纵联差动保护仿真文献综述
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纵联差动保护的原理
纵联差动保护是一种用于保护电力系统中高压线路、变压器等设备的电气保护装置。
它的原理是通过比较保护范围内各个设备的电流,来检测是否有设备发生故障,并及时地切断故障电路,以避免故障扩大。
纵联差动保护装置通常由一台差动继电器和多个电流互感器组成。
电流互感器用于采集各个设备的电流信号,差动继电器则将这些信号进行比较,从而检测是否有设备故障。
当差动继电器检测到设备故障时,它会向保护范围内的断路器或隔离开关发送信号,使其切断故障电路。
需要注意的是,为了避免误动作,纵联差动保护装置还需要进行一系列的参数设置和测试,以确保其能够准确地检测故障并及时切断电路。
纵联电流差动保护意义纵联电流差动保护是电力系统中常用的一种保护方式,它的作用是检测电力系统中的电流差异,当电流差异超过设定值时,发出保护信号,切断故障电路,保护电力设备的安全运行。
本文将从纵联电流差动保护的原理、应用和发展趋势等方面进行探讨。
纵联电流差动保护是一种基于电流差异的保护方式,它通过比较电流差动值与设定值的大小来判断系统是否存在故障。
在电力系统中,各个相位的电流值应该是相等的,但当系统存在故障时,电流的分布会发生变化,导致电流差异产生。
纵联电流差动保护利用这种差异来进行故障检测和保护动作。
纵联电流差动保护的主要应用是在变电站和输电线路中。
在变电站中,电流差动保护可以用于保护变压器、发电机和母线等设备,及时切断故障电路,防止故障扩大。
在输电线路中,电流差动保护可以用于保护线路的安全运行,检测和切除故障电流,保证电力系统的可靠性。
纵联电流差动保护具有以下几个优点。
首先,它可以实现快速的动作,及时切断故障电路,减小故障损失。
其次,它具有灵敏度高、可靠性好的特点,可以检测到微弱的电流差异,有效保护电力设备的安全运行。
此外,纵联电流差动保护还具有自适应性,可以根据系统的变化自动调整保护参数,提高保护的准确性和稳定性。
纵联电流差动保护在近年来得到了广泛的应用和发展。
随着电力系统规模的不断扩大和电力设备的不断更新,对保护技术的要求也越来越高。
纵联电流差动保护作为一种成熟的保护方式,具有较高的可靠性和适应性,受到了广大电力工程师的青睐。
然而,纵联电流差动保护也存在一些问题和挑战。
首先,纵联电流差动保护对系统的接地方式有一定要求,需要保证系统的中性点接地可靠。
其次,纵联电流差动保护对系统的接线方式和电流互感器的布置也有一定的要求,需要满足一定的准确性和可操作性。
此外,纵联电流差动保护在应对复杂故障情况时可能出现误动作或漏动作的情况,需要进一步提高保护的灵敏度和准确性。
为了解决以上问题,纵联电流差动保护的发展方向主要有以下几个方面。
浅谈输电线路的纵联保护摘要:本文首先就输电线路纵联保护原理、概念、分类进行了介绍,而后进一步深入,对纵联差动保护应解决的主要问题及解决措施展开了剖析。
关键字:纵联保护;故障;光纤纵联差动保护一、纵联保护(一)基本原理纵联保护是将线路两侧测量信息进行判断实现全线速动保护,其基本原理有如下三种:(二)概念和分类将线路两侧测量信息传到对侧进行比较构成的全线速动保护,称作线路纵联保护。
线路纵联保护不需与其他保护配合,不受负荷电流的影响,不反应系统震荡,有良好的选择性。
通常用高频通道组成的纵联保护称高频保护,用光纤通道组成的纵联保护称光纤纵联差动保护。
二、纵联差动保护应解决的主要问题及措施(一)纵联差动保护应解决的主要问题1、输电线路电容电流的影响电容电流是从线路内部流出的电流,因此它构成动作电流。
由于负荷电流是穿越性的电流,它只产生制动电流。
所以在空载或轻载下电容电流最容易造成保护误动。
