纵联保护功率倒向案例
距离保护不正确动作案例分析
距离保护不正确动作案例分析作者：宋娜刘汝明来源：《科学与财富》2016年第34期（国网山东省电力公司检修公司山东济南 250021）摘要：随着继电保护技术的不断发展，超高压电网线路保护一般按照双重化原则配置，其中两套主保护一般为纵联距离加纵联差动保护。
这种配置方式经过十余年的检验，被证明是有效的。
但在实际运行过程中，由于电压回路多点接地问题的存在或功率倒向的存在，往往会导致纵联距离保护不正确动作。
特别是运行时间较长或经历改造比较多的变电站，纵联距离保护不正确动作的几率明显增大。
近年来，超高压电网高速发展，电网结构逐步加强。
继电保护对电网的安全稳定发挥着重要的作用。
特别是超高压电网的继电保护一旦发生误动或拒动，容易导致较大影响的电网事故，因而超高压电网对继电保护的要求越来越高。
继电保护经过多年的发展，无论从原理还是硬件上都比较成熟，理论上可靠性可满足100%的要求。
但由于实际运行中方式及回路存在这样或那样的问题，可能导致纵联距离保护不正确动作。
本文将通过三个典型的故障实例阐明影响纵联距离保护正确动作的几个主要因素。
1、电压回路异常导致的纵联距离保护拒动1.1故障描述某条500kV线路，配置南瑞继保公司的RCS-931AM保护及国电南自的PSL-602GD保护。
2013年8月17日，该条线路发生单相接地故障3次，RCS-931AM纵联差动保护正确动作，PSL-602GD保护的纵联距离保护均未动作。
1.2 故障现象初步分析此线路一侧为500kV变电站，另一侧为发电厂。
通过对变电站侧的保护动作报告的分析，发现PSL-602GD保护启动正常，发允许信号正常，距离及零序Ⅰ段正确动作。
主保护由于未收到对侧PSL-602GD的发来的允许信号而未动作。
初步判断发电厂侧的PSL-602GD主保护为正确动作。
1.3故障原因分析现场对发电厂侧PSL-602GD保护装置采集故障时刻的电压量进行分析，发现电压量含有三次谐波分量，造成线路正向故障时，零序电压的方向与实际相反，零序功率方向判断为反方向故障，装置闭锁启动发信，PSL-602GD保护不能动作跳闸。
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
闭锁式纵联保护
闭锁式纵联保护相关问题（3） 纵联保护相关问题（
功率倒向时出现的问题及对策
M
N
ES
1
Ⅰ
2
F
ER
3
Ⅱ
4
图 2-5
功率倒向示意图
如果纵联方向保护在35ms内一直收到闭锁信号，或不满 内一直收到闭锁信号， 如果纵联方向保护在 内一直收到闭锁信号 足正方向方向元件动作、反方向方向元件不动作的条件， 足正方向方向元件动作、反方向方向元件不动作的条件，那 么纵联方向保护再要动作的话要加25ms的延时。 的延时。 么纵联方向保护再要动作的话要加 的延时 前一个35ms的延时用来判断发生了区外故障。用后一个 的延时用来判断发生了区外故障。 前一个 的延时用来判断发生了区外故障 25ms延时来躲过两侧方向元件的竞赛带来的影响 延时来躲过两侧方向元件的竞赛带来的影响
闭锁式纵联保护相关问题（1） 闭锁式纵联保护相关问题（
远方起信逻辑（ 远方起信逻辑（2） 远方起信的条件是： 远方起信的条件是： 收信机收到对侧的高频信号; ①收信机收到对侧的高频信号; 低定值起动元件未起动。 ②低定值起动元件未起动。 满足这两个条件后发信10秒 满足这两个条件后发信10秒。这种起动发信是收 到了对侧信号后起动发信的，所以叫做远方起信。 到了对侧信号后起动发信的，所以叫做远方起信。 有了远方起信功能后， 有了远方起信功能后，再发生上述区外短路 故障时， 侧起动元件起动立即发信。 故障时，M侧起动元件起动立即发信。N侧由于 起动元件未起动，又收到了M 起动元件未起动，又收到了M侧发来的信号所以 远方起信，也发信10秒 这样M侧保护就被N 远方起信，也发信10秒。这样M侧保护就被N侧 10秒的信号所闭锁不会误动 秒的信号所闭锁不会误动。 的10秒的信号所闭锁不会误动。 远方起信除了有上述作用外在通道检查中还 要用到此功能
功率倒向对双回线纵联保护的影响解析
功率倒向对双回线纵联保护的影响解析摘要：RCS-941B以纵联距离、纵联零序方向作为主保护，由于该保护在通道中传输逻辑信号，对通道可靠性要求较低。
