电网的纵联保护
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。
继电保护-第4章 电网的纵联保护
输电线路纵联保护
Pilot Protection for Transmission Lines
4.1
输电线路纵联保护概述
4.1.1 引言（ 纵联保护的提出 ）
1. 电流、距离保护的缺陷
M 1 2 N 3
k1
k2
反映：一侧电气量，即只采集线路一侧的电气量 缺陷：Ⅱ段有延时，无法实现全线速动，
N
正常运行时：两侧的测量阻抗都是负荷阻抗， 距离Ⅱ段都不启动 外部故障时：至少有一侧的距离Ⅱ段不启动（反方向）
I U M M
M
U I N N
N
区内故障时：两侧的距离Ⅱ段同时启动
4.1.3 纵联保护的基本原理
1、纵联电流差动保护
基本原理：利用输电线路两端电流波形和或电流相量和的特征。
I U M M
M SM SN
U I N N
N
正常运行或区外故障时：远故障点的功率方向是从母线流向 线路，功率方向为正；近故障点的功率方向是由线路流向母 线，功率方向为负。两端功率方向相反。 U I I U N
M
M
N
M SM SN
N
区内故障时：两端的功率方向都是从母线流向线路，同为正。
优点：不受系统振荡的影响，不受非全相的影响，简单可靠
缺点：导引线不能太长
4.2.2 电力线载波通信
将线路两端的电流相位（或功率方向）信息转变为高 频信号，经过高频耦合设备将高频信号加载到输电线 路上，输电线路本身作为高频信号的通道将高频载波 信号传输到对侧，对端再经过高频耦合设备将高频信 号接收，以实现各端电流相位（或功率方向）的比较， 称为高频保护。
缺点： a. 施工的要求高，“焊接”难（熔纤机）； b. 光纤断裂难以查找； c. 通信距离还不够长。 光纤通讯网是电力通讯网的主干网，基于光纤通信的纵联保 护成为主流模式。
电网旁路代路纵联保护通道切换问题解析
电网旁路代路纵联保护通道切换问题解析近几年来，我国的电网技术得到了快速的发展，电压等级和电网结构方面不断优化，有望实现全国联网的工程目标。
但是仍然不能杜绝继电保护拒动等事故的发生，因此对220kV超高压线路进行继电保护的工作不可忽视，同时还应该提高技术标准，加快对系统故障的及时发现和切除的速度，只有这样才能保护电力的光线电流纵差和保障高压电网的全线速动和稳定安全运行，为居民和社会提供安全稳定的用电服务。
1 旁路代路保护通道切换方案在电网一开始出现的时候，旁路和线路继电保护的配置都十分简单，从功能上只包括对距离、零序和过流的保护，同时旁路开关和代路开关不能同时运行，这限制了全线运动和快速切除故障效果的实现。
近几年来，电网技术的飞速发展带动了电网稳定性和继电保护的更高标准，这促使我们去研究和运用线路纵联保护发展尤其是高频保护方面的理论和实践。
高频保护包括对旁路的保护和线路的保护，而旁路开关代路时切换高频通道有切换收发信机和切换高频电缆两种方案。
1.1 切换收发信机切换收发信机适用于不为旁路保护屏装设收发信机而与线路保护屏共用的情形，即旁路保护屏内本身并不存在收发信机，而是当需要进行发信和收信工作时，线路保护屏内的收发信机经过切换供旁路保护使用，如图1所示：1.2 切换高频电缆切换通道与切换收发信机相反，旁路保护屏本身装设有旁路收发信机，可以进行频率切换的保护工作，主要工作原理如图2所示：这两种方案各有利弊。
切换收发信机不存在因切换高频电缆而带来的干扰问题，但缺点是受线路收发信机的限制较大，增加了保护屏的接线和检验线路工作的频率。
而切换高频电缆的方案的优越性表现得比较明显，它的运行设备和停运设备是分开的，这可以便利线路连接和保护检验工作，是目前电网工程中旁路代路通道切换时比较常用的一个方案。
2 保护原理简述2.1 LFP-902A高频保护原理简述LFP-902A装置包括三个部分，分别是主体为复合式距离方向元件和零序方向元件的快速主保护、由工频变化量距离元件构成的快速I段保护、有三段式相间和接地距离及两个延时段零序方向过流作为后备的全套后备保护。
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
纵联保护概述
流过两端的电流、电流的相位、功率的方向
