电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护

两侧均为正 两侧均动作 接近同相
（希望不动）
方向元件 阻抗元件 电流相位
一侧为正 一侧为负
一侧动作 一侧不动作
相位差 180
如何应用这些特征？后面陆续予以介绍。
纵联保护：用某种通信信道将输电线 路两端的保护装置纵向联结起来，将 一端电气量（电流、功率方向等）传 到对端进行比较，判断故障在本线路 范围内还是范围之外，从而决定是否 切除被保护线路。 可以实现本线路全长范围内任意一点 故障的零秒切除的保护。 纵联保护没有后备保护功能
(3) 微波通道 是一种多路通信通道，频带宽，可传送交流电 的波形。是理想的通道，但保护专用微波通道 是不经济的。 (4) 光纤通道 •采用光纤作为通信通道，目前超高压线路在 架线时已同时架设光纤通道，所以，已被越来 越多的超高压线路采用。
B. 按保护动作原理分：
(1) 方向比较式纵联保护
两侧的保护装置将本侧的功率方向、测量阻
继电保护通信通道的选择原则
优先考虑采用光纤通道
其他……
4.3 方向比较式纵联保护
一、概念
以正常无高频电流而在区外故障时发 出闭锁信号的方式构成。此闭锁信号 由短路功率为负的一侧发出，这个信 号被两端的收信机所接收，而把保护 闭锁，故称闭锁式方向纵联保护（高 频闭锁方向保护）。
两侧功率方向的故障特征
纵联保护按通道类型分类



纵联保护信号传输方式： （ 1 ）以导引线作为通信通道：纵联差 动保护 （ 2 ）电力线载波：高频保护（方向高 频保护，相差高频保护），其中方向高 频保护又包括高频闭锁方向保护，高频 闭锁负序方向保护，高频闭锁距离保护； （ 3 ）微波：微波保护，长线路，需要 中继站；
(2) 耦合电容器（滤波、隔工频） 耦合电容器与连接滤波器共同配 合，将载波信号传递至输电线路，同时 使高频收发信机与工频高压线路绝缘。 由于耦合电容器对于工频电流呈现极大 的阻抗，故由它所导致的工频泄漏电流 极小。
(3) 连接滤波器 连接滤波器由一个可调节的空心变 压器及连接至高频电缆一侧的电容器组 成。耦合电容器与连接滤波器共同组成 一个四端网络的“带通滤波器”，使所 需频带的高频电流能够通过。空心变压 器进一步使收、发信机与输电线路高压 部分隔离，提高了安全性。
号、跳闸信号。
闭锁信号：收到高频信号时，阻止本端 保护动作于跳闸，即没有收到高频电流 信号是保护作用于跳闸的必要条件。
保护元件
&
闭锁信号
跳闸
允许信号：收到高频信号时，允许本端保护 动作于跳闸，即收到高频电流信号是本端保 护作用于跳闸的必要条件。
保护元件
&
允许信号
跳闸
跳闸信号：收到高频信号时，可直接动作于 跳闸。
纵联保护的分类：
A. 按通信通道分：
(1) 导引线通道 需要沿线铺设导引线电缆传送电气量信息，其 投资随线路的长度而增加。此外，导引线越长， 其自身安全性越低。用于短线路。 (2) 电力线载波通道 利用输电线路本身作为通信通道，不需专门架 设通信通道，应用广泛。 注意：线路发生故障时通道可能遭到破坏。
二、基本原理
高频信号
A
高频信号
S
1
S S
B 2 3
k
S S
C 4 5
S
6
D
区外故障时，由短路功率为负的一端发 闭锁信号，此信号被两端的收信机接收 闭锁保护。 对于故障线路，两侧保护均为正 , 不发闭 锁信号，故两侧保护都收不到闭锁信号 而动作于跳闸。

优点；由于利用非故障线路的一端 发闭锁信号，闭锁非故障线路不 跳闸，而对于故障线路跳闸不需 要闭锁信号，所以在区内故障伴 随通道破坏时，保护仍能可靠跳 闸。
优点：能监视通道工作 情况，提高可靠性，抗 干扰能力强。 缺点：占用的频带宽， 通道利用率低。
电力线载波通道的工作方式 我国常用正常无高频电流方式。
高频电流频率 分为单频制和双频制。
单频制：应用于闭锁式保护 双频制：应用于允许式保护
电力线载波信号的种类
按高频载波通道在纵联保护中的作用，
将载波信号分为闭锁信号、允许信
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护线路内
TA TV
继电保护装置
TA TV
继电保护装置
通信通道
通信设备 通信设备
一套完整的纵联保护包括两端继电保护装置、通信设 备和通信通道。
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于跳闸的充要条件
根据通道的构成，输电线路载波通信分为：

