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纵联方向比较式保护

2015-12-09 13:07:10 点击:1038

过电流保护、电压电流连锁式保护和方向性过电流保护等,均只反映保护安装处一点的电压和电流,除了在应用于末端线路时I段保护能够快速切除全线的故障外,其他情况下I段保护仅能保护线路的一部分,且保护区的大小随着运行方式的变化而变化。线路其他部分的故障必须依靠Ⅱ段保护经延时来切除。应用这些仅反映单端电气量的保护在整定时都必须考虑运行方式的变化,而配电系统中运行方式的变化又非常大,特别是分布式光伏加入后运行方式将更加多样化,从而使保护的整定变得十分困雕保护的性能有时难以满足选择性、灵敏性和速动性的要求。
纵联方向比较式保护是一种同时反映多点电气量的保护装置。它在彼保护设备的每一端都装设一个止方向指向被保护设备故障方向的测量元件。当各侧的故障方向测量元件都反映为正向故障时,说明一定是被保护设备内部的故障,此时各电源端的保护装置都应该动作,将相应的断路器跳开,切断短路电流流通的通路。当任何一侧反映为反方向故障时,一定是被保护设备外部的故障,此时被保护设备各侧的保护装置均不应该动作,被保护设备不会被切除。

通常情况下,故障方向测量元件为功鲨方向继电器。在某一侧相邻的系统为纯负荷无源网络的情况下,按躲过最大负荷电流整定的过电流元件本身也能够反映故障的方向,即当它动作时,表明故障一定在负荷一侧,它不动作时,表明故障不在负荷一侧。

当被保护设备为变压器、母线、电抗器以及电容器等设备时,被保护设备的各端均在同一个厂站之内,实现纵联方向比较的方法口可以有两种:一种方法是在被保护设备的每一侧均安装一个独立的故障方向测量元件,然后将它们的检测信息汇集在一起,用一个专门逻辑器件来根据纵联方向比较式保护的基本原理判断是否存在内部故障,存在内部故障的情况下令所有的电源侧断路器跳闸,切断短路电流的路径;无内部故障的情况下,确保各侧的断路器均不动作,被保护设备继续运行。第二种方法是将被保护设备各侧的电压和电流均送到一个集中的装置中,在该装置内部检测各侧的故障方向,并进行逻辑比较判断被保护设备内部趕否有故障,决定是否跳开相应的断路器。

当被保护设备为配电线路时,由于被保护设备的各端并不在一个厂站之内,而是位于相距数千米甚至是数十千米的两个或多个不同的厂站之内,此时不可能将各端的电压电流送到一个装置中进行分析处理,所以只可能在被保护设备的每一端都装设一个方向元件,然后利用通信网络将各侧的方向元件联系在一起,共同构成纵联方向比较式保护的方案。

在纵联方向比较式保护中,通信网络仅需要传送各侧方向元件动作的信,而该信息为逻辑信号,只有“动作”和“不动作”两种状态,可以简单地用两种不同的物理状态来表示,所以通信的信息量非常少。但由于继电保护对可靠性、速动性要求较高,所以要求通信系统必须能够高速、可靠地传送各侧方向元件的信息。可以应用的通信方式包括电力线载波通信、电力微波通信、光纤通信和专用电缆通信等。早期的线路纵联方向比较式保乏护主要采用电力线载波通信,通常用载波信号的“有”和“无”或者信号频率的“高”和“低”来代表方向元件的“动作”和“不动作”两种状态。近年来光纤通信技术得到,陕速发展和广泛应用,应用光纤传输继电保护信息得到了越来越为广泛的应用。但是无论是电力线载波通信还是光纤通信,都需要较大的投资、安装和维护工作量,因此,纵联方向比较式保护主要是应用于220kV及以上电压等级的输电线路中,以及部分较为重要的110kV线路中。

配电系统在引入分布式发电设备之前,主要为单电源辐射状网络,电压、电流保护基本能够满足配电系统对继电保护的要求,所以很少应用纵联保护。分布式光伏接入后,传统的电压、电流保护已经难以满足要求,方向性电流保护虽然性能有所改善,适应性优于电压、电流保护,但仍难完全满足各种不同运行方式的需求。将纵联保护原理引入含有分布式光伏的配电系统,是解决其保护问题的重要方法之一。