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文檔簡介
1、<p> 電力系統(tǒng)繼電保護課程設計</p><p> 題目:載波保護方法應用設計</p><p><b> 班級:</b></p><p><b> 姓名:</b></p><p><b> 學號:</b></p><p><b
2、> 課程設計任務書</b></p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 摘要7</b></p><p><b> 關(guān)鍵詞7</b></p><p> 繼電保護的基本原理8</p><p><b
3、> 繼電保護的作用9</b></p><p> 電力線載波通信存在的主要問題9</p><p> 高頻保護 (載波保護)11</p><p> 高頻阻波器的原理結(jié)構(gòu)12</p><p> 高頻收、發(fā)信機13</p><p><b> 相差高頻保護14</b>
4、;</p><p> 功率方向閉鎖高頻保護15</p><p> 高頻閉鎖方向保護概念15</p><p> 載波通道的工作方式17</p><p> 1、正常時無高頻電流方式17</p><p> 2、正常有高頻電流方式17</p><p> 3、移頻方式17<
5、;/p><p> 電力線載波信號的種類18</p><p> 1、閉鎖信號18</p><p> 2、允許信號18</p><p><b> 3、跳閘信號19</b></p><p> 載波保護噪聲干擾類型及抗干擾措施19</p><p> (一)裝設
6、抗干擾電容20</p><p> (二)在高頻通道電纜中串接電容口20</p><p> (三)裝置可靠接地20</p><p> (四)限制過電壓對裝置的影響21</p><p> (五)高頻位置停信加裝手合繼電器延時閉合接點21</p><p> (六)相一相耦合方式中,高頻差接網(wǎng)絡必須可靠接地
7、。21</p><p> 高頻保護的相關(guān)問題21</p><p> 載波通訊的不足:21</p><p> 智能小區(qū)中的應用24</p><p><b> 總結(jié)25</b></p><p><b> 參考文獻26</b></p><p
8、><b> 摘要</b></p><p> 本文對高頻載波保護做了簡要概述,分別介紹了高頻保護的基本原理,輸電線路高頻載波保護構(gòu)成 ,輸電線路高頻載波保護分類,高頻通道的構(gòu)成,高頻通道工作方式,高頻信號的應用。特別介紹了高頻閉鎖方向保護以及相差高頻保護,包括高頻閉鎖方向保護概念,閉鎖式方向縱聯(lián)保護的基本構(gòu)成,影響方向比較式縱聯(lián)保護正確動作的因素以及相差高頻保護工作原理,相差高頻保護
9、的構(gòu)成,相差高頻保護的相位特性,高頻閉鎖方向保護的實現(xiàn)特點,其中相差高頻保護有一系列重要優(yōu)點,在輸電線路縱聯(lián)保護發(fā)展過程中起了重要作用,目前在國外仍有應用。 為了在遠距離輸電線上實現(xiàn)差動保護,必須將線路一端的電氣量傳送到另一端,廣泛采用的方法之一是利用高壓輸電線本身作通道,以50~300kHz的高頻電流相互傳送兩側(cè)電氣量,這就是載波保護。又稱高頻保護。載波保護應在被保護線路兩端配置收、發(fā)信機。當收信機收到的信息是保護裝置發(fā)出跳閘命令的必
10、要條件時,則稱為允許跳閘式(簡稱允許式);當收信機收到信息就不允許發(fā)出跳閘命令時稱為閉鎖跳閘式(簡稱閉鎖式)。 控制發(fā)信的元件除應有方向性外,其正向保護范圍小于被保護線路全長者稱為欠范圍式;反之若正向保護范圍大于被保</p><p> 關(guān)鍵詞 高頻載波 載波通信 高頻閉鎖方向保護 相差高頻保護</p><p><b> 繼電保護的基本原理</b></
11、p><p> 繼電保護主要是利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時的電氣量(電流、電壓、功率、頻率等)的變化構(gòu)成繼電保護動作的原理,還有其他的物理量,如變壓器油箱內(nèi)故障時伴隨產(chǎn)生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強度的增高。大多數(shù)情況下,不管反應哪種物理量,繼電保護裝置都包括測量部分(和定值調(diào)整部分)、邏輯部分、執(zhí)行部分。</p><p> 電力系統(tǒng)運行中的參數(shù)(如電流、電壓、功率因數(shù)角)在
12、正常運行和故障情況時是有明顯區(qū)別的。繼電保護裝置就是利用這些參數(shù)的變化,在反映、檢測的基礎上來判斷電力系統(tǒng)故障的性質(zhì)和范圍,進而做出相應的反應和處理(如發(fā)出警告信號或令斷路器跳閘等)。</p><p> 繼電保護裝置的原理分析:</p><p> A、取樣單元---它將被保護的電力系統(tǒng)運行中的物理量(參數(shù))經(jīng)過電氣隔離并轉(zhuǎn)換為繼電保護裝置中比較鑒別單元可以接受的信號,由一臺或幾臺傳感器
13、如電流、電壓互感器組成。</p><p> B、比較鑒別單元---包括給定單元,由取樣單元來的信號與給定信號比較,以便下一級處理單元發(fā)出何種信號。(正常狀態(tài)、異常狀態(tài)或故障狀態(tài))比較鑒別單元可由4只電流繼電器組成,二只為速斷保護,另二只為過電流保護。電流繼電器的整定值即為給定單元,電流繼電器的電流線圈則接收取樣單元(電流互感器)來的電流信號,當電流信號達到電流整定值時,電流繼電器動作,通過其接點向下一級處理單元
14、發(fā)出使斷路器最終掉閘的信號;若電流信號小于整定值,則電流繼電器不動作,傳向下級單元的信號也不動作。鑒別比較信號“速斷”、“過電流”的信息傳送到下一單元處理。</p><p> C、處理單元---接受比較鑒別單元來的信號,按比較鑒別單元的要求進行處理,根據(jù)比較環(huán)節(jié)輸出量的大小、性質(zhì)、組合方式出現(xiàn)的先后順序,來確定保護裝置是否應該動作;由時間繼電器、中間繼電器等構(gòu)成。電流保護:速斷---中間繼電器動作,過電流——時
