电力系统继电保护第二版答案参考之输电线路纵联保护

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。

4-7闭锁式纵联保护为什么需要高、低定值两个启动元件？
答：由于被保护线路两侧的TA有误差（最大达10%）和两侧电流启动元件的动作电流可能有士5％的误差（外部短路时两侧测量到的电流实际上与电源到测量点的阻抗有关，近电源点（远短路侧）的阻抗小，测量电流大；远电源点（近短路侧）的相反）。

如果只用一个电流启动元件，则在外部短路时，可能出现近短路侧的电流元件拒动、而远离短路侧的启动元件动作的情况。

于是，近短路侧的发信机不发信，远离短路侧的收信机收不到高频闭锁信号，从而会使该侧断路器误跳闸。

因此用较小的电流启动元件去启动发信机，较大的准备跳闸。

这样就可保证在外部短路一侧的KA1动作时，对侧的KA1也一定动作，从而可保证发信机发信，避免上述的误动作。

而高定值启动元件则与方向元件共同决定发信机是否要停止发信。

这样做的话当发生外部短路时，即使近短路点的KA2不启动，但其所在保护依然能发出闭锁信号使得保护1不动作。

4-8试比较闭锁式方向纵联保护和闭锁式距离纵联保护的异同点。

答：
相同点：都是采用高频闭锁保护。

闭锁式方向纵联保护在外部故障时功率为负的一侧发出闭锁信号闭锁整段线路两侧的保护，在内部故障的时候两侧的功率都为正而不发闭锁信号，从而两侧保护均动作，实现全线速动。

闭锁式距离纵联保护在外部故障时测量阻抗为负的一侧发出闭锁信号闭锁整段线路两侧的保护，在内部故障的时候两侧的测量阻抗都为正而不发闭锁信号，从
而两侧保护均动作，实现全线速动。

异同点：闭锁式距离纵联保护可以作本段的近后备保护以及相邻段的远后备保护。

闭锁式方向纵联保护则不可以。

4-10如图4-9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，各端保护元件的动作情况，各线路保护的工作过程及结果。

答：①AB线段保护1和保护2的动作过程及结果：k点的短路对于AB段是外部短路。

在A端的保护1中，KA1灵敏度最高，先启动发信机发出闭锁信号，KW测量的功率为正，KW与KA2同时动作，使得Y1有输出，同时使得发信机停止发信，Y1的输出经过t2的延时时间后Y2的一个端满足，若在t2的延时时间后保护1还没收到保护2发来的闭锁信号，则保护1跳闸；若收到保护2发来的闭锁信号，则不跳闸。

在B端的保护2中，KA1灵敏度最高，先启动发信机发出闭锁信号，KW测量的功率为负，KW不动作，使得Y1无输出，发信机不会停止发信，由于Y1无输出，经历t2后Y2的一个条件不满足，保护2的收信收到自己发出的闭锁信号，因此Y2的另一个条件也不满足；因此保护2不跳闸。

由于保护2发出了闭锁信号，使得保护1也不动作。

在外部故障被切除后A端保护的KW和KA2立即返回，A B两端的保护的KA1经t1时间延时后停止发信，确保故障切除时不误动。

②BC线段保护3和保护4的动作过程及结果：k点的短路对于BC段是内部短路。

在B端的保护3中，KA1灵敏度最高，先启动发信机发出闭锁信号，KW测量的功率为正，KW与KA2同时动作，使得Y1有输出，同时使得发信机停止发信，Y1的输出经过t2的延时时间后Y2的一个端满足，若在t2的延时时间后保护3还没收到保护4发来的闭锁信号，则保护3跳闸；若收到保护4发来的闭锁信号，则不跳闸。

在C端的保护4中，KA1灵敏度最高，先启动发信机发出闭锁信号，KW测量的功率为正，KW与KA2同时动作，使得Y1有输出，同时使得发信机停止发信，Y1的输出经过t2的延时时间后Y2的一个端满足，若在t2的延时时间后保护4还没收到保护3发来的闭锁信号，则保护4跳闸；若收到保护3发来的闭锁信号，则不跳闸。

由于保护34都不发闭锁信号，因此保护3、4均跳闸。

③CD线段保护6和保护5的动作过程及结果：k点的短路对于CD段是外部短路。

在D端的保护6中，KA1灵敏度最高，先启动发信机发出闭锁信号，KW测量的功率为正，KW与KA2同时动作，使得Y1有输出，同时使得发信机停止发信，Y1的输出经过t2的延时时间后Y2的一个端满足，若在t2的延时时间后保护6还没收到保护5发来的闭锁信号，则保护6跳闸；若收到保护5发来的闭锁信号，则不跳闸。

在C端的保护5中，KA1灵敏度最高，先启动发信机发出闭锁信号，KW测量的功率为负，KW不动作，使得Y1无输出，发信机不会停止发信，由于Y1无输出，经历t2后Y2的一个条件不满足，保护5的收信收到自己发出的闭锁信号，因此Y2的另一个条件也不满足；因此保护5不跳闸。

由于保护5发出了闭锁信号，使得保护6也不动作。

在外部故障被切除后D端保护的KW和KA2立即返回，D C两端的保护的KA1经t1时间延时后停止发信，确保故障切除时不误动。

4-13在纵差保护中动作电流的整定计算应考虑哪些因素？为什么？答：纵差保护中动作电流的整定计算应考虑：
①躲过外部短路时的最大不平衡电流。

因为在外部短路时，差动继电器测量到的电流为本段两侧电流互感器二次侧的电流相量和，即
刻在变，差动继电器所引入的两侧的电流的相量总是大小相等，方向相反。

因此保护不会误动作。

②输电线路纵联电流差动保护在非全相运行期间，差动继电器所引入的两侧的电流的相量总是大小相等，方向相反。

因此保护不会误动作。

4-15（b）输电线路高频闭锁方向纵联保护在系统振荡、非全相运行期间，是否会误动？为什么？
答：高频闭锁方向纵联保护中的方向元件KW起决定作用，常见的方向元件有功率方向元件、方向阻抗元件、零序负序方向元件以及工频突变量反向元件。

①输电线路高频闭锁方向纵联保护在系统振荡时，当振荡中心位于被保护线路上时，功率方向元件、方向阻抗元件会引起误动，零序负序方向元件和工频突变量方向元件不会引起误动。

②输电线路高频闭锁方向纵联保护在非全相运行期间，零序负序方向元件会引起误动，功率方向元件、方向阻抗元件和工频突变量反向元件不会引起误动。

4-16简述采用带有制动特性作用的差动特性的差动继电器的原因。

答：差动继电器不采用制动特性时，由于动作整定值要考虑到躲过外部短路时的最大不平衡电流以及最大负荷电流中的最大值，因此灵敏度不高，采用制动特性时，使得保护的动作电流不是定值而是随制动电流变化的特性，提高了内部短路时的灵敏性以及外部短路不动作的可靠性。