第四章输电线纵联保护
第四章 输电线纵联保护
§4－1 输电线纵联差动保护
一、 基本原理：
1.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。
2. 输电线路纵联差动保护：
（1）输电线路的纵联保护：（P129 第二自然段）。
（2）导引线纵联差动保护：
用导引线传送电流（大小或方向），根据电流在导引线中的流动情况，
可分为环流式和均压式两种。（P131 图4-2）自学。
（注意图中隔离变压器GB 的极性）
例：环流法构成了导引线纵联保护：
线路两侧装有相同变比的LH
正常或区外短路：Im 1=-In 1
∴Im 2=-In 2
I J =Im 2+In 2=0 J 不动
区内短路：I J =Im 2+In 2=（Im 1+ In 1）/n LH = I d / n LH > I d z
( 同时跳两侧DL)←J 动作
可见纵联差动保护的范围是两侧LH 之间，理论上具有绝对选择性可实现全线速动。但它只适用于< 5～7公里的短线路。若用于长线路技术上有困难且经济上不合理。
（P136 标题2）
它在发电机、变压器、母线保护中应用得更广泛（后述）
3. 纵联保护信号传输方式：
（1）辅助导引线 （2）电力线载波：高频保护 （3）微波：微波保护 （4）光纤：光纤保护
I
In1
Im2
In
2
Im
1
§4-2 输电线的高频保护
一、 高频保护概述：
高频保护的定义：（P136）
分类：按照工作原理分两大类，方向高频保护和相差高频保护。
方向高频保护：比较被保护线路两侧的功率方向。
相差高频保护：比较被保护线路两侧的电流相位。
二、 高频通道的构成：
有“相-相”和“相-地”两种连接方式(选择)
∨
“我国广泛运用”
构成示意图P137 图4-7
1. 阻波器：L 、C 并联谐振回路，谐振于载波频率。
对载波电流：Z>1000Ω——————限制在本线路。
对工频电流：Z<0.04Ω——————畅流无阻。
2．结合电容器 带通滤波器 ①通高频、阻工频
3．连接滤波器 ②阻抗匹配
4．高频电缆：将位于主控制室的高频收、发信机与户外变电站的带通滤波器连接起来。
5．高频收、发信机
三、 高频通道工作方式及高频信号的应用： 无高频电流是信号
1． 高频通道的工作方式
两种： 长期发信方式：正常运行时，始终收发信（经常有高频电流）
故障时发信方式：正常运行时，收发信机不工作。当系统故障时，发信机由启动元件启动通
道中才有高频电流（经常无高频电流）
另：改变频率也是一种信号。
2．高频信号的分类及应用 有高频电流是信号
按高频信号的应用分三类：跳闸信号、允许信号、闭锁信号
（1） 跳闸信号
跳闸 “或”门：高频信号是跳闸的充分条件
（2） 允许信号
跳闸 “与”门：高频信号是跳闸的必要条件
(3) 闭锁信号：
跳闸 “否”门：收不到高频信号是跳闸的必要条件 o BH GSX
≥1 BH GSX &
BH GSX
1
四、 方向高频保护
1． 高频闭锁方向保护的基本原理 举例说明： d
S + S- S + S + S - S +
A 1 2
B 3 4
C 5 6 D
内部接地时：保护3、4：S +动，两侧都不发高频信号，保护动作跳3、4DL
外部接地时：保护2、5：S -动，他们发出高频闭锁信号，送至保护1、6、2、5。AB,BC 线路均保持不
动
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。
注：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。
4
-
跳闸
+ + +
1 2 3 5
- U J
半套高频闭锁方向保护原理接线（电流启动方式）
（1） 组成：
I 1 起动元件：灵敏度较高，起动发信机发信
I 2 起动元件：灵敏度较低，起动保护的跳闸回路
3 功率方向元件：判断短路功率的方向
4ZJ 中间继电器：内部短路时，停止发信
5ZJ 极化继电器（双线圈）：工作线圈接方向元件输出，制动线圈接收信机的输出
（2） 工作情况：
①外部短路时：I 1 I 2 动
AB 线，B 侧S - I 1 4ZJ 常闭触点 起动 发信
3不动 5ZJ 制动
A 侧S + 3动 4动 停止发信
I +动 5ZJ 工作、制动线圈均有电流，不动，所以：1、2DL 不跳闸
I 2
5ZJ I 14ZJ GSX GFX
高频信号 高频信号
②内部短路时：
BC线：I1、I2、3、4ZJ均动作，停止发信，5ZJ有工作电流跳闸
(3)为什么要用两个灵敏度不同的起动元件
I2/I1=1.5~2 防止区外故障误跳闸
若采用一个起动元件，当区外接地时，由于LH误差，起动元件误差。S+侧起动元
件动作，S-侧起动元件未动。S+侧误动。
采用两个起动元件I1I2，S+侧I2动作时，S-侧I1一定动作，故可防止误动
（4）时间配合
外部故障时，S+侧需等待对侧的高频闭锁信号，故跳闸回路应有一定延时。故障切除后，返回时，为防止误动，启信回路应延时返回。
（5）方向元件
要求：①能反映所有类型的故障
②没有死区
③正常负荷状态下不动作
④系统震荡时不会误动作
⑤线路两端在灵敏度上容易配合
满足要求的方向元件：负序方向元件（单相式、三相式）相电压补偿式方向元件
行波方向元件
2．高频闭锁距离保护和高频闭锁零序方向保护的基本原理（自学）
高频闭锁距离保护是距离保护与电力线载波通道相结合，利用收发信急的高频信号传送对侧保护的测量结果，两端同时比较两侧距离保护的测量结果，实现内部故障瞬时切除，区外故障不动作。
高频闭锁零序方向保护工作原理与上同
此种构成方式，主保护和后备保护统一设计，减少了测量元件，简化了接线，相对的提高了可靠性。缺点：距离或零序保护检修时，主保护和后备保护都必须退出工作。
五、相差动高频保护：P142
1.相差动高频保护基本原理：
比较被保护线路两侧短路电流的相位。
Em M Im d1 In N En
D2
Im
In
调制方法：正半波发信，负半波停信，不断交替（高频通道经常无电流，而在外部故障时发出的高频电流（即闭锁信号）的方式构成保护）
传送闭锁信号的保护需两套起动元件。
1、 构成：
跳闸
主要部分：起动元件、操作元件、比相元件
① 起动元件:-------故障检测元件(区分正常运行和故障)
不对称故障 I2------有两个灵敏度不同的起动元件，其中：高灵敏----起动发信
