第十三讲输电线路纵差动保护详解
13-14-2输电线路纵联保护解析
电力系统继电保护原理主讲教师：刘青电自教研室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。
单端电气量保护：仅利用被保护元件的一侧电气量，无法区分线路末端和相邻线路的出口短路，可以作为后备保护（三段式）。
纵联保护：利用被保护元件的各侧电气量，可以识别：内部和外部的故障，作为主保护。
继电保护装置继电保护装置TA TATVTV 输电线路纵联保护结构框图在设备的“纵向”之间，进行信号交换通信设备通信设备通信通道三、通信通道的类型1.导引线通道----导引线纵联差动保护它只适用于< 15－20公里的短线路。
它在发电机、变压器、母线保护中应用得更广泛。
2. 电力线载波通道----载波（高频）保护利用输电线路本身作为通道在工频电流上叠加载波信号（30～500kHZ）传送两侧电气量的信息。
3. 微波通道（150MHZ～20ＧHZ）--微波保护频带宽，需采用脉冲编码调制，适合于数字式保护，不经济。
4. 光纤通道----光纤保护采用脉冲编码调制PCM方式，光信号不受干扰。
四、高频通道的构成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。
电气量继电保护发信机收信机收信机发信机继电保护电气量通道高频保护由继电保护、高频收发信机和高频通道组成。
GFX GSX GFXGSX 123456782346758“相-地”制高频通道示意图输电线“相-地”制高频通道示意图GFX GSX GFXGSX 123456782346758阻波器并联谐振回路，其谐振频率为载波频率。
纵联电流差动保护-
2）有制动作用
M IM
k1
IN
N k2
动作线圈： Im In
IImm
Im KD
Im In
I r In
IInn
制动线圈： Im In
Ir
动作方程： Im In k Im In Iop0
动作区
I
op0
I res
动作特性：动作电流不是定值，而是随制动电流变化的特性。
二、纵联电流差动保护的工作原理
M IM
k1
IN N
M IM
IN N k2
区内故障 I IM IN IK1
区外故障 I IM IN 0
工作原理 ——故障特征分析
2. 两端电流相位特征
假设：电源电势相角相等 ，无分布电容、TA、TV
无误差。
M IM
k1
IN N
M IM
IN N k2
区内故障
区外故障
0
180
工作原理 ——电流差动保护
谢谢！
引起保护误动，特别是对于超高压长线路，电容电流的影
响更为严重 。
M
.
IM
.
.
I MN
IN
N d
.
I CM
1 2
XC
.
I CN
图4－29 长距离输电线路的等值电路
四、影响因素分析
2、影响因素之二：电流互感器误差和不平衡电流
差动保护原理是建立在对一次系统的分析基础上的，但保 护所采用的电流信号是互感器的二次输出信号。二次信号 和一次信号之间的传变误差，导致了不平衡电流的出现。
——相位差动保护 1.电流相位特征
内部故障
外部故障
IM
IN
电网的差动保护
停信，通常用第二段方向距离元件 • 高频收发信机 • 工作情况：正常运行、内（外）部故障、振荡 高频闭锁零序方向保护
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５、相差动高频保护
基本原理
比较被保护线路两 端短路电流的相位； 内部短路时线路两 端电流方向均为母 线流向线路，而外 部短路时靠近故障 点侧电流方向由线 路流向母线。
纵差保护的原理及动作情况分析 高频保护概念及高频通道的构成、工作
方式 高频闭锁方向保护的基本原理 相差高频保护的基本原理及其组成
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保护工作情况说明
正常运行和过负荷 线路故障 单测电源线路内部故障 系统振荡，两侧电流起动元件动作
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高频闭锁负序方向保护
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高频闭锁距离和零序方向保护
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高频闭锁距离和零序方向保护
