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高压输电线路继电保护新进展 西安交通大学 索南加乐 教授 主要内容 继电保护的作用和分类 传统保护 微机保护 智能电网的保护 结论 1. 继电保护的作用和分类 继电保护的作用 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行； 反应电力设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。 1. 继电保护的作用及分类 电力系统对继电保护基本要求 选择性、速动性、灵敏性、可靠性 主保护和后备保护 主保护：反映被保护元件（线路）故障，快速动作于跳闸的保护装置 后备保护：主保护失效时作备用的保护装置 1. 继电保护的作用及分类 继电保护的分类 目前在系统中应用的保护原理 单端量保护：电流保护、零序电流保护、距离保护 双端量保护：高频方向、高频距离、电流差动 1. 继电保护的作用及分类 继电保护的发展历程 1. 继电保护的作用及分类 国内外主要保护厂家 1. 继电保护的作用及分类 国内外主要保护厂家 2. 传统保护 高压电网中传统保护的配置 主保护 纵联方向/纵联距离 后备保护 三段式距离保护 四段式零序电流保护 2. 传统保护 传统保护的特点 采用电磁式、晶体管和集成电路构成保护平台 以工频量为主、谐波为辅 保护动作特性为直线和圆等简单形式 保护原理与硬件平台一体化 硬件的可靠性决定了保护的可靠性 保护原理越简单越可靠 2. 传统保护 主要原理---阶段式电流保护 2. 传统保护 主要原理---距离保护 距离保护的定义 利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。 2. 传统保护 主要原理---距离保护 接地距离计算公式 相间距离计算公式 2. 传统保护 主要原理---纵联方向保护 闭锁式：高频信号在非故障线路上传播 允许式：高频信号在故障线路上传播 2. 传统保护 主要原理---纵联方向保护 评价 功率方向元件受过渡电阻影响且存在电压死区 负序方向元件仅能反应不对称故障；零序方向元件仅能反应接地故障 负序、零序方向元件在故障位置较远或系统阻抗较小时存在灵敏度不足的问题 2. 传统保护 主要原理---零序电流保护 电网保护广泛采用四段式零序电流保护作为后备保护，其优点如下： 灵敏性高 仅与零序网络相关，受系统运行方式影响小 不受振荡等不正常工作状态的影响 零序方向元件无电压死区 2. 传统保护 主要原理---零序电流保护 缺点： 高压电网的零序电流保护整定困难 非全相运行时需退出 2. 传统保护 对传统保护的评价 仅能满足“四统一”时期，电力系统对保护的要求： 主保护近在故障发生后100ms内投入，100ms后仅有后备保护 振荡以及非全相运行过程中发生故障无法快速切除 保护灵敏度低，耐受过渡电阻能力差，动作时间长 发展性故障由后备保护切除，无法快速切除 3. 微机保护 计算机技术、通信技术、数字信号处理技术的发展，促进了微机保护的产生和发展 微机保护的特点 工频量为主、谐波为辅（由互感器特性决定） 保护原理和保护硬件平台独立 动作特性由动作方程决定，可以实现复杂的保护原理 原理和软件程序的可靠性决定着保护动作的可靠性 3. 微机保护 微机保护对传统保护性能的提升 微机保护对传统保护性能的提升是由于其能够采用以下新技术改进传统保护存在的问题： 故障分量的应用 选相元件及发展性故障识别元件的应用 自适应保护原理的应用 光纤通信技术的应用 3. 微机保护 故障分量的应用 故障分量的概念 3. 微机保护 故障分量的应用 故障分量的提取 3. 微机保护 故障分量的应用 故障分量的特点 不受负荷的影响 通过计算系统阻抗识别系统运行方式的变化 保护安装处故障分量电流与故障支路电流同相位 3. 微机保护 故障分量的应用 故障分量方向元件 3. 微机保护 故障分量的应用 故障分量方向元件 3. 微机保护 故障分量的应用 故障分量方向元件的评价 动作速度快 方向性明确，灵敏度高 不受负荷影响 不受过渡电阻影响 不受故障类型的影响 3. 微机保护 故障分量的应用 故障分量的距离保护 动作方程 相间故障 接地故障 由入端阻抗函数得到网络输入端电流、电压的时域表达式为： 上式变形得到： 4. 智能电网的保护 参数识别的基本思路 取k个测量数据对 （k=n+m+1)，可得到一系列的微分方程 ，写成矩阵形式为 由最小二乘方法得到系数向量c的估计值，即 4. 智能电网的保护 参数识别的基本思路 系数向量c和网络中各元件参数之间存在如下的一般关系 因此求解如下的最小二乘优化问题可得到网络中所有元件的参数，从而确定网络的所