纵联保护按照信息通道的不同分为： 导引线纵联保护：经济性、安全性不好，一般用 于较短的线路，采用差动保护原理。 电力线载波纵联保护：利用输电线路构成通道， 在故障时通道可能遭到破坏，要求信号中断时保 护仍能正确动作。 微波纵联保护：多路通信通道，可以传送交流电 波形，更适合于数字式保护。不经济，一般与电 力信息系统统一考虑。 光纤纵联保护：不受干扰，近年来短线路纵联保 护的主要通道形式。
输电线路纵联保护
纵联保护的概述
电流保护、距离保护的缺点：
I段不能保护线路的全长 线路末端故障需II段延时切除 在220kV及以上电压等级的电网中不能满足快速性的
要求
反应线路两侧的电气量可以快速、可靠地区分本 线路任意点短路与外部短路，称为纵联保护。 线路两端的保护装置组成一个保护单元，又称为 单元保护。 输电线路的纵联保护两端比较的电气量可以是：
1.纵联电流差动保护 利用两端电流波形或电流相量和的特征 构成。 动作判据： Iset：动作门槛值
IM IN I set
输电线路纵联电流差动保护原理的特点
1、保护范围明确。保护范围是线路两侧电流互感器之 间的范围。
2、动作速度快，可实现全线速动，即全线路瞬时切除 区内故障。
这是由于纵联电流差动保护不需与相邻元件的保护配合。
3、不受系统振荡、系统运行方式变化的影响。
2.方向比较式纵联保护 –利用两端功率方向相同或相反的特征构成 –功率方向为负时发出闭锁信号：闭锁式方 向纵联保护 –功率方向为正式发出允许信号：允许式方 向纵联保护
3.电流相位比较式纵联保 护
比较两端电流的相位关
系构成。 区内短路：两端电流相 角差为0˚，保护动作 正常运行或区外短路： 两端电流相角差180˚， 保护不动作 考虑电流、电压互感器 的误差及线路分布电容 的影响，动作区如图所 示
《电网的纵联保护》课件
基于光纤通道的纵联保护
通过光纤通信技术，实现对纵联线路的快速故障信号传输和自动切除操作。
纵联保护的应用场景
级联变电站的纵联保护
纵联保护在级联变电站中起着重要 的作用，确保多个变电站之间的电 能传输的可靠性型发电机组，纵联保护不仅 能保护发电机本身，还能保护相邻 的设备和电网。
3 纵联保护与其他保护的融合
纵联保护将与其他保护方式融合，形成更完善的保护系统，并进一步提升电网的安全性。
结束语
1 学习收获
2 纵联保护的未来前景
3 问题交流和答疑
通过学习纵联保护，我们深 入了解了电网保护的重要性 和实现方式。
随着电力系统的发展，纵联 保护将在智能化和可靠性提 升方面发挥越来越重要的作 用。
《电网的纵联保护》PPT课件
通过本课件，我们将介绍电网中的纵联保护，包括其基本概念、实现方式、 应用场景以及面临的挑战和发展方向。
纵联保护的基本概念
定义
纵联保护是一种电力系统保护方式，用于检测和解决纵联线路中的故障问题，保障电网的安 全运行。
分类
纵联保护可分为传统保护、数字化保护和光纤通道保护三种类型，各具特点和适用场景。
如果你对纵联保护有任何问 题或疑惑，我们欢迎进行交 流和答疑。
风电、太阳能等新能源电站 的纵联保护
纵联保护在新能源电站中起着重要 的作用，确保可再生能源的稳定注 入电网。
纵联保护的挑战和发展方向
1 智能化、可靠性提高
纵联保护需要不断提高智能化水平和可靠性，以应对电网复杂性和容错要求的增加。
2 通信方式的创新
纵联保护中的通信方式需要不断创新，以提高故障信息的传输速度和准确性。
作用
纵联保护的主要作用是实时检测和定位故障，迅速切除受故障影响的部分，并确保电网的可 靠供电。
电网的220kV纵联保护配置分析
收稿日期：2011 - 01-15；修回日期：2011- 02-23
断路器
断路器
高频阻波器 高频阻波器
结合电容器
结合电容器
复用载波设备
复用载波设备
图 1 相 - 相式高频通道的构成原理
大的工频电流，并作为主电感使用。 调谐元件 TD 是 用来进行回路调谐，和主电感强流线圈配合，得到所 需要的阻抗曲线。 保护元件（即避雷器）LA 用于保护 线路阻波器在经受瞬时过电压时不被损坏。 电力线 路上的开关操作、短路、断线等故障及雷击均会引起 前沿陡峭的过电压波，并作用到阻波器上，可能会引 起强流线圈的匝间电弧闪络、 调谐电容器的击穿等 故障。
