纵联保护工作原理及故障处理
纵联保护工作原理和故障处置培训课件
(b) 接地距离继电器 工作电压： 极化电压： 动作特性如图2
图1 正方向故障时动作特性
图2 反方向故障时动作特性
(C) 相间距离继电器 工作电压： 极化电压： 动作特性如图3.7.5。 (d)反方向距离继电器 该继电器仅在保护投退控制字 ‘弱电 侧’＝1 时才投入，它由三个接 地距离继电器和三个相间距离继电器 组成。 在弱电侧，当距离方向和零 序正反方向元件均不动作时，若反方 向距离继电器动作，则判为反方向故 障，若反方向距离继电器不动作，则 不认为是反方向故障。
4、纵联保护按信号传输通道，可分为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 采用电力线载波通道传输，以高频方向保护和高频闭锁距离保护为保护的双微机保护是220kV高压线路保护配置的主要方式。 随着光纤技术在电力系统通信中的广泛应用，目前已实现用光纤通道传输保护信息。光纤通道具有传输速率高、抗干扰性能好、安全可靠性高、能保持长期不间断地传输信号的特点，已成为纵联保护传输通道的首选方式。
2、高频通道的作用 高频保护需要良好的高频通道 高频保护依靠两侧收发信机通过高压输电线路传输高频信号。 电力系统无故障时，干扰相对来说较小，两侧高频保护基本处于待命状态； 电力系统突发故障时，高频保护要在比正常时严重几倍的干扰情况下，及时启动，并完成收、发信，把保护动作信息准确送至对侧高频保护装置； 高频保护除输电线路结合加工设备需提供良好的通道、对二次高频设备必须具有良好的抗干扰性能，避免高频保护在故障持续干扰时间内因信号的误收、误发而导致保护动作（误动和拒动）。
闭锁式纵联方向保护
闭锁式纵联方向保护闭锁式纵联方向保护是一种使用广泛的纵联保护，我们平时工作中碰到的高频保护大半都是这种保护。
学习闭锁式纵联方向保护对于理解纵联保护的本质有很大的帮助。
本期我们简单聊一聊闭锁式纵联方向保护的原理和相关问题。
关于闭锁式纵联保护的基本概念主要在1、2、6三节，其他几节讨论了一些相关的细节问题，如果只做大致了解、不感兴趣可以跳过。
1、基本原理如果我们在输电线路的每一端都装设两个方向元件：一个是正方向元件F+，正方向故障时动作，反方向故障不动作；一个是反方向元件F-，正方向故障时不动作，反方向故障时动作（我们定义母线指向线路为正方向）。
那么在如图所示的线路上，NP线路发生短路，MN为非故障线路。
通过观察我们可以发现：对于故障线路NP，两端方向元件F+均动作，F-均不动作；对于非故障线路MN，1端F+动作，F-不动作，而2端F+不动作，F-动作。
这也就是故障线路和非故障线路的特征区别。
利用这种差别，我们可以判断区外还是区内故障，保护应该动作还是闭锁。
闭锁式纵联方向保护的做法是：在F+不动作，F- 动作的这一端持续发闭锁信号。
这样，在非故障线路上至少有一端（近故障点端）会一直发闭锁信号（发信），两端保护收到该闭锁信号将会闭锁保护；在故障线路上，两端都不符合这一条件，所以闭锁信号会消失（停信），保护动作后就可以出口跳闸。
这就是闭锁式纵联方向保护的基本原理。
2、保护动作过程首先分析故障线路上，保护动作（发信、停信）的过程：正常运行时，通道中没有闭锁信号，只有开入量状态、通道检查等工作；（1）发生短路故障，感应到故障电流，低定值起动元件动作，发信机开始发闭锁信号；（2）同时高定值起动元件动作，这才真正进入故障计算程序；（3）F- 不动作；（注意：先判F- ，F-比F+元件更快更灵敏。
原因后面讲。
）（4）收信机曾连续收到8ms的高频信号；（8ms是为了防止信号还没来得及传到对端）（5）F+ 动作；同时满足（2）~（5）条件后，停信（停止发闭锁信号）；（6）收信机收不到闭锁信号，同时满足（2）~（6）条件8ms后，启动出口继电器，发跳闸令。
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。
纵联差动保护原理
一、发电机相间短路的纵联差动保护将发电机两侧变比和型号相同的电流互感器二次侧图示极性端纵向连接起来，差动继电器KD接于其差回路中，当正常运行或外部故障时，I1与I2反向流入，KD的电流为11TAIn-22TAIn=1I'-2I'≈0 ，故KD不会动作。