2、外部短路或外部短路切除时产生的不平衡电流外部短路或外部短路切除时,由于两端电流互感器的变比误差不一致、暂态过程中由于两端电流互感器的暂态特性不一致、二次回路的时间常数的不一致产生不平衡电流。
3、重负荷线路区内经高阻接地时灵敏度不足的问题4、正常运行时电流感器(TA)断线造成纵联电流差动保护误动作正常运行时当输电线路一端的TA断线时差动继电器的动作电流和制动电流都等于未断线一端的负荷电流。
由于差动继电器的制动系数小于1,起动电流值又较小,因此工作点将落在比率制动特性的动作区内造成差动继电器动作。
5、弱电端拒动的问题当线路有一端背后无电源或为小电源时该端称为弱电端。
6、输电线路两端保护采样时间不一致所产生的不平衡电流的问题引起两侧采样不同步的原因:(1)两侧装置上电时刻的不一致;(2)一侧数据传送到另一侧有通道时延和数据接收时延;(3)两侧装置晶振存在固有偏差;(二)解决措施1、防止电容电流造成保护误动的措施(1)提高差动继电器比率制动曲线中的起动电流Iqd的定值来躲电容电流的影响。
电动机纵联差动保护一、比率制动差动保护 (1)电动机二次额定电流1n TAI n =•(2)差动保护最小动作电流I s =K rel (·K cc ·K er +Δm )I nap K K rel ——可靠系数,取K rel =2ap K ——外部短路切除引起电流互感器误差增大的系数(非周期分量系数)=2 ap K K cc ——同型系数,电流互感器同型号时取K cc =0.5,不同型号时K cc =1 K er ——电流互感器综合误差取K er =0.1 Δm ——通道调整误差,取Δm =0.01~0.02I s =2 (2×0.5×0.1+0.02)I n =0.24 I n一般情况下,取I s =(0.25~0.35)I n ,当不平衡电流较大时,I s =0.4I n (3)确定拐点电流I t 有些装置中拐点电流是固定的,如I t = I n ;当拐点电流不固定时可取I t = (0.5~0.8)I n (4)确定制动特性斜率s 按躲过电动机最大起动电流下差动回路的不平衡电流整定最大起动电流I st ·max 下的不平衡电流I umb ·max 为I umb ·max =(·K cc ·K er +Δm ) I st ·maxap K =2,K cc =0.5,K er =0.1,Δm=0.02,I st ·max =K st I n (取I st =10)ap KI umb ·max =(2×0.5×0.1+0.02)10I n =1.2I n比率制动特性斜率为tn st sumb rel I I K I I K s −−=•maxK rel =2,当I s =0.3 I n ,I t =0.8 I n ,K st =72 1.20.30.3470.8n n n nI I s I I ×−==−一般取s =0.3~0.5 (5)灵敏系数计算电动机机端最小两相短路电流为(2)12K L I x x =•′+x ′- 电动机供电系统处最小运行方式时折算到S B 基准容量的系统阻抗标幺值 U B - 电动机供电电压级的平均额定电压U B =6.3(10.5)kV X L - 电动机供电电缆折算到S B 基准容量的阻抗标幺值制动电流(2)resTA2K I I n =相应的动作电流为(2)op s t TA 2KI I I S I n ⎛⎞=+−⎜⎟⎝⎠灵敏系数满足以下条件(2)senTA op1.5(2)K I K n I =≥ (6)差动速断动作电流按躲过电动机起动瞬间最大不平衡电流条件整定 I i =K rel I umb ·maxK rel – 可靠系数取K rel =3.5~4.5I umb ·max =1.2 I n 则I i =(3.5~4.5)×1.2 I n =(4.2~5.2) I n一般取I i =(4~6) I n 要求电动机机端两相短路时(2)senTA i1.2K I K n I =≥ (7)差流越限告警,取差流越限告警定值为15% I n ,告警延时一般装置内部固定(8)动作时限,差动保护本身不需设动作时限,但有的装置为躲暂过程而设了动作时限,此时可取动作时限0.03~0.05 s 。
