方向比较式纵联保护
什么是纵联保护
目前220KV 及以上电压等级输电线路基本上都配置有双套主保护和后备保护。
主保护一般为纵联保护。
按照保护动作原理，国内常使用的纵联保护有闭锁式方向或距离、允许式方向或距离保护以及分相电流差动保护。
对于纵联保护，故障时线路两侧电气量特征为：内部故障：两侧电流均从母线流向线路；外部故障及正常运行：一侧电流从母线流向线路，另一侧从线路流向母线。
根据两侧比较内容的不同，即联系通道上传输内容的不同，纵联保护可分为：
（1）方向比较型：通道上传输的是表示方向的信号；两侧保护分别判断流过本侧的功率方向，并将判断结果以信号的形式通知对方。
分为闭锁式和允许式，闭锁式：由功率方向为负的一侧负责发闭锁信号，闭锁两端保护；允许式：由功率方向为正的一侧负责发允许信号，开放两端保护。
如工频变化量方向保护（正负序综合分量）负序方向，零序方向等；
（2）电流相位比较型：通道上传输的是向对侧提供的本侧电流相位信号；
（3）电流差动型（比较电流的幅值和相位）：通道上传输的是向对侧提供的本侧电流的幅值和相位信号（采样点）。
如光纤纵差保护；
（4）纵联距离/纵联零序（带方向）：实质上和方向比较型的原理相同。
纵联距离为距离II
段+高频通信；纵联零序（带方向）为零序II 段（带方向）+高频通信。
如高频距离保护，高频零序（带方向）保护。
电力系统 继电保护最全复习题
1.继电保护复习资料2.电力系统对继电保护的要求答：一、选择性选择性是指保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切除使停电范围尽量缩小以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。
主保护能有选择性地快速切除全线故障的保护。
后备保护当故障线路的主保护或断路器拒动时用以切除故障的保护。
近后备保护作为本线路主保护的后备保护。
远后备保护作为下一条相邻线路主保护或开关拒跳后备保护。
二、速动性速动性是指尽可能快地切除故障短路时快速切除故障可以缩小故障范围减轻短路引起的破坏程度减小对用户工作的影响提高电力系统的稳定性。
三、灵敏性灵敏性是指对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。
保护装置的灵敏性通常用灵敏系数来衡量灵敏系数越大则保护的灵敏度就越高反之就越低。
四、可靠性可靠性是指在规定的保护范围内发生了属于它应该动作的故障时它不应该拒绝动作而在其他不属于它应该动作的情况下则不应该误动作。
以上四个基本要求之间有的相辅相成有的相互制约需要针对不同的使用条件分别地进行协调。
此四个基本要求是分析研究继电保护的基础也是贯穿全课程的一个基本线索。
根据保护元件在电力系统中的地位和作用来确定具体的保护方式以满足其相应的要求3. 2.功率方向判别元件实质上是在判别什么？为什么会存在“死区”？什么时候要求它动作最灵敏？答：功率方向判别元件实质是判别加入继电器的电压和电流之间的相位Φ，并且根据一定关系[cos(Φ+a)是否大于0]判别出短路功率的方向。
为了进行相位比较，需要加入继电器的电压、电流信号有一定的幅值（在数字式保护中进行相量计算、在模拟式保护中形成方波），且有最小的动作电压和电流要求。
当短路点越靠近母线时电压越小，在电压小于最小动作电压时，就出现了电压死区。
在保护正方向发生最常见故障时，功率方向判别元件应该动作最灵敏.4. 3.简述下列电流保护的基本原理，并评述其优缺点: (l)相间短路的三段式电流保护; (2)零序电流保护; (3)中性点非直接接地系统中的电流电压保护。
输电线路纵联保护概述
4.两端的测量阻抗的特征
M IM UM
IN N
k1
UN
正常负荷时测量阻抗 位于II段保护范围外；
区内故障时两侧的测 量阻抗都落在本段的II 段保护范围内，两侧II 段同时启动；
外部故障时有一侧保 护为反方向，不启动。
4.1.3 纵联保护的基本原理
1.纵联电流差动保护 利用线路两端的电流和的特征可以构成纵联差动保护。 正常运行或区外故障时，
4.1.1 输电线路纵联保护概述