当在保护区内K2点故障时，I1与I2 同向流入，KD的电流为：11TAIn+22TAIn=1I'+2I'=2kTAIn当2kTAIn大于KD的整定值时，即1I'-(3)max max/unb st unp i k TAI K K f I n=≠0 ,KD动作。
这里需要指出的是：上面的讨论是在理想情况下进行的，实际上两侧的电流互感器的特性（励磁特性、饱和特性）不可能完全一致，误差也不一样，即nTA1≠nTA2，正常运行及外部故障时，2kTAIn≥I set，总有一定量值的电流流入KD, 此电流称为不平衡电流，用Iunb表示。
通常，在发电机正常运行时，此电流很小，当外部故障时，由于短路电流的作用，TA的误差增大，再加上短路电流中非周期分量的影响，Iunb增大，一般外部短路电流越大，Iunb就可能越大，其最大值可达：.min.min.min()brk brkop ork brk opI II K I I I>≥≤+式中：Kst——同型系数，取0.5；Kunp——非周期性分量影响系数，取为1～1.5；fi ——TA的最大数值误差，取0.1。
为使KD在发电机正常运行及外部故障时不发生误动作，KD的动作值必须大于最大平衡电流Iunb.max，即Iop=KrelIunb.max(Krel为可靠系数，取1.3）。
Iunb.max越大，动作值Iop就越大，这样就会使保护在发电机内部故障的灵敏度降低。
此时，若出现较轻微的内部故障，或内部经比较大的过渡电阻Rg短路时，保护不能动作。
对于大、中型发电机，即使轻微故障也会造成严重后果。
纵联保护第03讲
4.5.1 纵联电流相位差动
电流差动的主要问题： • 数据同步 • 传输数据量大，对通道要求高 • 易受互感器饱和的影响
纵联电流相位差动保护在以上几方面具有优势
4.5 纵联电流差动保护
4.5.1 纵联电流相位差动
（一）基本原理
仅利用输电线路两端电流相位 在区外短路时相差180°区内短 路时相差为0°,也可以区分区 内、外短路,这就是纵联电流相 位差动保护原理。 此时只需要两端传递各自的相 位信息，即可构成电流相位比 较式纵联差动保护。
.
I m
Rg
.
I n
图4－30 负荷电流对纵联电流差动保护的影响示意图
4.5 纵联电流差动保护
4.5.4 影响纵联电流差动保护的因素及其措施 （三）影响因素之三：负荷电流
解决措施： 故障分量差动保护 差动电流：
制动电流：
M
.
Im
Im In Im In K Im In Im In Im In Im In
当该电流为正(或负)半波时,操作发信机 发出连续的高频电流, 而当该电流为负(或正)半波时,则不发高 频电流。
4.5 纵联电流差动保护
4.5.1 纵联电流相位差动
（二）原理框图
收信比较时间t3元件
时间t3 元件对收到的高频电流进行整流并延时t3 后有输出,并展宽t4 时间。 区外短路时高频电流间断的时间短,小于t3 延时, 收信机回路无输出,保护不能跳闸。 区内短路时高频电流间断时间长, t3 延时满足, 收信机回路有输出,保护跳闸。 实际上考虑短路前两侧电势的相角差、分布电 容的影响、高频信号的传输延迟等因素,在区外 短路时收到的高频信号不完全连续,会有一定的 间断时间,同样在区内短路时收到的高频电流间 断时间也会小于半周波,因而对t3 要进行整定。
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
纵联保护中通道异常及故障处理措施
纵联保护中通道异常及故障处理措施2019-09-22摘要：由于光纤纵联保护电路具有反应灵敏快捷、选择性强和动作可靠等优点，因此光纤纵联保护在电⼒系统保护电路中获得了较为⼴泛的应⽤。
但是在实际的应⽤中，仍存在部分不⾜，主要是通道容易中断或者告警。
⽂章分析了当较长时间⽆法收到对侧数据时出现的告警和频发的通道瞬间中断，并介绍了其中通道出现故障时的处理措施，为以后的深⼊研究提供了更好的理论基础。
关键词：纵联保护；通道异常；故障处理；电⼒系统；保护电路；通道中断中图分类号：TN915 ⽂献标识码：A ⽂章编号：1009-2374（2014）33-0125-02随着科技的发展和⽹络覆盖⾯的逐渐扩⼤，更⼤范围的电⽹建设刻不容缓。
电⽹的⼤范围化也意味着其结构的更复杂繁多、之间的联系也更紧密，对系统性能的要求也更⾼，所以需要更为完善的保护系统。
传输通道中的继电器保护就是电⼒系统中重要的保护⽅式，其中作为继电保护的光纤以其独特的优势得到了⼴泛的应⽤。