15、間繼電器動作。(延時過程)</p><p> D、執(zhí)行單元---故障的處理通過執(zhí)行單元來實施。執(zhí)行單元一般分兩類:一類是聲、光信號繼電器;(如電笛、電鈴、閃光信號燈等)另一類為斷路器的操作機構(gòu)的分閘線圈,使斷路器分閘。</p><p> E、控制及操作電源---繼電保護裝置要求有自己獨立的交流或直流電源,而且電源功率也因所控制設備的多少而增減;交流電壓一般為220伏,功率1KVA以上。
16、</p><p><b> 繼電保護的作用</b></p><p> 隨著自動化技術(shù)的發(fā)展,電力系統(tǒng)的正常運行、故障期間以及故障后的恢復過程中,許多控制操作日趨高度自動化。這些控制操作的技術(shù)與裝備大致可分為兩大類:其一是為保證電力系統(tǒng)正常運行的經(jīng)濟性和電能質(zhì)量的自動化技術(shù)與裝備,主要進行電能產(chǎn)生過程的連續(xù)自動調(diào)節(jié),動作速度相對遲緩,調(diào)節(jié)穩(wěn)定性高,把整個電力系統(tǒng)或其
17、中的一部分作為調(diào)節(jié)對象,這就是通常理解的“電力系統(tǒng)自動化控制”。其二是當電網(wǎng)或電氣設備發(fā)生故障,或出現(xiàn)影響安全運行的異常情況時,自動切除故障設備和消除異常情況的技術(shù)與裝備,其特點是動作速度快,其性質(zhì)是非調(diào)節(jié)性的,這就是通常理解的“電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置”。</p><p> 電力系統(tǒng)繼電保護的基本作用是:在全系統(tǒng)范圍內(nèi),按指定分區(qū)實時的檢測各種故障和不正常運行狀態(tài),快速及時地采取故障隔離或告警等措施,以
18、求最大限度地維持系統(tǒng)的穩(wěn)定,保持供電的連續(xù)性,保障人身的安全,防止或減輕設備的損壞。</p><p> 電力線載波通信存在的主要問題</p><p> 進入八九十年代以來,我國電力事業(yè)和電力系統(tǒng)以前所末有速度迅猛發(fā)展。大電站、大機組、超高壓輸電線路不斷增加,電網(wǎng)規(guī)模越來越大。電網(wǎng)的發(fā)展必然對電網(wǎng)管理和技術(shù)提出更高的要求,這就要求電力系統(tǒng)通信更加完善和先進。電力線載波由于其固有的弱點:通
19、道干擾大、信息量小,再加上我們設備水平、管理維護等方面造成的穩(wěn)定性差、故障率高等不足,已顯得不能適應現(xiàn)代電網(wǎng)對通信多方面、多功能的要求;而與此同時,信息時代的到來,促進了全世界范圍內(nèi)電信科技的全面、多維發(fā)展,各種新興的通信技術(shù)不斷出現(xiàn);通信設備性能越來越先進,價格越來越低廉。于是,數(shù)字微波、衛(wèi)星通信、光纖通信、移動通信、對流層散射通信、特高頻通信、擴展頻譜通信、數(shù)字程控交換機及以數(shù)據(jù)網(wǎng)等新興通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中得以逐漸的推廣應用。<
20、;/p><p> 我們已經(jīng)看到,電力線載波已成為電力系統(tǒng)應用最為廣泛的通信手段,當然,其缺點和不足從中也得以充分體現(xiàn);加之和其它新興通信手段共存,更顯示出了其局限。目前對電力線載波評價不高似乎已是比較普遍的現(xiàn)象。然而,仔細分析,我們可以發(fā)現(xiàn),其原因也是多方面的:既有技術(shù)上的,也有管理上的;既有設備制造、工程設計施工上的,也有運行維護上的;既有客觀上的,也有認識上的。</p><p> 1、
21、載波頻率分配使用中的問題</p><p> 我國電力線載波頻率使用范圍為40~500KHZ,載波頻帶帶寬為4KHZ,所以在整個載波頻率范圍內(nèi)只能不重復安排57套載波機;而我們要使用的載波機要遠大于這個數(shù)目。實際上,即使在這個頻段內(nèi)的頻率,要完全利用也非常困難。在低頻段,存在著阻波器制作上的困難;高頻段,易受廣播信號的干擾,而且還要考慮線路對信號衰減的不均勻性等因素。而我們在對這有限的頻率安</p>
22、<p> 排使用上,可以說不少地方做得并不好,造成了一方面是頻譜緊張,一方面又浪費頻率資源。</p><p> (1) 在頻率的安排上,有些地區(qū)安排頻率帶有很大的隨意性,&127;“見縫插針”,沒有長遠的計劃,以致于干擾嚴重,不斷改頻;有些則只注意本地區(qū)頻率規(guī)劃,結(jié)果即影響了別人,又影響了自己。甚至一些上級頻率主管部門,對頻率的管理也不夠重視,在分配頻率時也沒有嚴肅認真的科學態(tài)度和科學的方
23、法。</p><p> (2) 沒有全局觀念、統(tǒng)籌意識,往往就事論事,就頻率考慮頻率。如現(xiàn)在比較普遍的情況是高頻保護占據(jù)單獨一相(A相);如果改為與載波復用,&127;則可節(jié)省下保護占用的頻帶。再有,現(xiàn)在的通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)一般是點對點結(jié)構(gòu),通道占用多,利用率低,如改組成調(diào)度程控交換網(wǎng),也可節(jié)省通道,并能達到靈活、可靠的效果。</p><p> 2、電力線載波機的問題</p&g
24、t;<p> 不可否認,國產(chǎn)載波機無論是在技術(shù)性能、工藝結(jié)構(gòu)還是在電路上,同國際上一些先進設備相比仍存在有很大的差距,從頻譜的利用率、自動增益控制(AGC)&127;范圍和靈敏度、載供系統(tǒng)的精度、濾波器的性能,到載波機整個通道頻率特性以及工作環(huán)境溫度范圍,都難以達到進口機的水平。</p><p> 實際上,比技術(shù)先進更重要的是設備的可靠性和穩(wěn)定性。國外載波機平均無故障時間(MTBF)可達