在分析RCS-941B反方向元件优先原则及其躲功率倒向延时对纵联距离、纵联零序方向保护的影响的基础上，结合近期我局110kV平凤I线1267、110kV平凤II线1268同时出现两相接地短路时两回线路故障不能同时快速切除的案例，对RCS-941B纵联保护特性进行了分析，认为在一些情况下RCS-941B的表现并不理想。
为提高主保护动作的快速性和可靠性，建议使用纵联电流差动保护作为输电线路主保护。
关键词：RCS-941B；保护动作快速性和可靠性1 RCS-941B允许式纵联保护特性RCS-941B配有距离方向继电器和零序方向继电器等方向元件，通过综合比较线路两侧方向元件动作行为，经通道交换逻辑信号构成全线快速跳闸的纵联保护，其全线跳闸时间小于30ms。
一般采用光纤通道传送方向继电器动作行为的逻辑信号，逻辑信号的性质分为闭锁式信号和允许式信号[1]。
我局主要采用允许式纵联保护，即当保护收到对侧的允许信号才可以出口跳闸。
上图1为RCS-941B允许式纵联保护在保护起动后的逻辑框图，其特点有：a.正方向元件（零序正方向元件、距离方向元件）动作且反方向元件不动即发允许信号，同时在收到对侧允许信号达8ms后纵联保护动作；b.反方向元件动作优先，这样有利于防止区外故障后，在断合开关的过程中，故障功率方向出现倒方向，短时出现一侧纵联距离元件未返回，另一侧纵联距离元件已动作而出现瞬时误动；c.如连续50ms未收到对侧允许信号，则其后纵联保护动作需经25ms延时，防止故障功率倒向时保护误动；d.装置另配有反方向距离继电器，该继电器仅在控制字“弱电源侧”置“1”时才投入，在弱电源侧当零序反方向元件不动作时，若反方向距离继电器动作，判为反方向故障，若反方向距离继电器不动作，且任一相或相间电压小于30V，判为正方向故障；e.当本装置其它保护（如零序延时段、距离保护）动作跳闸，或外部保护（如母线差动保护）动作跳闸时，立即发允许信号，并在跳闸信号返回后，发信展宽 150ms，但在展宽期间若反方向元件动作，则立即返回，停止发信；f.三相跳闸固定回路动作或三相跳闸位置继电器均动作且无流时，始终发信[2]。
发电机纵联差动保护不正常动作实例分析
发电机纵联差动保护不正常动作实例分析（王文军贺志雄）表1-表4摘要通过对在实际工作中遇到的两次发电机纵裴差动保护不正常动作实例进行分析，提供一些处理问题的方法，供参考。
对晶体管继电保护和微机继电保护的应用进行了简单的对比，体现出微机保护在实际应用中的优越性。
关键词发电机纵差保护实例分析纵联差动保护是发电机的主保护，随着晶体管及微机保护继电器的采用，差动保护的灵敏度得到了极大的提高，但是由于接线错误或设备配置不当，经常会造成保护误动，影响发电机的正常运行，造成差动保护误动作的原因主要有：外部短路时的不平衡电流；电流互感器二次回路断线；接线不正确或设备配置不当。
笔者常年从事小水电站继电保护试验工作，现将工作中遇到的两次发电机差动保护不正常动作情况进行分析，以供参考。
一、大松树水电站实例分析2000年10月，大松树电站3#发电机在并网时差动保护动作跳闸，笔者赶到现场，询问了详细情况，得知发电机在并网时很正常，合闸时没有冲击，在提升负荷的过程中差动保护动作跳闸。
为慎重起见，首先对发电机及差动保护范围内的设备进行了检查试验，发现一切正常，由此可确认此次动作是误动作。
3#机进行技术改造后，投入运行不长时间，容量500kW，电压6．3kV，额定电流57．2A，选用的差动保护是阿城厂生产的LCD-1 A型发电机差动继电器。
首先对继电器进行了试验，三相差动动作电流分别是：A相1．2A，B相1．5A，C相1．2A，制动系数及闭锁角等其它项目均合格。
然后对保护定值进行核算，此保护的定值按发电机额定电流的0．3～0．5倍整定，符合要求，且两侧电流互感器的配置合格，由此可排除继电器不正常动作的可能性，则必定是保护回路的接线出了问题。
该保护是经过了一段时间的运行后才出现问题的，如果是交流回路极性接反的问题，那么一开始就无法投运，于是首先对保护的直流回路进行了彻底检查，发现保护出口联片接触不良，也许是一开始没有接触上，后来受到了震动才接触上的，那么就是说，前一阶段的运行，差动保护根本就没有投入，保护联片受震动接通后，差动保护就动作跳闸了。
纵联零序方向保护误动原因分析及其对策_汪萍
非全相运行 零序反方向元件动作 零序正方向元件动作
零序功率 倒向逻辑