1 常见的通道异常在电⼒系统运作中，光纤通道的异常表现最多的就是告警状态。
通常通道的告警状态包括两种：⼀种是对侧数据传输严重超时造成的中断；另⼀种是多次的通道瞬间中断，虽马上恢复，但持续不断。
1.1 警告状态重要因素出现警告状态是由两⽅⾯因素造成的：⼀⽅⾯是信息传输通道两侧的时间差造成的，也就是在通道中进⾏信息传输时会⾸先设定时间，通常是12毫秒，由光纤中的信号是以光速传输⽽决定的。
⽽当两侧的信息传输延时超过设定12毫秒时，通道异常，纵联保护系统就会发出“通道告警”，装置中的主保护功能及部分保护功能都会闭锁，并且随着延时时间的增加保护电路封锁的路段会加长直到200毫秒时封锁整个光纤保护，必然还涵盖后备保护电路。
另⼀⽅⾯是通道传输误码率也是有具体的要求，需要其保证消息传输⽆差错。
但是当误码率⾼于定值时，也就是装置在⾃检时的误码率超过了规定值时就会启动通道报警系统。
1.2 安装及调试缺陷因素利⽤光缆进⾏传输时，必需装置包括转接端⼦箱及⾼压线路和电缆层等，⽽且在光纤铺设时，施⼯程序繁琐、质量要求较⾼，⼀旦保护电路在整个光纤施⼯和预前调试中留有误差，使⽤中必然造成通道运⾏故障。
纵联距离保护的原理及优缺点
纵联距离保护的原理及优缺点1. 纵联距离保护的基本原理纵联距离保护是电力系统中常用的一种保护方式，主要用于保护输电线路或配电线路上的设备和电缆。
其基本原理是通过比较故障点到保护装置的距离和设定的保护范围来判断故障是否在保护范围内，并进行相应的动作。
纵联距离保护通常由保护装置、线路电流互感器、电压互感器以及通信系统等组成。
保护装置通过线路电流互感器和电压互感器获取电流和电压信号，并通过保护算法对这些信号进行处理。
保护装置上设置了故障类型、故障距离以及保护区域等参数，通过比较故障距离和保护范围来判断故障是否在保护范围内。
当故障发生时，保护装置会判断故障距离，若故障距离小于保护范围，则认定故障在保护范围内，并进行相应的动作，如切断故障线路，以保护其他正常运行的设备。
通常，纵联距离保护采用的是故障电流和电压的比值来计算故障距离。
当故障发生时，纵联距离保护计算故障点到保护装置的距离，并与设定的保护范围进行比较。
常用的故障距离计算方法有：1.阻抗比较法：将故障电流与故障电压之比与事先设定的特征阻抗比进行比较，来判断故障距离。
2.主导阻抗法：通过采集线路两端电压和流过线路的电流，计算出线路的纵阻抗，再与设定的阻抗比进行比较，来判断故障距离。
3.移相法：通过采集线路两端电压和流过线路的电流，计算出线路的移相角，然后通过事先计算出的移相系数来判断故障距离。
2. 纵联距离保护的优点纵联距离保护具有以下几个优点：•快速性：纵联距离保护的动作速度非常快，通常可以在几毫秒内完成动作。
这可以有效地减少故障带来的损失，并保护系统的稳定运行。
•可靠性：纵联距离保护在判断故障是否在保护范围内时，通过比较实际的故障距离和设定的保护范围来进行判断。
这种保护方式相对于传统的差动保护来说更为可靠，可以减少误动作的可能性。
•适应性：纵联距离保护可以适应不同类型的故障，包括短路故障、接地故障以及其他类型的故障。
通过设定不同的保护参数，可以实现对不同故障的保护。
纵联距离保护的原理及优缺点
纵联距离保护的原理及优缺点引言：纵联距离保护是电力系统中常用的一种保护方式，它通过测量电力线路两端电流和电压的差值，判断线路是否发生故障，从而实现对电力系统的保护。
本文将详细介绍纵联距离保护的原理、优点和缺点。
一、纵联距离保护的原理纵联距离保护是基于传输线特性的电流和电压相位关系建立的，其主要原理可概括为以下几点：1. 电力线路的电流和电压之间存在一定的相位差，而这个相位差与线路的长度和特性有关。
2. 在正常运行状态下，电流和电压的相位差是稳定的，而当线路发生故障时，电流和电压的相位差会发生变化。
3. 根据电流和电压相位差的变化情况，可以判断出线路是否发生故障以及发生故障的位置。
二、纵联距离保护的优点纵联距离保护具有以下几个优点：1. 灵敏性高：纵联距离保护可以快速检测到线路的故障，减少对电力系统的损害。
2. 可靠性强：纵联距离保护采用了先进的电流和电压测量技术，能够准确地判断线路的故障位置，提高电力系统的可靠性。
3. 抗干扰能力强：纵联距离保护采用了差动测量原理，能够有效地抵抗电力系统中的干扰信号，提高保护装置的稳定性。
