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输电线路的纵联保护的基本原理与类别

发布日期:2018-11-03
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      输电线路的纵联保护,就是用某种通信通道(简称通道)将输电线路两端或各端(对于名端线路)的保护装置纵向连接起来,将各端的电气量(电流、功率的方向等)传送到对端并加以比较,以判断故障是在本线路范围内还是在本线路范围之外,从而决定是否切断被保护线路。

      输电线路的纵联保护随着所采用的通道、信号功能及其传输方式的不同,装置的原理、结构、性能和适用范围等方面都有很大的差别。因此纵联保护有很多不同的类型。

      国际大电网会议(CIGRE)继电保护工作组根据输电线路纵联保护构成的基本原理,在广泛的意义上将纵联保护分为单元式保护和非单元式保护两大类。所谓单元式保护是将输电线路看作一个被保护单元,如同变压器和发电机一样。 这种保护方式是从输电线路的每一端采集电气量的测量值,通过通信通道传送到其他各端。在各端将这些测量值进行直接比较,以决定保护装置是否应该动作跳闸。 根据这一定义,比较电流相位的相位差动保护、比较电流波形(幅值和相位)的电流差动保护都属于这一类; 所谓非单元式保护也是在输电线路各端对某种或某几种电气量进行测量,但并不将测量值直接传送到其他各端直接进行比较,而是传送根据这些测量值得到的对故障性质(如故障方向、故障位置等)的某种判断结果。 属于这类保护的有方向比较式纵联保护、距离纵联保护等。 这种分类方法具有高度的概括法,但不能反应各种纵联保护性能具体的区别和优缺点。 这种分类主要在欧洲得到了1):普遍的应用,在北美、俄罗斯、我国应用较少。 根据我国的习惯,我们认为按照所应用的通信通道所传送信号的性质和所应用的保护原理分类,能比较具体地反应各类纵联保护的原理差别和优缺点,便于设计和运行人员选择和掌握。 

      任何纵联保护都是依靠通信通道传送的某种信号来判断故障的位置是否在被保护线路内。因此信号的性质和功能在很大程度上决定了保护的性能。 信号按其性质可分为三种,即闭锁信号、允许信号和跳闸信号。 这三种信号可用任一种通信通道产生和传送。

      以两端线路为例,所谓闭锁信号就是指“收不到这种信号是保护动作跳闸的必要条件”即当发生外部故障时,由判定为外部故障的一端保护装置发出闭锁信号,将两端的保护闭锁;而当内部故障时两端都不发,因而也收不到闭锁信号,保护即可动作于跳闸。

      所谓允许信号是指 “收到这种信号是保护动作跳闸的必要条件”。 因此,当内部故障时,两端保护应同时向对端发出允许信号,使保护装置能够动作于跳闸; 而当外部故障时,则因
接近故障点端判出故障在反方向而不发允许信号,对端保护不能跳闸,本端则因判断出故障在反方向也不能跳闸。
 
      跳闸信号是指 “收到这种信号是保护动作于跳闸的充要条件”。 实现这种保护时,实际上是利用装设在每一端的瞬时电流速断、距离I段或零序电流瞬时速断等保护,当其保护范围内部故障而动作于跳闸的同时,还向对端发出跳闸信号,可以不经过对端其他控制元件而 直接使对端的断路器跳闸。采用这种工作方式时,两端保护的构成比较间单,无需互相面合,但是必须要求各端发送跳闸信号保护的动作范围小于线路全长,前内端保护动作茄围十和应大于线路全长。前者是为了保证动作的选择性,而后者则是为J保让两端保护动作范围有交叉,在全线上任一点故障时都有一端能发出跳闸信号。

      除了上述三种基本类型外还有一种解除闭锁信号,即在正常运行情视下两端用不同的监率互发一闭锁信号,闭锁对端保护,兼作通道的监视信号,当内部短路时两端同时取消此闭锁信号,使保护能够跳闸。 这种方式主要用于方向比较式纵联保护。 

       应该指出,虽然任何通信通道都能产生和传送这三种信号,但是对于不同的通道,应用这三种信号所构成的保护的性能却有很大差别,将在后面详细分析。 按照所利用的信号的性构成迪质,纵联保护可分为闭锁式,允许式,直接跳闸式和解除闭锁式。 目前,可用于纵联保护的通信通道有导引线、输电线路载波或高频通道微波通道以及光纤通道四种。 因此按照所应用的通信通道,纵联保护可分为导引线保护、载波(高频)保护,微波保护和光纤通道保护。

      按照输电线路两端(或多端)所用的保护原理分类,又可分为纵联差动保护(相位比较式差动和全电流差动保护)、方向比较式纵联保护和距离纵联保护三类。这三种分类方法中的各种保护又可任意结合构成多种多样的纵联保护方式,而每种保护方式的性能和特点又都有很大差别,下面将详细进行分析。
 

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