输电线路的纵联保护结构如下图所示：
~
~
继电保护装置 通信设备
通信通道
继电保护装置 通信设备
一套完整的纵联保护包括：两端保护装置、通信设 备和通信通道。
3.通信通道的分类
导引线通信：通过敷设电缆传送电气量信息。 电力线载波通道：以电力线作为通信通道。 微波通道 光纤通信：经济、容量大、不受干扰，是目前主流。
4.1.3 纵联保护的基本原理
3.电流相位比较式纵联保护 由于测量误差和输电线路
分布电容的影响，两端电流的 不动作区 实际电流的相位差不可能恰好
等于0°或180°。所以保护的
动作区和不动作区如图所示。
动作区
4.1.3 纵联保护的基本原理
4.距离纵联保护 构成原理和方向比较式纵联保护相似，只是用方向阻抗
传传送送的的是是判电别气的量逻，辑信量息，量信较息大量，较并少且，要但求对两可侧靠信性息要同求步较采高集。，对 通道要求较高。
4.1.2 输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析
纵联保护是利用线路两端的电气量在内部故障与非故障 时的特征差异构成的。
线路发生内部故障与其它运行状态（外部故障和正常运 行）相比，电力线两端电流波形、功率方向、电流相位以及 两端的测量阻抗都有明显的差异，利用这些差异可以构成不 同原理的纵联保护。
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
《电力系统继电保护(第二版)》读书笔记
《电力系统继电保护》读书笔记1. 绪论1.1 电力系统的正常工作状态、不正常工作状态和故障状态一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备，对一次备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备称为二次设备。
一般正常状态下的电力系统，其发电、输电和变电设备还保持一定的备用容量，能满足负荷随机变化的需要，同时在保证安全的条件下，可以实现经济运行；能承受常见的干挠，从一个正常状态和不正常状态、故障状态通过预定的控制连续变化到另一个正常状态，而不致于进一步产生有害的后果。
不正常运行状态指部分参量超过安全工作限额但又不是故障的工作状态，如因负荷潮流超过电气设备的额定上限造成的电流升高（又称为过负荷），系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷引起的发电机频率升高，中性点不接地系统和非有效接地系统中的单相接地引起的非接地相对地电压的升高，以及电力系统发生振荡等。
电力系统的故障状态最常见同时也是最危险的故障是发生各种类型的短路，包括三相短路、两相短路、两相短路接地和单相接地短路，其中以单相接地短路为主，其次为两相短路。
电力系统自动化（控制）：为保证电力系统正常运行的经济性和电能质量的自动化技术与装备，主要进行电能生产过程的连续自动调节，动作速度相对缓，调节稳定性高，把整个电力系统或其中的一部分作为调节对象。
为了在故障后迅速恢复电力系统的正常运行，消除故障，保证持续供电，常采用以下的自动化措施：输电线路自动重合闸，备用电源自动投入，低电压切负荷，按频率自动减负荷，电气制动、振荡解列以及为维持系统的暂态稳定而配备的稳定性紧急控制系统，完成这些任务的自动装置统称为电网安全自动装置。
继电保护装置就是指能反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发生信号的一种自动装置。
1.2 继电保护的基本原理及构成实现继电保护需区分电力系统在不同运行状态下的差异，具有明显差异的电气量有：流过电力元件的相电流、序电流、功率及其方向；元件运行相电压幅值、序电压幅值；元件的电压与电流的比值即“测量阻抗”等。
继电保护考试答案
1 继电保护装置的定义？指能反应电力系统中电气设备发生的故障，或不正常运行状态，并动作于相间断路器跳闸或发出警告信号的一种自动化技术装置。
2 主、后备保护定义？主保护：反应被保护元件自身的故障并以尽可能短的延时，有选择性的切除故障的保护。