4. 适用范围广：纵联距离保护适用于各种电力线路，无论是高压输电线路还是低压配电线路都可以使用。
三、纵联距离保护的缺点纵联距离保护也存在一些缺点，主要包括：1. 定位误差：由于电力线路的特性和故障类型的不同，纵联距离保护在故障定位方面可能存在一定的误差。
2. 受电力系统结构的影响：纵联距离保护的工作性能受到电力系统结构的影响，当电力系统结构发生变化时，纵联距离保护需要进行相应的调整和优化。
3. 对电力系统的负荷变化敏感：纵联距离保护对电力系统的负荷变化比较敏感，当负荷变化较大时，保护装置可能会误判线路故障。
结论：纵联距离保护是一种常用的电力系统保护方式，它通过测量电流和电压的差值来判断线路是否发生故障。
纵联距离保护具有灵敏性高、可靠性强、抗干扰能力强和适用范围广的优点，但也存在定位误差、受电力系统结构影响和对负荷变化敏感的缺点。
纵联距离保护的原理及优缺点
纵联距离保护的原理及优缺点纵联距离保护（Pilot Distance Protection）是一种常用的电力系统保护方案，它通过测量电力系统中的纵向信息，实现对电力线路的保护。
纵联距离保护的原理是根据故障点到保护装置的距离来判断故障位置，并通过比较测量值和设定值之间的差异来实现保护动作。
本文将详细介绍纵联距离保护的原理及其优缺点。
一、原理纵联距离保护的原理基于以下两个假设：1. 电力线路上的故障点与保护装置之间的电压、电流及功率的关系是稳定的。
2. 电力线路上的故障点与保护装置之间的阻抗是稳定的。
根据这两个假设，纵联距离保护装置通过测量电力线路上的电压和电流，并计算出故障点到保护装置的阻抗值。
然后，将该阻抗值与设定值进行比较，如果二者之间的差异超过一定的阈值，就会发出保护信号，触发保护动作。
二、优点1. 灵敏度高：纵联距离保护可以根据电力线路上的电压和电流的变化情况，准确地判断故障点的位置。
它具有较高的灵敏度，能够快速准确地检测故障，并采取相应的保护措施，有效地保护电力系统的安全运行。
2. 速度快：纵联距离保护的动作速度非常快，可以在故障发生后的瞬间就做出反应。
这对于保护电力系统的设备和人员来说，非常重要，可以避免故障扩大和损害的发生，保护电力系统的可靠性和稳定性。
3. 抗干扰能力强：纵联距离保护对外界的干扰具有一定的抵抗能力。
它可以通过滤波和抗干扰算法来抑制电力系统中的干扰信号，确保保护装置的测量结果准确可靠。
4. 适应性强：纵联距离保护具有较强的适应性，可以适应不同类型的故障和电力系统结构。
它可以通过调整设定值和参数来适应不同的工况和系统变化，提高保护的准确性和可靠性。
三、缺点1. 距离测量误差：纵联距离保护的测量结果受到电力线路参数的影响，如电阻、电抗等。
这些参数可能会随着电力系统的运行状态和负载变化而发生变化，导致测量结果的误差增大，从而影响保护的准确性。
2. 故障位置误判：纵联距离保护只能判断故障点与保护装置之间的距离，不能准确判断故障的位置。
纵联和横联差动保护的原理
纵联和横联差动保护的原理~！电网的纵联差动保护电流、电压和距离保护属于单端保护，不能瞬时切除保护范围内任何地点的故障。
这就不能满足高压输电线路系统稳定的要求。
如何保证瞬时切除高压输电线路故障？解决办法：采用线路纵差动保护线路纵差动保护是利用比较被保护元件始末端电流的大小和相位的原理来构成输电线路保护的。
当在被保护范围内任一点发生故障时，它都能瞬时切除故障。
－、纵联差动保护的工作原理电网的纵联差动保护反应被保护线路首末两端电流的大小和相位，保护整条线路，全线速动。
纵联差动保护原理接线如下图所示。
，即为电流互感器二次电流的差。
差回路：继电器回路。
正常'流入继电器的电流为I2—I2运行：流入差回路的电流外部短路：流入差回路中的电流为指出：被保护线路在正常运行及区外故障时，在理想状态下，流入差动保护差回路中的电流为零。
实际上，差回路中还有一个不平衡电流Ibp。
差动继电器KD的起动电流是按大于不平衡电流整定的，所以，在被保护线路正常及外部故障时差动保护不会动作。
内部短路：流入差动保护回路的电流为被保护线路内部故障时，流入差回路的电流远大于差动继电器的起动电流，差动继电器动作，瞬时发出跳闸脉冲，断开线路两侧断路器。
结论： 1、差动保护灵敏度很高 2、保护范围稳定 3、可以实现全线速动 4、不能作相邻元件的后备保护二、纵联差动保护的不平衡电流 1．稳态情况下的不平衡电流该不平衡电流为两侧电流互感器励磁电流的差。
