纵联保护分类
电力系统继电保护原理-输电线路纵联保护
对比两侧电流相位差为0°保护动作； 对比两侧电流相位差为180°保护不动作；
4、距离纵联保护
距离Ⅱ段作为方向元件。 该保护的优点：既具有纵联保护的优点，又具有距离 保护的优点。
4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换
4.2.1 导引线通信（见P132图4.5）
4.2.2 电力线载波通信（见P134图4.6） “高频保护 ”
KD . Ir
. 正常、k外：Ir =
. IM2
-
. IN2
.. . d内：Ir = IM2 + IN2
线路两侧装有相同变比的TA
保护动作特性： 1）不带制动特性
I set K rel K np K er K st I k .max
2）带制动特性
动作方程：
I m I n K I m I n Iop0
2）使用线路侧电压 2、功率倒向对方向高频保护的影响
在环网或双回线路上，当一回线发生故障时，由于故障线 路两侧的断路器相继动作。造成非故障线路的短路功率改 变方向，从而有可能使得非故障线路的方向高频保护误动。
为防止在功率倒向中保护误动，采取的措施是： 一是反方向功率方向元件优先的原则。即一旦反方向元件 动作，立即闭锁正方向元件。 二是当故障发生后经过一段时间（大于本保护动作时间， 小于相邻线路断路器跳闸时间），尚未判为内部故障，则 认为是外部故障，程序转入另一模块。
protect ＆
GSX
跳闸
③跳闸讯号方式：高频讯号本身可直接使断路器跳闸
protect
பைடு நூலகம்GSX
≥1
跳闸
4.2.3 微波通道
利用150mHz到20gHz间的电磁波进行无线通信称为微波通 信。 优点： 微波通道频带宽。 微波通道独立于输电线之外，可靠。 因而用微波通道可实现传送允许信号和直接跳闸信号的 保护方式。 缺点： 微波信号的衰耗与天气有关。 必须沿线路建设微波中继站。
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。
电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护
3 微波通信
频段为300~30000MHz，超短波的无线电波，频带宽，信息传输容量大，传 输距离不超过40~60km；距离较远时，要装设微波中继站，以增强和传递微 波信号。通信速率快，可用于纵联电流差动原理的保护。
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）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。
优点：高频通道部分经常处于监视的状态，可靠性高；且无 需收、发信机启动元件，简化装置。 缺点：经常处于发信状态，增加了对其他通信设备的干扰时 间；也易受外界高频信号干扰，应具有更高的抗干扰能力。
（希望不动） 一侧为正 一侧为负
内部故障 （希望动作）
两侧均为正
一侧动作 一侧不动作
两侧均动作
电流相位 相位差 180
接近同相
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。
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
继电
部分
G R
输电线路
高频阻波器 耦合电容器
连接滤波器 高频电缆
G 高频通道部分 R
接 地 开 关
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。
纵联保护的原理及通道
Im In Icd
比例制动差动保护判据 Im In k Im In
|Im+In|
Icd:应躲过正常运行不平衡 电流
Icd
采样误差、同步误差、
输电线路对地电容电流等
|Im-In|
原理介绍----差动保护
M Im
F IF
N In
M Im
N In F
IF
线路内部流出电流只成为动作电流
穿越性的电流只成为制动电流
电流差动保护的原理
