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线路纵联保护

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输电线路纵联保护

输电线路纵联保护
第四章.输电线路纵联保护
▪输电线路纵联差动保护 ▪输电线路高频保护 ▪微波保护
问题的提出：
前述保护存在的主要问题 ①单侧量保护只能保护本线路的一部分 ②受运行方式影响；长线路，重负荷Klm低
第一节. 输电线纵联差动保护（纵差保护）
一．原理:
1. 纵联保护：就是用某种通信通道（简称通道）
将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各 端电气量（电流、功率的方向等）传送到对端， 将两端电气量比较，以判断故障在本线路范围 内还是在本线路保护范围之外，从而决定是否 切除被保护线路。
2、导引线的阻抗和分布电容 3、导引线的故障和感应过电压
第二节.输电线路的高频保护
▪构成 ▪分类 ▪原理
一、概念
1、定义 高频保护：是以输电线载波通道作为通信通道的纵联保护.
广泛应用于高压和超高压输电线路 无时限快速保护,无需与下一线路配合，同时比较两端电 流的相位或功率方向区分内、外故障
电流相位（功率方向）→高频信号→输电线本身 →对端→比较 2、分类
Sd
Sd
Sd
图4-9 高频闭锁方向保护的作用原理
d短路： 3、4功率方向为正，不发闭锁信号 2、5为负，发闭锁信号
则1、2、5、6被闭锁
(1)动作条件 功率方向为正 收不到高频载波信号
(2)讯号由功率方向为负一端发出，两端闭锁 (3)闭锁信号的优点：
当内部故障并伴随通道破坏时(如接地or断 线)保护仍能正确动作
复习题： 一.判断题
二.简答题
答案：
一.判断题 1.对 2.错 3.对 4.对 5.错 二.简答题 1.
2. 3.
4.
5. 6.
相差高频保护： 相差高频保护
五、高频闭锁方向保护

电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护

电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护
两侧均为正 两侧均动作 接近同相
（希望不动）
方向元件 阻抗元件 电流相位
一侧为正 一侧为负
一侧动作 一侧不动作
相位差 180
如何应用这些特征？后面陆续予以介绍。
纵联保护：用某种通信信道将输电线 路两端的保护装置纵向联结起来，将 一端电气量（电流、功率方向等）传 到对端进行比较，判断故障在本线路 范围内还是范围之外，从而决定是否 切除被保护线路。 可以实现本线路全长范围内任意一点 故障的零秒切除的保护。 纵联保护没有后备保护功能
(3) 微波通道 是一种多路通信通道，频带宽，可传送交流电 的波形。是理想的通道，但保护专用微波通道 是不经济的。 (4) 光纤通道 •采用光纤作为通信通道，目前超高压线路在 架线时已同时架设光纤通道，所以，已被越来 越多的超高压线路采用。
B. 按保护动作原理分：
(1) 方向比较式纵联保护
两侧的保护装置将本侧的功率方向、测量阻
继电保护通信通道的选择原则
优先考虑采用光纤通道
其他……
4.3 方向比较式纵联保护
一、概念
以正常无高频电流而在区外故障时发 出闭锁信号的方式构成。此闭锁信号 由短路功率为负的一侧发出，这个信 号被两端的收信机所接收，而把保护 闭锁，故称闭锁式方向纵联保护（高 频闭锁方向保护）。
两侧功率方向的故障特征
纵联保护按通道类型分类



纵联保护信号传输方式： （ 1 ）以导引线作为通信通道：纵联差 动保护 （ 2 ）电力线载波：高频保护（方向高 频保护，相差高频保护），其中方向高 频保护又包括高频闭锁方向保护，高频 闭锁负序方向保护，高频闭锁距离保护； （ 3 ）微波：微波保护，长线路，需要 中继站；
(2) 耦合电容器（滤波、隔工频） 耦合电容器与连接滤波器共同配 合，将载波信号传递至输电线路，同时 使高频收发信机与工频高压线路绝缘。 由于耦合电容器对于工频电流呈现极大 的阻抗，故由它所导致的工频泄漏电流 极小。