差动回路中产生不平衡电流最大值为式中 KTA一电流互感器 10％误差； max—被保护线路外部短路时，流过保护线路的最大短路电流。
∙Ktx—电流互感器的同型系数，两侧电流互感器为同型号时，取0.5，否则取l； Id 2．暂态不平衡电流纵联差动保护是全线速动保护，需要考虑在外部短路时暂态过程中差回路出现的不平衡电流,其最大值为 2。
三、纵联差动保护的整定计算~式中Kfz——非周期分量的影响系数，在接有速饱和变流器时，取为1，否则取为1.5 差动保护的动作电流按躲开外部故障时的最大不平衡电流整定为防止电流互感器二次断线差动保护误动，按躲开电流互感器二次断线整定灵敏度校验：四、纵联差动保护的评价优点：全线速动，不受过负荷及系统振荡的影响，灵敏度较高。
纵联保护的工作原理
纵联保护的工作原理纵联保护是一种电力系统故障保护方式，通过在电力系统的不同位置之间建立起纵向保护通路，可以实现对系统故障的快速检测和隔离，以保证电力系统的安全运行。
纵联保护的工作原理是基于电力系统的特性和信号传输原理。
当电力系统发生故障时，例如短路故障，故障点附近的电流和电压会发生异常变化。
纵联保护装置通过在电力系统中布置传感器和测量设备，可以实时监测电流和电压的变化情况。
在纵联保护装置中，通常会设置多个保护点，每个保护点都与电力系统的不同位置相连。
当故障发生时，保护装置会接收到与故障相关的信号，并进行处理。
首先，保护装置会对接收到的信号进行分析，以确定故障的位置和类型。
然后，保护装置会发送信号到相应的断路器或隔离开关，将故障隔离，以防止故障向其他部分传播，从而保护电力系统的安全运行。
纵联保护的工作原理可以通过以下步骤来描述：1. 信号采集：纵联保护装置通过传感器和测量设备采集电力系统中的电流和电压信号。
2. 信号处理：保护装置对采集到的信号进行处理和分析，以确定故障的位置和类型。
这一步通常涉及信号滤波、特征提取和故障定位等算法。
3. 故障判断：根据处理后的信号，保护装置判断是否发生了故障。
如果发现故障，保护装置会进一步确定故障的类型，例如短路故障、接地故障等。
4. 故障隔离：保护装置会发送信号到相应的断路器或隔离开关，将故障隔离，以防止故障向其他部分传播。
同时，保护装置会发送报警信号，通知运维人员进行故障处理。
纵联保护的工作原理有效地提高了电力系统的可靠性和安全性。
通过及时检测和隔离故障，纵联保护可以防止故障扩大，减少系统停电时间，保护电力设备免受损坏，从而提高电力系统的可用性和稳定性。
纵联保护是一种重要的电力系统保护方式，它通过建立纵向保护通路，实现对电力系统故障的快速检测和隔离。
纵联保护的工作原理是基于电力系统的特性和信号传输原理，通过信号采集、处理、故障判断和故障隔离等步骤，保护电力系统的安全运行。
一起变压器纵联差动保护故障分析
一起变压器纵联差动保护故障分析介绍了某110kV变电站变压器纵联差动保护故障的原因分析。
标签：110kV变电站;纵联差动保护;电流互感器1引言对变压器引出线、套管及内部绕组的短路故障，大型变压器常装设纵联差动保护作为主保护，保护区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分，纵联差动保护灵敏度高，能快速切除故障变压器。
以下是某110kV变电站变压器纵联差动保护装置动作的故障分析，总结了变压器纵联差动保护应用中的常见问题及注意事项。
2故障情况简介某新建110KV变电站在站内满负荷运行时主变压器纵联差动保护装置动作，变电站综合自动化后台监控装置显示比率差动保护动作致变压器高、低压侧断路器跳闸。
综合自动化后台监控装置显示在断路器跳闸前保护装置曾有差流异常报警，在变电站运维人员尚未来得及处理时，比率差动保护动作引起变压器高、低压两侧断路器跳闸。
3 故障原因分析该变电站主变压器型号为SFZ11-100000/110 变比为115±8*1.25%/36.5kV Ynd11结线，uk=10.5%，最大运行方式下变压器低压侧三相短路时流过高压侧的电流初始值I’’2k，max为2.89kA，最小运行方式下变压器高压侧三相短路电流初始值I’’1k，min为11.35kA，低压侧三相短路时流过高压侧的电流初始值I’’2k，min为2.72kA。
变压器高压侧电流互感器变比为600/1，采用星型接法，低压侧电流互感器变比为2500/1，采用星型接法。
