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縱聯方向比較式保護

2015-12-09 13:07:10 點擊:1678

過電流保護、電壓電流連鎖式保護和方向性過電流保護等,均只反映保護安裝處一點的電壓和電流,除了在應用于末端線路時I段保護能夠快速切除全線的故障外,其他情況下I段保護僅能保護線路的一部分,且保護區的大小隨著運行方式的變化而變化。線路其他部分的故障必須依靠Ⅱ段保護經延時來切除。應用這些僅反映單端電氣量的保護在整定時都必須考慮運行方式的變化,而配電系統中運行方式的變化又非常大,特別是分布式光伏加入后運行方式將更加多樣化,從而使保護的整定變得十分困雕保護的性能有時難以滿足選擇性、靈敏性和速動性的要求。
縱聯方向比較式保護是一種同時反映多點電氣量的保護裝置。它在彼保護設備的每一端都裝設一個止方向指向被保護設備故障方向的測量元件。當各側的故障方向測量元件都反映為正向故障時,說明一定是被保護設備內部的故障,此時各電源端的保護裝置都應該動作,將相應的斷路器跳開,切斷短路電流流通的通路。當任何一側反映為反方向故障時,一定是被保護設備外部的故障,此時被保護設備各側的保護裝置均不應該動作,被保護設備不會被切除。

通常情況下,故障方向測量元件為功鯊方向繼電器。在某一側相鄰的系統為純負荷無源網絡的情況下,按躲過最大負荷電流整定的過電流元件本身也能夠反映故障的方向,即當它動作時,表明故障一定在負荷一側,它不動作時,表明故障不在負荷一側。

當被保護設備為變壓器、母線、電抗器以及電容器等設備時,被保護設備的各端均在同一個廠站之內,實現縱聯方向比較的方法口可以有兩種:一種方法是在被保護設備的每一側均安裝一個獨立的故障方向測量元件,然后將它們的檢測信息匯集在一起,用一個專門邏輯器件來根據縱聯方向比較式保護的基本原理判斷是否存在內部故障,存在內部故障的情況下令所有的電源側斷路器跳閘,切斷短路電流的路徑;無內部故障的情況下,確保各側的斷路器均不動作,被保護設備繼續運行。第二種方法是將被保護設備各側的電壓和電流均送到一個集中的裝置中,在該裝置內部檢測各側的故障方向,并進行邏輯比較判斷被保護設備內部趕否有故障,決定是否跳開相應的斷路器。

當被保護設備為配電線路時,由于被保護設備的各端并不在一個廠站之內,而是位于相距數千米甚至是數十千米的兩個或多個不同的廠站之內,此時不可能將各端的電壓電流送到一個裝置中進行分析處理,所以只可能在被保護設備的每一端都裝設一個方向元件,然后利用通信網絡將各側的方向元件聯系在一起,共同構成縱聯方向比較式保護的方案。

在縱聯方向比較式保護中,通信網絡僅需要傳送各側方向元件動作的信,而該信息為邏輯信號,只有“動作”和“不動作”兩種狀態,可以簡單地用兩種不同的物理狀態來表示,所以通信的信息量非常少。但由于繼電保護對可靠性、速動性要求較高,所以要求通信系統必須能夠高速、可靠地傳送各側方向元件的信息??梢詰玫耐ㄐ欧绞桨娏€載波通信、電力微波通信、光纖通信和專用電纜通信等。早期的線路縱聯方向比較式保乏護主要采用電力線載波通信,通常用載波信號的“有”和“無”或者信號頻率的“高”和“低”來代表方向元件的“動作”和“不動作”兩種狀態。近年來光纖通信技術得到,陜速發展和廣泛應用,應用光纖傳輸繼電保護信息得到了越來越為廣泛的應用。但是無論是電力線載波通信還是光纖通信,都需要較大的投資、安裝和維護工作量,因此,縱聯方向比較式保護主要是應用于220kV及以上電壓等級的輸電線路中,以及部分較為重要的110kV線路中。

配電系統在引入分布式發電設備之前,主要為單電源輻射狀網絡,電壓、電流保護基本能夠滿足配電系統對繼電保護的要求,所以很少應用縱聯保護。分布式光伏接入后,傳統的電壓、電流保護已經難以滿足要求,方向性電流保護雖然性能有所改善,適應性優于電壓、電流保護,但仍難完全滿足各種不同運行方式的需求。將縱聯保護原理引入含有分布式光伏的配電系統,是解決其保護問題的重要方法之一。

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