第4章 电网的纵联保护复习思考题

第四章输电线路纵联保护4-1试述纵联保护的基本工作原理和特点。

纵联保护能否单端运行？答：纵联保护的基本工作原理：纵联保护是用某种通信通道将输电线两端或各端（对于多端线路）的保护装置纵向连接起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将各端的电气量进行比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外，从而决定是否切断被保护线路。

纵联保护的特点：能实现全线速动，具有绝对的选择性。

纵联电流差动保护、高频闭锁方向纵联保护、高频闭锁距离纵联保护、纵联电流相位差动保护这四种纵联保护均可以单端运行。

4-2目前常用的纵联保护有哪几种？分别简述它们的工作原理。

答：目前常用的纵联保护有3种，分别是纵联电流差动保护、高频闭锁方向纵联保护、高频闭锁距离纵联保护。

其工作原理如下：纵联电流差动保护：流进差动继电器的量为线路双端电流量为测量量之和。

当正常运行时或外部故障时，流进差动继电器的电流为比较小的不平衡电流或者最大的负荷电流（考虑到两端的电流互感器有一个出现断线故障时），均比整定值小不动作，内部故障时流进差动继电器的电流是比较大的短路电流，比整定值大而使得两端断路器动作。

高频闭锁方向纵联保护：两端的保护装置测量的是功率的方向，功率方向为负的一侧发高频闭锁信号。

当外部故障时，两端的功率方向不同，为一正一负。

功率方向为负的一侧发高频闭锁信号且本身自己不动作，使得同线路的另一端收到闭锁信号也不动作。

内部故障时两端功率方向均为正，都不发闭锁信号，因此两端都收不到闭锁信号，保护都跳闸。

高频闭锁距离纵联保护：在距离保护的基础上加上高频闭锁部分。

以距离保护III段的整定值为故障启动发信元件，以距离保护II段的整定值为方向判别和停信元件。

当发生内部故障时，线路两侧的保护装置均不发出高频信号，因此线路两侧的保护均动作，当发生外部故障时，测量阻抗为负的一侧不动作且发出高频闭锁信号闭锁同线路另一侧的保护，使得其无法动作。

当作为后备使用时，则按照距离保护II、III段的整定时限动作。

纵联保护依据的最基本原理是什么？答：纵联保护包括纵联比较式保护和纵联差动保护两大类，它是利用线路两端电气量在故障与非故障时、区内故障与区外故障时的特征差异构成保护的。

纵联保护的基本原理是通过通信设施将两侧的保护装置联系起来，使每一侧的保护装置不仅反应其安装点的电气量，而且哈反应线路对侧另一保护安装处的电气量。

通过对线路两侧电气量的比较和判断，可以快速、可靠地区分本线路内部任意点的短路与外部短路，达到有选择、快速切除全线路短路的目的。

纵联比较式保护通过比较线路两端故障功率方向或故障距离来区分区内故障与区外故障，当线路两侧的正方向元件或距离元件都动作时，判断为区内故障，保护立即动作跳闸；当任意一侧的正方向元件或距离元件不动作时，就判断为区外故障，两侧的保护都不跳闸。

纵联差动保护通过直接比较线路两端的电流或电流相位来判断是区内故障还是区外故障，在线路两侧均选定电流参考方向由母线指向被保护线路的情况下，区外故障时线路两侧电流大小相等，相位相反，其相量和或瞬时值之和都等于零；而在区内故障时，两侧电流相位基本一致，其相量和或瞬时值之和都等于故障点的故障电流，量值很大。

所以通过检测两侧的电流的相量和或瞬时值之和，就可以区分区内故障与区外故障，区内故障时无需任何延时，立即跳闸；区外故障，可靠闭锁两侧保护，使之均不动作跳闸。

4.7 图4—30所示系统，线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护，分析在K点短路时各端保护方向元件的动作情况，各线路保护的工作过程及结果。

⋅⋅答：当短路发生在B—C线路的K处时，保护2、5的功率方向为负，闭锁信号持续存在，线路A—B上保护1、2被保护2的闭锁信号闭锁，线路A—B两侧均不跳闸；保护5的闭锁信号将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，均停发闭锁信号，它们判定有正方向故障且没有收到闭锁信号，所以会立即动作跳闸，线路B—C被切除。