该110kV变电站主变压器纵联差动保护采用微机型继电保护装置，原理接线图见图1。
图1 变压器纵联差动保护原理接线图如图所示，在正常情况下，变压器低压侧电流的相位超前于高压侧同名相电流30°，如果直接用这两个电流构成变压器纵联差动保护，即使它们的幅值相同也会产生很大的不平衡电流，所以一般由微机保护装置用软件进行校正。
由于变压器两侧变比不一致，因此在正常运行和外部故障时变压器两侧电流互感器二次侧电流幅值不一致，即使经过相位校正，从两侧流入微机保护装置的电流幅值也不相同，存在不平衡电流，因此在微机保护装置中需要采用软件进行幅值校正。
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
07输电线路纵联差动保护(5)
闭锁式高频方向保护
闭锁式高频方向保护的基本工作原理:
高频闭锁方向保护是线路两侧的方向元件分别对短路 的方向作出判断，并利用高频信号作出综合判断，进 而决定是否跳闸的一种保护。
第三节 高频保护的基本原理
光缆由多股光纤制成，光纤结构 如图（a）所示。纤芯由高折射 率的高纯度二氧化硅材料制成， 直径仅100～200μm，用于传送光 信号。包层为掺有杂质的二氧化 硅，作用是使光信号能在纤芯中 产生全反射传输。涂覆层及套塑 用来加强光纤机械强度。光缆由 多根光纤绞制而成，为了提高机 械强度，采用多股钢丝起加固作 用，光缆中还可以绞制铜线用于 电源线或传输电信号。光缆可以 埋入地下，也可以固定在杆塔上， 或置于空心的架空地线中（复合 地线式光缆 OPGW）。
'' I unb K unp I k . max
其中
' I unb f er K st K unp
③躲过在相继动作区内发生接地短路时最大非故障相电流
I op K rel I unb. max nTA
电流平衡保护
电流平衡保护是横差方向保护的另一种形式， 其工作原理是比较平行线路上的电流大小，从 而有选择性的切除故障线路，如图所示。
第二节
平行线路的差动保护
3）横差保护保护相继动作区 如图所示，在L1线路末端短路时，两回线路首端电流近似相等， KA1不起动，而对侧与方向相反，加入继电器的电流很大，KA2起 动并将QF2切除。QF2断开后，短路电流重新分配，KA1才起动， 称之为相继动作。要求相继动作区小于5%。
第二节
第二节
平行线路的差动保护
第二节
平行线路的差动保护
当平行线路L1内部短路时，则， I I I r＞0 。 KA1起动，KP1起动、KP2不起动（电流方向相 反）保护动作切除QF1，闭锁QF3 ；对侧同理有 KA2、KP3动作切除QF2，闭锁QF4；同理有L2 内短路，保护切除QF3、QF4而闭锁QF1、QF2 。 注意：横联差动方向保护只在两条线路同时运行 时起到保护作用，而当一条线路故障时，保护切 除该故障线路后为使保护不出现误动作而使横差 保护退出运行，也就是说单条线路运行横差保护 是不起作用的。
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（2）纵联距离保护原理 • 距离方向继电器 RCS_902A（B、C、D）由距离方向和零序方向继电器，经通 道交换信号构成全线路快速跳闸的方向保护，即装置的纵联保护。 将按超范围整定的距离继电器构成方向比较元件，其动作特性与距 离保护基本一致，由低压距离继电器、接地距离继电器、相间距离 继电器组成。 (a)低压距离继电器 工作电压： U U I Z 极化电压： U P U 1 M 正方向故障时，动作特性如图1，反方向故障时动作特性如图 2。
I CD I M I N I K I K 0
• 制动电流
I R I M I N I K I K 2 I K
IK
• 因为 I CD 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。
2、RCS-902数字式超高压线路成套快速保护装置 （1）保护配置 • 主保护 纵联距离、零序方向、工频变化量距离 • 后备保护 A型：三段式接地距离、三段式相间距离、二个延时段零序方向过 流 B型：三段式接地距离、三段式相间距离、四个延时段零序方向过流 C型：有分相命令，纵联保护的方向按相比较，适用于同杆并架双回 线，后备保护配置同RCS-902A； D型：以 RCS-902A 为基础，仅将零序Ⅲ段方向过流保护改为零序 反时限方向过流保护 • 重合闸 单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸、重合闸停用
