线路保护(纵联保护)
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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
▪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
浅谈输电线路的纵联保护
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。
纵联保护
2/87
单端电气量保护： 仅利用被保护元件的一侧电气量，无法区分线路末端
和相邻线路的出口短路，可以作为后备保护或出口故障
的第二种保护。
（通常设计为：三段式）。
纵联保护：比较各侧：电流大小、电流相位、方向等。 利用被保护元件的各侧电气量，可以识别：内部和外 部的故障，但是，不能作为后备保护。
3/87
M N
Z
II M
I
跳闸
跳闸
II ZN
&
阻抗动作 信息的交换
&
I
N侧保护 2）区外故障：简述信号交换与逻辑的过程
M侧保护
至少一侧的Z不动——>两侧均不跳闸 20/87
上述方式利用了距离II段（或III段等全线路有灵
敏度）的测量元件，实现短路位置、方向的判别
—— 构成：距离纵联保护。 也可以将 Z 元件更换为方向元件 —— 构成：方向纵联保护。
Im
In
3）采用导线实现线路两侧的信号交换时，导线 （导引线）太长，更容易出现故障，容易烧毁（一 次短路后，感应电流太大）。 4）不能作为后备（所有纵联保护的缺点）。 应用于：发电机、变压器、母线、电抗器、输电线 路等。
16/87
2.方向比较式纵联保护（距离纵联保护）
M N
Z
II M
I
跳闸
还可以将通道类型与动作原理结合起来进行称呼。 如：光纤电流差动（简称：光差），高频距离。 通道(信号交换手段)
5/87
4.1.2 两侧电气量的特征
分析、讨论特征的目的： 寻找内部故障与其他工况（正常运行、外部故障
）的特征区别和差异 ——>提取判据，构成继电保
护原理。（电流大小波形、功率方向、电流相位、测
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。
“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。
主要的继电保护原理归纳总结
主要的继电保护相关原理归纳总结一、线路主保护（纵联保护）纵联保护：利用某种通信通道将输电线路两端的保护装置纵向连接起来，将各端的电气量传送到对端，将各端的电气量进行比较，一判断故障在本线路范围内还是范围之外，从而决定是否切断被保护线路。
任何纵联保护总是依靠通道传送的某种信号来判断故障的位置是否在被保护线路内，信号按期性质可分为三类：闭锁信号、允许信号、跳闸信号。
闭锁信号：收不到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。
允许信号：收到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。
跳闸信号：收到这种信号是保护动作与跳闸的充要条件。
按输电线路两端所用的保护原理分，可分为：（纵联）差动保护、纵联距离保护、纵联方向保护。
通道类型：一、导引线通道；二、载波（高频）通道；三、微波通道；四、光纤通道。
1.（纵联）差动保护（纵联）差动保护：原理是根据基尔霍夫定律，即流向一个节点的电流之和等于零。
差动保护存在的问题：(一).对于输电线路1.电容电流：电容电流从线路内部流出，因此对于长线路的空载或轻载线路容易误动。
解决办法：提高启动电流值（牺牲灵敏度）；加短延时（牺牲快速性）；必要是进行电容电流补偿。
*注：穿越性电流就是在保护区外发生短路时，流入保护区内的故障电流。
穿越电流不会引起保护误动。
2.TA断线，造成保护误动解决办法：使差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件：本侧起动原件起动；本侧差动继电器动作；收到对侧“差动动作”的允许信号。
保护向对侧发允许信号条件：保护起动；差流元件动作3.弱电侧电流纵差保护存在问题（变压器不接地系统的弱电侧在轻载或空载时电流几乎没有变化）解决办法：除两侧电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不对应起动元件外，加装一个低压差流起动元件。