（4） 当系统因线路检修或线路跳闸而出现弱馈 情况时，设 M 侧为弱电端。 此时故障点 1 短路，两侧 低定值启动元件启动后立即向对侧发信 8 ms。
① 若 M 侧高低定值启动元件不能正常启动， 导致不能向 N 侧发信， 此时 N 侧向 M 侧发信并为 M 侧的远方启动发信功能提供了条件。 结果是 M 侧 向 N 侧发 10 s 的闭锁信号，导致 N 侧拒动。
d1
结合 滤波器
GFX GSX
高频信号流失方向 结合 滤波器
GFX GSX
图 3 阻波器故障系统短路时高频电流的流通路径
2.2 对策 采用光纤作为继电保护的通道介质具有以下的
优点： （1） 抗超高压与雷电电磁干扰能力强； （2） 对电场绝缘； （3） 频带宽和衰耗低。 随着电力光纤网络的逐步完善， 光纤保护将在
② 若 M 侧高定值不能启动， 低定值可以启动 发信， 但由于此时故障程序计算时不能正常判断为 停信，同样可以闭锁 N 侧，造成 N 侧拒动。
220KV系统纵联保护配置规范
一、总则1．为充分利用现有通道资源，提高线路继电保护信息传输的可靠性，保障电网安全稳定运行，规范河南电网220千伏系统线路纵联保护通道配置，特制定本规范。
2．本规范作为河南电网220千伏系统新建或改建工程线路纵联保护通道的设计、建设、运行和管理的依据，河南省电力公司所属科研、设计、建设、施工、运行等单位，省调直调并网电厂及大用户均应遵守本规范。
3．本规范中220千伏系统线路纵联保护通道设备包括：复用线路纵联保护信息的光缆、光传输设备、PCM设备、高频收发信机、结合加工设备、通信电源及与之相关的配线架、线缆等通信设备。
4．本规范依据下列规程、规定及文件制定:《继电保护及安全自动装置技术规程》（GB/T 14285-2006）《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（国家电网生技〔2005〕400号）《国家电网公司十八项电网重大反事故措施继电保护专业重点实施要求》（调继〔2005〕2 22号）《电力系统窄带命令式远方保护设备技术要求及实验方法》（GB/T 15149-94）《电力系统通信管理规程》（DL/T 544-94）《华中电网500kV系统通信设备配置技术规范》（Q/HZDW-1-111(9-2)-2006）《华中电网直调系统复用继电保护及安全自动装置的通信设备运行管理规程》（Q/HZDW-1-111(9-2)-2006）《关于印发河南电网复用继电保护及稳定控制信息的通信设备运行管理规范的通知》（豫电调〔2007〕238号）5．本规范主要起草人：宋宁希、张予鄂、臧睿、郭新杰、田芳、王棨、高维忠、张太升、刘华、胡红艳、戴飞、杜凌、胡家跃。
二、220千伏线路纵联保护通道配置规定1．新建或改建220千伏线路纵联保护通道配置应满足“双路由、双设备、双电源”原则。
2．新建或改建220千伏线路时，宜随线路同步架设OPGW光缆。
3．对于30公里以下的短线路，宜随线路架设两根光缆。
4．两站间输电线具有三回以上时，应至少有两根光缆。
纵联保护
弱馈线保护
弱馈线路：双侧电源线路中受电侧电源容量很小，甚至无电源 的线路。 在弱馈线路内部故障时，弱电源侧方向元件尤其是距离元件很 可能因短路电流太小而不启动。若是允许式保护，该侧发不出 允许信号，强电源侧不能快速切除全线故障。 为了解决这个问题，在弱电源侧收到强电源侧发来的允许信号 时，如果本侧母线电压很低，短路电流又很小，就认为不是本 侧反方向故障，于是发出允许信号，使对侧快速跳闸。 突变量方向元件、突变量距离元件所用故障分量都是由故障 前的电压产生的，因此在弱电源侧也能有灵敏度。
三、高频通道的工作方式
经常无高频电流（故障时发信） 1. 经常无高频电流（故障时发信） 2. 经常有高频电流（长期发信） 经常有高频电流（长期发信）
四、高频信号的分类和应用
1.闭锁信号 1.闭锁信号 “ 收不到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件 ”
外部故障：一侧的高频保护发出高频闭锁信号，将两侧的保护都闭锁。 内部故障：两端的高频保护都不发出高频闭锁信号，保护可动作于跳闸。