3、从原理上看，纵联保护分为两类：
第一类是纵联方向保护。即反映线路故障的测量原件为各种不同 原理的方向元件。目前在保护中采用的方向元件主要有：方向阻抗元 件、负序功率方向元件、零序功率方向元件、突变量方向元件。利用 高频通道将线路对侧方向判断的结果传送到另一侧，每侧保护经过逻 辑判断区分内外部故障。可见这类保护属于间接比较线路两侧电量的 纵联保护。目前在电力系统运行的这类保护有高频距离(闭锁/允许)保 护、高频负序(闭锁/允许)保护、高频零序方向(闭锁/允许)保护、高频 突变量方向(闭锁/允许)保护。 第二类是差动纵联保护。这类保护是直接将对侧电流的相位信息 传送到本侧，本侧电流的相位信息也传送到对侧。每侧保护对两侧电 流的相位进行比较，从而判断出区内外故障。这类属于直接比较两侧 电量的纵联保护，目前在电力系统运行的这类保护有高频相差保护、 导引线差动保护、光纤纵差保护、微波电流分相差动保护。
2、高频通道的作用 • 高频保护需要良好的高频通道 高频保护依靠两侧收发信机通过高压输电线路传输高 频信号。 电力系统无故障时，干扰相对来说较小，两侧高频保 护基本处于待命状态； 电力系统突发故障时，高频保护要在比正常时严重几 倍的干扰情况下，及时启动，并完成收、发信，把保护动 作信息准确送至对侧高频保护装置； 高频保护除输电线路结合加工设备需提供良好的通道、 对二次高频设备必须具有良好的抗干扰性能，避免高频保 护在故障持续干扰时间内因ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ号的误收、误发而导致保护 动作（误动和拒动）。
I R
线路内部短路
• 动作电流
I M
I N
I K
M
N
I CD I M I N I K
• 制动电流
I R I M I N
• 因为 I CD I R 继电器动作。 • 凡是在线路内部有流出的电流，都成 为动作电流。
线路外部短路
• 动作电流
M I M
I N N
纵联保护工作原理及故障处理
一、 纵联保护工作原理
1、纵联保护:纵联保护是综合反映线路 两侧电气量变化的保护，对本线路全长范 围内的故障均能瞬时切除 。
2、原理：线路两端的保护都能够测量 到对端保护的动作信号，再与本侧带方向 的保护动作信号比较、判定，以确定是否 为区内故障，若为区内故障，则瞬时跳闸。 这样无论在线路的任何一处发生故障，线 路两侧的保护都能瞬时动作跳闸 。
• 重合闸 单相重合闸、三相重合闸、综合重合闸、重合闸停用
（2）光纤电流纵差保护原理
M
IM
I
N
N
• 以母线流向被保护线路方向为正 方向 • 动作电流(差动电流)为
I CD I M I N
I C D
• 制动电流为
I R IM I N
0 .7 5
I cdqd
动作电流与制动电流对应的工作 点位于比率制动特性曲线上方， 继电器动作。
图1
专用光纤的通道结构
时钟设置： 采用专用光纤通道，两侧保护装置的时钟方式应设置为内时钟方 式，即两侧的装置发送时钟作在“主-主”方式，数据发送采用本机 的内部时钟，接收时钟从接受数据码流中提取，如图2所示。
时钟方式： 通过控制字“专用光纤” 置“1”或清“0”来设置通信时 钟。 a）采用专用光纤时， “专用光纤”置“1”，时钟方 式采用“主－主”方式； b）复接PCM方式时， “专用光纤”清“0”，时钟方 式采用“从－从”方式； c）复接PCM时，采用 “从－从”方式可解决系统同 步问题。
零序启动过流元件和F0-的与门输出。
3、装置介绍及故障处理 （1） RCS-931、RCS-902保护装置面板布置图
RCS-931装置的正面面板布置图
RCS-902装置的正面面板布置图
（2）RCS-931（RCS-902）保护装置面板信号灯说明
颜色
指示灯名称
说
正常 异常
明
运行
绿色
不亮
在装置正常运行时亮，装置故障或进入调试菜单时熄灭
4、纵联保护按信号传输通道，可分为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 采用电力线载波通道传输，以高频方向保护和高频闭锁距离保护 为保护的双微机保护是220kV高压线路保护配置的主要方式。 随着光纤技术在电力系统通信中的广泛应用，目前已实现用光纤 通道传输保护信息。光纤通道具有传输速率高、抗干扰性能好、安全 可靠性高、能保持长期不间断地传输信号的特点，已成为纵联保护传 输通道的首选方式。