低灵敏----准备跳闸
对称故障 Z 或相电流I
② 操作元件: 将输电线上的三相工频电流转变为单一工频放便电流(只用一个通道)。
并对GFX 的高频电流进行调制。
选择的要求：①能反映各种类型故障；
②内部故障时 φ=0° 而外部故障时 φ=180°
利用相序滤过或复合滤过器可以将三相电流综合成单一电流I 1、I 2、I 0或I 1+KI 2、I 1+KI 0等。
*I 1: 能反映所有短路,但在不对称短路时,包含故障前的负荷分量,会造成区内短路时,相位差大为增加. *I 2: 不能反映三相短路
*I 0: 不能反映三相短路和两相短路
*I 1+KI 2: I 2能反映不对称短路,I 1用于反映三相短路,K 值的选择>1,保证I 2起主导作用,一般K=6或8。 ③ 比相元件：根据线路两侧电流的相位判断内外故障
理想：
区内故障：φ=0°停信间隙γ=180°
操作
元件 方波电路 =1 起动
元件
=1 GFX 对侧GFX ≥1
GSX
t 1 0 t 2 0 出口
区外故障：φ=180°停信间隙γ=0°
实际：
区内故障：φ>0°停信间隙γ<180°
区外故障：φ<180°
要找出外部故障可能出现的最大间隙角γmax,并按此进行闭锁，以保证外部故障时保护可靠不误动，这个角度就叫做闭锁角，表示为φb.
2、闭锁角的确定：
理想：区外故障时，φ=180°
实际：①CT角度误差φct=7°
②保护装置的角误差（复合电流滤过器），φb.h=15°
③高频信号传输带来的角误差
电磁波的传输速率v=光速＝3×105公里/秒
工频：每周波360°～0.02″～6000km
所以：每传100km ，误差6°
φL＝(L/100)×6°其中了L 线路长度
（或：φL=ωt＝2πf×t＝360×50×L/v=(L/100)×6°）
④为保证选择性并计及一些其它误差（由分布电容引起）。
考虑裕度角φy＝15°。
Φb=φct＋φb.h＋φL＋φy＝37°＋(L/100)×6°
例：L＝300km，Φb= 37°＋(300/100)×6°＝55°
由Φb计算公式可知，L↑→Φb↑，Φdz=180°－Φb ↓降低保护灵敏度
3、保护的相继动作（区）：
举例：Em Im d(3) In En
Zm Zn
操作电流只有I1
设EmΛEn=70°Zm 发电机、变压器和线路阻抗φdm=60°
Zm 发电机、变压器阻抗φdn=90°
Em
φ=arg（Im/In）=100°
60°Im
对M侧保护：
En φm=100°+7°+15°+（L /100）×6°
对N侧保护：因为In滞后
φn=100°+7°+15°－（L /100）×6°
In 设L=300km. φb =55°φdz=125°
φm=122°+(300/100)×6°=140°＞125°闭锁
φm=122°－(300/100)×6°=104°＜125°动作
为解决M端保护不能跳闸的问题,采用N侧跳闸的同时,立即停止本侧发信。N端停信后，M 侧收信机只能收到自己所发的信号，间隔角为180°，M侧保护可立即跳闸。
保护装置的这种工作情况一端的保护先动作以后，另一端的保护才能再动作跳闸，称为“相继动作”。
主要影响因素：故障类型、两侧电源电动势间相角差以及线路长度。
作业：P38 题1、4、8、13。
21电网的纵联差动保护
第四章 电网的差动保护 第一节 电网的纵联差动保护 一、纵联差动保护的基本原理 纵差保护的基本原理是基于比较被保护线路始端和末端电流的大小和相位原理构成的。 （a ）正 常运行情 况 (b)区外短路情况 (c) 区内短路情况 在理想状态下，流入差动保护差回路中的电流为零。在正常运行时，流入差回路的电流 0''11'22≈-=-=TA TA r K I K I I I I 式中 K TA 、K TA '——分别为两侧电流互感器的变比。 当被保护线路外部K 点短路时，流入差动保护差回路中的电流为 0''1 1'22≈-=-=TA d TA d d d r K I K I I I I 式中 I 1d 、I 1d '——电源供给短路点的短路电流； 当被保护线路内部k 点短路时，如图4－1(c)所示。流入差动保护回路的电流为 TA d TA d TA d d d r K I K I K I I I I =+=+=''11'22 （4—3） 式中 I 1d 、I 1d '——线路两侧电源供给短路点的短路电流； I d ——流经短路点的短路电流。
故被保护线路内部故障时，流入差回路的电流为短路点短路电流的二次值，其值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。 二、纵联差动保护的不平衡电流 由于被保护线路两侧电流互感器二次负载阻抗及互感器本身励磁特性不一致，在正常运行及保护范围外部发生故障时，差回路中的电流不为零，这个电流叫差动保护的不平衡电流 I unb 。 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。当电流互感器进行10％误差校验后，每个电流互感器的误差均不会大于10%，电流互感器的误差为负误差，其差动回路中产生不平衡电流最大值为 式中 K err 一电流互感器 10％误差； K st —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 ； I d ?max —被保护线路外部短路时，流过保护线路的最大短路电流。 2．暂态不平衡电流 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。在短路后的暂态过程中，短路电流中除周期分量电流外，还有按指数规律衰减的非周期分量。由于电流互感器原副边回路对非同期分量电流衰减时间常数不同，两侧电流互感器直流励磁程度不同，所以使暂态不平衡电流加大。在纵差动保护计算中，其最大值为 max max '?????=k np st err unb I K K K I 式中K np ——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1.5~2。 三、纵联差动保护的整定计算 为保证正常运行及保护范围外部故障时差动保护不动作，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 TA d np st err rel op K I K K K K I max ????= 式中 K rel 一可靠系数，在有速饱和变流器时取 1.3。 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 TA d st err unb K I K K I max max ????=