（1）差动元件直接比较两侧电气量判断故障 （2）通过通道交换两侧电流量的波形（采样点）和相量， 通道将两侧交流回路联系起来
纵联差动保护基本原理
M Im Im In 0 In
N
*
M Im
*
F
In N
*
*
F
Im In IF
原理介绍----差动保护
差动保护判据
差动保护基本判据
采用光纤通道按相传送两侧电流量，本身具有选相 能力，不受系统振荡影响，在非全相运行中有选择地 快速动作，不受TV断线影响。
由于带有制动特性，可防止区外故障误动，不受失 压影响，不反应负荷电流，抗过渡电阻能力强。在短 线路上使用，不需要电容电流补偿功能。在同杆并架 线路上应用广泛。
纵联保护
• 纵联距离保护
检查通道是否良好
• 三、测试光功率及自环试验 • 第五步：将远端保护装置的尾纤通过珐琅盘自环，
若复用则在远端接口设备的电接口处自环，将 “专用光纤”控制字置0、“通道自环试验”控制 字置1，经一段时间观察，保护不能报通道异常告 警信号，同时通道状态中的各个状态计数器可能 偶尔会增加。 • 第六步：恢复正常运行时的定值，同时将通道恢 复正常运行时的连接，投入差动压板，保护装置 应该通道异常灯不亮，无通道异常信号。通道状 态中的各个状态计数器可能偶尔会增加
高压线路保护
高压线路一．纵联保护，是用某种通信通道将输电线路两端的保护装置纵向联结起来，将本端的电气量传送到对端进行比较，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。
纵联保护构成了高压线路保护的全线速动主保护 纵联保护分类(一) 按保护通道形式进行分类1. 高频保护是以输电线载波通道作为通信通道的纵联保护；通道连接方式分为“相-相”制通道 、“相-地”制通道 ；专用收发讯机采用“相-地”制通道；复用载波设备采用“相-相”制通道。
2. 微波保护是以微波通道作为通信通道的纵联保护。
3. 光纤保护是以光纤通道作为通信通道的纵联保护。
4. 导引线保护是以辅助导线或导引线为通信通道的纵联保护，目前已基本停止使用。
纵联保护分类(二)1.方向纵联保护基本原理为比较线路两端的功率方向，可采用载波通道、微波通道、光纤通道道。
2. 方向纵联保护包括纵联方向保护及纵联距离保护。
常用的方向元件包括工频变化量方向、正序故障分量元件、零序方向元件、方向阻抗元件等。
3..纵联差动保护基本原理为比较线路两端各端电流的幅值 及相位 ；采用光纤通道或微波通道。
方向纵联保护-工作方式1－专用闭锁式如上图所示，当线路发生区内k2点故障时，两侧纵联保护均启动， 通过收发讯机向对侧发闭锁信号；两侧纵联保护在收到闭锁信号 （确认时间为5~8ms ）后，两侧纵联保护的正方向停信元件均动作，立即停止向对方发送闭锁信号；各侧纵联保护在收 不到闭锁信号(确认时间为5~8ms)后，出口跳闸切除区内故障。
MNMN如上图所示，当线路发生区内k1点故障时，两侧纵联保护均启动，通过收发讯机向对侧发闭锁信号；两侧纵联保护在收到闭锁信号（确认时间为5~8ms）后，M侧纵联保护的正方向停信元件动作，立即停止向对方发送闭锁信号，但N侧纵联保护的正方向停信元件不会动作,继续向对侧发送闭锁信号；因此区外故障纵联保护不会动作。
•远方启信逻辑保护未起动时，收到对侧闭锁信号, 开关合位则立即发信10s; •位置停信:开关处于跳位，收信后停信160ms;•其它保护三跳停信:保护启动，收到开入，停信200ms;•定时通道自检本侧保护启信，200ms后停信。
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
纵联保护分类
纵联保护的分类：
一般纵联保护可以按照通道类型或保护动作原理进行分类：
按照信息通道可以分四类
1，导引线纵联保护（Wire pilot)(简称导引线保护）
2.电力线载波纵联保护（Power line carrier pilot)(简称载波保护）
3.微波纵联保护（Microwave Pilot)(简称微波保护）
4.光纤纵联保护（Fiber -Optic pilot)(简称光纤保护）