线路保护纵联保护

线路保护纵联保护
在“四统一”中采用这种“位置停信”还有一种 目的：如果线路出口短路，零序Ⅰ段等快速保护先发 跳闸命令并将断路器跳开时若高频保护还未跳闸（当 时系统用的相差高频保护由于两次比相，动作时间将 到40～60ms），断路器跳闸后高频保护立即恢复发 信，闭锁了对端的高频保护。采取了“位置停信”后 使该端一直处于停信状态可确保对端高频保护可靠跳
“零序高频”是指其方向元件由零序功率方向元件充当。 同样其零序功率方向元件应保证对本线范围内的所有接地 故障有绝对灵敏度。（如LFP901中的O++）
“方向高频”，从字面上理解可以指所有的基于两侧方向 判别的高频保护。但是有一种方向元件是由工频突变量方 向元件充当的高频保护，我们习惯称其为“方向高频” 。 （如LFP901中的D++）
（4）关于闭锁式的两个关键元件的说明：
1.启动元件 （1）高定值启动元件起动后，终止主程序，执行故处理程
序，开放保护。
（2）低定值启动元件动作，控制收发信机启动发信。 （3）启动元件无方向性，灵敏度高。 2.方向元件 （1）有明确的方向性。 （2）正方向元件要确保在本线路全长范围内的短路都能可
靠动作（超范围闭锁式）。
最大的优点就是可以瞬时切除本线路全长范围 内的短路。这种综合反应两端电气量变化的保
护就叫做纵联保护。纵联保护的优点是明显的，
但它的缺点是不能保护在相邻线路上的短路， 不能作相邻线路上的短路的后备。
小结：
纵联保护既然是反应两端电气量 变化的保护，那就一定要把对端电气 量变化的信息告诉本端，同样也应把 本端电气量变化的信息告诉对端，以 便每侧都能综合比较两端电气量变化 的信息做出是否要发跳闸命令的决定。 这必然涉及到通信的问题，而通信需 要通道。

线路保护-(纵联保护)

线路保护-(纵联保护)

3.纵联分相电流差动保护
（1）稳态分相电流差动保护的基本原理
在系统图中，设流过两端保护的电流、以 母线流向被保护线路的方向规定为其正方向， 如图中箭头方向所示。以两端电流的相量和作 为继电器的动作电流，该电流有时也称作差动 电流、差电流。另以两端电流的相量差作为继 电器的制动电流。
差动门槛值
差动电流
3.功率倒向时出现的问题及对策 。
1号保护 F+动作 情况 功率倒向前 功率倒向后 √ × F-动作 情况 × √
2号保护 F+动作 情况 × √ F-动作情 况 √ ×
如果纵联方向保护在35ms内一直不动作（收信时间满35ms） ，那么纵联方向保护再要动作的话要另加25ms的延时。
4.远方启信的作用和通道交换的过程。
电流、电压、零序电流和距离保护都是反应 输电线路单端电气量变化的保护，这种反应 单端电气量变化的保护从原理上讲都区分不 开本线路末端和相邻线路始端的短路 。

凡是反应单端电气量变化的保护都做成多 段式的保护，其中瞬时动作的第Ⅰ段保护， 其定值都要按躲本线路末端短路（其实质 是躲相邻线路始端短路）来整定。这类反 应输电线路单端电气量变化的保护，它的
2.允许式光纤纵联方向保护
1.允许式纵联方向保护的简化框图：
保护启动
正方向元件动作 反方向元件不动作
有对侧允许信号
保护启动
＆
出口
正方向元件动作 反方向元件不动作
＆
向对侧发允许信号
保护启动 开关任一相分位 且该相无流
＆
向对侧发允许信号
有对侧允许信号 开关任三相分位 且三相无流
＆
向对侧发允许信号
2.允许式光纤纵联保护的通道
（2）如果高定值起动元件起动后，又收到了任 一相相跳闸位置继电器都动作的信号并确认该 相无电流时立即停信。这停信通常称作“位置 停信”。 在起动元件起动后本断路器又单相或三相 跳闸了，这说明本线路上发生了短路，本端保 护动作跳闸了，所以采取马上停信措施后有利 于对端纵联方向保护跳闸。

