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配電箱廠家：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理
摘要：電力線載波保護(hù)電力線載波保護(hù)(power line earrier pilot proteetion system)，是利用高壓輸電線路為載波通道傳輸本線路各端的保護(hù)信息，并以其相互比較為 動(dòng)作判據(jù)的一種線路縱聯(lián)保護(hù)。 它是迄今為止得到廣泛采用并在可預(yù)見的將來仍將使用的一種線路縱聯(lián)保護(hù)。組成安裝在本線路兩端的阻波器，阻止載頻兩端高壓母線，藕合電容器隔離工頻高壓并形成載頻通路只能利用有限的帶寬，電力線載波保護(hù)只適用于傳輸“有一無”信息的方向比 較式縱聯(lián)保護(hù)或電流相位比較式縱聯(lián)保護(hù)，以及窄帶 移頻式的遠(yuǎn)方跳閘裝置。
正文：
1 電力線載波縱聯(lián)保護(hù)
1. 1通道組成
電力線載波縱聯(lián)保護(hù)主要由電力線載波通道、保護(hù)接口設(shè)備及保護(hù)裝置等共同組成，通常保護(hù)接口設(shè)備置于載波機(jī)內(nèi), 與載波機(jī)輸電線路共同組成保護(hù)通道。按照220 kV 及以上線路主保護(hù)雙重化原則的要求, 縱聯(lián)保護(hù)信號(hào)的傳輸通道也要求雙重化。采用相? 相耦合的通道能滿足雙通道的要求, 一旦線路發(fā)生單相接地故障時(shí), 通道仍然能傳輸高頻信號(hào)。但發(fā)三相接地故障時(shí), 高頻通道也隨之中斷, 此時(shí)縱聯(lián)保護(hù)無法實(shí)現(xiàn), 必須采用其他的補(bǔ)償方式。
1.2 縱聯(lián)保護(hù)的工作原理及方式
按照保護(hù)的動(dòng)作原理, 縱聯(lián)保護(hù)可分為差動(dòng)縱聯(lián)保護(hù)和方向縱聯(lián)保護(hù)。差動(dòng)縱聯(lián)保護(hù)是利用通道將本側(cè)電流的波形或代表電流相位的信號(hào)傳送到對(duì)側(cè), 每側(cè)保護(hù)根據(jù)對(duì)兩側(cè)電流的幅值和相位比較的結(jié)果, 區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。方向縱聯(lián)保護(hù)是本文重點(diǎn)探討的內(nèi)容,其動(dòng)作原理是: 由線路兩側(cè)的方向元件分別對(duì)故障的方向做出判斷, 利用通道將判別結(jié)果（邏輯信號(hào))傳送到對(duì)側(cè),每側(cè)保護(hù)根據(jù)兩側(cè)繼電器的動(dòng)作邏輯來區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障, 即通過對(duì)兩側(cè)的故障方向進(jìn)行間接比較后, 再?zèng)Q定是否動(dòng)作跳閘。按動(dòng)作跳閘邏輯來分，主要有允許式、閉鎖式和解除閉鎖式3種方式。
( 1)允許式
允許式是縱聯(lián)保護(hù)常用的一種方式。載波通道正常運(yùn)行時(shí), 收信機(jī)不斷收到對(duì)端發(fā)送的頻率為fG的監(jiān)頻信號(hào), 其功率較小, 用以監(jiān)視高頻通道的完好性。當(dāng)正向區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí), 對(duì)側(cè)方向元件動(dòng)作, 兩側(cè)發(fā)信機(jī)停發(fā)fG, 而改發(fā)跳頻信號(hào)fT, 并將其功率提升。收信機(jī)收到此信號(hào)后, 即允許本端保護(hù)跳閘。按一般規(guī)定, 從母線指向線路的方向?yàn)檎较? 從線路指向母線的方向?yàn)榉捶较?。圖2所示為信號(hào)邏輯圖。圖中表示在線路發(fā)生故障時(shí)( g 點(diǎn)發(fā)生接地故障) , 由功率方向?yàn)檎囊粋?cè)向?qū)?cè)(A B、C D、D C、F E )發(fā)送允許信號(hào), 每側(cè)的保護(hù)必須在方向元件動(dòng)作, 同時(shí)又收到對(duì)側(cè)允許信號(hào)之后, 才能動(dòng)作跳閘。顯然本例中只有故障
線路C、D 兩側(cè)的保護(hù)滿足動(dòng)作跳閘的條件, 而對(duì)于非故障線路( AB、EF) , 一側(cè)是方向元件動(dòng)作( A、F) , 但收不到允許信號(hào), 另一側(cè)( B、E )是收到了允許信號(hào), 但方向元件不動(dòng)作, 因此不能跳閘。當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí), 難免會(huì)遇到高頻信號(hào)通過故障點(diǎn)時(shí)衰耗增大的問題。最嚴(yán)重的情況是區(qū)內(nèi)故障伴隨有通道破壞, 例如發(fā)生三相接地短路等, 造成允許信