答：根据闭锁式方向纵联保护，功率方向为负的一侧发闭锁信号，跳闸条件是本端保护元件动作，同时无闭锁信号。

纵联保护依据的最基本原理是什么答：纵联保护包括纵联比较式保护和纵联差动保护两大类，它是利用线路两端电气量在故障与非故障时、区内故障与区外故障时的特征差异构成保护的。

纵联保护的基本原理是通过通信设施将两侧的保护装置联系起来，使每一侧的保护装置不仅反应其安装点的电气量，而且哈反应线路对侧另一保护安装处的电气量。

通过对线路两侧电气量的比较和判断，可以快速、可靠地区分本线路内部任意点的短路与外部短路，达到有选择、快速切除全线路短路的目的。

纵联比较式保护通过比较线路两端故障功率方向或故障距离来区分区内故障与区外故障，当线路两侧的正方向元件或距离元件都动作时，判断为区内故障，保护立即动作跳闸；当任意一侧的正方向元件或距离元件不动作时，就判断为区外故障，两侧的保护都不跳闸。

纵联差动保护通过直接比较线路两端的电流或电流相位来判断是区内故障还是区外故障，在线路两侧均选定电流参考方向由母线指向被保护线路的情况下，区外故障时线路两侧电流大小相等，相位相反，其相量和或瞬时值之和都等于零；而在区内故障时，两侧电流相位基本一致，其相量和或瞬时值之和都等于故障点的故障电流，量值很大。

所以通过检测两侧的电流的相量和或瞬时值之和，就可以区分区内故障与区外故障，区内故障时无需任何延时，立即跳闸；区外故障，可靠闭锁两侧保护，使之均不动作跳闸。

图4—30所示系统，线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护，分析在K点短路时各端保护方向元件的动作情况，各线路保护的工作过程及结果。

⋅⋅答：当短路发生在B—C线路的K处时，保护2、5的功率方向为负，闭锁信号持续存在，线路A—B上保护1、2被保护2的闭锁信号闭锁，线路A—B两侧均不跳闸；保护5的闭锁信号将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，均停发闭锁信号，它们判定有正方向故障且没有收到闭锁信号，所以会立即动作跳闸，线路B—C被切除。

答：根据闭锁式方向纵联保护，功率方向为负的一侧发闭锁信号，跳闸条件是本端保护元件动作，同时无闭锁信号。

第4章输电线路的差动保护和高频保护 思考题与习题的解答4-1 分别画出纵差保护在被保护线路外部、内部发生短路故障时的电流分布，并说明工作原理答：图4-1（a ）和（b ）分别为纵差保护内部故障和外部故障时的电流分布。

图4-1 纵差保护原理接线图（a ）外部故障时；（b ）内部故障时从图4-1（a ）中可见在正常运行或外部故障时，在理想条件下，差动继电器KD 中流过大小相等、方向相反的两个电流互相抵消，即221(）0r I II I II TAI I I I I K =-=-= 所以继电器KD 不动作。

当发生内部故障时，见图7-1（b ）所示流入继电器电流为：221()K r II I II TA TAI I I I I I K K I /=+=+= 当.r op r I I >（继电器动作电流），故继电器动作，将故障线路两端断路器跳开。

4-2纵联差动保护与阶段式电流保护的差别是什么？说明纵联差动保护的优点？答：纵联差动保护与阶段式电流保护的差别是差动保护的速动性好，没有死区。

不需要考虑与相邻元件的配合问题。

优点是可以全线快速切除故障。

4-3 纵差保护中不平衡电流是由于什么原因产生的，不平衡电流暂态过程中有哪些特性，它对保护装置有什么影响？答：不平衡电流是由纵差保护线路两端互感器的励磁特性不完全相同，在短路故障时通过很大一次电流使两个电流互感器的铁芯饱和程度不同，造成TA 二次电流差别较大，产生不平衡不平衡电流在暂态起始段和结束段都不大，最大不平衡电流发生在暂态过程中段。

因纵差保护要躲过不平衡电流，不平衡电流过大将使保护装置灵敏系数降低。

4-4纵差保护动作电流在整定计算中应考虑哪些因素，为什么？纵差保护动作电流整定要考虑两个因素，即躲过保护区外短路的最大不平衡电流和躲过被保护线路的最大负荷电流。

这样可提高纵差保护的灵敏系数。

4-5 说明横差方向保护的工作原理，为什么能有选择性地切除故障线路，为什么在直流操作电源中采用闭锁装置？答：横差方向保护是基于反应两回路中电流之差的大小及方向的一种保护。