6输电线路纵联保护.ppt

16 输电线路纵联保护 6.1 输电线路纵联差动保护 6.2 高频保护 6.3 微波保护 6.4 光纤保护26.1 输电线路纵联差动保护 前述的电流、距离保护仅反应线路一侧的电气量，不可能快速区分本线末端和对侧母线（或相邻线始端）故障。为了有选择性地切除线路上任意点的故障，需要电流、距离阶段式保护的配合，因此不能实现全线路瞬时切除故障。在双侧电源线路，瞬时切除故障范围大约只有线路全长的60左右。被保护线路其余部分短路时，只能由延时保护来切除。这在220kV及以上电压等级的电力系统中难于满足系统稳定性对快速切除故障的要求。36.1 输电线路纵联差动保护 带辅助通道的纵联差动保护，反应线路两侧的电气量，可以快速、可靠地区分本线路内部任意点短路与外部短路，有选择、快速地切除全线路任意点短路。保护需要将线路一侧电气量信息传到另一侧去，两侧的电气量同时比较、联合工作，也就是说在线路两侧之间发生纵向的联系，以这种方式构成的保护称之为输电线路的纵联保护。保护是否动作取决于安装在输电线两端的装置联合判断的结果，两端的装置组成一个保护单元，又称为输电线的单元保护(UnitProtection)。Unit Protection通通信信设设备备通通信信设设备备通道通道MNk1k2保保护护装装置置保保护护装装置置46.1 输电线路纵联差动保护 通道类型及保护方式辅助导引线导引线纵联保护通过二次辅助线路，直接比较两侧电流的大小和相位（向量或波形）；电力线载波高频保护利用载波通讯，比较两侧的功率方向或者电流相位；微波通讯微波保护利用微波通讯容量大的特点，可以传送电流相位或者电流的实时波形；考虑经济性要求，电力信息系统兼顾保护需要。光纤通讯光纤保护同微波保护，且抗干扰能力强，短线路优先考虑。Unit Protection通信通信设备设备通信通信设备设备通道通道MNk1k2保护装置保护装置保护装置保护装置56.1 输电线路纵联差动保护 纵联差动保护的基本原理（以短线路为例）纵联差动保护是基于比较被保护线路始端和末端电流的大小和相位的原理构成的。在线路两端安装了具有相同型号和变比的电流互感器，将线路两端电流互感器二次侧带 号的同极性端子(远离保护线路两端)连接在一起。把线路两端电流互感器二次侧不带 号的端子连接在一起，差动继电器KD接在差流回路上。正常运行或外部故障时，继电器中没有电流；被保护线路内部短路故障时，继电器中电流等于流向故障点的短路电流。66.1 输电线路纵联差动保护 正常运行或外部发生短路故障当线路正常运行或外部发生短路故障时，在理想情况下，差动继电器KD流过大小相等、方向相反的两个电流，它们互相抵消，所以流过继电器KD中的电流为零，即由于在正常运行情况下，上述连接方式的纵差动保护二次侧的电流在导引线中形成环流，称为环流法纵差动保护。76.1 输电线路纵联差动保护 发生内部故障对于单侧电源，流过继电器KD中电流当 大于继电器KD的动作电流 时，差动继电器KD立即动作，断开电源侧的断路器。对于双侧电源线路，流过继电器KD中电流如 ，则继电器KD立即动作，将故障线路两端断路器断开。纵差保护装置的保护范围：线路两端电流互感器之间的距离线路两端电流互感器之间的距离。在保护范围外短路，保护不动作，不需要与相邻元件的保护在动作值和动作时限上配合，可实现全线路瞬时切除故障。上述的接线只能用于发电机、变压器、母线和大型电动机的保护中，不能用于输电线路，因为线路有一定的长度，必须有导引线通道。86.1 输电线路纵联差动保护 导引线纵联差动保护利用敷设在输电线路两端变电所之间的二次电缆传递被保护线路各侧信息的通信方式称之为导引线通信，以导引线为通道的纵联保护称为导引线纵联保护（简称导引线保护）。导引线纵联保护常采用电流差动原理，可分为环流式和均压式两种。96.1 输电线路纵联差动保护 环流式线路两侧电流互感器的同极性端子经导引线连接起来。