1、第四章输电线路的保护与监控,第一节 输电线路的保护与监控配置,一、输电线路的故障及其危害1.常见的故障及其后果输电线路运行中最常见和最危险的故障是各种类型的短路(三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路).此外也偶尔出现一相断线和两相断线故障。后果:强大的短路电流可能导致故障范围进一步扩大、破坏电气设备、造成人身伤亡。,2.输电线路不正常运行的状态输电线路常见的不正常运行状态有过负荷、过电压、频率降低、中性点不接地系统的单相接地等。短时的不正常状态一般不会造成严重影响，长时间存在不正常状态则可能损坏设备或发展成故障。因此，对不正常状态必须及时告警、及时消除。,二、输电线路微机保护的配置根
2、据输电线路的电压等级及重要程度，可选用如下保护:反映相间短路故障的（方向）电流保护;反映接地故障的（方向）零序保护;反映阻抗变化的距离保护;反映被保护线路两侧电气量的高频保护、光纤纵差保护。,35kV及以下的小接地电流系统中，线路上应装设反映相间故障和单相接地故障的保护装置.对相间故障，一般装设电流保护;对于双侧电源供电、还可设置方向电流保护。,110-220kV的中性点直接接地系统中，线路上应装设反映相间故障和接地故障的保护装置。当选择性、灵敏性及速动性不满足要求时，则装设距离保护。如要求全线速动切除故障时，应装设高频保护或光纤纵差保护作主保护.距离保护作后备保护等。,对330-500kV线
3、路，宜装设两套全线速动主保护。对相间短路还应装设带方向的阶段式距离保护装置。对于接地短路还应装设带方向的阶段式零序电流保护或辅之以阶段式零序电流保护的阶段接地距离保护。总的来说，超高压输电线保护还是以高频保护、距离保护为主。,第二节 输电线路继电保护,一、输电线路的电流保护和方向电流保护在中低压输电线路中，对于单电源辐射型网络通常设置三段式电流保护，有时为了增加保护的灵敏度可设置低电压启动的过电流保护;对于双电源输电网络。为了保证保护动作的选择性通常设置带方向的过电流保护.,1.三段式电流保护整定原则三段式电流保护分别称为电流速断保护、限时电流速断保护和定时限过电流保护。电流速断保护应躲过下一
4、条线路出口处发生三相短路所发生的最大短路电流，其动作时间整定为零。,限时电流速断保护和相邻线路的电流速断保护配合，整定值躲过相邻线路电流速断保护范围末端短路时所产生的最大短路电流，动作时间也与相邻线路电流速断保护的动作时间配合。,对于定时限过电流保护，要求其不仅能够保护本线路的全长.而且要求也能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用。其起动电流按躲过最大负荷电流来整定。,2.电流保护的接线方式对于110kV及以上线路，电流保护采用完全星形的按线方式，可以反应所有相间短路和接地短路故障;对于35kV以下线路，由于系统的中性点不直接接地，所以通常为不完全星形接线。在微机保护中，这种接线方式可以反
5、映在保护的算法中。,3.方向元件软件原理在微机保护中相位比较式方向元件，就是利用采样计算结果，比较方向元件电流量和电压的相位角，检查其相位差角是否在正方向的取值范围内。,4.低电压闭锁作用采用低电压闭锁的过电流保护时.可以适当降低电流元件整定的动作值，从而提高整套保护的灵敏度。,一般在线路保护装置中还带有以下功能:(1) TV断线检测。当TV断线时，装置中方向元件、电压元件均可能误动作，装置在检测到TV断线后，可选择退出带方向元件、电压元件的各段保护，或者退出方向、电压元件。 (2)低频元件。一般线路保护装置上还设有低频减负荷功能，利用低频元件，可以实现分散式的频率控制。当系统频率低于整定频率