25、幾十年,在這點國產(chǎn)機是根本無法相提并論的——即使引進技術(shù)的國產(chǎn)化機如ESB500恐怕也不能保證達到甚至接近進口機的水平。</p><p> 3、配套工程存在的問題</p><p> 配套工程存在的問題主要有電源的可靠性不高和容量小、防雷技術(shù)措施不完善、儀器儀表配置不完備和落后等問題。無疑,這些問題的存在也在相當大的程度上影響了通信的可靠性。比如,有些地區(qū)由于電源引起的故障竟高達三分之二
26、!雷雨季節(jié)由于雷擊而致使通信中斷的事件也時有發(fā)生。至于儀器儀表配置不完備和落后,更是直接影響了設備正常維護測試的質(zhì)量和速度。</p><p> 4、管理運行上的問題</p><p> 管理運行上的問題是比其它問題更突出的問題。多年來,我們的工作中一直不同程度地存在著重主機輕輔機、輕配套,重設備輕人員、輕管理、輕完善等現(xiàn)象,很多必須的工作都開展不力或根本沒有開展,造成新設備剛運行一段時間
27、甚至一開始運行就出問題。舊通信系統(tǒng)、舊通道存在的問題,尤其涉及到多專業(yè)的問題,很多長期得不到解決。</p><p> (1) 領(lǐng)導重視不夠,對通信的重要性認識不足</p><p> (2) 基礎工作不扎實不健全</p><p> (3) 管理體制等方面上的問題</p><p> (4) 通信人員待遇低,通信隊伍穩(wěn)定性差</p&g
28、t;<p> 高頻保護 (載波保護)</p><p> 定義:高頻保護是用高頻載波代替二次導線,傳送線路兩側(cè)電信號的保護,原理是反應被保護線路首末兩端電流的差或功率方向信號,用高頻載波將信號傳輸?shù)綄?cè)加以比較而決定保護是否動作。高頻保護包括相差高頻保護、 高頻閉鎖距離保護和功率方向閉鎖高頻保護。</p><p> 組成:1.高頻阻波器 2.結(jié)合電容器 3.連接濾波器 4
29、.高頻電纜 5.保護間隙 6.接 地刀閘 7.高頻收、發(fā)信機組成</p><p><b> 原理結(jié)構(gòu)圖</b></p><p> 高頻阻波器的原理結(jié)構(gòu)</p><p> 高頻阻波器是電力系統(tǒng)載波通信及高頻保護的專用附屬加工設備,是載波通信及高頻保護不可或缺的一個環(huán)節(jié)。它串聯(lián)在電力線路始末兩端和
30、分支線的分支點上,用以減少變電站或分支線對高頻信號的分流(介入衰耗),并使通道衰耗均勻,在不影響工頻電流通過,保證工頻能量傳輸?shù)那疤嵯?,防止高頻信號的外溢。此外,線路高頻阻波器作為高頻通道加工設備,不僅限制變電站一次系統(tǒng)對高頻通道的分流影響,減少信號衰耗,同時還隔離變電站開關(guān)操作引起的高頻暫態(tài)分量,防止他們對高頻保護系統(tǒng)形成干擾。 </p><p> 高頻阻波器的一般結(jié)構(gòu)如圖1所示,其最主要元件是一個
31、電感線圈和一個可變電容器。電感((L)和</p><p> 電容(C)組成的并聯(lián)諧振電路,對調(diào)諧于高頻保護頻率的高頻電流呈現(xiàn)很大的阻抗,對工頻電流呈現(xiàn)很小的阻抗(約為0 04Ω),從而防止高頻信號分流。其中電感線圈(L)為強流線圈,直接串接在輸電線路上。電容器(C)為調(diào)諧元件。Lfz為輔助線圈,起到雷擊時保護調(diào)諧電容器的作用。P為閥型避雷器的放電間隙,也起到高壓下保護調(diào)諧電容器的作用。R為閥型避雷器的
32、非線性電阻。 </p><p> 2 高頻阻波器故障對高頻保護的影響 </p><p> 高頻阻波器出現(xiàn)故障后,在可能的情況下母線的對地阻抗足夠大,母線的介入衰耗可能不足以影響收發(fā)信機的收發(fā)信,收發(fā)信機收信電平足夠高,線路兩端的高頻保護裝置可以依據(jù)此電平做出正確的判斷,但是這是缺乏堅實的支撐基礎的[3,4]。這不僅僅因為母線高頻阻抗
33、</p><p><b> 高頻收、發(fā)信機</b></p><p> 高頻收發(fā)信機的作用是發(fā)送和接收高頻信號。發(fā)信機部分是由繼電保護來控制,通常都是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時,保護起動之后它才發(fā)出信號,但有時也可以采用長期發(fā)訊的方式。由發(fā)信機發(fā)出信號,通過高頻通道為對端的收信機所接收,也可為自己一端的收信機所接收。高頻收信機接收到由本端和對端所發(fā)送的高頻信號。經(jīng)過比較判
34、斷之后,再動作于跳閘或?qū)⑺]鎖。</p><p><b> 高頻保護介紹</b></p><p><b> 相差高頻保護</b></p><p> 相差高頻保護是測量和比較被保護線路兩側(cè)電流量的相位,是采用輸電線路載波通信方式傳遞兩側(cè)電流相位的。假設線路兩側(cè)的電勢同相位,系統(tǒng)中各元件的阻抗角相同。規(guī)定:電流從母線流向
35、線路為正,從線路流向母線為負。</p><p> 區(qū)內(nèi)故障:兩側(cè)電流同相位,發(fā)出跳閘脈沖;</p><p> 區(qū)外故障:兩側(cè)電流相位相差180°,保護不動作</p><p> 為了滿足以上要求,采用高頻通道正常時無信號,而在外部故障時發(fā)出閉鎖信號的方式來構(gòu)成保護。</p><p> 實際上,當短路電流為正半周,高頻發(fā)信機發(fā)出
36、信號;而在負半周,高頻發(fā)信機不發(fā)出信號。</p><p> 當被保護范圍內(nèi)部故障時。由于兩側(cè)電流相位相同,兩側(cè)高頻發(fā)信機同時工作,發(fā)出高頻信號,也同時停止發(fā)信。這樣,在兩側(cè)收信機收到的高頻信號是間斷的,即正半周有高頻信號,負半周無高頻信號。</p><p> 當被保護范圍外部故障時,由于兩側(cè)電流相位相差180°,線路兩側(cè)的發(fā)信機交替工作,收信機收到的高頻信號是連續(xù)的高頻信號。