號(hào)衰減過大, 甚至完全送不到對(duì)方, 結(jié)果出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng), 直接影響了保護(hù)動(dòng)作的可靠性。這是允許式的主要缺點(diǎn), 為此, 還必須通過其他的方式進(jìn)行補(bǔ)充, 才能確保保護(hù)動(dòng)作的可靠。
( 2)閉鎖式
閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的動(dòng)作邏輯: 當(dāng)任一側(cè)方向元件判斷為反方向故障時(shí), 不僅本側(cè)保護(hù)不跳閘,而且向?qū)?cè)發(fā)出信號(hào), 對(duì)側(cè)收到信號(hào)后, 輸出脈沖閉鎖其保護(hù), 避免線路越級(jí)跳閘。在外部故障時(shí), 靠近故障側(cè)的方向元件判斷為反方向故障, 所以是近故障側(cè)閉鎖遠(yuǎn)故障側(cè)。在內(nèi)部故障時(shí), 兩側(cè)方向元件都判斷為正方向故障, 雙方都不向?qū)?cè)發(fā)送閉鎖信號(hào), 于是兩側(cè)方向元件均動(dòng)用跳閘。在區(qū)外故障時(shí), 由于某種原因, 靠近故障側(cè)的啟動(dòng)元件不能動(dòng)作(如元器件損壞)。為防止正方向誤動(dòng)作, 發(fā)信機(jī)除了由啟動(dòng)元件啟動(dòng)外, 還可由收信機(jī)的輸出來啟動(dòng)。這樣在外部故障時(shí), 即使只有一側(cè)的啟動(dòng)元件啟動(dòng), 另一側(cè)接收到遠(yuǎn)方傳來的信號(hào)后, 也可啟動(dòng)發(fā)信機(jī), 向遠(yuǎn)離故障的對(duì)側(cè)保護(hù)發(fā)送閉鎖信號(hào), 避免越區(qū)誤動(dòng)。
( 3)解除閉鎖式
解除閉鎖式的工作方式: 在電網(wǎng)正常情況下, 由本側(cè)保護(hù)接口設(shè)備連續(xù)發(fā)送閉鎖信號(hào)至本側(cè)保護(hù)裝置,若本側(cè)保護(hù)既收不到對(duì)側(cè)的導(dǎo)頻信號(hào)( fG )也收不到跳頻( fT )信號(hào)(例如發(fā)生通道中斷時(shí)) , 本側(cè)保護(hù)就有可能跳閘。它可作為允許式的補(bǔ)充, 通過合理選擇啟動(dòng)延遲時(shí)間和啟動(dòng)門限電平, 使得保護(hù)在通道中斷時(shí), 仍可以在適當(dāng)延時(shí)后將故障切除, 提高保護(hù)的可靠性。但是, 在解除閉鎖信號(hào)啟動(dòng)時(shí)段, 保護(hù)容易受到鄰近線路的干擾(如雷電、刀閘操作、接地故障等) 而引起誤動(dòng), 將降低保護(hù)的安2?
2 縱聯(lián)保護(hù)通道的可靠性及安全性
2系統(tǒng)的可靠性用丟失命令的概率Pm c來表征, 按IEC 60834- 1的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量, 即全性。Pm c = (N r - N R ) /NT ( 1) 式中? N T為發(fā)送的命令數(shù); NR為接收的命令數(shù)。Pm c的值越大, 保護(hù)拒動(dòng)的可能性越大, 系統(tǒng)的可靠性就越低。
2. 2安全性
系統(tǒng)的安全性用虛假命令的概率P uc表征, 其值越小越好, P uc按下式計(jì)算
P uc = N uc /N B ( 2)式中N u c為接收端的虛假命令數(shù); NB為注入的噪聲
脈沖數(shù)。所謂虛假命令, 就是可能導(dǎo)致保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)的命令。Pu c越大, 保護(hù)誤動(dòng)的可能性越高, 系統(tǒng)的安全性就越低。綜合上述2個(gè)指標(biāo), 期望Pmc、P uc都盡可能的小。
依據(jù)允許式和閉鎖式的動(dòng)作邏輯2種方式在通道遭到破壞時(shí)的可靠性及安全性的比較見表1所列。
表1 縱聯(lián)保護(hù)通道可靠性與安全性的比較
允許式/閉鎖式縱聯(lián)保護(hù)的可靠性與安全性具有一定的關(guān)聯(lián)性和互補(bǔ)性, 在實(shí)際應(yīng)用中, 應(yīng)將2種方式有機(jī)結(jié)合, 才能使保護(hù)系統(tǒng)具有較高的可靠、安全性能。