线路纵联差动保护的原理线路纵联差动保护,听起来有点高深,其实它就像我们生活中保护自己的“小卫士”。
想象一下,咱们在马路上走,突然有车冲过来,肯定得迅速躲开吧?这就是保护机制的核心!线路纵联差动保护就是在电力系统中,负责监测电流的变化,一旦发现异常,它就会“警报大作”,确保设备的安全。
你可能会问,什么叫纵联差动保护呢?简单说,就是通过比较进出电流的差别来判断设备是否出现故障。
就好比咱们买水果,秤上显示的重量跟实际不符,肯定得检查一下。
正常情况下,电流进来的数量和出去的数量应该是一样的,就像你进门和出门时拿的包包一样多。
如果有“包包”少了,那就得引起警觉了。
这套保护机制工作起来可是一点不含糊。
它通常会把进线和出线的电流进行实时比较,如果发现电流有明显的差异,就会发出“嘿,出问题了”的信号,进而迅速切断电源。
就像你在家里看到电器冒烟,第一反应肯定是拔掉插头,防止火灾发生。
这样一来,线路上的设备就能得到及时的保护,避免出现更大的损失。
在电力系统中,纵联差动保护可不是单枪匹马,它往往和其他保护装置一起联手作战。
想象一下,一个保安队伍,大家分工明确,互相配合。
当其中一个发现了可疑人员,立刻就会通知其他人,形成合力来解决问题。
这样一来,整体的保护效果就大大提升了。
哎,生活中也是这样,团队的力量就是大!这种保护机制在实际应用中也特别灵活。
无论是变电站还是发电厂,线路纵联差动保护都能派上用场。
比如说,发电机一旦发生短路,电流变化很大,保护系统就会迅速响应,切断电源,确保其他设备不受影响。
说白了,就是为设备撑起一把保护伞,抵挡风雨,给我们带来安心。
这套系统的设计也不是一朝一夕能完成的。
它需要专业的人士进行细致的调试和维护,确保每一个环节都能顺畅运行。
就像开车上路,车子得定期保养,不然出个小故障,那就麻烦大了。
电力系统也一样,时刻保持良好的状态,才能避免突发事件。
在未来,随着科技的进步,线路纵联差动保护的技术也会越来越先进。
变压器纵联差动保护原理变压器纵联差动保护是一种用于保护变压器的重要保护装置,主要用于检测变压器绕组之间的电流差异,以便快速准确地判断是否发生了内部故障。
以下是变压器纵联差动保护的基本原理:1. 基本原理:-纵联差动保护通过比较变压器绕组之间的电流来检测潜在的内部故障。
正常工作状态下,变压器的输入电流等于输出电流,即两侧绕组电流相等。
当发生内部故障时,如绕组短路或绝缘故障,绕组之间的电流差异将导致纵联差动电流。
2. 电流比较:-纵联差动保护系统会同时监测变压器高压绕组和低压绕组的电流。
这些电流通过电流互感器(CT)测量,并传输到差动保护设备中。
设备将两侧电流进行比较,正常情况下两侧电流应该平衡。
3. 设定电流和灵敏性:-差动保护设备设有一定的电流差动保护设定值。
当变压器内部发生故障时,导致两侧电流不平衡,超过设定值时,差动保护将启动,产生差动保护动作信号。
4. 差动保护动作:-一旦检测到电流差异超过设定阈值,差动保护设备会发出保护动作信号。
这通常包括切断电源、关闭刀闸等措施,以隔离变压器并防止故障蔓延。
5. 灵敏性和稳定性:-纵联差动保护需要在足够灵敏的同时保持稳定性,以防止误动作。
因此,设定值的选择、电流互感器的准确性和保护装置的灵敏性都是设计中需要考虑的关键因素。
6. 复合差动保护:-为了提高保护的可靠性,有时会采用复合差动保护,结合其他保护元件,如零序电流保护、过流保护等。