近后备：由本电力设备或线路的另一套保护来实现，当主保护拒动时动作的保护。
远后备：由下级相邻电力设备或线路的保护实现，当本段保护拒动是动作的保护。
3 电力系统的故障类型？三相短路（对称性短路）两相短路单相接地两相短路接地（比例最高）4 保护装置的构成？测量比较元件：测量被保护装置电气量与给定值比较，决定是否启动装置。
逻辑判断元件：按一定的关系判断故障类型和范围，确定是否发出跳闸信号。
执行输出元件：根据判断元件的输出，发出相应的动作指令。
5 继电保护四性及其含义？选择性：让最靠近短路点的断路器跳闸。
速动性：迅速动作切除故障。
灵敏性：有足够的故障反应能力。
可靠性：不误动、不拒动。
6 返回系数的定义。
返回电流与启动电流的比值称为继电器的返回系数。
7 最大运行方式、最小运行方式。
最大运行方式：在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大。
最小运行方式：在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最小。
8 中性点经消弧线圈接地系统的补偿方式。
完全补偿：产生谐振过电压，造成中性点升高。
欠补偿：运行方式变化，仍可能引起谐振过电压。
完全补偿：广为应用。
9 接线方式下功率方向元件的电压电流是什么？在三相对称，时测量电流超前测量电压为。
10 方向圆、电阻、电抗特性的幅值比较，相位比较方程。
（与特性）（1）比相式动作方程（2）比幅式动作方程︱︱︱︱︱︱︱︱︱︱11 距离保护接线方式所接入继电器的电压电流是什么？（1）相间距离接线方式。
测量电压测量电流-（2）带零序补偿的接地距离接线方式。
测量电压测量电流12 分支系数的定义及其计算。
分支系数：故障线路流过的短路电流与前一级保护所在线路流过的短路电流的比值。
继电保护(纵联保护)
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二、高频通道的构成原理
“导线-大地”制， 只需在一相线路上
装设通道设备，经
济性好。缺点是高 频信号的衰耗和受 到的干扰都比较大。
我国广泛采用！
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四、相差动高频保护的基本原理
1、保护原理：比较被保护线路两端短路电流相位。电流 给定正方向由母线流向线路。
正常运行或外部故障时，两端电流相位相差180°，保护
装臵不应动作。
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四、相差动高频保护的基本原理
1、保护原理：比较被保护线路两端短路电流相位。电流 给定正方向由母线流向线路。
空隙的对端高频脉冲就是一种闭锁信号。 在内部故障时，没
有这种填满空隙的脉冲，就构成了保护跳闸的必要条件。 因此，相差动高频保护是一种传送闭锁信号的保护。
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五、相差动高频保护原理接线
1、需要两个启动元件 2、I1 的灵敏度要均高于 本侧和对侧I2 的灵敏度
起动元件：I1-I4 ，其中I1 和I2 反 应三相对称短路， I3和I4反应不 对 称 短 路 ； I1 和 I3 灵 敏 度 高 ， I2和I4灵敏度低。
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5）高频收、发信机 收信机由继电保护控 制，通常在电力系统发生 故障时，保护部分起动之 后它才发出信号。高频收 信机接收由本端和对端所 发送的高频信号，经过比 较判断之后，再动作于继 电保护，使之跳闸或将它 闭锁。 6）接地刀闸：当检修连接滤波器时，接通接地刀闸，使结合电 容器下端可靠接地。
4.纵联保护方向比较
4. 纵联保护方向比较4.1 绪论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两点故障，达到有选择性地快速切除全线故障的目的。