电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护

电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护
只有在两端保护的I段有重叠区时才能实现全线速动。
3 微波通信
频段为300~30000MHz，超短波的无线电波，频带宽，信息传输容量大，传 输距离不超过40~60km；距离较远时，要装设微波中继站，以增强和传递微 波信号。通信速率快，可用于纵联电流差动原理的保护。
4 光纤通信
1.光纤通信的构成
光发射机、光纤、中继器和光接收机。
（2）正常时有高频电流方式（长时发信） 在正常工作条件下发信机始终处于发信状态，沿高 频通道传送高频电流。
优点：高频通道部分经常处于监视的状态，可靠性高；且无 需收、发信机启动元件，简化装置。 缺点：经常处于发信状态，增加了对其他通信设备的干扰时 间；也易受外界高频信号干扰，应具有更高的抗干扰能力。
（希望不动） 一侧为正 一侧为负
内部故障 （希望动作）
两侧均为正
一侧动作 一侧不动作
两侧均动作
电流相位 相位差 180
接近同相
如何应用这些特征？后面陆续予以介绍。
纵联保护：用某种通信信道将输电线 路两端的保护装置纵向联结起来，将 一端电气量（电流、功率方向等）传 到对端进行比较，判断故障在本线路 范围内还是范围之外，从而决定是否 切除被保护线路。
根据通道的构成，输电线路载波通信分为： “相-相”式 连接在两相导线之间 “相-地”式 连接在输电线一相导线和大地之间
1、输电线路载波通信的构成
继电
部分
G R
输电线路
高频阻波器 耦合电容器
连接滤波器 高频电缆
G 高频通道部分 R
接 地 开 关
继电
部分
(1)阻波器：阻波器是由 一电感线圈与可变电容器 并联组成的回路。当并联 谐振时，它所呈现的阻抗 最大（1000Ω以上），利 用这一特性，使其谐振频 率为所用的载波频率。这 样的高频信号就被限制在 被保护输电线路的范围以 内，而不能穿越到相邻线 路上去。但对工频电流而 言，阻波器仅呈现电感线 圈的阻抗，数值很小（约 为0.04Ω左右），并不影 响它的传输。

输电线路纵联保护概述

输电线路纵联保护概述

4.两端的测量阻抗的特征
M IM UM
IN N
k1
UN
正常负荷时测量阻抗 位于II段保护范围外；
区内故障时两侧的测 量阻抗都落在本段的II 段保护范围内，两侧II 段同时启动；
外部故障时有一侧保 护为反方向，不启动。
4.1.3 纵联保护的基本原理
1.纵联电流差动保护 利用线路两端的电流和的特征可以构成纵联差动保护。 正常运行或区外故障时，
4.1.1 输电线路纵联保护概述
输电线路的纵联保护结构如下图所示：
~
~
继电保护装置 通信设备
通信通道
继电保护装置 通信设备
一套完整的纵联保护包括：两端保护装置、通信设 备和通信通道。
3.通信通道的分类
导引线通信：通过敷设电缆传送电气量信息。 电力线载波通道：以电力线作为通信通道。 微波通道 光纤通信：经济、容量大、不受干扰，是目前主流。
4.1.3 纵联保护的基本原理
3.电流相位比较式纵联保护 由于测量误差和输电线路
分布电容的影响，两端电流的 不动作区 实际电流的相位差不可能恰好
等于0°或180°。所以保护的
动作区和不动作区如图所示。
动作区
4.1.3 纵联保护的基本原理
4.距离纵联保护 构成原理和方向比较式纵联保护相似，只是用方向阻抗
传传送送的的是是判电别气的量逻，辑信量息，量信较息大量，较并少且，要但求对两可侧靠信性息要同求步较采高集。，对 通道要求较高。
4.1.2 输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析
纵联保护是利用线路两端的电气量在内部故障与非故障 时的特征差异构成的。
线路发生内部故障与其它运行状态（外部故障和正常运 行）相比，电力线两端电流波形、功率方向、电流相位以及 两端的测量阻抗都有明显的差异，利用这些差异可以构成不 同原理的纵联保护。