这样可以增加差动保护的鲁棒性,减少误动作的可能性。
变压器纵联差动保护是确保变压器正常运行和防止故障蔓延的关键保护装置之一。
通过及时、准确地检测内部故障,它有助于提高电力系统的可靠性和稳定性。
纵联和横联差动保护的原理~!电网的纵联差动保护电流、电压和距离保护属于单端保护,不能瞬时切除保护范围内任何地点的故障。
这就不能满足高压输电线路系统稳定的要求。
如何保证瞬时切除高压输电线路故障?解决办法:采用线路纵差动保护线路纵差动保护是利用比较被保护元件始末端电流的大小和相位的原理来构成输电线路保护的。
当在被保护范围内任一点发生故障时,它都能瞬时切除故障。
-、纵联差动保护的工作原理电网的纵联差动保护反应被保护线路首末两端电流的大小和相位,保护整条线路,全线速动。
纵联差动保护原理接线如下图所示。
,即为电流互感器二次电流的差。
差回路:继电器回路。
正常'流入继电器的电流为I2—I2运行:流入差回路的电流外部短路:流入差回路中的电流为指出:被保护线路在正常运行及区外故障时,在理想状态下,流入差动保护差回路中的电流为零。
实际上,差回路中还有一个不平衡电流Ibp。
差动继电器KD的起动电流是按大于不平衡电流整定的,所以,在被保护线路正常及外部故障时差动保护不会动作。
内部短路:流入差动保护回路的电流为被保护线路内部故障时,流入差回路的电流远大于差动继电器的起动电流,差动继电器动作,瞬时发出跳闸脉冲,断开线路两侧断路器。
结论: 1、差动保护灵敏度很高 2、保护范围稳定 3、可以实现全线速动 4、不能作相邻元件的后备保护二、纵联差动保护的不平衡电流 1.稳态情况下的不平衡电流该不平衡电流为两侧电流互感器励磁电流的差。
差动回路中产生不平衡电流最大值为式中 KTA一电流互感器 10%误差; max—被保护线路外部短路时,流过保护线路的最大短路电流。
∙Ktx—电流互感器的同型系数,两侧电流互感器为同型号时,取0.5,否则取l; Id 2.暂态不平衡电流纵联差动保护是全线速动保护,需要考虑在外部短路时暂态过程中差回路出现的不平衡电流,其最大值为 2。
三、纵联差动保护的整定计算~式中Kfz——非周期分量的影响系数,在接有速饱和变流器时,取为1,否则取为1.5 差动保护的动作电流按躲开外部故障时的最大不平衡电流整定为防止电流互感器二次断线差动保护误动,按躲开电流互感器二次断线整定灵敏度校验:四、纵联差动保护的评价优点:全线速动,不受过负荷及系统振荡的影响,灵敏度较高。
本科毕业设计(论文)文献综述
课题名称: 基于LabVIEW的输电
线路纵联差动保护
的研究
1
一、课题国内外现状
基于LabVIEW的输电线路的纵联差动保护,首先应该从纵联差动保护说
起。电流纵联差动保护凭借其优越性在电力系统中得到广泛应用,因此我的
毕业设计也将以电流纵联差动保护为研究对象。
追溯电流纵联差动保护的历史,用金属导引线作为通信通道的导引线纵
联差动保护,是最早的输电线路电流纵联差动保护。输电线路的纵联保护根
据所应用的通道分为导引线保护、载波保护、微波保护和光纤通道保护。按
照输电线路两端所用的保护原理分类,又可分为纵联差动保护、方向比较式
纵联保护和距离纵联保护。不同分类方法的各种保护任意组合,构成多种多
样的保护方式,导引线纵联差动保护就是如此组合得来。在光纤通道普及后,
导引线正在被光纤所取代,但是其基本原理仍以纵联差动保护的原理为基
础。
电流纵联差动保护是反应从被保护元件各对外端口流入该元件的电流
之和的一种保护,它的选择性不是靠延时、方向、定值来保证,而是根据克
希霍夫的电流定律,即流向一个节点的电流之和等于零来保证,因此它是至
今最理想的保护原理,被誉为有绝对选择性的快速保护原理。它已被广泛的
用于电力系统发电机、变压器、母线等重要电气设备的保护。凡是有条件应