纵联保护原理
纵联保护原理 线路的纵联保护是指反应线路两侧电量的保护，它可以实现全线路速动。而普通的反应线路一侧电量的保护不能做到全线速动。纵联差动是直接将对侧电流的相位信息传送到本侧，本侧的电流相位信息也传送到对侧，每侧保护对两侧电流相位就行比较，从而判断出区内外故障。是属于直接比较两侧电量对纵联保护。目前电力系统中运行对这类保护有：高频相差保护、导引线差动保护、光纤纵差保护、微波电流分相差动保护。纵联方向保护：反应线路故障的测量元件为各种不同原理的方向元件，属于间接比较两侧电量的纵联保护。包括高频距离保护、高频负序方向保护、高频零序方向保护、高频突变量方向保护。 先了解一下纵联差动保护： 为实现线路全长范围内故障无时限切除所以必须采用纵联保护原理作为输电线保护。 输电线路的纵联差动保护（习惯简称纵差保护）就是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向连
接起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端,将两端的电气量比较,以判断故障在本线路范围内还是在线路外,从而决定是否切断被保护回路. 纵联差动保护的基本原理是基于比较被保护线路始端和末端电流的大小和相位原理构成的。 高频保护的工作原理：将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号，然后，利用输电线路本身构成高频电流通道，将此信号送至对端，以比较两端电流的相位或功率方向的一总保护装置。安工作原理的不同可分为两大类：方向高频保护和相差高频保护。 光纤保护也是高频保护的一总原理是一样的只是高频的通道不一样一个事利用输电线路的载波构成通道一个是利用光纤的高频电缆构成光纤通道。光纤通信广泛采用PCM调制方式。这总保护发展很快现在一般的变电站全是光纤的了经济又安全。
纵联保护原理
纵联保护原理?我们先来瞧一下反映一侧电气量变化得保护有什么不足？ 对于反映单侧电气量变化得M侧保护来说,它无法区分就是本侧线路末端故障还就是下级线路始端故障。所以在保护整定上要将它瞬时段得保护范围限制在全线得7０％~80%左右，也即反映单侧电气量变化得保护不能瞬时切除本线路全长内得故障。 因此,引入了纵联保护,纵联保护就是综合反映线路两侧电气量变化得保护,对本线路全长范围内得故障均能瞬时切除。 为了使保护能够做到全线速动,有效得办法就是让线路两端得保护都能够测量到对端保护得动作信号，再与本侧带方向得保护动作信号比较、判定,以确定就是否为区内故障,若为区内故障,则瞬时跳闸。这样无论在线路得任何一处发生故障,线路两侧得保护都能瞬时动作跳闸。快速性、选择性都得到了保证。?在构成保护上,就是将对侧对故障得判断量传送到本侧,本侧保护经过综合判断,来决定保护就是否应该动作。有将对侧电气量转化为数字信号通过微波通道或光纤传送到本侧进行直接计算(如纵联差动保护)，有将对侧对故障就是否在本线路正方向得判断量通过高频(载波、微波)通道传送到本侧,本侧保护进行综合判别（如纵联方向保护、纵联距离保护等等) 一、实现纵联保护得方式: １、闭锁式:也就就是说收不到高频信号就是保护动作与跳闸得必要条件。一般应用于超范围式纵联保护(所谓超范围即两侧保护得正方向保护范围均超出本线路全长）;高频信号采用收发同频,即单频制。 ? ２、允许式:也就就是说收到高频信号就是保护动作与跳闸得必要条件。一般应用于超范围式纵联保护(所谓欠范围即两侧保护得正方向保护范围均超过本线路全长得50%以上,但没有超出本线路全长);高频信号采
纵联保护分类
1 纵联保护分类 仅反应线路一侧的电气量不可能区分本线末端和对侧母线（或相邻线始端）故障，只有反应线路两侧的电气量才可能区分上述2点故障，为了达到有选择性地快速切除全线故障的目的。需要将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，也就是说在线路两侧之间发生纵向的联系。这种保护称为输电线的纵联保护。 1．1 按使用通道分类 为了交换信息，需要利用通道。纵联保护按照所利用通道的不同类型可以分为4种（通常纵联保护也按此命名）：导引线纵联保护（简称导引线保护）、电力线载波纵联保护（简称载波保护）、微波纵联保护（简称微波保护）、光纤纵联保护（简称光纤保护）。 1．2 各种传送信息通道的特点 1．2．1 导引线通道。这种通道需要铺设电缆，其投资随线路长度而增加。当线路较长（超过10 km以上）时就不经济了。导引线越长，安全性越低。导引线中传输的是电信号。在中性点接地系统中，除了雷击外，在接地故障时地中电流会引起地电位升高，也会产生感应电压，对保护装置和人身安全构成威胁，也会造成保护不正确动作。所以导引线的电缆必须有足够的绝缘水平（例如15 kV的绝缘水平），从而使投资增大。导引线直接传输交流电量，故导引线保护广泛采用差动保护原理，但导引线的参数（电阻和分布电容）直接影响保护性能，从而在技术上也限制了导线保护用于较长的线路。 1．2．2 电力线载波通道。这种通道在保护中应用最广。载波通道由高压输电线及其加工和连接设备（阻波器、结合电容器及高频收发信机）等组成。高压输电线机械强度大，十分安全可靠。但正是在线路发生故障时通道可能遭到破坏（高频信号衰减增大），为此需考虑在此情况下高频信号是否能有效传输的问题。当载波通道采用“相－地”制，在线路中点发生单相短路接地故障时衰减与正常时基本相同，但在线路两端故障时衰减显著增大。当载波通道采用“相－相”制，在单相短路接地故障时高频信号能够传输，但在三相短路时仍然不能。为此载波保护在利用高频信号时应使保护在本线路故障信号中断的情况下仍 能正确动作。 1．2．3 微波通道。微波通道与输电线没有直接的联系，输电线发生故障时不会对微波通信系统产生任何影响，因而利用微波保护的方式不受限制。微波通信是一种多路通信系统，可以提供足够的通道，彻底解决了通道拥挤的问题。微波通信具有很宽的频带，线路故障时信号不会中断，可以传送交流电的波形。采用脉冲编码调制（PCM）方式可以进一步扩大信息传输量，提高抗干扰能力，也更适合于数字保护。微波通信是理想的通信系统，但是保护专用微波通信设备是不经济的，应当与远动等在设计时兼顾起来。同时还要考虑信号 衰耗的问题。 1．2．4 光纤通道。光纤通道与微波通道有相同的优点。光纤通信也广泛采用（PCM）调制方式。当被保护线路很短时，通过光缆直接将光信号送到对侧，在每半套保护装置中都