04 输电线路纵联保护

04 输电线路纵联保护

4.3.3 闭锁式距离纵联保护的构成
¾ 本线路故障： ZIII启动发信； ZII判断为正方向，启动停信；两侧均未收到高频闭锁信号
而跳闸。
4.3.3 闭锁式距离纵联保护的构成
¾ 外部故障： ZIII启动发信； ZII判断为反方向，不停信；两侧均收到高频闭锁信号而不
跳闸。
闭锁式距离纵联保护中的III段定时限距 具有为线路远端母线和相邻元件的远后备 能力。
它是以由短路功率为负的一侧发出高频闭 锁信号，这个信号被两端的收信机所接收，而 把保护闭锁。故称高频闭锁方向保护。
这种按闭锁信号构成的保护只在非故障线 路上才传送高频信号，而在故障线路上并不传 送高频信号。因此，在故障线路上由于短路使 高频通道可能遭到破坏时，并不会影响保护的 正确动作。
高频闭锁信号由非故障线的近故障点侧保 护发出。
4.4 纵联电流差动保护 4.4.1 纵联电流差动保护原理
线路两侧装有相同变比的TA
由于两侧电流互感器励磁特性不同，正常 运行及外部故障时流过的短路电流反映至二 次侧大小会不相同。此电流差称为不平衡电 流。
4.4 纵联电流差动保护
4.4.1 纵联电流差动保护原理
不平衡电流的值可计算为：
Iunb = 0.1Kst Knp Ik max
两侧电流相位差00
两侧电流相位差1800
4.1 输电线路纵联保护概述
4.1.2 输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析
两端测量阻抗的特征（距离纵联保护） (以II段距离为启动元件，采用方向阻抗特性）
区内故障：两侧测量阻抗均为短路阻抗 区外故障：两侧测量阻抗均为短路阻抗，但一侧 为反方向 正常运行时：两侧测量阻抗均为负荷阻抗
4. 2 输电线路纵联保护两侧信息量的交换

继电保护第四章-纵联保护

继电保护第四章-纵联保护

4. 输电线路纵联保护（Unit Protection）结构
继电保 护装置
通信设备
• 导引线 • 载波 • 光通信纤信道 • 微波
继电保 护装置
通信设备
继电保护装置
实现电气量采集并形成电气量特征，完成保护任务。
通信设备
将上述信息发送至对端的保护设备，同时接收对端保护发送的
信息并送至本端保护单元
通信信道
故障分量方向元件的特点
不受负荷状态的影响 不受故障点过渡电阻的影响 正、反方向短路时，方向性明确 无电压死区 不受系统振荡影响
（二） 闭锁式方向纵联保护
1. 工作原理
以高频通道经常无电流而在外部故障时发出闭
锁信号的方式构成。
闭锁信号
A1
B
2
3
闭锁信号
C
4
5
6D
F
对AB线路为外部故障，2处功率方向均为 负，发闭锁信号，1、2保护被闭锁。
导引线通信应用：
高压电网超短线路（几公里）。 用于变压器、发电机等电力设备和母线。
（二） 电力线载波通信
采用输电线路本身作为信息传输媒介，在传输电能的同时 完成两端信息的交换。 （一）通道的构成
1
2 76
3 45 89
3
2
4 5
67
98
1.传输线 2.阻波器 3.结合电容器 4.连接滤波器 5.高频电 缆 6.保护间隙 7.安全接地开关 8. 高频收发信机 9.保护 继电器
3. 电气元件故障时两端电气量的特征分析
所选电气量
区内故障 特征
区外或正常 运行时特征
保护原理
功率方向
均指向被保 护元件
一端指向被 保护元件反

第六章输电线路纵联保护..

第六章输电线路纵联保护..

不平衡电流对纵联差动保护的影响
* *
I M1
I N1
*
K
*
I M2
I r
I N2
I
区外故障时，由于ＴＡ的传变误差使
五、高频通道的构成
高频保护由继电保护、高频收发信机和高频通 道组成。
电气量 继电 保护 发信机 收信机 通道
收信机 发信机
继电 电气量 保护
高频收发信机接入输电线路的方式有： “相-相”制：连接在两相导线之间； “相-地”制：连接在输电线一相导线和大 地之间。
1 2
3
输电线
4 4
3
2
7
6
6
7
电力系统继电保护原理
第六章 输电线路的纵联保护
6.1
输电线路纵联保护概述
一、反应单侧电气量保护的缺陷 （电流保护和距离保护）
•无法区分本线路末端短路与相邻 线路出口短路。
•无法实现全线速动。
二、输电线路纵联保护的概念
输电线路纵联保护：就是利用通信 通道将线路两端的保护装置纵向联 结起来，将各端的电气量（电流、 功率方向等）传送到对端，将两端 的电气量进行比较，判断故障在区 内还是在区外，从而决定是否切断 被保护线路。
5
5
GFX GSX 8
8 GSX GFX
“相-地”制高频通道示意图
1
2
3
阻波器
3
2
7
6
并联谐振回路，其谐振频率为 6 4 4 7 载波频率。 5 5 对载波电流：Z>1000Ω----将 高频电流限制在被保护线路以 8 GSX GFX GFX GSX 8 内。 对工频电流：Z≈0.04Ω----工频 电流可畅流无阻。