为此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(Pilot Protection)。
4.1.1 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，它们是：（1）导引线纵联保护（简称导引线保护）；（2）电力线载波纵联保护（简称载波保护）；（3）微波纵联保护（简称微波保护）；（4）光纤纵联保护（简称光纤保护）。
4.1.2 各种传送信息通道的特点通道虽然只是传送信息的手段，但纵联保护采用的原理往往受到通道的制约。
纵联保护在应用以下4种通道时应注意以下的特点：（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(超过十余公里)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15KV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。
（2）电力线载波通道。
这种通道在保护中应用最广。
载波保护是纵联保护中应用最广的一种。
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。
第四章输电线纵联保护
继电保护装置从TA,TV获取电压电流，形成或提取两端被比较的电气量特征，一方面 发送信息，一方面接收信息（通信通道），比较两端电气量特征，符合条件则动作 并告知对方。
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4-1 输电线纵联保护概述
2、分类
A、按通道类型分 1)导引线纵联保护（需敷设导引线电缆） 2)电力线载波纵联保护（以线路为通道） 3)微波纵联保护 4)光纤纵联保护（短线路纵联保护主要通道形式） B、按保护动作原理分 1)方向比较式纵联保护（通道中传送逻辑信号） 2)纵联电流差动保护（通道中传送两侧电气量信号）
1、载波通道的构成 1)输电线路。 2)阻波器 由电感线圈和可变电容器并联组成的回路。f0为并联谐振的频率。 这样，高频讯号被限制在输电线范围内，而不穿越到相邻线路上。 50Hz工频电流阻波呈现较小阻抗，不影响其传输。
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4-2 输电线纵联保护两侧信息的交换
8).高频收发讯机。 发讯机发出讯号，通过高频通道，送到对端收讯机中，也被自己的收讯机接收，高频 收讯机接收由本端和对端所发送的高频讯号，经过比较判断后，再动作于继电保护。 发讯分故障时发讯和长期发讯。
2、载波通道的特点
对于中长距离的输电线路，敷设专门的辅助导线，技术上、经济上是不合理的。 利用输电线路本身作为一个通道，在输电线传送50Hz工频电流的同时，迭加传送 一个讯号，以进行线路两端电气量的比较。讯号采用50～400kHz的高频电流。 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
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利用方向比较式纵联保护
Sk
Sk
Sk
Sk
对非故障线路AB和CD，其靠近故障点一端
的保护2和保护5的功率方向为负，则该端的
保护发出高频闭锁信号，此信号一方面被自
己的接收机接收，同时经高频通道把信号送
到对端的保护，保护装置1、2和5、6都被
高频信号闭锁。保护不会将线路AB和CD错
误的切除。
A
+
+
I1 I2
跳闸
4ZJ
+
-
3
5ZJ
振荡中再故障时仍能正确判定故障点方向； (4) 在两相运行时仍能起保护作用 纵联保护中使用的方向元件主要有：故障分量方向元件等
3.8.1 工频故障分量 的概念
.
EM
im
k
.
EN
~
~
um
(a)故障系统
.
EM
im
k
.
EN
~
. [0]
~
um
Uk
.
. [0]
(b)等值网络
Ek U k
.
.