纵联差动保护原理
一、发电机相间短路的纵联差动保护 将发电机两侧变比和型号相同的电流互感器二次侧图示极性端纵向连接起来，差动继电器KD接于其差回路中，当正常运行或外部 故障时，I1 与 I2 反向流入，KD的电流为1 1 TA I n - 2 2 TA I n = 1 I' - 2 I'≈0 ，故KD不会动作。当在保护 区内K2点故障时， I1与 I2 同向流入，KD的电流为： 1 1 TA I n + 2 2 TA I n = 1 I' + 2 I'=2k TA I n 当2k TA I n 大于KD的整定值时，即 1 I' - (3) max max / unb st unp i k TA I K K f I n = ≠0 ,KD动作。这里需要指出的是：上面的讨论是在理想情况下进行的，实际上两侧的电流互感器的特性（励磁特性、饱和特性）不可能完全一致，误差也不一样，即nTA1≠nTA2，正常运行及外部
故障时， 2 k TA I n ≥Iset ，总有一定量值的电流流入KD, 此电流称为不平衡电流，用Iunb 表示。通常，在发电机正常运行时，此电流很小，当外部故障时，由于短路电流的作用，TA 的误差增大，再加上短路电流中非周期分量的影响，Iunb 增大，一般外部短路电流越大，Iunb 就可能越大，其最大值可达： .min .min .min ()brk brk op ork brk op I I I K I I I >≥≤+ 式中：Kst ——同型系数，取； Kunp ——非周期性分量影响系数，取为1～； fi ——TA 的最大数值误差，取。 为使KD 在发电机正常运行及外部故障时不发生误动作， KD 的动作值必须大于最大平衡电流，即Iop= (Krel 为可靠系数，取）。越大，动作值Iop 就越大，这样就会使保护在发电机内部故障的灵敏度降低。此时，若出现较轻微的内部故障，或内部经比较大的过渡电阻Rg 短路时，保护不能动作。对于大、中型发电机，即使轻微故障也会造成严重后果。为了提高保护的灵敏系数，有必要将差动保护的动作电流减小，要求最小动作电流=（IN 为发电机额定电流），而在任何外部故障时不误动作。显然，图所示的
6KV线路进行纵联差动保护的设计
中文摘要: 采用差动继电器作保护的测量元件，用来比较被保护元件各端电流的大小和相位之差，从而判断保护区内是否发生短路。 由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。但是，为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。由于受辅助导线条件的限制，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，对于发电机、变压器及母线等，则可广泛采用纵联差动保护实现主保护。 纵联差动保护是最简单的一种用辅助导线或称导引线作为通道的纵联保护输电线的纵联保护随着所采用的通道不同，在装置原理、结构、性能和适用范围等方面具有很大的差别。纵联差动保护是最简单的一种辅助导线或称导引线作为通道的纵连保护。 输电线路的纵联差动保护是指用某种通信通道( 简称通道) 将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量( 电流、功率的方向等) 传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在范围之外，从而决定是否切断被保护线路。 关键词：电流互感器差动继电器纵联差动保护
Differential relay for protection by the measurement device, used to compare the protected device the size of the end of the current and phase difference, so as to judge whether a short circuit protected areas. As the differential protection circuit only when the action in the protection zone, there is no adjacent components and systems to protect the selectivity with problems, which can quickly and removal of the entire protection zone at any point of the short circuit, which is its valuable advantages however, in order to constitute a differential current protection devices, protection devices must be installed in each end of the current transformer and the secondary coils are connected with the auxiliary wire, then the differen tial relay. Due to the auxiliary wire limitations, the longitudinal differential protection connection is limited to use in short-term way, for generators, transformers and bus, they can be widely used in