输电线路纵联保护

输电线路纵联保护

零；均压法接线在导引线中没有电流环流，差动继电器中电流也为零。在内部短
路时，两种接线旳差动继电器中都有电流流过，从而能够精确地动作。当发生外
部短路时，均压法接线旳导引线将会承受高电压，而环流法接线旳导引线将在内
部短路时承受高电压。对于短线路来说，外部短路旳机会多，而内部短路又能够
由纵联保护不久地切除，所以从这个观点来看，环流法很好，但两种接线对保护
。
•
•
•
Ik1 Ik1M Ik1N
1.12
第4章 输电线路纵联保护
4.2 导引线纵联保护
式(4-2)阐明内部短路时流入差动继电器旳电流为故障点总电流旳二次值，且 远不小于正常运营和外部短路时流入差动继电器旳不平衡电流。当差动继电 器为反应电流过量动作时，线路内部短路时，它就动作，即向被保护线路两 侧送出跳闸信号，而正常运营和外部短路时，差动继电器不动作。 从以上分析可见，导引线纵联保护在原理上区别了线路旳内部和外部故障， 可无延时地切除线路两侧电流互感器之间任何地点旳故障。因为在正常情况 下，上述连接方式旳纵联保护旳二次侧电流在导引线中成环流，所以也称为 环流法纵联保护。实际上图4.2旳接线只能用于短线路、变压器、发电机和母 线等作为主保护，而不用于输电线路，因为在正常情况下，它要求沿线路敷 设流过电流互感器二次电流旳多根导引线，这在技术上是有诸多困难旳，在 经济上也是不合理旳。
•
IN
1.20
线路纵联保护旳动作特征取决于线路两侧电流旳关系。两侧电流旳关
系能够用幅值关系和相位关系来表达，也能够用复数比来表达，所以动作
特征旳分析措施如下：
从纵联保护整定计算旳基本原则可知，其动作条件可表达为
•
•
| IM IN |≥ Iop

第4章 输电线路纵联保护

第4章 输电线路纵联保护

M IM
k1
IN N
2）区外短路时： Ik1
M IM
IN
N k2
规定：电流的正方向为由母线流向线路
两侧电流相量和： 区内短路：IM IN Ik1 区外短路：IM IN 0
4.1.2 输电线路短路时两侧电气量的故障特征
2 两端功率方向的故障特征
1）区内短路时：
M IM
k1
IN N
SM
第4章 输电线路纵联保护
4.1 输电线路纵联保护概述 4.1.1 引言 电流保护、距离保护：
仅利用被保护元件一侧的电气量构成保护判据。
不可能快速区分本线末端和对侧母线（或相邻线 首端）故障。
导致II段延时切除，在高压系统中难以满足稳定 性对快速切除故障的要求。
4.1 输电线路纵联保护概述 4.1.1 引言 纵联保护：利用某种通信通道同时比较被保护元 件系1 两）纵在侧联正电保常气护运量的行（一与即般故在构线障成路时框两差图侧异之的间保发护生。纵向的联
4.3.4 影响方向纵联保护正确工作的因素及应 对措施
2 功率倒向对方向比较式纵联保护的影响及应对措施
1
2
QF3跳闸后： 线路L2：M侧功率正，N侧功率负，功率倒向。2向1发闭锁信号， 但信号有延时，在M侧未收到闭锁信号前可能误动作跳开QF1。
4.3.4 影响方向纵联保护正确工作的因素及应 对措施
1 基于数据通道的同步方法——采样时刻调整法
(1)通道延时的测定（正式采样同步前）
从站采样时刻点 tm1：主站发送信息
td