EM
iL
当线路外部短路时，线路两侧的测量阻抗也 是短路阻抗，但其中一侧是反方向，至少有 一侧的距离保护Ⅱ段不启动；
区内故障时，两侧的距离保护Ⅱ段均启动；
正常运行及区外故障时，至少有一侧的距离保护Ⅱ段不启动。
回顾： 电力载波信号的种类
按照高频通道传送信号在纵联保护中的作用 可将其分为闭锁信号、允许信号和跳闸信号。
arg
IM
180
IN
区内故障时，两侧电流同相位； 正常运行及区外故障时，两侧电流相位相反。
回顾： 两端测量阻抗的特征
当线路内部短路时，线路两侧的测量阻抗都 是短路阻抗，且一定位于距离保护Ⅱ段的动 作区内。两侧的Ⅱ段同时启动；
方向比较式纵联保护
方向元件是方向比较纵联保护的关键元件，常用工频电 压、电流的故障分量构成。
方向元件作用是判别故障的方向，应满足以下要求： （1）正确反映所有类型故障且无死区； （2）不受负荷的影响，在正常负荷状态下不启动；
（3）不受系统振荡影响，在振荡无故障时不误动，振荡 中再故障仍能正确判定故障方向；
外部短路时，功率方向为负的元件的动作情况分析
不动作 Y1 t2 & TV 不启动 启动 KW+ KA2 KA1 不动作 0 Y2 跳闸 &
TA
0
t1 闭锁 信号
发 信
收 信
耦合电容器
不停信
外部短路时，功率方向为正的元件的动作情况分析
Y1 & TV 启动 启动 KW+ KA2 KA1 停信 不跳闸 对端发送的 闭锁信号 发 信 收 信 延时等待对侧信号 t2 0 Y2 跳闸 &
为了防止线路空载合闸时引起负序方向元件误动作， 通常对负序方向元件采取按躲过空载线路两相先闭合时 出现的稳态负序电容电流进行整定。或用方向阻抗元件 代替负序方向元件。
的作用。
2、闭锁式距离纵联保护的基本组成部分
t2 0 跳闸 & Y2
t
TV
III
ZI
TA
Z II
Z III
0 t1 发 信 收 信
耦合电容器
4.3.3 闭锁式距离纵联保护
3.闭锁式距离纵联保护的工作原理 （1）I段保护 同第三章中的分析，当故障发生在距离保护I段的保护范 围内时，I段保护马上发出跳闸信号。
t2 500ms TV 0 跳闸 & Y2
t
III
4-16ms
电力系统继电保护 ——方向比较式纵联保护和纵联电流差动保护
基于数据通道的同步方法：采样时刻调整法、采样数据修 正法和时钟校正法。
采样时刻调整法：通道延时的测定、主站时标与从站时标 的核对；采样时刻的调整；
二、两侧电流的同步测量
基于具有统一时钟的同步方法
全球定位系统GPS是美国于1993年全面建成的新一代卫星 导航和定位系统。由24颗卫星组成。 专用定时型GPS接收机： 1. 秒脉冲信号1PPS：1微秒 2. 串口输出与1PPS对应的标准时间代码
电力系统继电保护电力系统继电保护电气工程及其自动化专业课程武汉理工大学自动化学院tangjinruiwhuteducn一输电线路纵联保护概述二输电线路纵联保护两侧信息的交换三方向比较式纵联保护四纵联电流差动保护一工频故障分量的方向元件二闭锁式方向纵联保护三闭锁式距离纵联保护四影响正确工作的因素及应对措施一工频一工频故障分量的方向元件故障分量的方向元件在方向比较式纵联保护中方向元件或功率方向测量元件是保护中的关键元件常用工频电压电流的故障分量构成方向元件
三、闭锁式距离纵联保护
由两端完整的三段式距离保护附加高频通信部分组成： （1）核心变化：距离保护II段的跳闸时间元件增加了瞬时 动作的与门元件。本侧II段动作且收不到闭锁信号。实现 了纵联保护瞬时切除全线任意点短路的速动功能。
（ 2 ）闭锁式零序方向纵联保护的实现原理与闭锁式距离 纵联保护相同，三段式零序方向保护代替三段式距离保护
方向比较式纵联保护
一、工频故障分量的方向元件 二、闭锁式方向纵联保护 三、闭锁式距离纵联保护 四、影响正确工作的因素及应对措施
纵联电流差动保护
一、纵联电流差动保护原理 二、两侧电流的同步测量 三、纵联电流相位差动保护 四、影响正确动作的因素
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
IN N