高频闭锁距离保护 • 起动元件：在故障时起动发信机，通常采用负
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相差高频保护的动作原理说明
通过鉴 别高频 信号的 连续性 可以判 别是内 部还是 外部短 路
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相差高频保护的原理接线图
起动元件：I2、I4低灵 敏度，I1、I3高灵敏 度，用于起动收发 信机
操作元件：控制收发 信机发信
比相元件：比较电流 相位
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3）分类 。方向高频保护：比较被保护线路两端的功率方向，以
判别输电线路内部或外部故障 。相差高频保护：比较被保护线路两端电流的相位，内
部故障，两侧电流同相位；外部故障，两侧电流反相
简述输电线路纵联差动保护的原理
简述输电线路纵联差动保护的原理
输电线路纵联差动保护是一种常用的保护方式，用于检测和定位输电线路的故障。
其原理是通过比较线路两端的电流差值，来判断是否有故障发生，并且能够定位故障发生的位置。
具体而言，纵联差动保护是基于基尔霍夫电流定律和分流器原理设计的。
在一条正常工作的输电线路中，线路两端的电流是相等且方向相反的。
如果发生了线路故障，比如短路或接地故障，会导致电流产生偏差。
纵联差动保护通过监测线路两端的电流差值来判断故障的存在。
纵联差动保护通常由保护继电器和电流互感器组成。
电流互感器用于测量线路两端的电流，并将测得的电流信号传输给保护继电器。
保护继电器会比较线路两端的电流差值，如果差值超过设定的阈值，则判断为故障发生。
纵联差动保护不仅能够检测到线路上的故障，还能够定位故障的位置。
当故障发生时，保护继电器会通过测量电流差值的大小来判断故障的位置。
根据不同的故障类型，可以采用不同的定位方法，如使用方向元件或差动比率定位等。
总的来说，纵联差动保护通过比较线路两端的电流差值来检测和定位输电线路上的故障。
它具有响应速度快、可靠性高等优点，被广泛应用于输电线路的保护系统中。
纵连差动保护原理
纵连差动保护原理
纵连差动保护是电力系统中常用的一种保护方式，用于保护两个相邻的母线或馈线之间的差动故障。
纵连差动保护的原理是比较两个线路之间的电流或电压的差值，如果差值超过了设定的阈值，说明有差动故障发生，保护动作。
纵连差动保护常用的判据有以下几种：
1. 线路电流差动比较保护：将两个相邻线路的电流进行比较，计算其差值，并和设定的阈值进行比较。
如果差值超过阈值，说明有差动故障发生。
2. 线路电流差动积分保护：将两个相邻线路的电流进行积分，并计算其积分值的差值。
如果差值超过设定的阈值，说明有差动故障发生。
3. 线路电流差动面积保护：将两个相邻线路的电流进行积分，并计算其积分值的面积。
如果面积超过设定的阈值，说明有差动故障发生。
4. 线路电压差动比较保护：将两个相邻线路的电压进行比较，计算其差值，并和设定的阈值进行比较。
如果差值超过阈值，说明有差动故障发生。
纵连差动保护可以在差动故障发生后迅速准确地切除故障线路，保护系统的安全稳定运行。
它具有灵敏度高、动作速度快、抗干扰能力强等优点，是电力系统中不可缺少的一种保护方式。
输电线纵联差动保护
输电线纵联差动保护
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一、输电线路的纵联差动保护
环流法的稳态不平衡电流分析
不平衡电流主要受励磁电流 影响
• CT铁芯越饱和，励磁电流越 大，随之增加二次电流的误差；
• 一次电流确定时，二次负荷越 大，铁芯越饱和；
• 二次负荷确定时，一次电流越 大，铁芯越饱和；
输电线纵联差动保护
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输电线纵联差动保护
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一、输电线路的纵联差动保护
6.输电线纵差动保护的动作特性
复数比特性
两端电流的复数比描述保护动作特性；
•
保护的动作量=
f
(
I
•
M
)
使保护动作的方程I N
•
f
(
I
•
M
)
0
IN
圆外为动作区
输电线纵联差动保护