37、由于信號在傳輸過程中幅值有衰耗,因此送到對側(cè)的信號幅值就要小一些。經(jīng)檢波限幅倒相處理后,電流為直流。</p><p> 由以上的分析可見,相位比較實際上是通過收信機所收到的高頻信號來進行的。在被保護范圍內(nèi)部發(fā)生故障時,兩側(cè)收信機收到的高頻信號重疊約10ms,于是保護瞬時的動作,立即跳閘。在被保護范圍外部故障時,兩側(cè)的收信機收到的高頻信號是連續(xù)的,線路兩側(cè)的高頻信號互為閉鎖,使兩側(cè)保護不能跳閘。</p>
38、;<p> 高頻閉鎖距離保護的評價:</p><p> 優(yōu)點:內(nèi)部故障時可瞬時切除故障,在外部故障時可起到后備保護的作用。</p><p> 缺點:主保護(高頻保護)和后備保護(距離保護)的接線互相連在一起,不便于運行和檢修。</p><p> 功率方向閉鎖高頻保護</p><p> 功率方向閉鎖高頻保護,是比較被保護
39、線路兩側(cè)功率的方向,規(guī)定功率方向由母線指向某線路為正,指向母線為負,線路內(nèi)部故障,兩側(cè)功率方向都由母線指向線路,保護動作跳閘,信號傳遞方式相同。</p><p> 最大優(yōu)點:是無時限的從被保護線路兩側(cè)切除各種故障;不需要和相鄰線路保護配合;相差高頻保護不受系統(tǒng)振蕩影響。</p><p><b> 高頻閉鎖方向保護.</b></p><p>
40、 高頻閉鎖方向保護概念:高頻閉鎖方向保護是以高頻通道經(jīng)常無電流而在外部故障時發(fā)出閉鎖信號的方式構(gòu)成的。此閉鎖信號由短路功率為負的一側(cè)發(fā)出,這個信號被兩端的收信機所接收,而把保護閉鎖。</p><p> 當區(qū)外故障時,被保護線路近短路點一側(cè)為負短路功率,向輸電線路發(fā)高頻波,兩側(cè)收信機收到高頻波后將各自保護閉鎖。如d1點短路,線路AB兩側(cè)的KA1動作,接通發(fā)信機電源,向高頻通道發(fā)信。B側(cè)的短路功率為負,KPD不動
41、作,不停信。收信機收到高頻信號,將保護閉鎖,不跳閘。</p><p> 當區(qū)內(nèi)故障時,線路兩端的短路功率方向為正,發(fā)信機不向線路發(fā)送高頻波,保護的起動元件不被閉鎖,瞬時跳開兩側(cè)斷路器。如在d2點短路,兩側(cè)KA1起動,向高頻通道發(fā)信,但兩側(cè)KPD承受正方向短路功率而起動。首先停信,與此同時閉鎖繼電器起動,發(fā)出跳閘脈沖。參考下圖</p><p> 這種保護的優(yōu)點是利用非故障線路一端的閉鎖信
42、號,閉鎖非故障線路不跳閘,而對于故障線路跳閘,則不需要閉鎖信號。這樣在區(qū)內(nèi)故障伴隨有通道的破壞時,兩端保護仍可能跳閘。這是故障啟動發(fā)信閉鎖式縱聯(lián)保護得到廣泛應用的主要原因。</p><p><b> 高頻閉鎖距離保護.</b></p><p> 距離保護可以作為變電所母線和下級相鄰線路的遠后備保護,同時由于距離保護的主要元件也可以作為實現(xiàn)閉鎖式方向縱聯(lián)保護的主要元
43、件,因此常常把兩者結(jié)合起來構(gòu)成閉鎖式距離縱聯(lián)保護,使得區(qū)內(nèi)故障時能夠瞬時切除故障,而在區(qū)外故障時則具有常規(guī)距離保護的階段式配合特性,起到后備保護的作用,從而有兩種保護的優(yōu)點,并且能簡化這個保護的接線。</p><p> 閉鎖式距離縱聯(lián)保護實際上是由兩端完整的三段式距離保護附加高頻通信部分組成,它以兩端的距離保護三段繼電器動作為故障啟動發(fā)信元件,以兩端的距離保護二段為方向判別元件和停信元件,以距離保護一段作為兩端
44、獨立跳閘段。工作原理如圖3.3所示。</p><p> 當保護范圍內(nèi)部故障時,兩端的起動元件動作,起動發(fā)信機,但兩端的距離II段也動作,又停止了發(fā)信機。當收信機收不到高頻信號時,KL觸點閉合,使距離II段可瞬時動作于跳閘。 </p><p> 當保護范圍外部故障時,靠近故障點的B端距離II段不動作,不停止發(fā)信,A端II段動作停止發(fā)信,但A端收信機可收到B端送來的高頻信號使閉鎖繼電器動作
45、,KL觸點打開,因而斷開了II段的瞬時跳閘回路,使它只能經(jīng)過II段時間元件去跳閘,從而保證了動作的選擇性。 </p><p> 高頻閉鎖距離保護存在著優(yōu)缺點其優(yōu)點是內(nèi)部故障時可瞬時切除故障,在外部故障時可起到后備保護的作用。缺點:主保護(高頻保護)和后備保護(距離保護)的接線互相連在一起,不便于運行和檢修。</p><p&g
46、t;<b> 載波通道的工作方式</b></p><p> 輸電線路縱聯(lián)保護載波通道按其工作方式可分為三大類:正常無高頻電流方式、正常有高頻電流方式和移頻方式。根據(jù)高頻保護對動作可靠性要求的不同特點,可以選用任意的工作方式,我國電力系統(tǒng)主要采用正常無高頻電流方式。</p><p> 正常時無高頻電流方式</p><p> 在電力系統(tǒng)正常
47、運行狀況下發(fā)信機不發(fā)信,沿通道不傳送高頻電流,發(fā)信機只在電力系統(tǒng)發(fā)生故障期間才由保護的啟動元件啟動發(fā)信,因此又稱之為故障啟動發(fā)信的方式。</p><p> 在利用正常無高頻電流方式時,為確知高頻通道完好,往往采用定期檢查的方法,定期檢查又可分為手動和自動兩種。在手動檢查的調(diào)節(jié)下,值班員手動啟動發(fā)信,并檢查高頻信號是否合格,通常是每班一次。該方式在我國電力系統(tǒng)中得到了廣泛的采用。自動檢查的方法是利用專門的時間元件
48、按規(guī)定時間自啟動發(fā)信,檢查通道,并向值班員發(fā)出信號。</p><p> 2、正常有高頻電流方式</p><p> 在電力系統(tǒng)正常工作條件下發(fā)信機處于發(fā)信狀態(tài),沿高頻通道傳送高頻電流,因此又稱之為長期發(fā)信方式。其主要優(yōu)點是使高頻保護中的高頻通道部分經(jīng)常處于被監(jiān)視的狀態(tài),可靠性較高;此外,無需收、發(fā)信機啟動元件,使得裝置簡化。它的缺點是因為發(fā)信機經(jīng)常處于發(fā)信狀態(tài),增加了對其他通信設備的干擾