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
电力系统继电保护第六章第三节
6.3 方向比较式纵联保护
常以输电线载波做为通信通道，因此又称为高频保护。
方向比较式纵联保护比较的是线路两端的功率方向， 又称为方向高频保护。 距离纵联保护比较的是线路两端距离元件的动作情 况，又称为距离高频保护。
纵联方向保护既可构成闭锁式保护也能构成允许式 保护。
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
一、高频闭锁距离保护（超范围闭锁式）
能不能把两者结合起来，取两者的优点？
可以。做成闭锁式距离纵联保护(又称为高频闭锁距离保护)， 使得内部故障时能够瞬时动作，而在外部故障时具有不同的时 限特性，起到后备保护的作用。
I段动作直接跳闸
II段启动区内瞬时动作，区外原II段延时，保证选择性 III段启动经延时后备动作跳闸
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
方向元件分析：
(3) 负序方向元件、零序方向元件 负序方向元件、零序方向元件不受系统振荡的影响，可
以反应各种不对称短路或接地短路。三相短路一般在短路开 始瞬间，总有负序或零序分量，因此对三相短路也能反应。 基本不受短路点过渡电阻的影响。
受非全相运行的影响较大，在系统非全相运行时可能误 动。解决方法：在非全相运行期间退出负序方向元件、零序 方向元件。
距离保护可以作为变电站母线和下级线路的后备，而且 其中的主要元件(启动元件、方向阻抗元件等)也可作为实现 闭锁式纵联保护的元件，但距离保护无法实现全线速动。 一般方向元件只能判别方向，动作范围必须超过线路全长， 属于超范围整定。距离元件（方向阻抗继电器）不仅可以有 方向性，还有固定的动作范围，可以超范围整定，也可以欠 范围整定。
1、闭锁式方向纵联保护的工作原理
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，由短路功率方向为负的一端发出，这个信号 被两端的收信机所接收，而把保护闭锁，故又称为高频闭 锁方向保护。
电力系统继线路纵联保护基础知识讲解
输电线路纵联保护概述
. 2.方向比较式纵联保护 . 利用输电线路两端功率方向相同或相反的特征可以
构成方向比较式纵联保护。 . 当系统中发生故障时，两端保护的功率方向元件判
别流过本端的功率方向，功率方向为负者发出闭锁 信号，闭锁两端保护，称为闭锁式方向纵联保护； . 或者功率方向为正者发出允许信号，允许两端保护 跳闸，称为允许式方向纵联保护。
. 缺点是保护性能和投资受导引线长度影响。线路越 长，安全可靠性越低，投资越大。
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输电线路纵联保护两侧信息的交换
. . 输电线路用来作为载波通道时，必须在输电线路上装设专
用的加工设备，将同时在输电线路上传送的工频和高频电 流分开，并将高频收、发信机与高压设备隔离，以保证二 次设备和人身的安全。 . 电力线载波的方式主要有两种：一种是高频收、发信机通 过结合电容器连接在输电线路两相导线之间，称为“相—相” 制；另一种是高频收、发信机通过结合电容器连接在输电 线一相导线与大地之间，称为“相—地”制。 “相—相”制高频 通道的衰耗小，但所需加工设备多，投资大； . “相—地”制高频通道传输效率低，但所需加工设备少，投 资较小。目前，国内外一般都采用“相—地”制，高频通道。
. 根据基尔霍夫电流定律，正常运行或外部故障的输电线 路，在不考虑分布电容和电导的影响时，任何时刻其两端 电流相量和等于零。故障时故障点有短路电流流出，两端 电流相量和等于流入故障点的电流。
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输电线路纵联保护概述
. 2.两侧功率方向的故障特征。 . 发生区内故障时，两端功率方向为母线流向线路，两