tr 2
tm1 2
tm
主站采样时刻点
(2) 主站时标与从站时标的核对 tr2：主站收到返回信息

输电线路的纵联保护

输电线路的纵联保护
向元件.
第二节 输电线纵联保护两侧信息的交换
载波保护或者高频保护
应用载波技术,以输电线本身作为通道,将线路两侧工频电气量 〔或两侧阶段式保护中测量元件的判别结果〕调制40k~500kHz 的高频电波上,沿通道互相传送；两侧保护收到此高频电波后,再 将其还原为工频电气量〔或判别结果〕并在各自的保护中比较这 些量,以判断是区内还是区外故障.
第 4章
输电线路的纵联保护
第一节 输电线路纵联保护概述
一、引言
1、反映单侧电气量保护的缺陷
无法实现全线速动
反应单侧电气量保护的缺陷： ∵无法区分本线路末端短路与相邻线路出口短路. ∴无法实现全线速动.
原因： 〔1〕电气距离接近相等. 〔2〕继电器本身测量误差. 〔3〕线路参数不准确. <4>LH、YH有误差. 〔5〕短路类型不同. 〔6〕运行方式变化等.
收不到高频信 号是跳闸的必 要条件.
高频信号是跳 闸的必要条件.
跳闸信号：
保护
跳闸
信号
1 跳闸 高频信号是跳
脉冲 闸的充分条件.
三、纵联保护动作原理
〔3〕电流相位比较式纵联保护 利用两端电流相位的特征差异,比较两端电流的相位关系构成电流
相位比较式纵联保护 .两端保护各自将本侧电流的正、负半周信 息转换为表示电流相位并利于传送的信号送到对端,同时接收对 端送来的电流 信号并与本册的相位相比较.
〔4〕距离纵联保护 构成原理与方向比较式纵联保护相似,只是用阻抗元件代替功率方
高频保护是目前220KV及以上电压等级复杂网络的主要保护方式.
高频保护由继电保护部分、高频收、发信机和通道组成.
Hale Waihona Puke 按工作原理分为方向高频保护和相差高频保护 方向高频保护的基本原理是比较被保护线路两侧的功率方向 相差高频保护的基本原理是比较被保护线路两侧的电流相位

线路的纵联保护

线路的纵联保护

第六章 线路的纵联保护第一节 纵联保护的基本原理根据电流、电压和阻抗原理构成的系统保护，都是从线路靠近电源的一侧测量各种状态下的电气量，由于测量误差等原因，它们不能准确判断发生在本线路末端和下一线路出口的故障，为了保证选择性，只能缩小保护范围，在此范围内，保护可以瞬时动作，如电流和距离Ⅰ段。

为了切除全线范围内的故障，必须另外增设保护，如电流和距离Ⅱ段，同样由于误差的原因，保护范围必然延伸到下一线路，与下一线路保护的保护范围交叉重叠，为了保证选择性，只有延时保护动作，使切除全线路范围内故障的时间延长。

对于电力系统的重要线路和大容量高电压以及超高压线路，为了保证系统并列运行的稳定性和减小故障的损害程度，对保护的速动性提出了更高的要求，必须瞬时切除全线路范围内的故障。

线路的纵联保护可以满足要求。

纵联保护是同时比较线路两侧电气量的变化而进行工作的。

因此，在被保护范围内任何地点发生短路时，纵联保护都能瞬时动作。

根据两侧电气量传输方式的不同，纵联保护主要分为导引线纵联保护（简称导引线保护）、电力线载波保护（简称高频保护）、微波纵联保护（简称微波保护）、光纤纵联保护（简称光纤保护）。

第二节 线路的导引线保护一、 导引线保护的基本原理导引线保护是通过比较被保护线路始端和末端电流幅值、相位进行工作的。

为此，应在线路两侧装设变比、特性完全相同的差动保护专用电流互感器TA ，将两侧电流互感器二次绕组的同极性端子用辅助导引线纵向相连构成导引线保护的电流回路，差动继电器KD 并接在电流互感器的二次端子上，使正常运行时电流互感器二次侧电流在该回路中环流，根据基尔霍夫电流定律，流入差动继电器KD 的电流KDI 等于零，如图6-1（a ）所示。