6、时，此元件就能自动判断是否切除负荷。,(3)小电流接地选线。当系统发生接地时，需判断出哪条线路接地。也可采用专用小电流接地选线装置。(4)过负荷保护。(5)输电线路自动重合闸(ARC)。输电线路(特别是架空线路)发生瞬时性的故障占总故障次数的80%-90%以上，多年运行资料统计衣明，重合闸成功率可达60%-90%，可见自动重合闸是保证电力系统安全运行、可靠供电、提高电力系统稳定的一项有效措施。微机保护不需增加硬件就可完成重合闸功能。,二、输电线路的零序方向电流保护微机型零序电流方向保护在许多基本原则上与常规的零序电流方向保护一致。零序电流方向保护是反映中性点直接接地系统的线路发生接地故障时零序
7、电流分量大小和方向的多段式电流方向保护。,零序I段:其动作电流躲过下一条线路出口处单接地或两相接地短路时可能出现的最大零序电流。零序段:其启动电流首先考虑和下一条线路零序电流I段相配合，并带有一个动作时延，以保证动作的选择性。零序段:其启动电流原则上是按躲过下一条线路出口处相间短路时所出现的最大不平衡电流整定，同时还必须要求各保护之间在灵敏系数上要逐级配合，即本保护零序段不超过相邻线路上零序段的保护范围。,三、输电线路微机距离保护,(一)距离保护的构成距离保护装置将测得的阻抗与保护安装处至保护区末端之间的阻抗(即整定阻抗)进行比较，当测量阻抗大于整定阻抗时，保护不动作，而当测量阻抗小于整定阻抗
8、时，保护动作.所以距离保护也可称为阻抗保护。,距离保护和前面讲述的电流保护相似，采用按照动作范围划分的具有阶梯时限特性的阶段式距离保护.通常采用三段式距离保护，分别称为距离保护的段、段和段。距离保护I段和段共同作用，构成本线路的主保护。距离保护段是本线路的近后备保护和相邻线路的远后备保护。,（1）距离保护段。距离保护I段和三段式电流保护的I段相似，也不能保护本线路的全长。其保护范围为本线路全长的80%-85%，动作时限为保护装置本身的固有动作时间。 (2)距离保护段。为了切除本线路末端15%-20%范围内的故障.距离保护段的保护范围为本线路的全长，并延伸至下一相邻线路距离保护工段保护范围的一部
9、分，动作时限应与下一相邻线路距离保护I段的动作时限相配合，并大一个时限级差.,(3)距离保护段。距离保护段是本线路和相邻线路的后备保护，它的保护范围大，其动作时限按阶梯形原则整定。即本线路距离保护段应比相邻线路中保护的最大动作时限大一个时限级差。,(二)阶段式距离保护的主要元件 通常包含有以下主要元件及回路:启动元件、测量元件、时间元件、逻辑判别回路、振荡闭锁元件、电压互感器二次回路断线检测等。,(1)启动元件。启动元件的作用是判断被保护线路是否发生故障。微机型保护装置采用专用程序段来实现，通常采用相电流突变量或负序电流突变量算法实现.,(2)测量元件。测量元件的作用是测量故障点到保护安装处阻
10、抗的大小(距离的长短)，判别故障是否发生在保护范围内，决定保护是否动作。微机型保护装置通常采用不同原理编制的专用程序段实现。,(3)时间元件。时问元件用来实现阶段式距离保护各保护段的动作时限。图4-4中，t,t分别表示距离段和段的动作时限。微机型保护装置通常采用专用的延时程序段来实现。,(4)振荡闭锁元件。振荡闭锁元件用来防止电力系统振荡时引起距离保护的误动作。在电力系统正常运行或发生振荡时，该元件将保护闭锁;而当电力系统发生短路时，该元件解除闭锁开放保护。所以，振荡闭锁元件又可称为故障开放元件。,(5)电压互感器二次回路断线闭锁元件。电压互感器二次回路断线闭锁元件是用来防止电压互感器二次回路断线时距离保护误动作的。当出现电压互感器二次回路断线时，该元件将保护闭锁，同时发出告警信号。,(6)逻辑回路.逻辑回路用以分析、判断保护是否动作、怎样动作发出跳闸命令。常规型保护装置的逻辑回路通常由门电路和时间电路构成;微机型保护装置的逻辑回路通常由微型计算机系统来实现。,正常运行情况下，启动元件、振荡闭锁元件、三段的测量元件均不动作，距离保护可靠不动作。当系统发生短路时，启动元件动作启动保护装置，振荡闭锁元件开放保护，测量元件测量故障点到保护安装处的阻抗在保护范围内.保护出口跳闸。,第三节 输电线路的自动重合闸问题,