侧功率方向相同，同为正方向。 . 发生区外故障时，远故障点端功率由母线流向线路，
功率方向为正，近故障点端功率由线路流向母线，功 率方向为负，两侧功率方向相反。
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电力系统继电保护
4.3.4 影响方向比较式纵联保护的因素
– 电压互感器接于母线上
负序电压几乎为零，负序方向元件不动作 不误动
– 措施：
对负序方向元件采取按躲过空载线路两相先闭合时出现的稳态负序电 容电流整定 空载过渡过程，很难由整定值躲开，可增大保护启动时间，或用方向 阻抗元件代替负序方向元件压 非全相运行时，退出负序、零序方向元件
电力系统继电保护
4.3.4 影响方向比较式纵联保护的因素
功率倒向
QF3跳闸后，功率倒向 QF3跳闸后，QF4跳闸前，配合不当，误动 解决措施：加延时返回t1元件 t1：大于两侧方向元件动作与返回的最大时间差再加裕度
电力系统继电保护
4.3.4 影响方向比较式纵联保护的因素
KW＋：功率正方向元件 KA2：高定值电流启动停信 元件 KA1：低定值电流启动发信 元件 t1：瞬时动作延时返回 t2：延时动作瞬时返回
电力系统继电保护
4.3.2 闭锁式方向纵联保护
区外故障时存在的问题 近故障侧发出闭锁信号实现远故障侧不跳闸
电力系统继电保护
4.3.3 闭锁式距离纵联保护
由两端完整的三段式距离保护附加高频通信部分组成。
电力系统继电保护
4.3.2 闭锁式方向纵联保护
闭锁式方向纵联保护 闭锁信号由功率方向为负的一侧发出，被两端接收机接收，闭锁两端保护
BC线路故障 线路故障 2、5功率方向为负，发闭锁信号，闭锁1、2，闭锁5、6，非故障线路都 不跳闸 3、4功率方向为正，不发闭锁信号，保护3、4跳闸
电力系统继电保护
4.3.2 闭锁式方向纵联保护
电力系统继电保护
4.3.4 影响方向比较式纵联保护的因素
系统非全相运行
分析：系统在一侧断开，有一个断 线端口M、L & & 断线点两侧负序电压 U 与 U
2L 2M
相位相反
& & U 2 L与I 2 M 符合功率方向为负的关系 闭锁，保护不误动 & & U 2 M 与I 2 M 符合功率方向为正的关系
分布电容的影响
空载线路上，一侧断路器一相或两相先闭合 系统空载，负序电流只能通过分布电容形成 回路 电压互感器接于线路上
&' & & U M 2 = − IY 2 (− jX C 2 ) = jIY 2 X C 2 & & I M 2 = − IY 2
空载合闸一侧正方向误动， 另一侧保护不启动，误闭锁 信号，两侧保护误动
电 力 系 统 继 电 保 护
4.3 方向比较式纵联保护
南京信息工程大学 电气工程与自动化系
4.3.1 工频故障分量的方向元件
– 方向比较式纵联保护中，方向元件或功率方向测量元件是保护中的关键元 件，常用工频电压、电流的故障分量构成方向元件。 – 方向元件的作用是判断故障的方向，要求： 正确反映所有类型故障时故障点的方向且无死区 不受负荷的影响，在正常负荷状态下不启动 不受系统振荡的影响，在振荡无故障时不误动，振荡中再故障仍能正 确判定故障点的方向 两相运行又发生故障时仍能正确判定故障点的方向 – 反映工频故障分量的方向元件能满足以上要求。
停发闭锁信号，误跳闸
电力系统继电保护
4.3.4 影响方向比较式纵联保护的因素
– 实际中，一相在两侧断开，有两个断线端口
可得到同样的结论： 使用线路侧电压时，受电侧功率方向为正，送电侧功率方向为负，发 出闭锁信号，保护不误动 如果使用母线电压，两侧的负序功率方向都为正，保护将误动作
– 零序功率方向与负序功率方向的特点一致。 – 工频突变量方向元件能正确动作。 – 措施：
电力系统继电保护
4.3.3 闭锁式距离纵联保护
III段继电器作为故障启动发信 元件 II段为方向判别元件和停信元 件 I段：两端各自独立跳闸段 II段增加瞬时动作的与门元件， 收不到闭锁信号跳闸，瞬时切 除全线任意点短路 III段启动元件：无方向性 缺点：后备保护检修时，主保 护也停运，运行灵活性不够。