动作线圈跨接在两根导引线之间，流过两端的和电流起动作作用；制动线圈被串接在导引线的回路中，流过两端的循环电流，起制动作用。当继电器的动作作用大于制动作用时，保护动作。在正常运行或外部故障时，被保护线路两侧电流互感器的同极性端子的输出电流大小相等而方向相反，动作线圈中没有电流流过，即处在电流平衡状态，此时导引线流过两端循环电流，故称环流式。当导引线发生开路故障时保护要误动，导引线发生短路故障时保护却要拒动。106.1 输电线路纵联差动保护 均压式线路两端电流互感器的异极性端子经由导引线连接起来；继电器的动作线圈串接在导引线回路中，流过两端的差电流；制动线圈则被跨接在两根导引线之间，流过和电流。在正常运行或区外故障时，被保护线路两侧电流互感器极性相异的端子的输出电流大小相等且方向相同，故导引线及动作线圈中均没有电流通过，二次电流只能分别在各自的制动线圈及互感器二次绕组中流过；两侧导引线线芯间电压大小相等方向相反，处在电压平衡状态，也称为电压平衡原理。导引线发生开路时保护将拒动，导引线发生短路时保护将误动。116.1 输电线路纵联差动保护 影响纵联差动保护正确工作的因素电流互感器的误差和不平衡电流在以上分析中，是忽略电流互感器的励磁电流并假定两端的电流互感器特性完全一致的理想情况，所以在正常运行和外部故障时，流入继电器KD中电流 。实际上由于线路两端电流互感器特性不完全相同，将导致在二次回路中电流不相等。继电器KD中将流过不平衡电流，即此不平衡电流在稳态负荷情况下其值较小，而在外部短路的暂态过程中，由于短路电流很大，使电流互感器铁芯严重饱和，将达到很大的值。u稳态不平衡电流电流互感器二次电流:126.1 输电线路纵联差动保护 u稳态不平衡电流一次电流较小时，电流互感器不饱和，线路两端电流互感器l和2的特性曲线 差别不明显。当一次电流很大时，电流互感器高度饱和，励磁电流急剧增大。由于线路两端电流互感器励磁特性不同，即两铁芯饱和程度不同，造成两个二次电流有较大差别。铁芯饱和程度越深，电流差别越大，不平衡电流越大。在正常运行和保护区外故障进入稳态情况下，由于一次侧电流相等，而两个电流互感器励磁特性不会完全相同，因此流入差动继电器中电流为不平衡电流为两端电流互感器励磁电流之差。136.1 输电线路纵联差动保护 u稳态不平衡电流不平衡电流增大的原因：当一次侧电流一定时，二次侧的负载阻抗越大，则要求二次侧的感应电势越大，因此，要求铁芯中的磁通密度越大，铁心就容易饱和。当二次负载已确定之后，一次侧电流的升高也将引起铁芯中磁通密度增大。因此，一次电流越大，二次电流的误差也增大。校验：采用外部故障时，流过电流互感器的最大短路电流，并保证在这种最大的一次电流情况下，二次电流的误差不大于10。最大不平衡电流的稳态值为因此，减小稳态不平衡电流的方法是选用型号、特性完全相同的电流互感器，并按10误差曲线进行校验。146.1 输电线路纵联差动保护 u暂态过程不平衡电流由于差动保护是瞬时动作的，因此，必须进一步分析在保护区外短路的暂态过程中，差动回路中出现的不平衡电流。在暂态过程中，短路电流含有指数规律衰减的非周期分量。在暂态过程中，励磁电流将大大超过其稳态值，并含有大量缓慢衰减的非周期分量，这将使不平衡电流大大增加。最大不平衡电流发生在暂态过程时间的中段。156.1 输电线路纵联差动保护 u减小不平衡电流是一切差动保护的核心问题在构成差动保护时，应尽可能采用型号相同、励磁特性一致、铁心截面较大的高精度的电流互感器；在差动回路中接入具有快速饱和特性的中间变流器；在小容量的发电机和变压器的差动保护上，还可在差动回路中串联电阻，接入电阻可以减小流入差动继电器的不平衡电流，并加速衰减。166.1 输电线路纵联差动保护 导引线的故障和感应过电压应有故障监视回路保证导引线的完好性导引线可以埋在地下电缆沟内或架空敷设，它们有发生短路或断线的可能。