6）高频电缆 电力线载波机或收发信机与结合滤波器之间连接的电缆。主要存 在的问题：串扰其它通道、阻抗失配、高频电缆接地。 7）高频收发信机 目前电力系统使用的收发信机厂家： 南瑞继保------LFX-912/913、PCS-912/913 国家南自------PSF630 许继电气 ------SF-500、600、960 扬州电讯------YBX1、3、10 宏图高科------GSF-1、3、9
二、高频通道的组成与作用
图一 纵联保护载波通道的构成
1、高频通道的组成：
1）线路耦合电容器 输电线路耦合方式 相地耦合： A相：高闭、载波； B相：方向高频（相差高频）； C相：远切、载波。 相相耦合： A相与B相：高闭 C相：远切、载波。 2）线路阻波器 防止高频信号向母线方向分流的设备。L-C组成并联谐振回路（单 频、宽频等）。高频信号呈很大的阻抗，使高频信号被限制在所保护 的输电线路之内传输。工频电流呈很小的阻抗，不影响工频电力的传 输，线路阻波器由主线圈，调谐元件和避雷器组成。阻波器故障较多 的是避雷器和调谐电路故障引起的。
1）检查并记录后台监控计算机和保护装置上出现的信号灯及显示信息； 2）检查直流馈线柜上通往线路保护柜的空气开关是否跳闸，如果跳闸，则试 合一次。如不成功则不应再试。 3）检查线路保护屏上对应装置的电源空气开关是否跳开，如跳开应退出该保 护装置所控制的所有出口压板后立即试合一次，如试合成功则马上恢复退 出的出口压板； 4）合上后该信号仍没有消失，应检查线路保护屏屏背端子接触是否良好； 5）故障不能排除时将以上情况汇报运行调度、变电管理所，并做记录
3）耦合电容器 工频电流呈很大的阻抗，防止其侵入高频收发信机；高频信号呈 很小的阻抗。与结合滤波器共同组成带通或高通滤波器，只允许此通 带频率之内的高频信号通过。当高频通道衰耗偏大时，如检查阻波器 与结合滤波器没有问题，应检查电容式电压互感器的接线盒中的放电 间隙是否短路 4）结合滤波器 结合滤波器电路一般由排流线圈和耦合电容器以及电感、电容组 成高通或带通电路。与耦合电容器组成带通或高通滤波器；起阻抗匹 配作用，减小高频信号的衰耗（电力架空线的特性阻抗为400Ω、 300Ω（分裂导线）；高频电缆的特性阻抗为75Ω或100Ω）。使电力 线载波机或高频收发信机与高压线路隔离。结合滤波器主要故障：绝 缘水平下降：避雷器损坏： 5）接地刀闸 在调整或检修电力线载波机收发信机和结合滤波器时，将它接地， 耦合电容器下端绝对不能悬空，否则，高压电将危及人身安全。
图2
内时钟“主-主”方式
（2）数字复接方式通道配置 复接PCM：保护信息按G.703同向接口形式，以64Kbit/s的速率 复接到PCM交换机，和其它信息复用后一起传输。 （a）复用PCM通道结构（如图3所示） （b）复用2M通道结构（如图4所示）
图3 复用PCM光纤通道结构
图4
复用2M通道结构
（c）主要参数设备设置 时钟设置：通过64k同向接口复接PCM通信设备或复用2M通道， 则两侧保护装置的时钟方式应选用外部时钟方式，即两侧装置的发送 时钟工作在“从-从”方式，据发送时钟和接收时钟为同一时钟源， 均是从接收数据码流中提取，数据发送64kbit/s从SCC来码型变换光 纤发送（主）光纤数据，接收64kbit/s去SCC码型变换光纤接收（主） 光纤时钟，提取DPLL发时钟内部时钟64kHz晶振，如图5所示。
三、 差动保护光纤通道的构成
1、光纤保护通道设备（南瑞继保）
RCS-901/2F（M）系列光纤方向、距离保护 RCS-931/943/953系列线路纵差保护 FOX-40/41系列光纤通信接口装置 MUX－64/2M系列光纤通信接口装置
主要应用连接方式如下 ：
2、光纤通道保护的配置
光纤通道保护的应在用主要有两端保护装置间直接使用光纤连接的 专用光纤通道方式和数字复用光纤通道方式两种。 （1）专用光纤通道方式通道配置 专用光纤：一根光纤只用来传输一个方向的保护信息，不与其它 任何信息复用。一对光纤可用来传输（双向）一条线路两侧的保护信 息。专用光纤通道的结构及其时钟设置如图1和图2所示。