49、時間;因為經(jīng)常處于收信狀態(tài),外界對高頻信號干擾的時間長,要求收信機自身有更高的抗干擾能力。</p><p> 應該指出,長期發(fā)信的條件下,通道部分能否得到完善的監(jiān)視要視具體情況而定。例如,當兩端發(fā)信機的工作頻率不同時,任何一端的收信機只收對端送來的高頻電流信號,收、發(fā)信機和通道的中端能夠及時發(fā)現(xiàn)。但是到兩端發(fā)信機在同一頻率時,由于任何一端的收信機不僅收到對端送來的高頻電流,同時也收到本端發(fā)信機發(fā)出的高頻電流,因
50、此,任何一個發(fā)信機或通道工作的中斷都不能直接從收信結(jié)果判斷出來,仍需采用其他附加的措施才能達到完全監(jiān)視的目的。</p><p><b> 移頻方式</b></p><p> 在電力系統(tǒng)正常運行的工況下,發(fā)信機處在發(fā)信狀態(tài),向?qū)Χ怂统鲱l率f1的高頻電流,這一高頻電流可作為通道的連續(xù)檢查或閉鎖保護之用。在線路發(fā)生故障時,保護裝置控制發(fā)信機停止送出頻率f1的高頻電流,改
51、為頻率為f2的高頻電流。這種方式能監(jiān)視通道的工作情況,提高了通道工作的可靠性,并且抗干擾能力較強;但是他占用的頻率帶寬,通道利用率低。移頻方式在國外已得到了廣泛的應用。</p><p> 電力線載波信號的種類</p><p> 按照高頻載波通道傳送的信號在縱聯(lián)保護中所起作用的不同,將電力線載波信號分為閉鎖信號、允許信號、和跳閘信號,下面來介紹這三種信號。</p><
52、p><b> 閉鎖信號</b></p><p> 閉鎖信號就是阻止保護動作于跳閘的信號。同時滿足以下兩個條件保護作用于跳閘:a本端保護元件動作;</p><p><b> b無閉鎖信號。</b></p><p> 表示閉鎖信號的邏輯方框圖如圖a</p><p> 外部故障時,近故障端
53、發(fā)出閉鎖信號,另一端收到閉鎖信號,盡管保護元件動作,但不作用于跳閘;內(nèi)部故障時,任一端都不發(fā)送閉鎖信號,兩端保護元件動作后即作用于跳閘。</p><p><b> 允許信號</b></p><p> 允許信號就是允許保護動作于跳閘的信號。同時滿足以下兩個條件保護作用于</p><p> 跳閘:a本端保護元件動作;</p>&
54、lt;p> b有允許信號。 </p><p> 表示允許信號的邏輯方框圖b</p><p> 內(nèi)部故障時:兩端都互送允許信號,保護元件動作后即作用于跳閘。</p><p> 外部故障時:近故障端不發(fā)允許信號,保護元件也不動作,不能跳閘;</p>&l
55、t;p> 遠故障端收不到允許信號,也不能動作于跳閘。</p><p><b> 3、跳閘信號</b></p><p> 跳閘信號就是直接引起跳閘的信號。</p><p> 滿足以下兩條件之一保護作用于跳閘:a 本端保護元件動作;</p><p><b> b有跳閘信號。</b><
56、;/p><p> 表示跳閘信號的邏輯方框圖c</p><p> 本端保護元件動作即作用于跳閘,與有無跳閘信號無關(guān);收到跳閘信號即作用于跳閘,與本端保護元件動作與否無關(guān);本側(cè)和對側(cè)保護元件都具有直接區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障的能力。</p><p> 載波保護噪聲干擾類型及抗干擾措施</p><p><b> 干擾源類型:</b
57、></p><p> (一)高壓隔離開關(guān)和斷路器的操作。</p><p> 這些操作可能在母線或線路上引起含有多種頻率分量的衰減震蕩波,母線(或電氣設備間的連線)相當于天線,將暫態(tài)電磁場的能量向周圍空間輻射,同時通過連接在母線或線路上的測量設備直接耦合至二次回路。斷路器操作產(chǎn)生的電磁干擾頻率一般為0.1-80mhz,每串電磁干擾波的持續(xù)時間為101as~ 10ms。由理論分析和實
58、測數(shù)據(jù)可得出如下規(guī)律:1、暫態(tài)電磁場的幅值隨電壓等級的增高而增高,主導頻率隨電壓等級增高而降低;2、與隔離開關(guān)操作相比,斷路器操作所引起暫態(tài)電磁場的幅值小,主導頻率高、脈沖總數(shù)少;3、快速隔離開關(guān)比慢速隔離開關(guān)產(chǎn)生的暫態(tài)重復頻率低、持續(xù)時間短。慢速隔離開關(guān)一次操作中可能產(chǎn)生上萬個脈沖,而快速隔離開關(guān)只產(chǎn)生幾十個脈沖。</p><p> (二)雷擊線路、構(gòu)架和控制樓。</p><p>
59、直接雷擊到戶外線路或構(gòu)架,會有大電流流入接地網(wǎng),二次電纜的屏蔽層在不同的接地點接地時,就會因地網(wǎng)電阻的存在而產(chǎn)生流過屏蔽層的暫態(tài)電流,從而在二次電纜的心線中感應出干擾電壓,線路感應的過電壓也會通過測量設備引入二次回路。由雷擊變電所在二次回路中產(chǎn)生的干擾電壓可高達30kv,其頻率可達幾兆赫。</p><p> (三)系統(tǒng)短路故障。</p><p> 系統(tǒng)短路故障與雷擊構(gòu)架一樣會引起地網(wǎng)電
60、位的升高,從而在二次電纜中引起干擾電壓。變電所內(nèi)高壓母線單相接地時,在二次電纜 Ii,線上產(chǎn)生的干擾電壓可以從幾十伏到近萬伏,暫態(tài)干擾電壓的頻率約千赫到幾百千赫。</p><p> (四)靠近高壓線路受其工頻電磁場作用。</p><p> 這對于電子束類的顯示設備產(chǎn)生電磁干擾是十分明顯的。在戶外變電所中,高壓線路或匯流排會產(chǎn)生工頻電磁場。一般而言,電壓等級越高,產(chǎn)生的電場也越大,但磁場