4.高阻接地是保护灵敏度不够在线路一侧发生高阻接地短路时，远离故障点的一侧各个起动元件可能都不启动，造成两侧差动保护都不能切除故障。
解决办法：由零序差动继电器，通过低比率制动系数的稳态相差元件选相，构成零序1 段差动继电器，经延时动作。
输电线路纵联保护
• 当正常运行时，两侧的测量阻抗是负荷阻抗，阻抗 元件不起动；
• 当发生外部短路时，两侧的测量阻抗也是短路阻抗 ，但一侧为反方向，至少有一侧的阻抗元件不起动 。
4.1.3 纵联保护的基本原理
• 利用输电线两端电气量在正常运行、外部短 路和内部短路时的特征差异可以构成不同原 理的输电线路纵联保护：
➢纵联电流差动保护 ➢方向比较式纵联保护 ➢电流相位比较式纵联保护 ➢距离纵联保护
4. 输电线路纵联保护
4.1 输电线路纵联保护概述 4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换 4.3 方向比较式纵联保护 4.4 纵联电流差动保护
4.1 输电线路纵联保护概述
➢4.1.1 引言
仅反应线路一侧的电气量不可能无延时地快速区 分本线末端和对侧母线(或相邻线始端)故障。
反应线路两侧的电气量可以快速、可靠地区分本 线路内部任意点短路与外部短路，达到有选择性 、快速地切除全线路任意点短路的目的。
– 当输电线路发生内部短路时，两端电流相角差为0°， 保护动作，跳开本端断路器。
– 而正常运行或发生区外短路时两端电流相角差180 ° ，保护不动作。
4.1.3 纵联保护的基本原理
3.电流相位比较式纵联保护
• 考虑电流电压互感器的误差以及输电线分布电容等的影响， 当线路发生区外故障时两端电流相角差并不等于180°，而 是在180°附近；
导引线纵差保护的特点
• 导引线纵差保护的突出优点是：
– 不受电力系统振荡的影响，不受非全相运行的影响、在 单侧电源运行时仍能正确工作。
– 简单可靠，维修工作量极少，投运率极高，技术成熟， 服务年限长，动作速度快等优点。
• 导引线纵差保护的使用也受如下因素的限制：
– 保护装置的性能受导引线参数和使用长度影响，导引线 愈长，分布电容愈大则保护装置的安全可靠性愈低；
• 当发生外部短路时，两侧的测量阻抗也是短路阻抗 ，但一侧为反方向，至少有一侧的阻抗元件不起动 。
4.1.3 纵联保护的基本原理
• 利用输电线两端电气量在正常运行、外部短 路和内部短路时的特征差异可以构成不同原 理的输电线路纵联保护：
➢纵联电流差动保护 ➢方向比较式纵联保护 ➢电流相位比较式纵联保护 ➢距离纵联保护
4. 输电线路纵联保护
4.1 输电线路纵联保护概述 4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换 4.3 方向比较式纵联保护 4.4 纵联电流差动保护
4.1 输电线路纵联保护概述
➢4.1.1 引言
仅反应线路一侧的电气量不可能无延时地快速区 分本线末端和对侧母线(或相邻线始端)故障。
反应线路两侧的电气量可以快速、可靠地区分本 线路内部任意点短路与外部短路，达到有选择性 、快速地切除全线路任意点短路的目的。
– 当输电线路发生内部短路时，两端电流相角差为0°， 保护动作，跳开本端断路器。
– 而正常运行或发生区外短路时两端电流相角差180 ° ，保护不动作。
4.1.3 纵联保护的基本原理
3.电流相位比较式纵联保护
• 考虑电流电压互感器的误差以及输电线分布电容等的影响， 当线路发生区外故障时两端电流相角差并不等于180°，而 是在180°附近；
导引线纵差保护的特点
• 导引线纵差保护的突出优点是：
– 不受电力系统振荡的影响，不受非全相运行的影响、在 单侧电源运行时仍能正确工作。
– 简单可靠，维修工作量极少，投运率极高，技术成熟， 服务年限长，动作速度快等优点。
• 导引线纵差保护的使用也受如下因素的限制：
– 保护装置的性能受导引线参数和使用长度影响，导引线 愈长，分布电容愈大则保护装置的安全可靠性愈低；
继电保护(纵联保护)
原理的可分为两种：方向高频保护是比较线路两端的功率方向， 相差高频保护是比较两端电流的相位。
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二、高频通道的构成原理
“导线-大地”制， 只需在一相线路上
装设通道设备，经