对于环流法接线，导引线断线将造成保护误动作。导引线短路将造成输电线内部短路时保护拒动。还应采取相应的过电压保护措施因导引线一般与高压输电线平行敷设，在输电线短路时，短路电流可在导引线回路中感应产生过电压。雷电也可在导引线中感应过电压，这些过电压有可能进入保护回路，从而造成保护装置中元器件的损坏。176.1 输电线路纵联差动保护 导引线的阻抗和分布电容保护装置的性能受导引线参数和使用长度影响纵差保护用于较长的输电线时，导引线的阻抗增大；导引线愈长，分布电容愈大，保护装置的安全可靠性愈低；另外，导引电缆造价高，随着使用长度增加，投资剧增。导引线通道构成的纵联保护仅用于少数重要的短线路（一般应在10km以下）。186.1 输电线路纵联差动保护 整定计算纵差保护是瞬时保护，应按躲过保护区外短路时最大不平衡电流来整定差动继电器的动作电流，即当正常运行时，为防止电流互感器二次回路一相断线而导致保护误动作，应大于被保护线路可能流过最大负荷电流，即继电器的整定值，选二者较大的计算值。保护装置灵敏系数，可按单侧电源供电情况下，保护范围末端最小短路电流来计算，并要求满足下式196.2 高频保护 高频保护是将线路两端的功率方向（或者电流相位）调制成高频信号，利用高频通道将高频信号相互送到对侧，设置在每端的高频保护，将接收到的对侧的信号与本侧的信号迸行比较。判断是内部故障还是外都故障，以决定保护是否动作。按照原理不同可以分为方向高频和相差动高频；利用输电线路构成通道，即在输电线传送50Hz工频电流的同时，叠加传送一个高频信号（或称载波信号50400kHZ），所以高频保护又称为电力线载波纵联保护（Power Line Carrier Pilot）（简称载波保护）。高频保护不反应保护范围外的故障，在参数选择上不需要与下一级线路配合，因此，可以达到无时限地有选择性地切除内部的短路故障。目前，高频保护是220kV及以上电压级复杂电网的主保护方式。在110220kV输电线路上高频保护的动作时间为50ms左右，在330kV及以上的输电线路上动作时间在40ms以下。206.2 高频保护 电力线高频通道1 阻波器采用电感线圈与可调电容组成的并联谐振回路；将高频电流阻挡在本线路以内，不至于流入相邻线路上去。而对工频电流，阻波器仅呈现电感线圈的阻抗(约0.04欧)，不影响工频电流在输电线路上传输。2 耦合电容器电容量极小，对工频信号呈现非常大的阻抗，同时可以防止工频电压侵入高频收、发信机；对高频电流呈现小阻抗，高频电流可顺利通过。3 连接滤波器连接滤波器与耦合电容器共同组成一个带通滤波器，使所需频带的电流能够顺利通过。216.2 高频保护 4 高频电缆它用来连接室内继电保护屏、高频收发信机到室外变电站的连接滤波器。5 高频收、发信机高频收发信机由高频收信机和高频发信机两部分组成，用来发送和接收高频信号。发信机发出的高频信号通过高频通道传送到对端，被对端和本端的收信机所接受，两端的收信机既接收来自本侧的高频信号又接收来自对侧的高频信号，两个信号经比较判断后，确定继电保护动作跳闸或闭锁。6 接地开关检修或调整高频收发信机和连接滤波器时，接通接地开关，使耦合电容器下端可靠接地，以保证设备和人身的安全。226.2 高频保护 电力线高频通道的特点无中继通信距离长电力线载波通信距离可达几百公里，中间不需要信号的中继设备。经济、使用方便使用电力线载波通道的装置与载波机之间的距离很近，都在同一变电所内，高频电缆短，由于不需要再架信道，整个投资省。工程施工比较简单输电线路建好后，装上阻波器、耦合电容器、结合滤波器，放好高频载波电缆，然后安装载波机，就可以进行调试。基本上不需另外进行基建工程，能较快的建立起通信。易受到干扰由于是直接通过高压输电线路传送高频载波电流的，因此高压输电线路上的干扰直接进入载波通道，高压输电线路的电晕、短路、开关操作等都会在不同程度上对载波通信造成干扰。