61、相反減小。</p><p> (五)局部放電產(chǎn)生頻率較高的電磁輻射,可能在電子設備的線路中引起電磁干擾。</p><p><b> 抗干擾措施:</b></p><p> (一)裝設抗干擾電容</p><p> (二)在高頻通道電纜中串接電容口</p><p> 高頻閉鎖式保護的原理是線
62、路本側(cè)收到對側(cè)信號且對側(cè)停信時,由“收訊輸出”給出保護動作的一對接點信號,該過程中高頻信號存在大約5ms的間斷,此間斷將作為出口動作的判據(jù)。對于采用高頻變量器直接耦合的高頻通道(結(jié)合濾波器及收發(fā)信機高頻電纜側(cè)均無電容器),在其通道的電纜芯回路中串接一個電容器(約0.05 ,交流耐壓2kV,lmin)。由于高頻電纜層兩點接地,當高壓電網(wǎng)發(fā)生接地故障,接地電流通過變電站地網(wǎng)時,在該兩接地點間的工頻地電位差將形成縱向電壓引入高頻電纜回路,可能
63、會使收發(fā)信機高頻變量器飽和,引起發(fā)信中斷,造成100Hz頻率收信缺口,使高頻閉鎖保護誤動。因此,需在該回路中串接一電容,以阻斷該工頻電流。</p><p><b> (三)裝置可靠接地</b></p><p> 由于變電所的接地網(wǎng)并非實際的等電位面,因而在不同點之間會出現(xiàn)電位差,當較大的接地電流注入接地網(wǎng)時,各點之間可能有較大的電位差,如果同一個連接的回路在變電所
64、的不同點同時接地,地網(wǎng)地電位差將竄入該連通地回路,造成不應有地分流。在有些情況下,還可能將其在一次系統(tǒng)并不存在的地電壓引入繼電保護裝置的檢測回路中,或者因分流引起保護裝置在故障過程中拒動或者誤動,所以對于微機保護裝置來說,保護屏必須要求可靠接地,而高頻保護也應按部頒要求加裝接地銅排或銅絞線(線徑不小于lOOmm ),以保證裝置在故障情況下的可靠判斷。</p><p> (四)限制過電壓對裝置的影響</p&
65、gt;<p> 為防止雷擊時產(chǎn)生過電壓,可在通道入口處并聯(lián)適當?shù)碾娙?,由于電容具有兩端電壓不能突變的性質(zhì),當靜電感應產(chǎn)生的過電壓出現(xiàn)時,首先要向并聯(lián)電容充電。隨著充電過程的進行,副邊電壓才會慢慢升起來,由于靜電感應過電壓一般出現(xiàn)的時間都很短,并聯(lián)電容兩端電壓(即副邊電壓)還沒有升到足夠高時,過電壓己消失,這樣就能大大限制地電壓對高</p><p><b> 頻收發(fā)訊機的侵害。</
66、b></p><p> (五)高頻位置停信加裝手合繼電器延時閉合接點</p><p> 當空載線路手動合閘時,由于線路的分布電容,將產(chǎn)生較大的電容電流,此電流有時會達到高頻保護的啟動值,此時會造成高頻保護誤動,導致線路合不上斷路器。為防止此類現(xiàn)象的發(fā)生,可在送電側(cè)斷路器保護裝置對位置停信略帶延時,使位置停信延時停信,所以應將手合繼電器的一對常閉接點(延時斷開,瞬時閉合)串入裝置的
67、位置停信回路中,對裝置進行高頻保護閉鎖。</p><p> (六)相一相耦合方式中,高頻差接網(wǎng)絡必須可靠接地。</p><p><b> 高頻保護的相關(guān)問題</b></p><p> 載波通訊的不足: 1、高頻信號易受電磁干擾、天氣環(huán)境的影響。為了防止高頻通道上產(chǎn)生干擾信號導致保護錯判造成拒動或誤動,許多線路保護的設備廠家都采用了延時的方
68、法。如PSL 600G 系列保護為防止通道上的干擾,保護中設置了信號確認的延時時間,分為兩級延時,一是保護必須在收到閉鎖信號5ms 后才允許停信,二是保護停信后要連續(xù)`8ms 收不到閉鎖信號才動作出口。而光纖通道抗干擾性能本身較強,同時軟件處理時也能夠?qū)鬏數(shù)臄?shù)字信號有校驗防誤功能,在抗干擾上無過多的延時。配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用,所以電力載波信號只能在一個配電 變壓器區(qū)域內(nèi)范圍內(nèi)傳送;</p><p>
69、; 不同信號藕合方式對電力載波信號損失不同,藕合方式有線-地藕合和線-中線藕合。線-地藕合方式與線-中線藕合方式相比,電力載波信號少損失十幾dB,但線-地藕合方式不是所有地區(qū)電力系統(tǒng)都適用; </p><p> 3、電力線存在本身因有的脈沖干擾。目前使用的交流電有50HZ 和60HZ,則周期為20ms 和16.7ms,在每一交流周期中,出現(xiàn)兩次峰值,兩
70、次峰值會帶來兩次脈沖干擾,即電力線上有固定的100HZ 或120HZ 脈沖干擾,干擾時間約2ms, 因定干擾必須加以處理。 有一種利用波形過0點的短時間內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ捎谶^0點時間短,實際應用與交流波形同步不好控制,現(xiàn)代通訊數(shù)據(jù)幀又比較長,所以難以應用; </p><p> 4、電力線對載波信號造成高削減。當電力線上負荷很重時,線路阻抗可達1歐姆以下,造成對載波信號的高削減。實際應用中,當電力線空載時
71、,點對點載波信號可傳輸?shù)綆坠?。但當電力線上負荷很重時,只能傳輸幾十米。 </p><p> 電力載波的應用前景 </p><p><b> 市場需求</b></p><p> ---- 作為通訊技術(shù)的一個應用領(lǐng)域,電力載波通訊技術(shù)近幾年才在中國真正出現(xiàn)。由于它的實用性以及在中國巨大的市場前景,迅速被各家公司爭相采用。 </p>
72、;<p> ---- 一戶一表,取消用電中間層,降低居民用電價格,消除用電過程腐敗現(xiàn)象。配合中國的用電制度改革,以計算機為基礎的自動抄表系統(tǒng)成為電力部門響應國家這一政策的解決方法。自動抄表系統(tǒng)目前主要有有線通訊技術(shù)和電力載波通訊技術(shù)。有線通訊技術(shù)作為傳統(tǒng)方法,以其穩(wěn)定性占有優(yōu)勢。但有線通訊鋪線工程浩大,而且容易被人為損壞;同時居民樓已建成,再在墻壁表面拉線,難以讓居民接受。電力載波通訊技術(shù)能有效解決上述問題,它利用現(xiàn)有交