济性好。缺点是高 频信号的衰耗和受 到的干扰都比较大。
我国广泛采用！
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四、相差动高频保护的基本原理
1、保护原理：比较被保护线路两端短路电流相位。电流 给定正方向由母线流向线路。
正常运行或外部故障时，两端电流相位相差180°，保护
装臵不应动作。
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四、相差动高频保护的基本原理
1、保护原理：比较被保护线路两端短路电流相位。电流 给定正方向由母线流向线路。
空隙的对端高频脉冲就是一种闭锁信号。 在内部故障时，没
有这种填满空隙的脉冲，就构成了保护跳闸的必要条件。 因此，相差动高频保护是一种传送闭锁信号的保护。
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五、相差动高频保护原理接线
1、需要两个启动元件 2、I1 的灵敏度要均高于 本侧和对侧I2 的灵敏度
起动元件：I1-I4 ，其中I1 和I2 反 应三相对称短路， I3和I4反应不 对 称 短 路 ； I1 和 I3 灵 敏 度 高 ， I2和I4灵敏度低。
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5）高频收、发信机 收信机由继电保护控 制，通常在电力系统发生 故障时，保护部分起动之 后它才发出信号。高频收 信机接收由本端和对端所 发送的高频信号，经过比 较判断之后，再动作于继 电保护，使之跳闸或将它 闭锁。 6）接地刀闸：当检修连接滤波器时，接通接地刀闸，使结合电 容器下端可靠接地。
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二、高频通道的构成原理
“导线-大地”制， 只需在一相线路上
装设通道设备，经
济性好。缺点是高 频信号的衰耗和受 到的干扰都比较大。
我国广泛采用！
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四、相差动高频保护的基本原理
1、保护原理：比较被保护线路两端短路电流相位。电流 给定正方向由母线流向线路。
正常运行或外部故障时，两端电流相位相差180°，保护
装臵不应动作。
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四、相差动高频保护的基本原理
1、保护原理：比较被保护线路两端短路电流相位。电流 给定正方向由母线流向线路。
空隙的对端高频脉冲就是一种闭锁信号。 在内部故障时，没
有这种填满空隙的脉冲，就构成了保护跳闸的必要条件。 因此，相差动高频保护是一种传送闭锁信号的保护。
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五、相差动高频保护原理接线
1、需要两个启动元件 2、I1 的灵敏度要均高于 本侧和对侧I2 的灵敏度
起动元件：I1-I4 ，其中I1 和I2 反 应三相对称短路， I3和I4反应不 对 称 短 路 ； I1 和 I3 灵 敏 度 高 ， I2和I4灵敏度低。
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5）高频收、发信机 收信机由继电保护控 制，通常在电力系统发生 故障时，保护部分起动之 后它才发出信号。高频收 信机接收由本端和对端所 发送的高频信号，经过比 较判断之后，再动作于继 电保护，使之跳闸或将它 闭锁。 6）接地刀闸：当检修连接滤波器时，接通接地刀闸，使结合电 容器下端可靠接地。
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
线路保护装置基本原理
闭锁式纵联方向保护原理逻辑框图（以下图2）：
1）启动元件动作首先发讯，此时门7未动作，可经门9发讯。 2）停讯必须满足2个条件：a．反方向元件D－不动，正方向元件D＋动作，与门3有输出，表示 正方向故障；b．收信10 ms后，即或门2启动时间t2（10 ms），与门4有输出。 2个条件满足，与门7有输出，经反向器闭锁门9，停止发讯。 3）区内故障： a．D－不动作，D＋动作，正方向故障； b．先收讯10 ms后，无闭锁信号，与 门5有输出。满足这2个条件，判为区内故障，与门8有输出，可以跳闸。 注意：先收到过10ms闭锁信号，主要是考虑区外故障时可靠收到对侧的闭锁信号，防止本侧保 护误动。因为高频信号沿通道传输需要时间，最严重的情况是反方向侧保护启动元件损坏（或 因某种原因没有启动），依靠远方启信使对侧收发信机启动，此时通道信号将往返一次，并考 虑一定的裕度。