≥１
闭锁纵联
零序保护
收信 （ 开关量输入）
零序反方向元件动作
纵联零序 保护逻辑
收信（ 经逻辑判别） 纵联零序保护
动作至跳闸逻辑 发信
图 ４ 改进后的纵联零序保护逻辑图 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｌｏｇｉｃ ｏｆ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｚｅｒｏ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｔ Ｙａｎｇｃｈｅｎｇ ｓｉｄｅ
ｔ ／ ｍｓ ０ ３５
１１２ １２７ ４４４
事件量名称 故障发生
纵联零序发信 纵联零序发信 纵联零序收信 纵联零序收信
变位情况
动作 复归 动作 复归
电流下降为 １５７ Ａ， 阳城侧电流上升为 ６５５ Ａ， 而且两 侧的故障电流与负荷电流的相位相比基本没有变 化， 可见 Ａ 相是经过高电阻接地的（ 事后检查为 Ａ 相 因风偏对山石放电） 。阳城侧的故障电流达到了零 序正方向元件的启动值， 故障发生后就启动了发信， 东 明侧零序正方向元件在故障时没有动作与发信。在 ＲＥＬ ５６１ 保护动作两侧都跳开 Ａ 相后， 线路处于非 全相运行状态时， 对于阳城电厂侧而言， 零序为反方 向， 零序正方向元件返回， 故在发信 ７７ ｍｓ 后就停信 了； 对东明侧而言， 非全相运行时的零序为正方向， 故两侧的纵联零序方向保护发信逻辑是正确的。
输电线路纵联保护(有非全相运行和功率倒向)
⑷高频收、发信机：发信机部分系由继电保护装置控制， 通常都是在电力系统发生故障时，保护起动之后它才发出
信号。
二、高频信号的分类
按照信号的性质或作用，可以将其分为闭锁信号、 允许信号和跳闸信号。这三种信号可用以上任一中 种通信通道产生和传送。
五、对相差高频保护的评价 相差高频保护有一系列重要优点，在输电线
路纵联保护发展过程中起了重要作用，目前在国外 仍有应用。我国实现保护微机化后，因相差高频保 护比相的分辨率决定于采样率，在采样率为每周期 20次时，两次采样之间的间隔为18°，亦即比相的 分辨率为18°。这大大影响了相差高频保护的性能， 因而没有得到应用。随着微机保护技术的发展，高 采样率硬件在性价比逐渐提高后，微机相差高频保 护必将重新得到广泛应用。
4.3输电线路的导引线纵联差动保护 4.4方向比较式纵联保护
一、闭锁式方向纵联保护 1．闭锁式方向纵联保护的基本原理
闭锁式方向纵联保护作原理
2．闭锁式方向纵联保护的基本构成
⑴区外短路故障； ⑵两端供电线路区内短路故障； ⑶单电源供电线路区内短路故障。
闭锁式方向纵联保护的原理接线图
3．影响方向比较式纵联保护正确动作的因素 ⑴系统非全相运行的影响
4．两侧测量阻抗值特征
当线路区内短路时，输电线路两端的测量阻抗都是短路阻抗，一 定位于距离保护Ⅱ段的动作区内，两侧的Ⅱ段同时启动；当正常运行 时，两侧的测量阻抗是负荷阻抗，距离保护Ⅱ段不会启动；当发生外 部短路时，两侧测量阻抗也是短路阻抗，但一侧为反方向，若采用方 向特性的阻抗继电器，则至少有一侧的距离Ⅱ段不会启动。
克服非全相运行期间负序、零序方向纵联保护误动的 措施一般是：使用线路侧电压，这也是超高压线路电压互 感器装于线路侧的主要原因；在两相运行期间退出负序、 零序方向元件，仅保留使用工频突变量的方向元件。
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
U 900 Z r I
负序、零序分量本身就是故障分量，类似的公式。
一、工频故障分量的方向元件
反应工频故障分量的方向元件：
（1）不受负荷状态的影响
（2）不受故障点过渡电阻的影响
（3）正、反方向短路时，方向性明确
（4）无电压死区
（5）不受系统振荡影响
二、闭锁式方向纵联保护
目前在电力系统中广泛使用由电力线路载波通道实现的闭 锁式方向纵联保护。
四、影响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 增加延时返回元件。
3. 分布电容对方向比较式纵联保护的影响及应对措施 一端断开，另一端三相合闸充电 负序方向元件：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；或增大保护启动时间；或用方向阻抗 元件代替负序方向。