通信速率低难于满足纵联电流差动保护实时性的要求，一般用来传递状态信号，用于构成方向比较式纵联保护和电流相位比较式纵联保护。236.2 高频保护 电力线高频通道的工作方式正常时无高频电流工作方式正常运行时，发信机不发信，高频通道中无高频电流通过，故障时，发信机由保护启动发信，通道中有高频电流传输。又称故障启动发信方式。正常有高频电流方式正常运行时，发信机处于发信状态，通道经常有高频电流通过。因此又称之为长期发信方式。故障时，发信机不发信，高频通道中无高频电流通过，移频方式正常运行时，发信机发信，向对端送出频率为f1的高频电流，用以监视通道及闭锁高频保护。故障时，保护装置控制发信机停止发送频率为f1的高频电流，而另发出频率为f2的高频电流。又称为“移频方式”。246.2 高频保护 按传输高频信号的性质，高频通道分为直接比较方式和间接比较方式两种直接比较方式：线路两端的工频交流电气量送到对端两端的保护装置直接进行比较 决定保护是否动作。【电流相位差动高频保护属于这一类比较方式】。间接比较方式：两端保护对短路故障的判断结果传送到对端两端根据本端和对端保护对短路判断的结果进行间接比较决定保护是否动作。【如方向高频保护就属于这一比较方式】。电力线高频信号的种类闭锁信号闭锁信号是禁止保护动作于跳闸的信号。允许信号允许信号是允许保护动作于跳闸的信号。跳闸信号跳闸信号是直接引起跳闸的信号发信机工作频率（单/双频制）256.2 高频保护 方向比较式高频保护利用输电线路两端功率方向相同或相反的特征构成方向比较式高频保护。在通道中传送的是逻辑信号，而不是电气量本身，传送的信息量较少，但对信息可靠性要求很高。按照保护判别方向所用的原理可将方向比较式高频保护分为：方向高频保护距离高频保护当系统中发生故障时，两端保护的功率方向元件判别流过本端的功率方向功率方向为负者发出闭锁信号，闭锁两端的保护，称为闭锁式方向高频保护；功率方向为正者发出允许信号，允许两端保护跳闸，称为允许式方向高频保护。266.2 高频保护 闭锁式方向高频保护闭锁式方向高频保护的工作原理规定：线路两端功率从母线流向线路时为正方向，由线路流向母线为负方向。工作方式：正常无高频电流。外部故障：闭锁信号由功率方向为负的一侧发出，被两端的收信机接收，闭锁两端的保护。内部故障：功率方向都为正，无闭锁信号，保护动作。保护在故障线路上不传送高频信号，而只在非故障线路上才传送高频信号在内部故障伴随有通道破坏，例如通道相接地或断线时，两端保护仍能可靠跳闸。非故障线路的保护受通道损坏的影响会误动。故障故障线路：线路：非故障线路：非故障线路：两端功率方向均为正，无闭锁信号，保护动作。两端功率方向均为正，无闭锁信号，保护动作。功率方向为负功率方向为负的一侧发闭锁的一侧发闭锁信号，将两侧信号，将两侧保护闭锁。保护闭锁。276.2 高频保护 闭锁式方向高频保护的构成外部短路（线路BC短路，对线路AB来说就是外部短路）lB端保护2：KAl动作，KW+不动作，Y1无输出，Y2瞬时启动发信机，发出高频闭锁信号，收信机收到闭锁信号，Y3无输出，闭锁跳闸回路。lA端保护l：KAl动作，随后KA2、KW+同时动作，Y1有输出，立即停止发信，并经t2延时后输入到Y3元件，B端保护2不停地发闭锁信号，使A端保护的Y3无输出，A端保护不跳闸。KW+-功率正方向元件功率正方向元件KA2-高定高定值电值电流启流启动动停信元件停信元件KAl-低定低定值电值电流启流启动发动发信元件信元件 t1-瞬瞬时动时动作延作延时时返回元件返回元件 t2-延延时动时动作瞬作瞬时时返回元件返回元件286.2 高频保护 闭锁式方向高频保护的构成两端供电线路内部短路（线路BC内部短路）l线路两端保护3、4：两端的KAl都启动发信，随后KA2、功率正方向元件KW+同时动作，Y1将Y2闭锁，发信机停止发信。