情况下，的原理可知，在外部短路情况下，输电线两两侧一次一次电流流虽然大小相等，方向相反，理然大小相等，方向相反，理论上其上其和和为零，但由于零，但由于电流互感器流互感器传变的幅的幅值误差和相位差和相位误差，差，使其和不再等于零，保使其和不再等于零，保护可能可能进入入动作区。作区。为了减少不平衡了减少不平衡电流，流，输电线路两端路两端应采用型号相同、采用型号相同、磁化特性一致、磁化特性一致、铁芯截面芯截面积较大的高精度的大的高精度的电流互感器。流互感器。28.4.4.3 影响纵联电流差动保护正确动作的因素2 2 输电线输电线路的分布路的分布电电容容电电流及其流及其补偿补偿措施措施 由于由于线路具有分布路具有分布电容，正常运行和外部短路容，正常运行和外部短路时线路路两端两端电流之和不流之和不为零，而零，而为线路路电容容电流。流。对于一般于一般长度度的的输电线路，可以将分布参数等路，可以将分布参数等值为集中参数来分析，如集中参数来分析，如图所示。所示。29.