73、流電源線作為通訊線路,省去了不切實際的鋪線工程,優(yōu)勢明顯。自動抄表系統(tǒng)還適用于水表、煤氣表等家用生活表。 </p><p> ---- 智能大廈、智能小區(qū)已成為市場熱點,各公司紛紛加入這一新興領(lǐng)域。智能大廈、智能小區(qū)是一個綜合性的系統(tǒng)工程,包含許多小系統(tǒng)。各家各戶、每一房間也存在鋪設通訊線路問題,例如消防報警系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)等,把各報警點集中起來統(tǒng)一處理,采用電力載波通訊有其無法比擬的優(yōu)越性。因此對智能大廈、
74、智能小區(qū)底層通訊方式的選取,各公司不約而同把電力載波通訊作為首選。</p><p> ---- 在有些干擾大、布線困難的工業(yè)自動化控制系統(tǒng),采用電力載波通訊方式能達到事半功倍的效果。電力載波通訊技術(shù)適用范圍相當廣泛,電力線在現(xiàn)代生活中已無處不在,只要能滿足通訊要求,而又不便布線,都可采用電力載波通訊技術(shù)。 </p><p><b> 電力線通訊特點</b><
75、/p><p> ---- 電力線是給用電設備傳送電能的,而不是用來傳送數(shù)據(jù)的,所以電力線對數(shù)據(jù)傳輸有許多限制。 </p><p> ---- 1.配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用,所以電力載波信號只能在一個配電變壓器區(qū)域范圍內(nèi)傳送。 </p><p> ---- 2.三相電力線間有很大信號損失(10dB-30dB)。通訊距離很近時,不同相間可能會收到信號。一般電
76、力載波信號只能在單相電力線上傳輸。 </p><p> ---- 3.不同信號藕合方式對電力載波信號損失不同,藕合方式有線-地藕合和線-中線藕合。線-地藕合方式與線-中線藕合方式相比,電力載波信號少損失十幾dB,但線-地藕合方式不是所有地區(qū)電力系統(tǒng)都適用。 </p><p> ---- 4.電力線存在本身固有的脈沖干擾。目前使用的交流電有50Hz和60Hz,則周期為20ms和16.7m
77、s。在每一交流周期中,出現(xiàn)兩次峰值,兩次峰值會帶來兩次脈沖干擾,即電力線上有固定的100Hz或120Hz脈沖干擾,干擾時間約2 ms,固定干擾必須加以處理。有一種利用波形過0點的短時間內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ捎谶^0點時間短,實際應用與交流波形同步不好控制,現(xiàn)代通訊數(shù)據(jù)幀又比較長,所以難以應用。 </p><p> ---- 5.電力線對載波信號造成高削減。當電力線上負荷很重時,線路阻抗可達1歐姆以下,造成對載
78、波信號的高削減。實際應用中,當電力線空載時,點對點載波信號可傳輸?shù)綆坠?。但當電力線上負荷很重時,只能傳輸幾十米。因此,只有進一步提高載波信號功率來滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?,提高載波信號功率會增加產(chǎn)品成本和體積。而且,單一提高載波信號功率往往并不是有效的方法。 </p><p> ---- 6.電力線上存在高噪聲。電力線上接有各種各樣的用電設備,阻性的、感性的、容性的,有大功率的、小功率的。各種用電設備經(jīng)常頻繁開閉,
79、就會給電力線上帶來各種噪聲干擾,而且幅度比較大。用藕合電感從電力線上藕合下來的噪聲一般就在10mV以上,而一般傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號會削減到1mV,如不采用電力線專用modem芯片來解調(diào)數(shù)據(jù)信號,通訊距離會相當短。 </p><p> ---- 7.電力線引起數(shù)據(jù)信號變形。電力線是一個分布參數(shù)的網(wǎng)絡,不同點對數(shù)據(jù)信號影響不一樣,同時電力線是時刻動態(tài)變化的,不同時間對數(shù)據(jù)信號影響也不一樣,這就使發(fā)出的規(guī)則數(shù)據(jù)信號經(jīng)過電力
80、線后,接收到的信號是嚴重變形、參差不齊的信號,所以必須加以特殊處理。 </p><p> ---- 電力線上的高削減、高噪聲、高變形,使電力線成一個不理想的通訊媒介,但由于現(xiàn)代通訊技術(shù)的發(fā)展,使電力線載波通訊成為可能,其中數(shù)據(jù)信號的信噪比決定傳輸距離的遠近。電力線載波通訊的關(guān)鍵就是設計出一個功能強大的電力線載波專用modem芯片。</p><p> 電力載波在路燈電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)中的應
81、用</p><p> 近年來,隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,城市基礎設施的不斷完善,遍布城鄉(xiāng)各地的各種電力農(nóng)用電纜、路燈電纜、高速公路電纜等逐步鋪設到位,為人民群眾的生產(chǎn)生活帶來極大的方便,促進了國民經(jīng)濟更快更好的發(fā)展。但與此同時,由于監(jiān)管手段等原因,各種電纜的被盜情況日益嚴重,電纜被盜割現(xiàn)像時有發(fā)生,嚴重影響了人民群眾了生產(chǎn)生活,危害了國家財產(chǎn)安全,如何有效地對電纜的安全進行監(jiān)控,預防或者減少危害的發(fā)生,已經(jīng)成為管