（2）两端功率方向的故障特征（方向纵联保护原理） 假设正功率方向为：母线→线路 正常运行和外部故障时（F2）：一端功率为正，一端为负 内部故障时（F1）：两端功率都为正 判断功率方向的元件还有：负序、零序功率、突变量方向元件
2、 输电线路纵联保护的基本原理
（3）两端电流相位的特征（相差纵联保护原理） & & 正常运行和外部故障时（F2）： I 和 I 的相位相差180°。
4. 高频闭锁距离保护 方向元件采用距离（方向阻抗）继电器
优点：兼有距离保护、高频保护特点 内部故障瞬时动作；外部故障带时限。 可作相邻母线和线路后备。
ZIII：起动发信机；起动tIII延时跳闸回路。 ZII ：停止发信。（1）起动tII延时跳闸回路；（2）经2ZJ瞬时跳闸。 ZI ： 瞬时跳闸。 区内d1点短路：ZII使两侧发信机都不发信，并经2ZJ瞬时跳闸。 区外d2点短路：A侧ZII起动，发信机不发信；但B侧ZIII起动发信机发信，使得 A、B两侧的2ZJ动作，触点打开，A侧ZII不能瞬时跳闸，而经tII 延时跳闸。
第7-9章 纵联保护高频保护新090320白色
利用微波通道传送微波信号以比较线路两端电 气量构成的保护，称为微波保护。 微波保护是以微波通道传输线路两端电流相位， 并比较两端电流相位动作的输电线路纵联保护。 微波通道是解决高频通道日益拥挤问题的一种 有效办法。它能传送大量信息而且工作可靠。
微波通道示意图 1-定向天线；2-连接电缆；3-收发信机；4-继电 部分
最 大 不 平 衡 电 流 ： Iu n b . m ax
K st K er Ik . m ax K TA
,
K st 是 同 型 系 数 ， 当 采 用 同 型 号 T A时 ， 取 0 .5， 否 则 取 1。 K er＝1 0％
减 少 不 平 衡 电 流 方 法 是 选 用 型 号 、 特 性 完 全 相 同 的 D级 电 流 互 感 器 ， 并 按1 0 % 误 差 曲 线 进 行 校 验 。
微波通道的特点
(1) 大大扩大了可用频段，解决了电力线路载 波通道频率不够分配的问题。
(2) 干扰小，可靠性高。线路故障、操作、电 晕、雷电等，对微波通道基本上没有影响。 (3) 微波通道与输电线路没有直接的联系。因 此线路故障、检修都不会影响通道的工作。而 且试验、检修微波通道时不存在高压危险，人 身和设备安全得到保证。
保护范围内部故障时： Ir I1
'
I1 K TA
， 当 大 于 KD的 动 作 电 流 I
纵联保护基本工作原理和特点
纵联保护基本工作原理和特点纵联保护是一种用于电力系统的重要保护装置，其作用是在系统出现故障时快速切除故障部分，保护系统的正常运行。
纵联保护的基本工作原理和特点对于电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
下文将详细探讨纵联保护的工作原理和特点，以及其在电力系统中的应用。
一、纵联保护的基本工作原理纵联保护的基本工作原理是通过检测系统中的电气参数变化，如电流、电压、频率等，当这些参数超出了设定的范围或达到了预警值时，纵联保护装置将自动动作，发出信号，切断故障区域，防止故障扩大影响整个电力系统。
在正常运行状态下，纵联保护装置通过监测系统电气参数的变化，实时掌握系统运行情况，以便在系统发生故障时能够快速做出响应。
当系统出现短路、过负荷、地线故障等情况时，纵联保护装置能够迅速动作，切断故障区域，并发出警报信号。
这样可以保护系统设备不受损坏，同时保障电力系统的安全运行。
二、纵联保护的特点1. 快速动作：纵联保护装置能够在毫秒级的时间内做出反应，实现快速切除故障区域，保护电力系统的设备和运行。
2. 多功能性：纵联保护装置具有多种功能，能够实现对电流、电压、频率等参数的监测和控制，能够应对不同类型的故障。
3. 自动化控制：纵联保护装置采用自动化控制技术，能够实现对系统运行状态的实时监测和自动动作，减少人工干预，提高了系统的可靠性和安全性。
4. 抗干扰能力强：纵联保护装置能够对外部环境的干扰进行抑制，保证其稳定的运行，准确地检测电力系统的运行状态。
5. 易维护性：纵联保护装置采用模块化结构设计，具有良好的易维护性，能够快速定位故障，并进行维修和更换。
三、纵联保护在电力系统中的应用纵联保护广泛应用于电力系统的各个环节，如发电厂、变电站、输电线路等，起着保护电力系统设备和稳定运行的重要作用。