按照动作原理，纵联保护分类
1.方向比较式纵联保护
2.纵联电流差动保护
扬州市科发电气是生产微机继电保护测试仪的专业厂家，生产的三相微机继电保护测试仪，六相微机继电保护测试仪，以及数字式继电保护测试仪可以满足各种继电保护类型的试验，联系电话：17092552832。
纵联保护定义
纵联保护的相关知识一、纵联保护定义：借助通道(如导引线、载波、微波)传送保护区各端规定的保护信息，并按规定进行综合比较、判别而动作的一种保护。
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装置,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。
研究和实践表明，反应线路两侧的电气量可以快速、可靠的区分本线路内部任一点短路与外部短路，达到有选择、快速地切除全线路任意点短路的目的。
为此需要将线路一侧电气量信息传到另一侧去，两侧的电气量同时比较、联合工作，也就是说线路两侧之间发生纵向的联系，以这种方式构成的保护称之为输电线路的纵联保护。
由于保护是否动作取决于安装在输电线两端的装置联合判断的结果，两端的装置组成一个保护单元，各端的装置不能独立构成保护，因此理论上这种纵联保护具有输电线路内部短路时动作的绝对选择性。
二、纵联保护分类：一般纵联保护可以按照所利用通道类型或者保护动作原理进行分类。
纵联保护按照所利用信息通道的不同类型分4类：1.导引线纵联保护2.电力线载波纵联保护3.微波纵联保护4.光纤纵联保护按照保护动作原理，纵联保护可以分2类：1.方向比较式纵联保护2.纵联电流差动保护纵联保护的信号有以下三种：1.阻止保护动作于跳闸的信号。
换言之，无闭锁信号是保护作用于跳闸必要条件。
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。
换言之，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。
07输电线路纵联差动保护(5)汇总
第二节
平行线路的差动保护
由分析可知，电流差是否为零可作为平行线路有 无故障的依据。要判断哪条线路短路，源自需要判 断电流差的方向。第二节
平行线路的差动保护
横联差动方向保护 1）单相横联差动保护构成 横联差动方向保护单相构成如图所示，平行线 路同侧两个电流互感器型号、变比相同，二次 侧按环流法接线，电流继电器KA1按两回线路 电流差接入作为起动元件；方向继电器KP1、 KP2作为判断元件。 2）工作原理 当平行线路正常运行或区外短路时，线路 同侧两电流大小、相位相等，差动回路无电流 ，保护不起动。
纵联差动保护
纵联差动保护
纵联差动保护
纵联差动保护
二、纵联保护分类
纵联保护按照通道类型、保护原理、信息含义等 有多种分类方法。
1.按通道类型分类
（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，用于光纤分相差动保护。
电流平衡保护
电流平衡继电器KBL1、KBL2各有一个工作线圈匝Nw ，一个制动线圈匝NB和一个电压线圈匝Nv。KBL1的 工作线圈接于线路L-1电流互感器的二次侧，由电流I1 产生动作力矩Mw1，其制动线圈接于线路L-2电流互感 器的二次侧，由电流I1产生动作力矩MB1。KBL2的工 作线圈接于线路L-2电流互感器的二次侧，由I2产生动 作力矩Mw2，其制动线圈接于线路L-1电流互感器的二 次侧，由I1产生动作力矩MB2。KBL1、KBL2的电压 线圈均接于母线电压互感器的二次侧。继电器的动作条 件是Mw>MB+Mv（Mv为电压线圈中产生的力矩）。
纵联保护分类
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。
纵联保护的原理及通道
Irm= |Im-In|= |△Im-△In+2Ifh|
当发生重负荷大过渡电阻接地故障时，故障电流受负荷电
流抵消而产生两端故障相电流反相的现象;Ifh >> IF Idm < kIrm 保护拒动.