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一、输电线路的纵联差动保护
7.影响输电线纵差动保护正确工作的因素
导引线纵联差动保护是最简单的一种用辅助导线 或称导引线作为通道的纵联保护。
输电线纵联差动保护
6
一、输电线路的纵联差动保护
3.元件的环流法纵联差动保护
一次侧电流的正方向为从母线流向被保护的线路；
两侧电流互感器一次回路的正极性均置于靠近母线的一端， 二次回路的同极性端子相联接；
差动继电器并联联接；
一、输电线路的纵联差动保护
对CT的要求
纵差保护的二次负荷一定，铁芯饱和程度主要受一次电流 影响；
当发生故障时，一次电流较大，铁芯饱和； 内部故障时，继电器必须动作，无需考虑不平衡电流的影
1.电流保护和距离保护的缺陷
互感器传变的误差、线路参数值的不精确性以及继电器本 身的测量误差等原因，可能将被保护线路对端所连结的母 线上的故障，或母线所连接的其它线路出口处的故障，误 判断为本线路末端的故障而将被保护线路切断。
输电线路光纤电流纵差保护原理介绍继保员工培训一天
I R IM IN IK IK 2 IK
• 因为 ICD I R 继电器不动。
• 凡是穿越性的电流不产生动 作电流，只产生制动电流。
第4页/共37页
输电线路电流纵差保护的主要问题
M IM
I N N
IC
⑴ 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。 解决方法： ① 提高起动电流定值 ② 必要时进行电容电流补偿
• 由于 I L 比电容电流小，故动作电流要经电容电流 补偿。
• 当‘计算电容电流与实测电容电流相差较大’时、 判断TV断线时、‘判断电容电流很小’时，动作 电流不再进行电容电流的补偿。为防止电容电流 的影响，将初始动作电流I L由 抬高IM到 。因为 电容电流的补偿要用到TV的电压和线路容抗的定 值，而这些值现在可第能17页是/共不37页正确的。
2XC0
IC IMC INC
U
M
2
U X C1
M
0
U M 0 2XC0
U
N
2
U X C1
N
0
U N 0 2XC0
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采样数据的传输
在64kb/s通信接口的条件下，实现了 每周12点采样数据的传输，而其他差动 保护每周仅传输4～6点。每周12点的采 样数据保证了差动继电器工作的正确性和 工频变化量差动继电器的实现。
⑷ 由于两侧TA暂态特性和饱和程度 的差异、二次回路时间常数的差异 在区外故障或区外故障切除时出现 差动电流（动作电流），容易造成 差动继电器误动。 解决方法： 提高比率制动特性的起动电流和 制动系数。在制动量上增加浮动门 槛。
输电线路光纤电流纵差保护原理介绍pdf
值躲电容电流。 经40ms延时动作。
931保护中差动继电器的种类和特点
• 零序差动继电器的构成 动作电流
I CD 0
& & I CD 0 = I M 0 + IN0
制动电流
0.75
& −I & I R0 = I M0 N0
I QD 0 为定值单中‘零序起动
I R0
I QD0
电流定值’。 经100ms延时动作。 零序差动继电器本身无选相 功能，所以再另外用稳态分 相差动继电器选相。两者构 成‘与’门。
定值躲电容电流。
931保护中差动继电器的种类和特点
• 稳态Ⅱ段分相差动继电器的 构成 动作电流
ICDφ
& & I CD φ = I Mφ + I Nφ
制动电流
0.75
& −I & I Rφ = I Mφ Nφ
I M 取为定值单中‘差动电流
I Rφ
IM
低定值’、1.5倍实测电容电流 和 1.5U N 中的最大值。依靠定
‘长期有差流’的装置异常信号
• 在TA断线时应发‘长期有差流’的装置异常信号。为此在 正常运行程序中加一个有压差流元件。该差流元件就用 选相用的稳态分相差动继电器，该继电器十分灵敏。可 有效地检测出出现差电流的异常情况。 有压差流元件的动作条件: ① 差流元件动作 U φφ > 0 . 6U N ② 差流元件的动作相或动作相间电压 U φ 、 上两条件‘与’门经10秒延时发‘长期有差流’信号。 第一个条件说明有差电流，第二个条件说明系统无故 障，满足这两个条件说明可能是TA断线，也可能是电 流的数据采集通道有故障。
‘长期有差流’的装置异常信号
纵联差动保护 ppt课件
1. 电流纵差保护的一般原理
M
•
IM
..