1.纵联保护
线路纵联保护是当线路发生故障时，使两侧开 关同时快速跳闸的一种保护，是线路的主保护。它 以线路两侧判别量的特定关系作为判据，即两侧均 将判别量借助通道传送到对侧，然后，两侧分别按 照对侧与本侧判别量之间的关系来判别区内故障或 区外故障。 因此，判别量和通道是纵联保护装置的 主要组成部分。
闭锁式纵联方向动作原理
“闭锁式”纵联方向保护起动后若判故障为反向故障，发出闭锁信号；反之则停止发 信号（称为保护停信）。外部故障时，近故障侧保护判明故障为反向故障，发出闭锁 信号，由于采用“单频制“，两侧均收到闭锁信号，保护不动作。内部故障时两侧均 不发闭锁信号，保护动作。
注意：通常保护设置设置高、低两个启动元件，主要是防止区外故障保护误动。低 定值用于启动发信；高定值启动故障计算。假如只设一个启动元件，两侧保护的整 定值相同，若因某种原因（如：保护采样误差）反方向侧保护不能启动发信，那么 将造成正方向侧保护误动跳闸。所以要设置两个启动元件。
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。
电力系统继线路纵联保护基础知识讲解
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输电线路纵联保护概述
. 2.方向比较式纵联保护 . 利用输电线路两端功率方向相同或相反的特征可以
构成方向比较式纵联保护。 . 当系统中发生故障时，两端保护的功率方向元件判
别流过本端的功率方向，功率方向为负者发出闭锁 信号，闭锁两端保护，称为闭锁式方向纵联保护； . 或者功率方向为正者发出允许信号，允许两端保护 跳闸，称为允许式方向纵联保护。
. 缺点是保护性能和投资受导引线长度影响。线路越 长，安全可靠性越低，投资越大。
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输电线路纵联保护两侧信息的交换
. . 输电线路用来作为载波通道时，必须在输电线路上装设专
用的加工设备，将同时在输电线路上传送的工频和高频电 流分开，并将高频收、发信机与高压设备隔离，以保证二 次设备和人身的安全。 . 电力线载波的方式主要有两种：一种是高频收、发信机通 过结合电容器连接在输电线路两相导线之间，称为“相—相” 制；另一种是高频收、发信机通过结合电容器连接在输电 线一相导线与大地之间，称为“相—地”制。 “相—相”制高频 通道的衰耗小，但所需加工设备多，投资大； . “相—地”制高频通道传输效率低，但所需加工设备少，投 资较小。目前，国内外一般都采用“相—地”制，高频通道。
. 根据基尔霍夫电流定律，正常运行或外部故障的输电线 路，在不考虑分布电容和电导的影响时，任何时刻其两端 电流相量和等于零。故障时故障点有短路电流流出，两端 电流相量和等于流入故障点的电流。
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输电线路纵联保护概述
. 2.两侧功率方向的故障特征。 . 发生区内故障时，两端功率方向为母线流向线路，两
侧功率方向相同，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，两侧功率方向相反。
输电线路纵联保护概述
. 2.方向比较式纵联保护 . 利用输电线路两端功率方向相同或相反的特征可以
构成方向比较式纵联保护。 . 当系统中发生故障时，两端保护的功率方向元件判
别流过本端的功率方向，功率方向为负者发出闭锁 信号，闭锁两端保护，称为闭锁式方向纵联保护； . 或者功率方向为正者发出允许信号，允许两端保护 跳闸，称为允许式方向纵联保护。
. 缺点是保护性能和投资受导引线长度影响。线路越 长，安全可靠性越低，投资越大。
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输电线路纵联保护两侧信息的交换
. . 输电线路用来作为载波通道时，必须在输电线路上装设专