稳态量相量差动： 1) 负荷电流受穿越性负荷电流影响较大； 2) 高阻故障、重负荷下故障、振荡中故障灵敏度低。
装置后端子有远跳开入接点，通过此接点传输至对侧跳闸。
＋220V(G11)
开入
光
光
远跳（823）
发
光纤
收
开入 远跳（824）
光
光
收
2Mb/s 发
TA TB
A01
A02 跳闸
A03
TC
A04
单跳 三跳
A21
A22 三跳 A23 闭重
永跳
A24
WXH-803A 系列光纤纵
联保护
M
WXH-803A 系列光纤纵
Im In Icd
比例制动差动保护判据 Im In k Im In
|Im+In|
Icd:应躲过正常运行不平衡 电流
Icd
采样误差、同步误差、
输电线路对地电容电流等
|Im-In|
原理介绍----差动保护
M Im
F IF
N In
M Im
N In F
IF
线路内部流出电流只成为动作电流
穿越性的电流只成为制动电流
个）。
TX
光 端 机
RX
入
衰 耗 仪
出
需要注意的一些问题
• 1、通道状态的查看 • 2、如何检查通道是否良好 • 3、保护定值的整定与容抗的整定 • 4、接口设备的注意事项 • 5、运行中的注意事项
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。
纵联差动保护分类
纵联差动保护分类
1. 电磁式纵联差动保护呀，就像一个超级敏锐的卫士！比如变压器，它就能时刻守护着变压器的安危，一有风吹草动就立刻行动起来。
2. 还有光电式纵联差动保护呢，这不就跟精确的导航仪似的嘛！像在高压输电线路中，它就能准确地为线路指明安全的方向。
3. 你说数字式纵联差动保护怎么样？那简直就是个智能小精灵！在电动机保护中，它可机灵了，能及时发现问题。
4. 光纤式纵联差动保护可厉害啦，如同坚不可摧的盾牌！像在大型发电机里，它就是最可靠的守护者。
5. 微波式纵联差动保护，是不是像快速传递信号的通信员呀！在长距离的电力传输中，它能迅速反馈信息呢。
6. 工频变化量纵联差动保护呢，就如同一个反应迅速的急先锋！在复杂的电力系统里，它总是能先人一步察觉异样。
7. 最后还有复式纵联差动保护哦，哇，就像是全面的保镖！在一些特殊的电力设备中发挥着重要作用。
我觉得这些纵联差动保护分类都各有特点，各有用途，它们共同为电力系统的安全稳定运行立下了汗马功劳！。
第六章输电线路纵联保护..
不平衡电流对纵联差动保护的影响
* *
I M1
I N1
*
K
*
I M2
I r
I N2
I
区外故障时，由于ＴＡ的传变误差使
五、高频通道的构成
高频保护由继电保护、高频收发信机和高频通 道组成。
电气量 继电 保护 发信机 收信机 通道
收信机 发信机
继电 电气量 保护
高频收发信机接入输电线路的方式有： “相-相”制：连接在两相导线之间； “相-地”制：连接在输电线一相导线和大 地之间。
1 2
3
输电线
4 4
3
2
7
6
6
7
电力系统继电保护原理
第六章 输电线路的纵联保护
6.1
输电线路纵联保护概述
一、反应单侧电气量保护的缺陷 （电流保护和距离保护）
•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。
二、输电线路纵联保护的概念
输电线路纵联保护：就是利用通信 通道将线路两端的保护装置纵向联 结起来，将各端的电气量（电流、 功率方向等）传送到对端，将两端 的电气量进行比较，判断故障在区 内还是在区外，从而决定是否切断 被保护线路。
5
5
GFX GSX 8
8 GSX GFX
“相-地”制高频通道示意图
1
2
3
阻波器
3
2
7
6
并联谐振回路，其谐振频率为 6 4 4 7 载波频率。 5 5 对载波电流：Z>1000Ω----将 高频电流限制在被保护线路以 8 GSX GFX GFX GSX 8 内。 对工频电流：Z≈0.04Ω----工频 电流可畅流无阻。
第4章 输电线路纵联保护
M IM
k1
IN N
2）区外短路时： Ik1
M IM
IN
N k2
规定：电流的正方向为由母线流向线路
两侧电流相量和： 区内短路：IM IN Ik1 区外短路：IM IN 0
4.1.2 输电线路短路时两侧电气量的故障特征
2 两端功率方向的故障特征
1）区内短路时：
M IM
k1
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SM