differential protection to achieve the main protect ion. Differential protection is the simplest use of auxiliary wires, or as a channel guide wire transmission line for pilot protection for pilot protection with the channel used is different from the device principle, structure, properties and application, ect great difference. Differential protection is the simplest of an auxiliary line as a guide wire, or even the protection of the vertical channel. Transmission line differential protection is to use some kind of communication channel (the channel) to vertical transmission line linking both ends of the protection device, it will be the end of the electrical quantities (current, power of direction, etc.) sent to the right side, the two side compared
输电线快速纵联保护
姓名：___________ 班级: ___________ 序号：___________ 输电线快速纵联保护习题 一、填空题： 1、横联差动保护起动元件的作用是__________________________________。? 2、线路横联差动保护的方向元件的作用是______________________________。 3、横差保护是反应两平行线中电流之差的(大小)和(方向)而动作的，平衡保护是比较平行双回线路中电流的____________动作的。 4、电流平衡保护是通过比较双回线路_________________ 来判断线路是否发生短路。 5、高频保护通道的工作方式有方式、方式和方式。 6、高频闭锁方向保护是比较线路两端功率方向的一种保护，当两侧收信 机时，保护将动作；当两侧收信机时，保护将闭锁。 7、高频闭锁方向保护的起动元件有两个任务，一是起动后解除保护的闭锁；二 是，因此要求起动元件灵敏度足够高，以防止故障时不能起动发信。 8、高频收发信机一般具有_____________，以方便运行人员进行交换信号，检查高频通道是否正常。 9、高频通道的构成包括：_________、_________、_________、高频收发信机、工频电缆、输电线路。 10、相差高频保护只比较被保护线路____________________，而不比较________________。 11、相差高频保护区内故障时，收讯机收到的信号是________________。 二、选择题： 1、纵联保护电力载波高频通道用_____方式来传送被保护线路两侧的比较信号。 （A）卫星传输；（B）微波通道；（C）相-地高频通道；（D）电话线路。 2、高频阻波器所起的作用是_____ (A)限制短路电流；（B）补偿接地电流；（C）阻止高频电流向变电站母线分流；（D）增加通道衰耗。
纵联保护方式比较分析
纵联保护方式比较分析 摘 要 对纵联保护进行了分类，分析了各类纵联保护的原理、技术特点和工作方式，并比较了各类纵联保护的优缺点。 关键词 纵联保护分类 工作方式 1 纵联保护分类 仅反应线路一侧的电气量不可能区分本线末端和对侧母线（或相邻线始端）故障，只有反应线路两侧的电气量才可能区分上述2点故障，为了达到有选择性地快速切除全线故障的目的。需要将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，也就是说在线路两侧之间发生纵向的联系。这种保护称为输电线的纵联保护。 1．1 按使用通道分类 为了交换信息，需要利用通道。纵联保护按照所利用通道的不同类型可以分为4种（通常纵联保护也按此命名）：导引线纵联保护（简称导引线保护）、电力线载波纵联保护（简称载波保护）、微波纵联保护（简称微波保护）、光纤纵联保护（简称光纤保护）。 1．2 各种传送信息通道的特点 1．2．1 导引线通道。这种通道需要铺设电缆，其投资随线路长度而增加。当线路较长（超过10 km以上）时就不经济了。导引线越长，安全性越低。导引线中传输的是电信号。在中性点接地系统中，除了雷击外，在接地故障时地中电流会引起地电位升高，也会产生感应电压，对保护装置和人身安全构成威胁，也会造成保护不正确动作。所以导引线的电缆必须有足够的绝缘水平（例如15 kV的绝缘水平），从而使投资增大。导引线直接传输交流电量，故导引线保护广泛采用差动保护原理，但导引线的参数（电阻和分布电容）直接影响保护性能，从而在技术上也限制了导线保护用于较长的线路。 1．2．2 电力线载波通道。这种通道在保护中应用最广。载波通道由高压输电线及其加工和连接设备（阻波器、结合电容器及高频收发信机）等组成。高压输电线机械强度大，十分安全可靠。但正是在线路发生故障时通道可能遭到破坏（高频信号衰减增大），为此需考虑在此情况下高频信号是否能有效传输的问题。当载波通道采用“相－地”制，在线路中点发生单相短路接地故障时衰减与正常时基本相同，但在线路两端故障时衰减显著增大。当载波通道采用“相－相”制，在单相短路接地故障时高频信号能够传输，但在三相短路时仍然不能。为此载波保护在利用高频信号时应使保护在本线路故障信号中断的情况下仍能正确动作。 1．2．3 微波通道。微波通道与输电线没有直接的联系，输电线发生故障时不会对微波通信系
纵联保护原理