输电线两端发信机都停止发信，收信机无输出，同时经 t2 延时后两侧都满足跳闸条件，两侧均跳闸。KW+-功率正方向元件功率正方向元件KA2-高定高定值电值电流启流启动动停信元件停信元件KAl-低定低定值电值电流启流启动发动发信元件信元件 t1-瞬瞬时动时动作延作延时时返回元件返回元件 t2-延延时动时动作瞬作瞬时时返回元件返回元件296.2 高频保护 闭锁式方向高频保护的构成单电源供电线路内部短路（D母线电源停运，线路BC内部短路）l线路两端保护3、4：B侧保护3的工作情况同上分析，C侧保护4无电流通过不启动，因而不发闭锁信号，B侧（电源侧）保护收不到闭锁信号并且本侧跳闸条件满足，则立即跳开B侧断路器，切除故障。KW+-功率正方向元件功率正方向元件KA2-高定高定值电值电流启流启动动停信元件停信元件KAl-低定低定值电值电流启流启动发动发信元件信元件 t1-瞬瞬时动时动作延作延时时返回元件返回元件 t2-延延时动时动作瞬作瞬时时返回元件返回元件306.2 高频保护 闭锁式方向高频保护的整定电流的整定启动元件KA1动作电流按躲开正常运行时最大负荷电流整定启动元件KA2的动作电流与KA1作灵敏性配合整定。一般取KA2的动作电流 Iop.2=（1.52)Iop.1，并按线路末端短路进行灵敏系数校验，要求灵敏系数大于等于2。时间的整定发信延时元件的时间 t1 应大于一端的启动元件返回时间与另一端启动元件和功率方向元件返回时间的差值（可适量考虑时间裕度）。停信延时元件的时间 t2t本端功率方向元件和启动元件与对端启动元件的动作时间之差；tx高频信号从对端传送到本端所需时间；ty裕度时间。316.2 高频保护 长期发信的闭锁式方向高频保护正常运行情况下，线路保护两端保护控制发信机长期连续发出闭锁信号，闭锁两端保护。内部故障时，两端方向元件都判为正方向短路，都停发闭锁信号，保护可以跳闸。由于在内部故障时不需要传送高频电流，故本线路短路且高频通道破坏时，不影响保护的正常动作。外部故障时，近故障点一端方向元件判为反方向短路，不停发闭锁信号，两端保护都不能跳闸。优点：保护连续不断地发送高频闭锁信号，不需要在故障时专门起动发信机的起动元件，因而可以避免故障时发信闭锁式保护中必须有两套灵敏度不同的起动元件相互配合给整定造成的困难，同时提高保护的灵敏度。故障时不必等待对端发来的闭锁信号，不需加人为的延时，可提高保护的动作速度。缺点：长期传输高频电流会给附近的通信线路造成一定的干扰。在采用微波或光纤通道通信时，不会对通信产生干扰，用这种方式最为理想。326.2 高频保护 闭锁式距离高频保护闭锁式方向高频保护只能作为本线路的全线快速保护，不能作为变电所母线和下级线路的后备保护。为作为相邻线路的后备保护，可在距离保护上加设高频部分，构成高频闭锁距离保护。高频闭锁距离保护装置兼有两种保护的优点，并且能简化整个保护的接线。既能在内部故障时快速地切除被保护范围内的任一点故障；又能在外部故障时，作为下一级线路和变电站母线的后备保护，目前，高频闭锁距离保护是超高压输电线上广泛采用的一种主保护之一。336.2 高频保护 闭锁式距离高频保护的工作原理框图k1点短路A端：两端的距离保护段继电器动作启动发信元件两端的距离保护段也动作停止发信收信机收不到高频信号A端距离保护段的瞬时动作的与门元件满足立即跳闸；B端：在距离I段范围内，也瞬时跳闸。346.2 高频保护 闭锁式距离高频保护的工作原理框图k2点短路A端：两端的距离保护段继电器动作启动发信元件远离故障点的A端距离保护段动作停止发信靠近故障点的B端距离保护段不动作（不停止发信）A端收信机可收到B端送来的高频信号 A端距离保护段的瞬时动作的与门元件不满足跳闸条件只能经过距离保护段的时间元件延时跳闸，保证了动作的选择性。B端：由于B端距离保护段不动作，所以不论是瞬时跳闸还是延时跳闸的条件均不满足，不动作。