用的加工设备，将同时在输电线路上传送的工频和高频电 流分开，并将高频收、发信机与高压设备隔离，以保证二 次设备和人身的安全。 . 电力线载波的方式主要有两种：一种是高频收、发信机通 过结合电容器连接在输电线路两相导线之间，称为“相—相” 制；另一种是高频收、发信机通过结合电容器连接在输电 线一相导线与大地之间，称为“相—地”制。 “相—相”制高频 通道的衰耗小，但所需加工设备多，投资大； . “相—地”制高频通道传输效率低，但所需加工设备少，投 资较小。目前，国内外一般都采用“相—地”制，高频通道。
. 根据基尔霍夫电流定律，正常运行或外部故障的输电线 路，在不考虑分布电容和电导的影响时，任何时刻其两端 电流相量和等于零。故障时故障点有短路电流流出，两端 电流相量和等于流入故障点的电流。
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输电线路纵联保护概述
. 2.两侧功率方向的故障特征。 . 发生区内故障时，两端功率方向为母线流向线路，两
侧功率方向相同，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，两侧功率方向相反。
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（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 停信”的由来
Id
I M
IN
制动电流
Ir
IM
IN
I d Iqd
动作判据
Id Kr Ir
制动系数
1）区内故障 当线路内部短路时，如图（c）所示，两端电流
的方向与规定的正方向相同。
IM IN IK
I d IM IN I K Ir IM IN IM IN 2IN IK 2IN
纵联保护通道类型
1. 电力线载波(高频)通道。 2. 微波通道 3.光纤通道 4.导引线通道
上述四种通道应该说光纤通道是最有发展 前途的。目前继电保护制造厂家生产光纤 保护的产量已大于高频保护的产量。但由 于历史的原因，高频通道还有一定的数量。
二、220kV系统常见的几种纵联保护配置
通道交换的过程：
dB 蓝色本侧发 绿色对侧发
t
200ms
5s
5s
5s
5.收到三相断路器跳闸位置继电器（TWJ）动作信 号以后高频保护做些什么？
（1） 如果高定值起动元件未起动，又收到了三 相跳闸位置继电器都动作的信号并确认三相均 无电流时，把起动发信（含远方起信）往后推 迟100ms（不同厂家该值略有差别）。
Id IM IN IK IK 0
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
高频信号在通道上传输是有时滞的，如果M端保护判正方向后不 经延时而匆忙停信后，由于M端收信机收不到对册信号将造成保护误 动。
M端保护只有确保近故障点的N端保护的闭锁信号到达M端以后 才允许停信，这样M端保护才不会误动。
显然这等待的延时应考虑N端闭锁信号来得最慢、最严重的情况。 这种情况出现在N端是远方起信的情况。发生短路后N端起动元件因 故没有起动，所以一开始不发信。要等M端高频信号先送过来后，N 端由远方起信才起动发信。等N端的信号再送到M端后，M端再去停 信保护就不会误动了。所以M端停信等待的延时应包括高频信号往返 一次的延时，加上对端发信机起动发信的延时再加上足够的裕度时间。 这时间一般为（5~8）ms就足够了。
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
2号保护
F+动作 F-动作 F+动作 F-动作情
情况
情况 情况
况
功率倒向前
√
×
×
√
功率倒向后
×
√
√
×
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。
远方启信作用： （1）通道检查 （2）防止因发信启动回路故障而造成的保护不正确动作
跳闸。这些工作都由装置在软件中自动完成。
7.闭锁式高频纵联保护的具体称谓（什么是距离高频？什么 是零序高频？什么是方向高频？………..）
“距离高频”（或称“高频距离”）是指其方向元件由距 离元件充当，一般使用II段或III段的阻抗测量元件，前提 是保证本线范围内各类故障有绝对灵敏度。（如LFP902 中的Z++）
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。