纵联保护原理 我们先来看一下反映一侧电气量变化的保护有什么不足？ 对于反映单侧电气量变化的M侧保护来说，它无法区分是本侧线路末端故障还是下级线路始端故障。所以在保护整定上要将它瞬时段的保护范围限制在全线的70%~80%左右，也即反映单侧电气量变化的保护不能瞬时切除本线路全长内的故障。 因此，引入了纵联保护，纵联保护是综合反映线路两侧电气量变化的保护，对本线路全长范围内的故障均能瞬时切除。 为了使保护能够做到全线速动，有效的办法是让线路两端的保护都能够测量到对端保护的动作信号，再与本侧带方向的保护动作信号比较、判定，以确定是否为区内故障，若为区内故障，则瞬时跳闸。这样无论在线路的任何一处发生故障，线路两侧的保护都能瞬时动作跳闸。快速性、选择性都得到了保证。 在构成保护上，是将对侧对故障的判断量传送到本侧，本侧保护经过综合判断，来决定保护是否应该动作。有将对侧电气量转化为数字信号通过微波通道或光纤传送到本侧进行直接计算（如纵联差动保护），有将对侧对故障是否在本线路正方向的判断量通过高频（载波、微波）通道传送到本侧，本侧保护进行综合判别（如纵联方向保护、纵联距离保护等等） 一、实现纵联保护的方式： 1、闭锁式：也就是说收不到高频信号是保护动作和跳闸的必要条件。一般应用于超范围式纵联保护（所谓超范围即两侧保护的正方向保护范围均超出本线路全长）；高频信号采用收发同频，即单频制。 2、允许式：也就是说收到高频信号是保护动作和跳闸的必要条件。一般应用于超范围式纵联保护（所谓欠范围即两侧保护的正方向保护范围均超过本线路全长的50%以上，但没有超出本线路全长）；高频信号采用收发不同频率，即双频制。
继电保护第4章课后习题参考答案
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。1保护本端元件动作，但有闭锁信号，故不 动作；2保护本端元件不动作，收到本端闭锁信号，故不动作；3保护本端元件 动作，无闭锁信号，故动作；4保护本端元件动作，无闭锁信号，故动作；5保 护本端元件不动作，收到本端闭锁信号，故不动作；6保护本端元件动作，但有 闭锁信号，故不动作。 4.10 图4—30所示系统，线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护，在K点短路时，若A—B和B—C线路通道同时故障，保护将会出现何种情况？靠什么保护 动作切除故障？ ?? 答：在图4—30所示系统中K点短路时，保护2、5的功率方向为负，其余保护的功率方向全为正。3、4之间停发闭锁信号，5处保护向6处发闭锁信号，2处 保护向1处发闭锁信号。由于3、4停发闭锁信号且功率方向为正，满足跳闸条件，因此B—C通道的故障将不会阻止保护3、4的跳闸，这正是采用闭锁式保 护的优点。C—D通道正常，其线路上保护5发出的闭锁信号将保护6闭锁，非 故障线路C—D上保护不跳闸。2处保护判定为反方向不满足跳闸条件，并且发 闭锁信号，由于A—B通道故障，2处保护发出的闭锁信号可能无法传到1处， 而保护1功率方向为正，将会导致1处的保护误动作；不过非故障线路的载波通 道故障率远远低于故障线路，这也是广泛采用闭锁式载波纵联保护的原因。 4.12 输电线路纵联电流差动保护在系统振荡、非全相运行期间，会否误动，为 什么？ 答：系统振荡时，线路两侧通过同一个电流，与正常运行及外部故障时的 情况一样，差动电流为量值较小的不平衡电流，制动电流较大，选取适当的制动 特性，就会保证不误动作。非全相运行时，线路两侧的电流也为同一个电流，电 流纵联差动保护也不误动作。
输电线路微机自适应分相电流纵联差动保护
输电线路微机自适应分相电流纵联差动保护摘要：本文所提出的微机自适应方向纵差保护原理的制动特性随对端的电流的增大呈非线性增强，内部故障时制动量转化为动作量，充分保证了外部故障时的安全性和内部故障时的灵敏性，可解决这一难题。该原理是国内外首创，原理中制动系数（K″/K′大于1）可以选择得很大，没有任何限制。 随着电网的发展将出现更多的超高压和特高压输电线，研究新的保护原理，使线路故障能够快速、准确的切除，是保证电网安全稳定运行的关键。由于电流互感器饱和和线路分布电容电流等因素的影响，使得在外部短路时产生很大不平衡电流，可能造成电流差动保护装置误动作，因此必须采取制动措施。目前各种制动原理都不能既保证在外部短路时有很强的制动作用，而内部短路时又能保证很高的灵敏度。为此有些保护采用了复杂的折线式制动特性，这将使保护复杂化且整定困难。 对于用两侧电流幅值之和作为制动的方式，在内部短路时制动量仍然存在，限制了保护的灵敏度。对于以两侧电流矢量差作制动的方式，在内部短路而两侧电流相位不同、大小不等时，制动量也不能完全消失。都不能既保证在外部短路时有很强的制动作用，而内部短路时又能保证很高的灵敏度。这个问题只有靠自适应原理，按照两侧电流间夹角的大小改变动作方程才能彻底解决。下面讲述一种具有新制动特性的自适应纵差动保护原理。 一、保护的动作方程和判据
这种保护不是简单的应用环流式和均压式原理.而是利用了两侧电流及其夹角正弦的乘积作为动作量.其动作方程和动作判据以M端为例规定如下。 M端一相保护的动作量为 Fop.m=ImIfsinθ 式中：If为一中间变量，代表线路两端二次电流矢量的加权和。 M端保护动作判据为 Fop.m≥Fk.act.m 式中：Fk.act.m 为M端保护的动作定值； 二、保护的动作特性 与所有的差动保护一样，在线路外部短路时保护的动作情况与系统运行状态基本无关。但在线路内部短路时，线路两端的电动势可能有很大相位差，且短路点至两侧的阻抗的大小和角度也可能相差很大，兼之电容电流的影响，可能使两侧系统供给的短路电流的幅值不等，并有很大的相位差角φ。此时，动作情况不仅决定于两侧短路电流的幅值，还决定于它们的相位差φ。由上述的动作方程可推导出保护动作量与两侧系统供给的短路电流幅值和相位夹角φ的关系。 M端保护的动作方程为 Fop.m=ImIfSinθ 式中：Fop.m为M侧保护的动作量。 在线路外部短路时，理想情况下φ=180°，cosφ=-1，K"Incosφ为制动量，In愈大，使M端保护动作所需的动作电流Im也愈大，从
华北电力大学精品课程-电力系统继电保护(黄少锋教授)—纵联(4)
第四章 输电线路纵联保护
4.1.1 输电线纵联保护概述 仅利用线路一侧的电气量所构成的继电保护（单端电气量），无法区分本线路末端与相邻线路（或元件）的出口故障，如：电流保护、阻抗保护。 为此，设法将被保护元件两端(或多端)的电气量进行同时比较,以便判断故障在区内？还是区外？ 将两端保护装置的信号纵向联结起来，构成纵联保护。——与横向故障的称谓进行对应比较（后面再用图例说明“纵、横”的区别）。