在发电厂中，纵联保护可以对发电机、变压器等重要设备进行保护，保障发电系统的安全运行。
在变电站中，纵联保护可以对变压器、断路器、电缆等设备进行保护，防止变电站出现故障影响电网的正常运行。
纵联和横联差动保护的原理
纵联和横联差动保护的原理~！电网的纵联差动保护电流、电压和距离保护属于单端保护，不能瞬时切除保护范围内任何地点的故障。
这就不能满足高压输电线路系统稳定的要求。
如何保证瞬时切除高压输电线路故障？解决办法：采用线路纵差动保护线路纵差动保护是利用比较被保护元件始末端电流的大小和相位的原理来构成输电线路保护的。
当在被保护范围内任一点发生故障时，它都能瞬时切除故障。
－、纵联差动保护的工作原理电网的纵联差动保护反应被保护线路首末两端电流的大小和相位，保护整条线路，全线速动。
纵联差动保护原理接线如下图所示。
，即为电流互感器二次电流的差。
差回路：继电器回路。
正常'流入继电器的电流为I2—I2运行：流入差回路的电流外部短路：流入差回路中的电流为指出：被保护线路在正常运行及区外故障时，在理想状态下，流入差动保护差回路中的电流为零。
实际上，差回路中还有一个不平衡电流Ibp。
差动继电器KD的起动电流是按大于不平衡电流整定的，所以，在被保护线路正常及外部故障时差动保护不会动作。
内部短路：流入差动保护回路的电流为被保护线路内部故障时，流入差回路的电流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。
结论： 1、差动保护灵敏度很高 2、保护范围稳定 3、可以实现全线速动 4、不能作相邻元件的后备保护二、纵联差动保护的不平衡电流 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。
差动回路中产生不平衡电流最大值为式中 KTA一电流互感器 10％误差； max—被保护线路外部短路时，流过保护线路的最大短路电流。
∙Ktx—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； Id 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,其最大值为 2。
三、纵联差动保护的整定计算~式中Kfz——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 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灵敏度校验：四、纵联差动保护的评价优点：全线速动，不受过负荷及系统振荡的影响，灵敏度较高。
4 纵联保护第2讲New
4.3.3 闭锁式距离纵联保护
• 闭锁式距离纵联保护的主要优缺点—— 主、后备保护一体化，简化了保护回路。 当后备保护检修时，主保护也被迫停运，运行检修灵活 性不够。 • 闭锁式零序方向纵联保护的实现原理与上相同，只需用三 段式零序方向保护代替三段式距离保护元件并与收、发信 机部分相配合即可。 • 可以构成允许式纵联保护。
零序故障分量反方向判据
4.3.1 方向保护和方向元件
工频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
用其它的原理也可以构成方向判别元件，如第二章功率
方向元件、阻抗方向元件等。
4.3.2 闭锁式方向纵联保护
M
I M2 U Y2 I M2 I 2 动作区 / U M2
I Y2
/ U M2
jX C 2
I Y2
4.4.3 纵联电流相位差动保护
3 负序滤过器
负序滤过器 —— 从三相不对称电压、电流中取出负序分量 的回路。 1 (U 2U U ) U 2 a b c
第四章 输电线路纵联保护
4.3 方向比较式纵联保护
4.3.1 方向保护和方向元件
区内故障：两端保护均判别为正方向 区外故障：至少有一端保护判别为反方向
本侧正方向 元件 对侧正方向 元件 与 跳闸
两侧只交换正、反方向的状态信息，简单、信息少！使用不同 的电参量作出故障方向判别，构成不同的方向判别元件。
4.3.3 闭锁式距离纵联保护