•
Im
KD为差动继电器，其中:
K1
KD
•
Ir
•
. I N N K2 .•
In
•
•
•
Ir ImIn
•
•
K2故障（或正常运行）时： I m I n
Ir 0
K1故障（内部短路）时：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•
I
m
,
•
I
n 接近同相
Ir 0
具有很大量值
因此利用差动电流的幅值大小可以区分区外和区内短路。
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
I set
I r e s 取值又可分为两种形式：
•
•
Ires | I m- I n |
•
•
Ires | Im | | In |
动作区
非动作区
I res
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
考虑实际在正常运行或外部故障时，由于两端TA不可能完全相同，以及两端 TA饱和情况不一致等因数，流入KD的电流通常不为零（不平衡电流），因而在设 计差动继电器的动作判据时需考虑其影响。
2.电流纵差保护的动作方程及特性
（1）不带制动特性的差动继电器
Ir
•
•
不带制动特性的差动继电器动作方程为：I m I n I set
纵联差动保护
定义所谓输电线的纵联保护，就是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围外，从而决定是否切断被保护线路。
因此，理论上这种纵联保护具有绝对的选择性。
差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。
变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。
2特性由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。
但是，为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。
由于受辅助导线条件的限制，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，对于发电机、变压器及母线等，则可广泛采用纵联差动保护实现主保护。
3变压器的纵联差动保护及其原理所谓变压器的纵联差动保护，是指由变压器的一次和二次电流的数值和相位进行比较而构成的保护。
纵联差动保护装置，一般用来保护变压器线圈及引出线上发生的相间短路和大电流接地系统中的单相接地短路。
对于变压器线圈的匝间短路等内部故障，通常只作后备保护。
纵联差动保护装置由变压器两侧的电流互感器和继电器等组成，两个电流互感器串联形成环路，电流继电器并接在环路上。
因此，电流继电器的电流等于两侧电流互感器二次侧电流之差。
在正常情况下或保护范围外发生故障时，两侧电流互感器二次侧电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差电流为零，但如果在保护区内发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，使断路器跳闸，从而起到保护作用。
变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的，变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区（纵差保护区为电流互感器TA1、TA2之间的范围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，保证纵差保护不动作。
大学课件 电力系统继电保护 纵联电流差动保护
道主发计延站来算时延的送：时信来息的ttmdt后d再进按t将行照r2 计比主算较站t2m1结，相果二同tmt者的d及一方延致法时表计明算tm通出 送信通给过道从程延站正时。确td从、 ，站通并接道将收延到t时d主计与站算主再无站次误，
4.4.2 两侧电流的同步测量
两侧的“同步数据”——指两侧的采样时刻必须严格 同时刻和使用两侧相同时刻的采样点进行计算。 常见的同步方法有基于数据通道的同步方法和基于全 球定位系统GPS同步时钟的同步方法。
1 基于数据通道的同步方法
采样时刻调整法（应用较多） 采样数据修正法 时钟校正法
如下图所示，线路两侧保护中任意规定一侧为主站，另一侧为从站。 两侧固有采样频率相同，采样间隔为Ts，由晶振控制。tm1、 tm2、…tmj为主站时标采样时刻点；ts1、ts2、…tsi为从站时标采 样时刻点。
)
流过差动继电器的电流即不平衡电流为：
Iunb
Im
In
1 nTA
(IM
IN )