第4章 输电线路纵联保护
4.1 输电线路纵联保护概述 4.1.1 引言 电流保护、距离保护：
仅利用被保护元件一侧的电气量构成保护判据。
不可能快速区分本线末端和对侧母线（或相邻线 首端）故障。
导致II段延时切除，在高压系统中难以满足稳定 性对快速切除故障的要求。
4.1 输电线路纵联保护概述 4.1.1 引言 纵联保护：利用某种通信通道同时比较被保护元 件系1 两）纵在侧联正电保常气护运量的行（一与即般故在构线障成路时框两差图侧异之的间保发护生。纵向的联
4.3.4 影响方向纵联保护正确工作的因素及应 对措施
2 功率倒向对方向比较式纵联保护的影响及应对措施
1
2
QF3跳闸后： 线路L2：M侧功率正，N侧功率负，功率倒向。2向1发闭锁信号， 但信号有延时，在M侧未收到闭锁信号前可能误动作跳开QF1。
4.3.4 影响方向纵联保护正确工作的因素及应 对措施
1 基于数据通道的同步方法——采样时刻调整法
(1)通道延时的测定（正式采样同步前）
从站采样时刻点 tm1：主站发送信息
td
tr 2
tm1 2
tm
主站采样时刻点
(2) 主站时标与从站时标的核对 tr2：主站收到返回信息
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。
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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着增大。
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。
由于光与电之间互不干扰，所以光纤保护没有导引线保护的问题，在经济上也可以与导引线保护竞争。
近·85·期发展的在架空输电线的接地线中铺设光纤的方法既经济又安全，很有发展前途。
当被保护线路很长时，应与通信、远动等复用。
1．3 按保护动作原理分类按照保护动作原理，纵联保护可分为2类：1．3．1 方向纵联保护与距离纵联保护。
两侧保护继电器仅反应本侧的电气量，利用通道将继电器对故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保护根据两侧保护继电器的动作过程逻辑判断区分是区内还是区外故障。
可见这类保护是间接比较线路两侧的电气量，在通道中传送的是逻辑信号。
按照保护判别方向所用的继电器又可分为方向纵联保护与距离纵联保护。
1．3．2 差动纵联保护。
这类保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。
可见这类保护在每侧都直接比较两侧的电气量。
类似于差动保护，因此称为差动纵联保护。
如果将两侧保护的原理图绘在一张图上（实际每侧只是整个单元保护的半套），那么前一种保护的通道是在逻辑图中将两侧保护联系起来，而后一种保护的通道是将两侧的交流回路联系起来。
2 方向纵联保护的工作方式2．1 闭锁式2．1．1 闭锁式的基本原理方向纵联保护是由线路两侧的方向元件分别对故障的方向作出判断，然后通过高频信号作出综合判断，即对两侧的故障方向进行比较以决定是否跳闸。
一般规定从母线指向线路的方向为正方向，从线路指向母线的方向为反方向。
闭锁式方向纵联保护的工作方式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方向纵联保护，其基本逻辑图如图1所示。
2．1．2 先收讯后停讯的原则区外故障，为防止启动元件（发讯）与正方向元件动作时间的不配合而误动作，特别是远端保护，需要近端的发讯信号闭锁，在总结多年运行经验的基础上，规定必须先收到信号10 ms才允许正方向停讯，逻辑示意见图2。
启动元件动作首先发讯，此时门7未动作，可经门9发讯。
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。
? ? 区内故障：? ? a．D－，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。
2．1．3 远方启动? ? 图2中的T1及与门1为远方启动示意图。
在区外故障中，由于某种原因，靠近故障侧的启动元件万一不能动作（如元器件损坏），为了防止正方向误动作，发信机除了由启动元件启动外，还可由收信机的输出来启动。