线路纵联保护
国网公司继电保护高技能人才培训班 2008年11月 苏州
一、反应输电线路单端电气量变化的保护的缺陷
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
（4）“位置停信”的使用注意事项
单相TWJ动作停信只停80ms，避免本线路非全相 运行期间两端一直停信在外部发生运行相上的故 障时纵联方向（距离）保护误动而误切三相。三 相TWJ动作停信一直停到装置整组复归。
“位置停信”在手动合闸和自动重合闸时自动退 出，避免对端合闸后本端再合闸时由于三相触头 不同期对端某些原理的正方向的方向继电器可能 动作造成纵联方向保护误动。
闸。目前微机型的纵联保护没有相差高频保护，纵联 方向、纵联距离保护在20～30ms内已可发出跳闸命 令。所以线路出口短路时，即使快速距离保护或零序 Ⅰ段先发跳闸命令，在断路器跳闸时间内，对端纵联 保护已可发出跳闸命令，所以这个问题已不再存在。
（3）“位置停信”的另一作用：
在纵联距离保护中采用一相跳闸位置继电 器动作的信号并确认该相无电流时立即停信还 能解决在靠近线路一端发生单相高阻接地时由 于另一端阻抗继电器不动使纵联距离拒动问题。 此时近故障点一端的其它保护动作跳开故障相 后停信，远离故障点一端的阻抗继电器随后纵 续动作，纵联距离保护就能跳闸。
（2）本装置其他保护动作停信
现在输电线路保护都做成成套的保护装置。
一条线路的主保护、后备保护都做在一套保护 装置内。本装置内任意一种保护发跳闸命令同
时立即停信有利于对端纵联保护跳闸。保护装 置发三相跳闸命令停信直至跳闸命令返还后还 继续展宽停信150ms，保护装置发单相跳闸命 令时只停信150ms，这段时间保证让对端可靠
应输电线路单端电气量变化的保护，它的 缺陷是不能瞬时切除本线路全长范围内的 短路。它的优点是它的带延时的第Ⅲ段 （或第Ⅳ段）可以作为相邻线路上短路的 后备。这类保护有时称作具有相对选择性
的保护。
既然反应M端电气量变化的保护无法区别F1和 F2点的短路，可是反应N端电气量变化的保护 确是很容易区分这两点短路的。例如用一个方 向继电器就可以区分：F1点是正方向短路， F2点是反方向短路。所以如果有一种保护它可 以综合反应两端电气量的变化，这样的保护一 定可以区分F1和F2点的短路。那么它的一个
（3）功率倒向时的防误动措施
a.保护启动后如果纵联保护在连续35ms内一直未收到信号或不 满足正方向方向元件动作、反方向方向元件不动作的条件（对纵联距 离保护是不满足阻抗继电器动作的条件），那么纵联保护再要动作的 话要另加25ms的延时。
b.保护启动后先反方向元件动作然后再正方向元件动作且反方向 动作期间收到对侧允许信号，那么该正方向元件动作后延时 25~35mS向对侧发允许信号。
“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++）
（3）反方向元件灵敏度高于正方向元件，反方向元件动作 则闭锁正方向元件。
（4）正方向元件动作则停止收发信机发信。
（5）关于闭锁式纵联保护的几个问题的讨论：
1.为什么要用灵敏度不同的两个起动元件？
为防止区外故障时，近故障端保护不能可靠启动发信 而远故障端的保护因收不到对侧闭锁信号而误动。
2.为什么要先收到8ms高频信号后才允许停信？
6.其他保护停信和本装置保护动作停信的问题。 （1）母差（失灵）保护动作停信
双母线接线的母差保护动作停信一般通过启动线路保护中操作箱内 的TJR继电器实现。
对于CT在开关断口两端布置时（如GIS设备），线路保护CT与母差 保护CT可实现交叉，避免了死区的存在，此时可不用母差停信。
3/2开关接线的母差保护动作不停信，开关失灵时需要强制停信 母差停信一般展宽150mS，也是在母差出口元件返回后继续停信 150mS。
1.高频闭锁纵联方向保护 WXB-11C+GSF6；LFP-901+LFX-912； PSL-602+YSF-10A；RCS-901+LFX-912； CSC-101+BSF3；LFP-902+LFX-912； 2.光纤纵联方向保护 PSL-602+GXC-01；RCS-901+FOX40E CSC-102+CSY-102A；WXH-801+ ZSJ-900 3.光纤分相电流差动保护 PSL-603；RCS-931；CSC-103； WXH-803；PRS-753