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： 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。
输电线路纵联保护结构框图 在设备的“纵向”之间，进行信号交换 横向关系通信设备通信设备 通信通道 继电保护装置 继电保护装置 TA TA TV TV (如：横向故障)
纵联保护有多种分类方法，可以按照通道类型或动作原理进行分类。1）通道类型： 导引线电力线载波微波光纤 ? ???? 2）动作原理： 比较方向比较相位基尔霍夫电流定律（差电流） ?? ?? ?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)
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。 当然，构成原理后，再分析影响因素；并研究消除影响因素的对策、措施（需要权衡利弊）。
继电保护原理
继电保护原理-学习指南 简答题 1.零序电流灵敏I段与零序电流不灵敏I段的区别是什么？分别在哪种情况下起作用？ 2.变压器纵差动保护动作电流的整定原则是什么？ 3.通常采用什么措施来提高3/2断路器接线母线保护的可信赖性？ 4.零序保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段的保护范围是怎样划分的? 5.何谓三段式电流保护？其各段是怎样获得动作选择性的？ 6.高频通道的主要组成元件及其作用是什么？ 7.什么是纵联保护？纵联保护包括哪几部分？ 8.功率方向继电器的接线方式有哪些要求？ 9.何为潜供电流？它对于单相重合闸动作时间有何影响？ 10.什么是电动机自起动？如果在过电流保护中不考虑电动机自起动系数，会出现什么问题？ 11.什么是重合闸后加速？有何优缺点？ 12.母差回路是怎样构成的？ 13.电力系统振荡对距离保护有什么影响？ 14.高频通道的主要组成元件及其作用是什么？ 15.对继电保护装置有哪些基本要求？ 16.画出方向阻抗继电器的特性圆，并说明方向阻抗继电器的特点？ 17.零序电流灵敏I段与零序电流不灵敏I段的区别是什么？分别在那种情况下起作用？ 18.何为系统最大/最小运行方式？在电流保护整定/校验时各选择那种方式？ 19.三段式保护为何不能瞬时保护线路全长？ 20.大接地电流系统、小接地电流系统中单相接地故障时的电流电压有什么特点？相应的保护怎样配置？ 21.保护装置由哪三部分构成？它们的作用分别是什么？ 22.什么叫线路的纵联保护？ 23.高频闭锁方向保护动作跳闸的条件是什么？如果通道遭到破坏，当内部故障和外部故障时，保护的工作会受到何影响？ 24.变压器纵差保护中的不平衡电流包括哪些？ 25.大型变压器的主要故障有哪些？通常装设的保护有哪些? 26.闭锁式方向高频保护中采用负序功率方向继电器有何优点？ 27.中性点直接接地系统为什么不利用三相相间电流保护兼作零序电流保护，而要采用零序电流保护？ 28.变压器励磁涌流有何特点?在变压器差动保护中是怎么利用涌流的这些特点来消除涌流对差动保护的影响？ 29.零序功率方向继电器的最灵敏角与相间方向继电器的最灵敏角是否相同？为
变压器纵联差动保护
第四节 变压器纵联差动保护 一、变压器纵联差动保护的原理 纵联差动保护是反应被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。对双绕组变压器实现纵差动保护的原理接线如下图所示。 为了保证纵联差动保护的正确工作，应使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，差回路电流为零。在保护范围内故障时，流入差回路的电流为短路点的短路电流的二次值，保护动作。 应使 22112 2 TA TA n I n I I I ‘’‘‘’‘=== 或 T TA TA n I I n n ==‘’ ‘1 1 12 结论： 适当选择两侧电流互感器的变比。 纵联差动保护有较高的灵敏度。 二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减小不平衡电流的措施 在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入纵联差动保护差回路中的电流叫稳态不平衡电流I bp 。
1．由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流 思考：由于变压器常常采用Y,dll的接线方式, 因此, 其两侧电流的相位差30o。此时，如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，会有一个差电流流入继电器。如何消除这种不平衡电流的影响？ 解决办法：通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形。 2．由两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流 思考：变压器两侧电流互感器有电流误差△I，在正常运行及保护范围外部故障时流入差回路中的电流不为零，为什么？ 为什么在正常运行时，不平衡电流也很小？ 为什么当外部故障时，不平衡电流增大？ 原因：电流互感器的电流误差和其励磁电流的大小、二次负载的大小及励磁阻抗有关，而励磁阻抗又与铁芯特性和饱和程度有关。 当被保护变压器两侧电流互感器型号不同，变比不同，二次负载阻抗及短路电流倍数不同时都会使电流互感器励磁电流的差值增大。 减少这种不平衡电流影响的措施： （1）在选择互感器时，应选带有气隙的D级铁芯互感器，使之在短路时也不饱和。 （2）选大变比的电流互感器，可以降低短路电流倍数。 （3）在考虑二次回路的负载时，通常都以电流互感器的10％误差曲线为依据，进行导线截面校验，不平衡电流会更小。最大可能值为：
纵联差动保护