通常称此连接方法为环流法，将环流法接线构成的保护称为导引线保护。

根据以上接线原理，对图6-1所示导引线保护原理进行分析。

当线路正常运行或外部k 点短路时，通过差动继电器KD 的电流为022=-=-=TATA ..KD n I n I I I I ⅠⅠⅠⅠ （6-1）k.Ⅰk.Ⅱ(b)图6-1 导引线保护原理说明（a ）正常运行、外部短路时；（b ）内部短路时当线路内部任意一点k 短路时，分以下两种情况分析。

线路纵联保护分类及原理

线路纵联保护分类及原理

线路纵联保护分类及原理
线路纵联保护是电力系统中的一种保护方式，用于检测和定位线路上的故障，并迅速切除故障部分，以保护电力设备和人身安全。

线路纵联保护根据其分类及原理可以分为以下几种：
1. 过电流保护：过电流保护是最常见的线路纵联保护方式之一。

它基于故障时线路上的电流异常增加的原理，通过设置合适的电流极限值，当故障发生时，电流超过极限值，保护装置会发出信号，切断故障部分。

过电流保护可以进一步分为短路保护和负荷保护，以便对不同类型的故障进行精确保护。

2. 跳闸保护：跳闸保护是一种基于故障时电压异常降低的原理。

当线路发生故障时，电压会下降，跳闸保护装置会检测到电压异常，发出信号，切断故障部分。

跳闸保护常用于短路故障和接地故障的保护。

3. 差动保护：差动保护是一种基于故障时电流差异的原理。

它通过在线路的两端分别安装电流互感器，检测并比较两端电流的差异，当差异超过一定阈值时，差动保护装置会发出信号，切断故障部分。

差动保护适用于线路的短路和接地故障的保护。

4. 零序保护：零序保护是一种专门针对接地故障的保护方式。

接地
故障会导致系统中出现零序电流，通过安装零序电流互感器，零序保护可以检测到零序电流的存在，一旦零序电流超过设定的阈值，零序保护装置会发出信号，切断故障部分。

总之，线路纵联保护分类及原理涉及过电流保护、跳闸保护、差动保护和零序保护等多种保护方式，它们通过检测电流、电压及其差异来判断故障的发生，并及时切除故障部分，以确保电力系统的安全运行。

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输电线路纵联保护
2009.06 钟应贵
1、纵联保护的构成
图1输电线路纵联保护结构框图
2、两端功率方向的故障特征
当线路发生区内故障和区外故障时输电线路两端功率方向特征也有很大区别，发生区内故障时两端功率方向为由母线流向线路，两端功率方向相同，同为正方向。

发生区外故障时，远故障点端功率由母线流向线路，功率方向为正，近故障点端功率由线路流向母线，功率方向为负两端功率方向相反。

图2双端电源线路区内、区外故障功率方向
3、纵联保护分类
1）按信息通道不同分
a、导引线纵联保护
b、电力线载波纵联保护
c、微波纵联保护
d、光纤纵联保护
2）按保护动作原理分
（1）方向比较式纵联保护。

两侧保护装置将本侧的功率方向、测量阻抗是否在规定的方向、区段内的判别结果传送到对侧，每侧保护装置根据两侧的判别结果，区分
是区内故障还是区外故障。

这类保护在通道中传送的是逻辑信号，而不是电气量
本身。

按照保护判别方向所用的原理可将方向比较式纵联保护分为方向纵联保护
和距离纵联保护。

（2）纵联电流差动保护。

这类保护在通道中传送的是电气量，如电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区
分市区内故障还是区外故障。

这类故障在每侧都直接比较两侧的电气量。

4、电力线载波通信的构成
图3载波通信示意图
1—阻波器2—耦合电容器3—连接滤波器4—电缆
5—载波收发信机6—接地刀闸
阻波器：阻挡载波电波（高频电波）控制在本线路内，工频电流畅通。