356.2 高频保护 闭锁式负序方向高频保护KPD2为双方向动作的负序功率方向元件；1KM为串接于起动发信机回路中带延时返回的中间继电器；2KM为具有工作线圈和制动线圈的极化继电器；3KM为出口跳闸继电器。内部故障：KPD2的接点向下闭合，2KM的工作线圈带电，由于两侧的1KM均不动作，两端的发信机均不起动，收信机收不到闭锁信号，2KM即可动作接通3KM去跳闸。外部故障：近故障点一端的KPD2的接点向上闭合，经1KM的电流线圈起动发信机，1KM的接点闭合后，又经电阻R实现对发信机的附加起动，发出闭锁信号，从而把两端的保护闭锁。366.2 高频保护 实现原理与闭锁式距离高频保护相同：利用零序电流保护第段测量元件即零序电流继电器启动发信；利用第段测量元件和零序功率方向元件共同启动跳闸回路。内部故障：两端保护段测量元件启动发信，两端段保护的测量元件和功率方向元件零序功率继电器启动后停止发信，并启动跳闸回路，两端断路器跳闸。外部故障：近故障点端保护的段测量元件启动发信，而零序功率方向继电器不启动，故跳闸回路不启动，远故障点端保护的段测量元件和功率元件均启动，收到对端传送来的高频信号将保护闭锁。保护对接地故障反应灵敏，延时短，零序功率方向元件无死区，电压互感器二次回路断线不会误动作，接线简单、可靠、系统振荡时也不会误动作，不需要采取防止振荡闭锁措施，实现用高频闭锁方案比距离保护更方便。n闭锁式零序方向高频保护闭锁式零序方向高频保护376.2 高频保护 影响方向比较式高频保护正确工作的因素及采取措施非全相运行对方向比较式高频保护的影响及应对措施采用单相重合闸的高压线路，在重合闸过程中将出现非全相运行，闭锁式负序方向高频保护的情况与保护用电压互感器装设的位置有关，假设A相在M端断开，等值电路如（b）：当电压互感器TV接于母线侧时（负序电压）相当于内部故障。两端正向负序功率方向元件启动，保护动作于跳闸。当电压互感器接于线路侧时相当于M端的外部故障。M端反向负序功率方向元件启动发信，将两端保护闭锁。为避免在单相重合闸过程中负序功率高频闭锁方向保护误动作，应将电压互感器TV接于线路侧。386.2 高频保护 功率倒向对方向比较式高频保护的影响及应对措施假设故障发生在线路L1上M侧的k点，在QF3跳闸前，线路L2中短路功率由N侧流向M侧，线路L2中M侧的功率方向为负，向N侧发送闭锁信号。功率倒向：在QF3跳闸后QF4跳闸前，线路L2中的短路功率突然倒转方向，由M侧流向N侧，M侧的功率方向由负变为正，功率方向元件动作，停止发信并准备跳闸；N侧的功率方向由正变负，方向元件应立即返回并向M侧发闭锁信号。如果M侧的方向元件动作快，N侧的方向元件返回慢，于是有一段时间两侧方向元件均处于动作状态，M侧没有闭锁信号，造成线路两端的保护误动。解决的办法是增加如图6-10中的延时返回t1元件，发信元件动作后延时t1时间返回，此期间一直发信，闭锁保护。396.2 高频保护 分布电容对方向比较式高频保护的影响及应对措施在超高压长线路上，分布电容很大，使线路充电电流增大，当线路一端断开，另一端进行三相合闸充电时，由于断路器三相触头不同时闭合，出现一相或两相先合的情况，这时线路电容电流中将出现很大的负序、零序电容电流和电压，可能引起方向元件误动作，从而造成方向比较式高频保护误动作。为了防止线路空载合闸时引起负序方向元件的误动作，通常对负序方向元件采取按躲过空载线路两相先闭合时出现的稳态负序电容电流进行整定。必要时应增大保护启动时间躲过空载合闸的过渡过程，或用方向阻抗元件代替负序方向元件等。406.2 高频保护 电流相位差动高频保护工作原理纵联电流差动保护既比较线路两侧电流的大小又比较电流的相位，即进行相量比较。传输两端的电流相量，其传输容量、传输速率都对传输设备有较高的要求；并且必须对两端同一时刻的相量进行比较，两端数据必须严格同步，对异地同步技术也有很高要求，利用电力线载波通道很难满足以上技术要求。