定义 所谓输电线的纵联保护，就是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围外，从而决定是否切断被保护线路。因此，理论上这种纵联保护具有绝对的选择性。 差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。 2特性 由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。但是，为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。由于受辅助导线条件的限制，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，对于发电机、变压器及母线等，则可广泛采用纵联差动保护实现主保护。 3变压器的纵联差动保护及其原理 所谓变压器的纵联差动保护，是指由变压器的一次和二次电流的数值和相位进行比较而构成的保护。纵联差动保护装置，一般用来保护变压器线圈及引出线上发生的相间短路和大电流接地系统中的单相接地短路。对于变压器线圈的匝间短路等内部故障，通常只作后备保护。 纵联差动保护装置由变压器两侧的电流互感器和继电器等组成，两个电流互感器串联形成环路，电流继电器并接在环路上。因此，电流继电器的电流等于两侧电流互感器二次侧电流之差。在正常情况下或保护范围外发生故障时，两侧电流互感器二次侧电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差电流为零，但如果在保护区内发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，使断路器跳闸，从而起到保护作用。
纵联保护原理和区别
1、何谓闭锁式高频？其动作原理是怎样的？为什么用闭锁式？ 答：闭锁式高频就是当收发讯机收到对端讯号就闭锁本端高频保护不作用与跳闸的高频保护。即当本端满足动作条件而且未收到对端闭锁信号时作用于跳闸。 闭锁式高频的工作原理是当任一侧方向元件判断为反方向时，不仅本侧保护不跳闸，而且由发信机发出高频电流，对侧收信机接收后就输出脉冲闭锁该侧保护。在外部故障时是近故障侧的方向元件判断为反方向故障，所以是近故障侧闭锁远故障侧；在内部故障时两侧方向元件都判断为正方向，都不发送高频电流，两侧收信机接收不到高频电流，也就没有输出脉冲去闭锁保护，于是两侧方向元件均作用于跳闸。这就是故障时发信闭锁式高频保护。 因为采用电力线路载波通道在线路发生故障时通道可能遭到破坏（高频信号衰减增大），为此需考虑在此情况下高频信号是否能有效传输的问题。当载波通道采用“相－相”制，在单相短路接地故障时高频信号能够传输，但在三相短路时仍然不能传输。为此保护在利用高频信号时应使保护在本线路故障信号中断的情况下仍能正确动作，所以采用闭锁式。 2、何谓允许式高频？其动作原理是怎样的？为什么用允许式？ 答：允许式高频就是当本侧保护收到对侧保护发来的允许信号时作用于跳闸的保护。 允许式高频动作原理是在功率方向为正的一端向对端发送允许信号，此时每端的收信机只能接收对端的信号而不能接收自身的信号。每端的保护必须在方向元件动作，同时又收到对端的允许信号之后，才能动作于跳闸，显然只有故障线路的保护符合这个条件。对非故障线路而言，一端是方向元件动作，收不到允许信号，而另一端是收到了允许信号但方向元件不动作，因此都不能跳闸。 因为通过光缆直接将光信号送到对侧，在每半套保护装置中都将电信号变成光信号送出，又将所接收之光信号变为电信号供保护使用。通道与输电线没有直接的联系，输电线发生故障时不会对光纤系统产生任何影响，因而利用光纤保护的方式不受限制。而采用允许式保护也更加可靠所以采用允许式。 3、上诉两种高频有何优缺点？ 答：闭锁式：当通道坏了，外部故障将误动作，安全性差，内部故障仍能正常动作，可靠性高。 允许式：当通道坏了，外部故障不误动作，安全性高，内部故障将拒动，可靠性差。 4、允许式高频，当直流选接地等短时间切合直流，为何不用停高频？ 答：允许式高频，当直流选接地等短时间切开直流时，如果发生本侧线路外部故障，对端判断为正方向，满足动作条件，但由于本侧装置直流已拉开，装置不会发出信号，也就是对端不会收到允许信号，不会作用于跳闸。
高压线路纵联保护基本原理
概述输电线的纵联保护，就是用某种通信通道(简称通道)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，以判断故障在个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。因此，理论上这种纵联保护具有绝对的选择性。 基本原理利用比较两侧的电流相位或功率方向判断故障是否在区内按照纵联保护构成原理分类 单元式纵联保护 将输电线看作一个被保护单元如同变压器和发电机一样。 这种保护方式是从输电线的每一端采集电气量的测量值，通过通信通道传送到其他各端。在各端将这些测量值进行直接比较，以决定保护装置是否应该动作跳闸。如比较 电流相位的相位差动保护、比较电流波形(幅值和相位)的电流差动保护 非单元式保护 也是在输电线各端对某种或某几种电气量进行测量，但并下将测量值直接传送到其他各端，直接进行比较。而是传送根据这些测量值得到的对故障性质(如故障方向、故障位置等)的判断结果。如方向比较式纵联保护、距离纵联保护等 按照传送的通信信号分类 任何纵联保护都是依靠通信通道传送的某种信号来判断故障的位置是否在被保线路内。因此信号的性质和功能在很大程度上决定了保护的性能。 信号按其性质可分为三种； 闭锁信号、允许信号和跳闸信号。 这三种信号可用任一种通信通道产生和传送。 闭锁信号 以两端线路为例，所谓闭锁信号就是指：“收不到这种信号是保护动作跳闸的必要条件”。就是当发生外部故障时，由判定为外部故障的一端保护装置发出闭锁信号，将两端的保护闭锁。而当内部故障时，两端均不发、因而也收不到闭锁信号，保护即可动作于跳闸。 允许信号 所谓允许信号是指：“收到这种信号是保护动作跳闸的必要条件”。因此，当内部故障是，两端保护应同时向对端发出允许信号，使保护装置能够动作于跳闸。而当外部故障时，则因接近故障点端判出故障在反方向而不发允许信号，对端保护不能跳闸，本端则因判出故障在反方向也不能跳闸。 跳闸信号 跳闸信号是指：“收到这种信号是保护动作于跳闸的充要条件”。实现这种保护时，实际上是利用装设在每一端的瞬时电流速断、距离I段或零序电流瞬时速断等保护，当其保护范围内部故障而动作十跳闸的同时，还向对端发出跳