“相-相”式

连接在两相导线之间

“相-地”式

连接在输电线一相导线和大地之间
1、输电线路载波通信的构成
输电线路
高频阻波器 耦合电容器
接 地 开
连接滤波器
继电
关
部分
G R
高频电缆
高频通道部分
G R
继电
部分
(1)阻波器：阻波器是由 一电感线圈与可变电容器 并联组成的回路。当并联 谐振时，它所呈现的阻抗 最大（1000Ω以上），利 用这一特性，使其谐振频 率为所用的载波频率。这 样的高频信号就被限制在 被保护输电线路的范围以 内，而不能穿越到相邻线 路上去。但对工频电流而 言，阻波器仅呈现电感线 圈的阻抗，数值很小（约 为0.04Ω左右），并不影 响它的传输。
三种：正常无高频、正常有高频、移频方式。
（1）正常时无高频电流方式（短时发信）
在正常条件下发信机不工作，通道中没有高频电流， 只在电力系统发生故障期间才由起动元件起动发信。
需定期检查高频通 道是否完好： 手动或自动
（2）正常时有高频电流方式（长时发信）
在正常工作条件下发信机始终处于发信状态，沿高 频通道传送高频电流。
抗是否在规定的方向、区段内的判别结果传 送到对侧，每侧保护装置根据两侧的判别结 果，区分是区内故障还是区外故障。
传送的是逻辑信号，而非电气量本身。

分为方向纵联保护和距离纵联保护。
(2) 纵联电流差动保护
将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送
到对侧，两侧同时比较后区分是区内故障还是 区外故障；
1 导引线通信
利用铺设在输电线路两端变电站之间的二次电 缆传递被保护线路各侧信息的通信方式称之为 导引线通信，以导引线为通道的纵联保护称为 导引线纵联保护。
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 保护原理：电流差动原理
适用于短线路
2 电力线载波通道（高频）
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。
2.电力线载波通道的特点
通道传输的信号频率范围：50~400kHz。
1) 无中继通信距离长（几百公里）；
2) 经济、使用方便；
3) 工程施工比较简单；
4) 高压输电线路的电晕、短路、开关操作都会对 载波通信造成干扰。
一般用于传递状态信号，常用于构成方向 比较式纵联保护和电流相位比较式纵联保护。

3.电力线载波通道的工作方式
4 光纤通信
1.光纤通信的构成
光发射机、光纤、中继器和光接收机。
2.光纤通信的优点
通信容量大、节约大量金属材料、抗干扰性能好等。
光纤具有宽带、远距离传输能力强、保密性好、抗干扰能力 强等优点,是未来通信网的主要实现技术。
光信号在光导纤维内传输具有衰耗低、抗干扰能力强、通信容 量大、比微波通信提高10 万倍以上等优点。目前光纤通信使 用的波长为0.85 um、 1.31 um、1.55 um 。光纤分多模光纤和 单模光纤，后者比前者特性好，衰减小、频带宽适用于大容量 远距离的通信系统。
电流保护、距离保护，I段只
保护线路的80%～85%，对其 余的15%～20%线路故障，只 能靠带延时0.5s时间的II段来 保护，对高压输电线路不能满 足系统稳定性的要求，需要寻 求新的能保护线路全长的保护。
如何保证瞬时切除高压输电线路故障？
解决办法：
获取对侧的电气量信息，判断故障是
否在保护区内。 采用线路纵联保护！

纵联保护分类： 单元式保护（输电线路作为一个被保护单元） ——从输电线路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。 比如：相位差动保护，电流差动保护
纵联保护分类：
非单元式保护 ——在输电线路各端对某种或几种电气 量进行测量，但并不将测量值直接传送 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）的某种判断结果。 比如：方向比较式纵联保护，距离纵联 保护（欧洲普遍应用）
在每侧直接比较两侧的电气量； 要求两侧信息同步采集。
分为纵联电流差动保护和纵联电流相位差动 保护。
4.2输电线路纵联保护两侧信息的交换
输电线路纵联保护需要通过通信
设备和通信通道快速地进行信息 传递。 目前常用的通信方式有：

导引线通信 电力线载波通信 微波通信 光纤通信
(4) 保护间隙：高频通道的辅助设备，用它 保护高频收发信机和高频电缆免受过电压 的冲击。
(5) 接地开关：也是高频通道的辅助设备， 在调整或维修高频收发信机和连接滤波器 时，将它接地，以保证人身安全。
(6) 高频电缆：
将位于主控室的高频收发信机与户外变电站