因而纵联电流差动保护原理主要应用在发电机、变压器、母线等集中参数元件上，并在超短距离输电线导引线保护中有所采用；电流相位差动高频保护（简称为相差高频保护）是根据直接比较线路两端电流相位而确定保护是否动作的原理构成利用输电线路两端电流相位在区外短路时相差180、区内短路时相差为0，区分区内、外短路。416.2 高频保护 电流相位差动高频保护的工作原理k1点发生短路故障时：线路两端电流都从母线流向线路，方向为正；两端电流相位差 =0，当k2点发生短路故障时：短路电流 由线路流向母线，方向为负；短路电流 由母线流向线路，方向为正；两端电流相位差 =180。因此，可以根据线路两端电流之间相位差的不同来判断线路是内部故障还是外部故障。426.2 高频保护 电流相位差动高频保护的工作原理采用高频通道经常无电流，而在外部故障时发出高频电流（即闭锁信号）的方式来构成保护在实际上可以做成当短路电流为正半周时，操作高频发信机发出高频电流，而在负半周则不发，如此不间断地交替进行。当保护范围内部故障时，由于两端的电流同相位，两端收信机所收到的高频信号就是间断的。区内故障区内故障:高频电流是间断的；高频电流是间断的；imwt0inwt0436.2 高频保护 电流相位差动高频保护的工作原理当保护范围外部故障时，由于两端电流的相位相反，两个电流仍然在它自己的正半周发出高频信号。两个高频电流发出的时间相差180，两端收信机所收到的信号是连续不断的高频电流。在外部故障时，由对端送来的高频脉冲电流信号正好填满本端高频脉冲的空隙，使本端的保护闭锁。填满本端高频脉冲空隙的对端高频脉冲就是一种闭锁信号。在内部故障时，没有这种填满空隙的脉冲，构成了保护动作跳闸的必要条件。因此，相差动高频保护也是一种传送闭锁信号的保护，也具有闭锁式保护所具有的特点。区外故障区外故障:高频电流是连续的。高频电流是连续的。wt0iminwt0446.2 高频保护 电流相位差动高频保护的构成启动元件l负序电流元件：反映不对称故障l相电流元件：反映对称短路故障低定值元件：灵敏性高，启动发信，并通过延时返回时间元件，保证在t1=57s时间内发信机连续发信。高定值元件：启动本侧跳闸回路，待收信机的输出满足跳闸条件即跳闸。456.2 高频保护 电流相位差动高频保护的构成操作元件l操作元件的作用是将输电线路中50Hz工频电流转变成50Hz的方波电流，对发信机中高频电流进行调制，此电流称为操作电流。l操作电流能反应所有类型的故障l线路内部故障时，两端操作电流相位差 =0或 0，l在线路外部故障时，操作电流相位差 =180或 180。l将正序电流和负序电流的复合相序电流 作为操作电流，通过比较两侧的 电流相位，实现区内、外故障的区分。l当该电流为正（或负）半波时，操作发信机发出连续高频电流；l当该电流为负（或正）半波时，不发高频电流。466.2 高频保护 电流相位差动高频保护的构成时间元件l时间元件t3的作用就是对收到的高频电流进行整流并延时t3后有输出，并展宽t4时间。l内部短路时l高频电流间断时间长，与t3比较，如果大于t3，收信机回路有输出，保护跳闸。l外部短路时l高频电流间断时间短，小于t3延时，收信机回路无输出，保护不能跳闸。l考虑短路前两侧电动势的相角差、高频信号的传输延迟等因素，在内部短路时收到的高频电流不连续的时间间隔也会小于半周波，在外部短路时收到的高频电流也会有一定的时间间隔不连续，因而对t3要进行整定。476.3 微波保护微波保护是以微波通道作为通信通道的一种纵联保护。微波保护与高频保护及导引线纵联保护的差别主要是通信方式不同。而它们的保护原理是相同的。对应于高频保护，有：方向微波保护；距离微波保护；相差微波保护；对应于导引线纵联保护，有：电流差动微波保护；电力系统使用的微波通信频率段一般在30030000MHz之间，相比电力线载波的50400KHz频段，频带要宽得多，信息传输容量要大得多。