闭锁式距离纵联保护是由两端完整的三段式距离保护附加高 频通信部分组成，其一端保护的工作原理框图如图4.16所示。
继电保护(纵联保护)
目录
CONTENTS
• 继电保护概述 • 纵联保护基本原理 • 纵联保护主要类型及其特点 • 纵联保护在电力系统中的应用 • 纵联保护性能评估与改进方向 • 总结与展望
01 继电保护概述
CHAPTER
定义与原理
定义
继电保护是一种在电力系统中，当电气设备发生故障或异常运行时，能够自动、 迅速、有选择地将故障设备从系统中切除或发出警报信号的保护措施。
原理
继电保护的原理主要基于电流、电压、功率等电气量的变化，通过测量、比较、 逻辑判断等环节，实现对故障或异常情况的识别和处理。
发展历程及现状
20世纪初
熔断器时代，简单过流保护。
20世纪30年代
电磁型继电器广泛应用于保护系统。
20世纪50年代
晶体管保护开始研究，60年代得到实际应用。
20世纪70年代
保障系统安全稳定运行
当电气设备发生故障时，继电保护能够迅速切除故障设备 ，防止故障扩大，保障系统的安全稳定运行。
提高供电可靠性
通过合理的配置和整定，继电保护能够最大限度地减小故 障对系统的影响，提高供电可靠性。
提供故障信息
继电保护装置能够记录故障发生时的电气量信息，为故障 分析和处理提供重要依据。
促进自动化水平提升
选择性
灵敏性
通过比较线路两端的电气量信息，能够准 护对故障的反应灵敏，能够迅速感 知并切除故障。
纵联保护实现方式
导引线方式
利用专用导引线传输线路两端的 电气量信息，实现纵联保护。这 种方式简单可靠，但导引线的建
设和维护成本较高。
载波通信方式
利用电力线载波或微波等通信方 式传输线路两端的电气量信息， 实现纵联保护。这种方式无需专 用导引线，但通信质量受电力线
电网线路的纵联保护
电网线路的纵联保护
由于线路纵联保护在电网中可实现全线速动,因此它可保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率、减小故障造成的损坏程度、改善后备保护之间的配合性能。
线路纵联保护的通道类型
1、电力线载波纵联保护(简称高频保护)。
2、微波纵联保护(简称微波保护)。
3、光纤纵联保护(简称光纤保护)。
4、导引线纵联保护(简称导引线保护)。
线路纵联保护的信号
线路纵联保护的信号分为闭锁信号、允许信号、跳闸信号三种,其作用分别是:
1、闭锁信号:它是阻止保护动作于跳闸的信号,即无闭锁信号是保护作用于跳闸的必要条件。
只有同时满足本端保护元件动作和无闭锁信号两个条件时,保护才作用于跳闸。
2、允许信号:它是允许保护动作于跳闸的信号,即有允许信号是保护动作于跳闸的必要条件。
只有同时满足本端保护元件动作和有允许信号两个条件时,保护才动作于跳闸。
3、跳闸信号:它是直接引起跳闸的信号,此时与保护元件是否动作无关,只要收到跳闸信号,保护就作用于跳闸,远方跳
闸式保护就是利用跳闸信号。
线路保护与母线保护
二、母线保护(Bus Bar Protection) 母线保护(Bus
1.母线充电保护( 1.母线充电保护(Bus Bar Charge Protection) 母线充电保护 2.母差保护(Bus 2.母差保护(Bus Bar differential Protection) 母差保护 3.短引线保护(Protection of Short Lead) 3.短引线保护(Protection 短引线保护
2.母差保护 2.母差保护
母差保护采用比例差动保护和差动速断保护，保护原理同变压器差动保护原 理相同。 500kV母差保护要双重化配置，第一套母差保护的失灵保护功能使用，第二 套母差保护的失灵保护功能停用。
母线完全差动保护工作原理
a、正常运行或外部故障时
& & & & I = I ∏1 + I ∏ 2 − I ∏ 3 = I unb
c.零序过电流（零序Ⅲ c.零序过电流（零序Ⅲ段）保护 零序过电流 零序过电流保护主要作为本线路零序Ⅱ段的近后备保护和相邻线路、母线、 变压器接地短路的远后备保护 动作电流整定： 1)躲过下一线路出口相间短路时所出现最大不平衡电流。 2)与相邻线路零序Ⅲ段进行灵敏度配合，以保证动作的选择性。 动作时限整定：按照阶梯原则进行整定。
b、母线故障时
& & & & I = I ∏1 + I ∏ 2 + I ∏ 3