82、理層必須面臨的嚴峻課題。本路燈電纜防盜的基本原理是采用電力載波通訊技術(shù),在電纜的首未兩端分別設置載波發(fā)送與接收裝置,首端的設備向未端的載波設備定時發(fā)送詢問數(shù)據(jù)包,未端的載波設備收到詢問數(shù)據(jù)后,立即回應首端的載波設備,這樣形成了一來一回的數(shù)據(jù)應答,如果載波通訊成功,那么證明電纜處于正常狀態(tài),如果通訊失敗,則發(fā)生了斷纜警情,首端設備立即發(fā)出報警信號。電力載波通訊(PLC)技術(shù)作為無線、有線之外的另外一項通訊技術(shù),具有非常廣闊的應用前景,在國
83、民經(jīng)濟各個領(lǐng)域得到廣泛的應用。電力載波通訊技術(shù)(PLC)利用既有的電力線作為通訊介質(zhì),具有免布線,工程實施速度快等特點。目前國內(nèi)外有多種載波技術(shù)可供選擇,本系統(tǒng)經(jīng)過廣泛</p><p><b> 智能小區(qū)中的應用 </b></p><p> 智能住宅的概念起源于美國,美國的智能住宅發(fā)展是最為迅猛的。繼美國之后,歐洲、日本、新加坡等國家住宅智能化也得到了飛速發(fā)展。所
84、謂的智能化 住宅小區(qū),是指通過綜合配置住宅區(qū)內(nèi)的各功能子系統(tǒng),以綜合布線為基礎,以計算機網(wǎng)絡為區(qū)內(nèi)各種設備管理自動化的新型住宅小區(qū)。通常智能化大廈是"三 A "系統(tǒng),即: 1、 安全自動化(SAS- Safe Automation Sys-tem):包括室內(nèi)防盜報警系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)、緊急求助系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、防盜對講系統(tǒng)、煤氣泄漏報警系統(tǒng)、室外閉路電視攝像監(jiān)控系統(tǒng)、室外的巡更簽到系統(tǒng)。</p>&
85、lt;p> 2、 通訊自動化(CAS 一Communication Automation System):包括數(shù)字信息網(wǎng)絡、語言與傳真功能、有線電視、公用天線系統(tǒng)。 </p><p> 管理自動化(MAS 一Management Automation System ):包括水、電、煤氣的遠程抄表系統(tǒng)、停車場管理系統(tǒng)、供水供電設備管理系統(tǒng)、公共信息顯示系統(tǒng)。</p><p><
86、;b> 總結(jié)</b></p><p> 通過此次課程設計,使我更加扎實的掌握了有關(guān)繼電保護方面的知識,在設計過程中雖然遇到了一些問題,但經(jīng)過一次又一次的思考,一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在,也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。實踐出真知,通過親自動手制作,使我們掌握的知識不再是紙上談兵。</p><p> 過而能改,善莫大焉。在課程設計過程中,我們不斷
87、發(fā)現(xiàn)錯誤,不斷改正,不斷領(lǐng)悟,不斷獲取。最終的檢測調(diào)試環(huán)節(jié),本身就是在踐行“過而能改,善莫大焉”的知行觀。這次課程設計終于順利完成了,在設計中遇到了很多問題,最后在老師的指導下,終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中,一定要不懈努力,不能遇到問題就想到要退縮,一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在,然后一一進行解決,只有這樣,才能成功的做成想做的事,才能在今后的道路上劈荊斬棘,而不是知難而退,那樣永遠不可能收獲成功,收獲喜悅,也永遠不可能
88、得到社會及他人對你的認可!</p><p> 我認為,在這學期的實驗中,不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力,在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是,在實驗課上,我們學會了很多學習的方法。而這是日后最實用的,真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn),只有不斷的學習、實踐,再學習、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后,不管有多苦,我想我們都能變苦為樂,找尋有趣的事情,發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣
89、,我們都可以在實驗結(jié)束之后變的更加成熟,會面對需要面對的事情。</p><p> 回顧起此課程設計,至今我仍感慨頗多,從理論到實踐,在這段日子里,可以說得是苦多于甜,但是可以學到很多很多的東西,同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識,而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的,只有理論知識是遠遠不夠的,只有把所學的理論知識與實踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真
90、正為社會服務,從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題,可以說得是困難重重,但可喜的是最終都得到了解決。 </p><p><b> 參考文獻</b></p><p> 1.張保會.電力系統(tǒng)繼電保護[M],北京:中國電力出版社第二版,2005</p><p> 2.賀家李,宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護原理[M],北京
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