用这种保护原理的场合都使用了这种原理,短距离输电线路也不例外。目前,
随着通讯技术的高速发展,光纤电流差动保护越来越多的运用到长距离高电
压输电线路之中。在国外,数字式电流差动保护的应用较多,尤其是在日本
和英国,数字式电流差动保护是输电线路主保护中应用最多的保护,而在其
它国家也有应用。
应用LabVIEW,实现纵联差动保护的仿真,对于虚拟仪器的了解也是非
常有必要的。虚拟仪器概念提出至今,有关虚拟仪器技术的研究方兴未艾。
研究人员在虚拟仪器硬件接口、虚拟仪器软件及其设计方法等方面做了许多
有意义的研究工作,并已开发了许多实用的虚拟仪器系统。 各种虚拟仪器开
发平台为虚拟仪器的推广应用奠定了基础。美国NI公司在虚拟仪器概念出
现以后,推出了图形化虚拟仪器专用开发平台LabVIEW。这种平台采用独特
的图形化编程方式,编程过程简单方便,是目前最受欢迎的虚拟仪器主流开
发平台。
2
二、研究主要成果
差动保护的原理以克希霍夫电流定律为基础,如果不考虑输电线路分布
电容、分布电导和并联电抗器等,则电流纵联差动保护原理对任何故障都适
用。但是在真正使用时,仍然存在很多问题,针对这些问题,科学家们有了
一步又一步的研究成果。
1、对电流的幅值和相位分别传送的高频幅、相差动保护原理的研究,
提出用抗扰度最大的频率调制。
2、只传送和比较输电线路两端电流相位的电流相位比较式纵联保护。
3、利用微波或光纤通道同时传送四个电流瞬时采样值数字量的数字微
波或数字光纤电流纵联差动保护原理。
4、输电线路微机自适应分相电流纵联差动保护。
5、不受电容电流影响的基于贝瑞隆模型的分相电流差动保护。
对于现在很多课题而言,仿真实验是课题中最重要的环节。如今虚拟实
验室代替了真实的实验室,已成功地应用于许多大型实验室的实验研究和高
等学校的实验教学。它不受时间和空间的约束,弥补了传统仪器落后于科学
理论的弊端,节约投资,满足了学校教学和科研的基本要求。
三、发展趋势
国内外继电保护技术发展的趋势为:计算机化,网络化,保护、控制、
测量、数据通信一体化和人工智能化,电流差动保护作为一种简单可靠广泛
使用的继电保护原理,自然也是向着这些方面发展。随着电力系统的发展,
远距离输电、超高压输电这样的输电线路越来越多,电力系统通讯技术的迅
猛发展,电流差动保护很显然将会得到更加广泛的应用,尤其是在高压和超
高压输电线路上。
在人工智能研究的影响下,人们开始关注如何提高虚拟仪器的智能化水
平。重庆大学秦树人等提出的智能化控件的思想,通过具有一定智能的多功
能控件提高虚拟仪器灵活性。
四、存在问题
1、电流差动保护
(1)我们只能通过降低保护的灵敏度或者通过适当的补偿,来弥补电
3
容电流在超高压长线路或者电缆线路上造成的输电线路两端电流大小和相
位发生严重畸变的情况。我们需要提出在不降低保护灵敏度的情况下,实现
差动保护的新方法。
(2)虽然纵联差动保护是高压输电线路的主要快速保护原理,但是它
必须与通讯通道配合工作,因而受通信通道可靠性的影响,纵联保护的正确
率总是低于其他保护。我们需要进行无通道保护方向的研究。
2、虚拟仪器
智能化软件开发平台是虚拟仪器一个重要的发展方向。尽管目前虚拟仪
器的研究已取得许多重大进展,但现在的虚拟仪器体系仍存在以下问题:(1)
仪器开发严重依赖经验。 (2)仪器设计的效率低。 (3)仪器的可扩展性和可
重构性差。因此,采用人工智能技术提高虚拟仪器软件系统的可重构能力,
降低虚拟仪器的设计难度,真正实现用户自己定义仪器的目标,是虚拟仪器
研究中亟待解决的一项重要工作。
五、主要参考文献
1 李晓明. 现代高压电网继电保护原理. 北京: 中国电力出版社,
2007: 1-2
2 陈国清. 浅析电流互感器饱和对继电保护的影响及对策. 自动化技
术与应用, 2007, 26(10): 115-116