流入继电器的电流等于 故障点的总短路电流。该电 流数值很大，足以使差动继 电器动作，从而跳开所有的 断路器。
3.短 3.短引线保护
短引线保护主要用于3/2或 4/3断路器接线每串的分叉处。如 图，当L1或L2推出运行，隔离开关 G1或G2断开时，仍要求该串闭合运 行，就要投入短引线保护C1或C2， 以保护分叉处的故障。
第7章电网的纵联保护
一、填空题：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。
9、高频通道的构成包括：_________、_________、_________、高频收发信机、工频电缆、输电线路。
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。
3、高频保护采用相-地制高频通道是因为_____。
（A）所需的加工设备少，比较经济；（B）相-地制通道衰耗小；（C）减少对通信的干扰；（D）相-地制通道衰耗大。
4、高频保护载波频率过低，如低于50Hz，其缺点是_____。
（A）受工频干扰大，加工设备制造困难；（B）受高频干扰大；（C）通道衰耗大；（D）以上三个答案均正确。
6、在高频闭锁方向保护中，当发生外部短路时两端发信机将。
A、同时发送高频信号B、都不发送高频信号C、一端发，一端不发高频信号7、高频闭锁方向保护的发信机发送的高频信号是。
A、允许信号B、闭锁信号C、跳闸信号11、系统振荡与短路同时发生，高频保护装置会_____。
（A）误动；（B）拒动；（C）正确动作；（D）不定。
12、快速切除线路任意故障的主保护是_____。
（A）距离保护；（B）纵联差动保护；（C）零序电流保护（D）电流速断保护三、判断题：6、高频保护通道传送的信号按其作用不同，可分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号三类。
( ) 8、因为高频保护不反应被保护线路以外的故障，所以不能作为下一段线路的后备保护。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
❖ 随着电力系统容量的扩大，电压等级的提高， 线路输电容量的增加，为保证系统的稳定性， 要求瞬时切除被保护线路每一点的故障。
纵联保护分类
❖ 1.按通道类型分类 保护通道类型主要有： （1）导引线，两侧保护电流回路由二次电
缆连接起来，用于线路纵差保护； （2）载波通道，使用电力线路构成载波通
2）暂态不平衡电流
原因：由于非周期分量对时间变化率远小于 周期分量，故非周期分量很难变换到二次侧， 但却使铁芯严重饱和，导致励磁阻抗急剧下 降，励磁电流剧增，从而使二次电流的误差 增大。
结论：暂态不平衡电流要比稳态不平衡电 流大得多，并且含有很大的非周期分量。
外部短路时的不平衡电流：
短路电流
不平衡电流
流 I unb 。
（2）内部故障时
Ir IM 2 IN2 0 ，有很大的电流流入差动继 电器，保护动作，断开线路两侧断路器，切 除短路故障。
（3）不平衡电流
1）稳态不平衡电流 由于电流互感器总是具有励磁电流，且励 磁特性不完全相同。同一生产厂家相同型 号，相同变比的电流互感器也是如此。
理想
1、平行线路内部故障特点
正结常论运：行电或流区差外短II 路 I时II 是：否II为零II可I 作0为
内平部行短线路路时有：无I故I 障I的II 依0据。 要的线判 方路断 向1短哪，路条以时线这：路一短原II 路理 ，去III则实≥0需现要的判差断动保电护流称差
为线横路联2短差路动时方:向I保I 护 I。II ≤0
道，用于高频保护； （3）微波通道，用于微波保护； （4）光纤通道，用于光纤差动保护。
❖ 2.按保护原理分类 (1)电流差动原理; (2)纵联方向原理。
3.按通道传送信息含义分类
输电线路全线快速保护
1 输电线路纵联差动保护
原理：被保护线路上发生短路和被保护线 路外短路，线路两侧电流大小和相位是不 相同的。通过比较线路两侧电流大小和相 位，可以区分是线路内部短路，还是线路 外部短路。
1
2 4 3
1
2 4 3
微波通道示意图
1-定向天线 2-连接电缆 3-收发信机 4-继电部分