耦合电容器：阻挡工频电流，允许高频电流通过。

连接滤波器：通过所需频带电波，隔离高压电，提高收发信机安全性。

载波收发信机：由继电保护控制发出预定频率的高频信号。

通常是在电力系统发生故障保护动作后发出信号。

也有采用长期发信，故障时保护动作后停信，或改变信号频率的工作方式。

接地刀闸：当检修连接滤波器时，接通接地刀闸，使耦合电容下端可靠接地。

5、载波通道的工作方式
1）正常无高频电流方式（龚站保护用此种方式）
2）正常有高频电流方式（长期发信方式）
3）移频方式
6、载波信号的种类
1）闭锁信号。

闭锁信号是阻止保护动作于跳闸的信号。

换句话说，无闭锁信号是保护动作于跳闸的必要条件。

只有同时满足两个条件才作用于跳闸。

即本端保护元件动作，无闭锁信号。

（）（）（）
图4高频保护信号逻辑图
（a）闭锁信号（b）允许信号（c）跳闸信号
2）允许信号。

允许信号是允许保护动作于跳闸的信号。

有允许信号是保护动作于跳闸的必要条件。

满足以下条件保护动作于跳闸：本端保护元件动作、有允许信号。

3）跳闸信号。

跳闸信号是直接引起跳闸的信号。

收到跳闸信号是跳闸的充要条件。

本侧保护动作要跳闸，或收到对侧跳闸信号也要跳闸。

此种保护能区分故障是否在区内外，如距离保护Ⅰ段、零序电流保护Ⅰ段。

此类保护属阶段式保护，Ⅰ段是不能保护线路全长的，若要采用跳闸信号的纵联保护，只能使用在两端保护的Ⅰ段有重叠区，才能切除线路上任意点的故障。

7、闭锁式方向纵联保护的工作原理
利用图5说明闭锁式方向纵联保护的作用原理。

假定短路发生在BC线路上，保护2、5的功率方向为负，其余保护的功率方向全为正。

保护2、5启动发信机发出闭锁信号，将A-B线路上保护1、
2闭锁，将C-D线路上保护5、6闭锁，非故障线路保护不跳闸。

故障线路B-C上保护3、4功率方向全为正，不发闭锁信号，保护3、4判定有正方向故障且没有收到闭锁信号，保护3、4分别跳闸。

图5闭锁式方向纵联保护作用原理
目前在电力系统中广泛使用由电力线载波通到实现的闭锁式方向纵联保护，采用正常无高频电流，而在区外故障时滑闭锁信号的方式构成。

工作原理如图5所示，闭锁信号由功率方向为负的一侧发出，被两端的收信机接收，闭锁两端的保护，故称为闭锁式方向纵联保护。

8、闭锁式方向纵联保护的构成
图6闭锁式方向纵联保护的原理接线图
图6为保护动作逻辑为线路一侧的装置原理框图，另一侧与此完全相同。

其中KW+为功率正
方向元件，KA2为高定值电流启动停信元件，KA1为低定值电流启动发信元件，t1为瞬时动作延时返回元件，t2为延时动作瞬时返回元件。

保护动作的工作情况分析如下：
（1）区外短路故障。

如图4所示，线路A-B上保护1、2在A端的保护1启动，元件KA1的灵敏度高，先启动发信机发出闭锁信号，但是随之启动元件KA2、功率正方向元件KW+同时
动作，Y1元件有输出，立即停止发信，并经t2延时后Y2元件的一个输入条件满足。

若收
不到对端发来的高频电流，将会跳闸。

考虑对端的闭锁信号传输需要一定的时间到达本端，
t2延时一般为4—16ms。

在B端保护2，启动元件KA1启动发信后，功率方向为负，功率
正方向元件KW+不动作,发信机不停信，Y1元件不动作，Y2的两个输入条件都不满足，保
护2不跳闸。

由于B端保护2不停地发闭锁信号，A端保护1不跳闸。

当外部故障被切除
后，A端保护的启动元件KA2、功率正方向元件KW+立即返回，A、B两端的启动元件KA1
立即返回，B端保护经t1（一般为100ms）延时后停止华信，A端保护正方向元件KW+即
使返回慢，也能确保在区外故障切除时不误动。

（2）两端供电线路区内短路。

对于图5中线路B-C两端保护3、4，两端的启动发信元件KA1都启动发信，但是两侧功率方向都为正，两侧正方向元件KW+动作后准备了跳闸回路，并
延时后两侧跳闸。

停止了发信，两侧都收不到闭锁信号，经t2（16ms）
（
（3）单电源供电线路区内短路。

两端供电线路随一端电源的停运可能变为单电源供电线路，如图5系统D母线电源停运。

当B-C线路区内短路时，B侧保护3的工作情况同（2）的分
析，C侧保护4不启动，因而不发闭锁信号，B侧（电源侧）保护收不到闭锁信号并且本
侧跳闸条件满足，则立即跳开电源侧断路器，切除故障。