3 贺家李, 宋从矩. 电力系统继电保护原理(第三版). 北京: 中国电
力出版社, 1994: 7-8
4 周培华. 浅谈电力系统中继电保护的发展趋势. 科技咨询导报,
2007, 16(2): 57-58
5 于艳莉. 超高压线路电流差动保护原理的研究. [华北电力大学硕士
论文]. 2004, 36-44
6 张艳霞, 姜惠兰. 电力系统保护与控制. 北京: 清华大学出版社,
2005: 124
7 李瑞生. 光纤电流差动保护与通道测试技术. 北京: 中国电力出版
社, 2005: 2
8 董新洲, 苏斌, 薄志谦等. 特高压输电线路继电保护特殊问题的研
4
究. 电力系统自动化, 2004, 22(28): 19-22
9 苏斌, 董新洲, 孙元章. 适用于特高压线路的差动保护分布电容
电流补偿算法. 电力系统自动化, 2005, 29(8): 36-40
10 罗晓宇, 王秀梅. 数字式纵联电流差动保护算法同步策略探讨.
电力自动化设备, 2006, 7(26): 90-94
11 吴心弘. 线路纵联差动保护研究. [浙江大学硕士论文]. 2006:10-15
12 陈建玉, 孟宪民, 张振旗等. 电流互感器饱和对继电保护影响的
分析及对策. 电力系统自动化, 2000, 24(6): 54-56
13 K Mok Aloysius, Stuart Douglas. RTL Semantics for LabVIEW. IEEE
Aerospace Applications Conference Proceedings, 2001: 61-71
14 Swain Nikunjak, James. Remote Data Acquisition Control and Analysis
using LabVIEW Front Panel and Real Time Engine. IEEE Region Jamaica
Proceedings Institute of Electrical and Electronics Engineers, 2003: 1-6
15 Turley Russ, Wright Matthew. Developing Engine Test Software in
LabVIEW. IEEE Systems Readiness Technology Conference, 2002: 89-93
16 Stegawski M A, SchaumannR. A New Virtual-Instrumentation Based
Experimenting Environment for Undergraduate Laboratories with Application in
Research an Manufacturing. IEEE Trans IM, 1998, 47(2): 1503-1507
17 C C Ko, B M Chen, S H Chen. A Large Scale Web-based Virtual
Oscilloscope Laboratory Experiment, IEEE Engineering Science and Education
Journal. 2000, 9(2): 69-76
18 Fortino Giancarlo. Multimedia Networking-based Approach to the
Development of Distributed Virtual Instruments. IEEE Instrumentation and
Measurement Technology Conference, 2005: 1863- 1867
指导教师审阅签字:
年 月 日