微波通信纵联保护使用的频段属于超短波的无线电波，大气电离层已不能起反射作用，只能在“视线”范围内传播，传输距离不超过4060km；如果两个变电所之间距离超出以上范围，就要装设微波中继站，以增强和传递微波信号。486.3 微波保护微波保护的构成496.3 微波保护电流相位差动微波保护相同：电流相位差动微波保护（简称电流相差微波保护）与电流相差高频保护的原理相同。不同：是使用通道不同，由于微波通道可以提供更多通道，因此，保护可以按分别比较各相电流 的相位方式构成。电流差动微波保护电流差动微波保护是根据比较线路两端电流的相量或波形原理构成，相同：与短距离线路上采用的有辅助导线纵联差动保护原理相同，不同：利用微波通道代替辅助导线，将一端电流的波形完全不断的传到对端，进行比较各端电流 的相位。它在原理上比电流相位差动保护更优越，特别是应用于具有分支线路的网络。对通信的要求很高，需要采取有效的抗干扰措施。506.3 微波保护微波保护的特点优点：有一条独立于输电线路的通信通道，微波通道与输电线路无直接联系，输电线路上产生的干扰，如故障点电弧、断路器操作、冲击过电压、电晕等，对通信系统没有影响，微波保护无需退出运行；反之，在检修微彼通道时也不会影响输电线的正常运行。扩展了通信频段，可以传递的信息容量增加、速率加快，可以传送更多路数的信号，这就为构成性能更加完善的分相相位比较的保护创造了条件。频率高，因此通道受外界干扰影响小，可靠性高受。工业、雷电等干扰的频谱基本上不在微波频段内，通信误码率低，可靠性高。输电线路的任何故障都不会使通道工作破坏，因此，其工作方式灵活，它既可以采用在外部故障时传送闭锁信号的方式，也可以采用在内部故障时传送允许信号和跳间信号的方式。问题：微波在视线距离内传送的特点决定了在通信距离较远时，必须架设微波中继站，通道价格较贵，而且也增加了维修工作量。由于电磁波在大气中传播时存在着折射和反射，信号就有可能产生衰落现象。516.4 光纤保护在纵联保护中使用光纤通道构成的保护称为光纤保护。光纤通道通信容量大，不受电磁干扰，在经济上也可以与导引线通道竞争，近年来光纤通道成为短线路纵联保护的主要通道形式。光纤通道与微波通道具有相同的优点，也广泛采用脉冲编码调制（PCM）方式。保护使用的光纤通道一般与电力信息系统统一考虑。以光纤作为信号传递媒介的通信称为光纤通信。随着光纤技术的发展和光纤制作成本的降低，光纤通信网正在成为电力通信网的主干网，光纤通信在电力系统通信中得到越来越多的应用。例如：连接各高压变电所的电力调度自动化信息系统、利用光纤通信的纵联保护、配电自动化通信网等都应用光纤通信。526.4 光纤保护光纤通信的构成由光发射机、光纤、中继器和光接收机组成536.4 光纤保护光纤通信的特点通信容量大从理论上讲，用光作载波可以传输100亿个话路。实际上目前一对光纤一般可通过几百路到几千路，而一根细小的光缆又可包含几十根光纤到几百根光纤。可以节约大量金属材料光纤由玻璃或硅制成，其来源丰富，供应方便。光纤很细，直径约100m，对于最细的“单模纤维”光纤，lkg的纯玻璃可拉制光纤几万公里长；对较粗的“多模纤维”光纤，也可拉制光纤100多公里长。而l00km长的1800路同轴通信电缆就需用铜12吨、铝50吨。无感应性能利用光纤可以构成无电磁感应的、极为可靠的通道。这一点对继电保护来说尤为重要，在易受地电位升高、暂态过程及其他有严重干扰的金属线路地段之间，光纤是一种理想的通信媒介。其他光纤通信还有保密性好，敷设方便，不怕雷击，不受外界电磁干扰，抗腐蚀和不怕潮等优点。不足通信距离不够长，在长距离通信时，要用中继器及其附加设备。此外当光纤断裂时不易找寻或连接，但由于光缆中的光纤数目多，可以将断裂的光纤迅速用备用光纤替换。54本章完