这样在外部故障时即使只有一侧的启动元件启动，另一侧接收到远方传来的信号后也可将发信机启动起来，故称为远方启动。
发信机由收信机启动形成闭环。
为了解环，图2中设置了时间电路“T1”，经过延时t1后就将“与1”关闭，解除远方启动回路。
时间t1应大于外部故障可能持续的最长时间，一般取t1≈10 s。
有了远方启动回路后，还有利于一侧的值班员单独进行通道检查。
带来的问题是在单侧电源线路发生内部故障时若受电侧被远方启动可能不能停信，保护会拒动。
2．1．4 功率倒方向在环网中发生外部故障时，短路功率的方向可能发生转换（简称功率倒向），在倒向过程中不应失去闭锁信号。
图3示出这种情况。
图中假设故障发生在线路LO上靠近M侧的F点，断路器3Q先于断路器4Q跳闸。
在断路器3Q跳闸前，线路L1中的短路功率由N侧流向M侧，线路L1的M侧方向元件不动作，向N侧发闭锁信号，在断路器3Q跳闸后，线路L1中的短路功率倒向，M侧的方向元件动作，停止发信并准备跳闸，此时N侧的方向元件将返回向M侧发闭锁信号。
但是可能M侧的方向元件动作快，N侧的方向元件返回慢，于是有一段时间两侧方向元件均处于动作状态，造成线路L1的保护误动。
解决的办法是启动元件动作或收信机收信后经过一段时间（大于本保护的动作时间，小于相邻线断路器的跳闸时间）后尚未判为内部故障，就认为是外部故障，于是将保护闭锁一段时间，以避开两侧方向元件可能处于动作状态的时间，见图4。
此方法的缺点是如果紧接着发生内部故障则保护的动作稍有延迟，不过延时很短，不会造成大的影响。
图中判内部故障接图2的与8输出，启动元件动作，启动T1，如果T1（35 ms）内无判内部故障信号来，则T3动作，闭锁保护，在T1消失后延时20 ms返回，取消闭锁。
2．2 允许式2．2．1 允许式保护的基本原理如图5（a）所示，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。
构成允许式方向纵联保护的基本框图见图5（b），启动元件（QD）动作后，正方向元件动作，反方向元件不动作，与2门启动发信机，向对端发允许信号，同时准备启动与3门。
当收到对端发来的允许信号时，与3门即可经抗干扰延时动作于跳闸。
用距离继电器作方向元件时，一般无反方向元件，距离元件的方向性必须可靠。
通常采用复用载波机构成允许式保护，一般采用键控移频的方式。
正常运行时，收信机经常收到对端发送的频率为fG的监频信号，其功率较小，用以监视高频通道的完好性。
当正向区内发生故障时，对端方向元件动作，键控发信机停发fG的信号而改发频率为fT 的跳频（或称移频）信号，其功率提升，收信机收到此信号后即允许本端保护跳闸。
允许式保护在区内故障时，必须要求收到对端的信号才能动作，因此就会遇到高频信号通过故障点时衰耗增大的问题，这是它的一个主要缺点。
最严重的情况是区内故障伴随有通道破坏，例如发生三相接地短路等，造成允许信号衰减过大甚至完全送不过去，并将引起保护的拒动。
通常通道按相－相耦合方式，对于不对称短路，一般信号可能过，只有三相接地短路，难以通过。
2．2．2 超范围（POTT）和欠范围（PUTT）允许式当方向元件由距离元件承担时，其构成方式有2种：由距离保护Ⅰ段动作键控发讯的叫欠范围允许式（PUTT），由距离保护Ⅱ或Ⅲ段键控发讯的叫超范围允许式（POTT），其原理示意图见图6。
图6中Z1为距离元件Ⅰ段，ZⅡ，ZⅢ为距离Ⅱ，Ⅲ段，当连接片1－3合上2－4打开，由ZⅡ（或ZⅢ）通过或门5键控发讯，称为POTT方式。
当连接片2－4合上1－3打开，由Z1通过或3或5键控发讯，称为（PUTT）方式。
PUTT方式：Z1动作，通过或2，或3，与门4无时限直接跳本端。
通过或3，或5键控发讯。
在跳闸的同时启动T1，在本端跳闸，Z1返回后，T1延时50 ms返回，即继续键控50 ms，保证对端能可靠跳闸。
对端收到允许信号后，与ZⅡ，或ZⅢ启动与门1，经抗通道干扰时间T1的1－8 ms跳闸。
POTT方式：由ZⅡ（或ZⅢ）键控发讯，收到允许信号后，与ZⅡ（或ZⅢ）启动与门1，经或2、或3、与门4跳闸。
POTT只在区内故障Z1动作时，才键控加速对端ZⅡ，具有很高的安全性。
应当特别指出，以往的成套距离保护，附加适当的逻辑就构成纵联保护，在微机保护中，由单独的CPU构成独立完整的纵联保护。