I M IN 分别为两个TA的励磁电流
I m I n 分别为两个TA的二次电流
1
两流互感器的额定变比
nTA
继电器正确动作时的差动电流 平衡电流：
I r 应躲过正常运行及外部故障时的不
Ir Im In Iunb
理论上不平衡电流的稳态值可按下式计算
则开始采样，否则自动重复上述过程。
纵联电流差动保护
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4.4.2 纵联电流相位差动保护
1.纵联电流相位差动保护的工作原理 纵联电流差动保护要求传输两端的电流相量，对传输设
备的容量和速率都有较高的要求，并要求两端的数据要严 格同步，利用电力线载波通道很难满足要求。因此纵联电 流差动保护主要用于发电机、变压器和母线等元件上。
纵联电流相位差动保护仅利用输电线路的两端电流相位
在工程上，不平衡电流稳态值采用电流互感器的10% 的误差曲线按下式计算：
Iun b0.1KsK t nIpk
K st
当两侧互感器的型号、容量相同时取0.5，不同取1。
K np
非周期分量系数。
Ik
外部短路时流过互感器的短路电流（二次值）。
可见：不平衡电流的大小和外部短路电流的大小有关，短路
电流越大，不平衡电流越大。
因此可以从高频信号的连续和间断反应两端电流相位比 较结果，构成相位纵联保护。
下面结合图形具体说明。
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区外故障时
~
Im
k2 ~
In
180° 360°
t
180° 360°
当某端的电流处于正半波时，由该端保护向输电线上发出高频信号。 该高频信号可以同时被本端保护和对端保护所接收。
可见，区外故障时，两端电流反向，输电线路上存在连续的高频信号。
线路正常运行时的最大负荷电流的二次值
取两者中的较大者作为整定值。
最新版整理ppt
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4.4.1 纵联电流差动保护原理
（1）不带制动特性的差动继电器特性 灵敏度检验：保护应满足在单侧电源运行发生内
部短路时有足够灵敏度的要求。
Kse n IIsre t IkI.smeit n2
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1、高频阻波器---对工频呈0.04Ω，对高频呈1000Ω 2、耦合电容---通高频，阻工频，与连接滤过器组成 不对称的带通滤过器 3、连接滤过器---耦合电容与连接滤过器组成不对称 的带通滤过器，与架空线路约400Ω的波阻抗和电缆 线路约100 Ω的波阻抗相匹配，使传输的信号损耗最 小，收信机收到最大功率。 4、高频电缆 5、高频收发信机 6、接地刀
二、纵联差动保护的基本原理
电流纵联差动保护的示意图 (a)外部短路 (b)内部短路
三、影响输电线纵联差动保护正确工作 (a)等效电路 (b)励磁特性
2.引导线的阻抗和电容分布
图3 外部短路暂态过 程中的电流互感器的励 磁电流及不平衡电流波 形图中的Id,I′,I″均 为折合到电流互感器的 二次侧的电流) (a)外部短路电流 (b),(c)两侧电流互感 器的励磁电流 (d)两个励磁电流之差 (e)实验录取的不平衡 电流
作业与思考题
1.电流、电压保护和距离保护为什么不能无延时的 切除被保护线路上任意点的故障？为了被保护线路 上任意点发生故障都能无延时动作，可以采用哪些 方法来构成保护？ 2.高频通道是有哪几部分组成的？各部分的作用是 什么？ 3.高频保护中，高频电流是如何传输的？高频电流 在通道中传输时，为什么会产生衰耗？ 4.何谓高频通道的短路时发讯方式和长期发讯方式？ 各有什么优缺点？
四、输电线路的高频保护
高频保护的应用方式
1.对故障发信方式
在故障时发讯方式下三种讯号与保护的逻辑关系 (a)跳闸讯号 (b)允许讯号 (c)闭锁讯号
2.对长期发信方式
长期发讯方式下三种讯号与保护的逻辑关系 (a)跳闸讯号 (b)允许讯号 (c)闭锁讯号
五、高频通道的构成
高频通道构成示意图 1—阻波器；2—结合电容器；3—连接滤波器； 4—电缆；5—高频收发信;6—刀闸
第十三讲 输电线路的纵联差动保护
主要内容
1、了解输电线路纵差动保护的实现方法 2、了解影响输电线路纵差动保护正确工作的因素 3、掌握高频通道的构成及各元件的作用 4、了解高频信号的应用方式
一、概述
1、电流保护的优缺点 2、距离保护的优缺点 3、实现全线速动保护的方法 4、高频保护的基本原理 高频保护就是将线路两侧的故障量转化为高频信号 （30-500kHz）,利用输电线路送到对端，进行分析、 判断比较，确定区内外故障，决定是否跳闸 微波保护：利用无线电磁波，在空间传播无线 电信号，频率在3000-30000MHz,波长在10-1cm