（3）光纤通道
❖ 光纤：是一种很细的空心石英丝或玻璃丝，直径 100~200微米，传送的信号频率为1014Hz左右。
❖ 缺点：投资大。
❖ 优点：通信容量大，可节约大量有色金属；敷设方便， 抗腐蚀，不易受潮，不受电磁干扰。
2、横联差动方向保护
跳QF1 跳QF3 跳QF4 跳QF2
相继动作区：
II
III
II
K
LN
整定计算：
1）躲过单回线路运行时的最大负荷电流
I op
K rel K re nTA
I L.max
2）躲过双回线路最大不平衡电流
I op
K rel nTA
I unb.max
K rel nTA
(I
' unb
❖ 正常时有高频电流方式(长期发信方式)：是在正常运 行时通道中就有高频信号，无需发信机的启动部分， 使得装置简化、保护灵敏度和动作速度提高。
❖ 移频方式：正常运行时，发信机发出f1频率的高频 电流，用以监视通道及闭锁高频保护。当线路发生 短路故障时，发出f2频率的高频电流。移频方式能 经常监视通道情况，提供通道工作的可靠性，加强 了保护的抗干扰能力，但投资较大。
4、整定计算
（1）按躲过最大不平衡电流整定
I op K rel K st K unp f er I k.max
（2）按躲过电流互感器断线时流入差动继电器的最 大负荷电流
I op K rel I L.max
灵敏度：
K sen
I k.min I set
2
平行线路差动保护
所谓平行线路，是指线路长度，导电材料 等都相同的两条并列连结的线路，通常两条线 路并联运行，只有在其中一条线路发生故障时， 另一条线路才单独运行。这就要求保护在平行 线路同时运行时能有选择地切除故障线路，保 证无故障线路正常运行。
❖ 应用：500kV线路及一部分重要的220kV线路。
电信号 输入
信号 处理
光发 送器
光纤
光接 收器
信号 处理
电信号 输出
光纤通道示意图
3、高频通道的工作方式
❖ 正常时无高频电流方式 (故障时发信方式) ：是指在 正常运行时通道中无高频信号，只在线路故障时才 启动发信机。其优点是发信机寿命长，对通道中其 他信号的干扰小，缺点是要定期启动发信机来检查 通道的完好性。目前广泛采用这一方式。
高频保护
1、高频保护的基本原理：将线路两端的电流相 位或功率方向转化为40~500kHz的高频信号， 利用通信设备和高频通道将其送至对端进行 比较，以决定保护是否动作。
相差高频保护：比较两端电流相位 高频方向保护；比较两端功率方向
狭义高频保护：利用输电线路载波通道 广义高频保护；利用微波通道、光纤通道
I
'' unb
)
I
' unb
f er K st K unp
I k.max 2
I '' unb
Kunp I k.max
高频保护
线路纵联差动保护只适用于短线路，对 于长线路纵联差动保护不能采用。
广义高频保护就是很好解决了纵联差动 保护的辅助导引线问题的一类保护。随着解 决方式的不同，称谓也不一样，即高频保护、 微波保护、光纤保护等。
高频通道
❖ 对高频通道的要求：
①高频信号在通道中的衰耗尽可能小。
②接收端收到的波形尽量不失真。
③信号受外来的干扰影响尽可能小。
（1）电力线路载波通道
含义：以输电线路作为高频保护的通道传 输高频信号。
传送方式
相-地制：收发信机接在一相导线和地之间 相-相制：收发信机接在两相导线之间
阻止本线路的高频 信号传递到外线路
纵联差动保护的构成
要求：线路两侧的电流互感器型号、变比完全相同， 性能一致。辅助导引线将两侧的电流互感器二次侧 按环流法连接法。
工作原理
（1）线路正常运行或外部短路时，流入差动 继电器KD的电流为：
Ir IM 2IN 21 nFra bibliotekA(IM
IN )
理想情况：I r 0
实际上：两侧互感器的性能不可能完全相同， 电流差不等于零，会有一个不平衡电
检修和调试高频保护 时保证人身安全
对工频电流呈现很大 的阻抗，对高频电流
则可顺利通过
①与两侧电容组成高 频串联谐振电路；② 阻抗匹配器；③隔离
工频高压线路。
（2）微波通道
❖ 微波：波长小于1m的电磁波，频段在300~ 30000MHz之间。我国采用的微波频率一般为 2000MHz。
❖ 缺点：投资大；微波信号只能直线传播，对于长 距离线路需建造若干个微波中继站来转送。