标量和，比率制动方式
I res | I m || I n | cos(1800 mn )
, cos(180 mn ) 0
标量积，标积制动方式
内部短路时，上述三个式子是不一样的。
一、纵联电流差动保护原理
带有制动线圈的差动继电器特性：
| Im In | K | I m I n | Iop 0
一、工频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。 在保护的正方向短路时： U IZ s
' U IZ 在保护的反方向短路时： s
为便于实现电压、电流相位关系的判定，实际的方向元件 比较的是故障分量电压和故障分量电流在模拟阻抗Zr上产 生的电压之间相位关系。
功率倒向原理
平行双回线中一回线路出现内部故障,由于两侧开关切除不同时,在切除故障期间非故障线路可能出现功率倒向现象。
纵联保护往往因为闭锁信号或者允许信号在时间配合上出现问题而导致保护误动。
例如：双回线路的其中I#线路故障，这时对于II#线路的有一个开关是反向的（线路至母线），但当I#线路临近故障侧的开关先条，而I#线路另一侧开关还未跳，这时之前II#线路电流反向的开关就从正向经过I#线路未跳的开关向故障点输送短路电流，电流的方向从母线到线路，功率发生倒向。
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。
功率倒向单回故障双回跳闸的事故分析
达到零序 Ｉ Ｉ 段定值 ， 但延时还没达到 ８ ０ ０ ｍ ｓ ， 所 以零 序Ｉ Ｉ 段不 动作 ； 甲站 １ ０ ２跳 闸后 乙站接 地 距 离 Ｉ Ｉ 段
关键 词 ： 接地 故障； 零序过流 ； 功率倒向 ； 定值 失 配 文章 编 号 ： １ ０ ０ ８一 ｏ ８ ３ ｘ（ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ ３ ４— ０ ２ 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ２ ２ 文 献 标 志码 ： Ｂ
２ ０ １ ３年 ８月 １ ４ Ｅ ｔ由于天气 原 因某站 双 回线路
Ｉ 回零 序方 向过 流 Ｉ Ｉ 段 定 Ｉ 回零序方向过流 Ｉ Ｉ 段定值 １ ２ ６ ４ Ａ． ０ ． ８ ｓ 值１ ９ ８ Ａ， ０ ． ６ Ｓ Ｉ Ｉ 回零 序方 向过流 Ｉ Ｉ 段 定 Ｉ Ｉ回零 序方 向过 流 Ｉ Ｉ 段 定 值１ ６ ０ Ａ， ０ ． ６ ｓ 值 １ ０ ２ ４ Ａ， ０ ． ８ ｓ
２ ０ １ ３年 １ １ 月 第 １ ６卷 第 ¨ 期
２ ０ １ ３，Ｖｏ ｌ ，１ ６，Ｎｏ ． １ １
贵州电力技术
ＧＵＩ ＺＨＯＵ ＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ ＰＯＷ Ｅ Ｒ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
专题研讨
Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ Ｍ Ｒ ｅ ｐ ｏ ａｓ
功 率 倒 向单 回故 障 双 回跳 闸 的 事 故 分 析
甲变 电站线路保护定值
没 有 配 置 不 对 称 相 继 速 动
乙变 电站线路保护定值
‘ 暇
压 。按 照继 电保 护 的选 择 性 要 求 ， Ｉ Ｉ回线 路 故 障 不
应该 导致 Ｉ 回线 路 跳 闸 ， 更 不 应 该 造 成 其 他 变 电站 失压 、 导致 大面 积停 电事 故 。甲站 故 障录波 器 、 线 路 保 护事 故 波形 不全 ， 事故 原 因分析 难度 大 。
线路保护讲稿--纵联保护原理及通道调试102页PPT文档
纵联方向/距离保护
➢ 基本概念
是以判断方向为基础的纵联保护，通过命令信号的 传输，结合两侧信息进行逻辑判断，实现全线速动。
方向元件是基础 传输命令是手段 逻辑判断是方法 全线速动是目的
纵联方向/距离保护
➢ 方向元件
– 变化量方向：以变化量方向元件作为方向判断元件 – 方向阻抗：以方向阻抗作为方向判断元件 – 零序功率方向：以零序功率方向作为方向判断元件
FOX-40F
MUX64B
PCM 交换机
保护用光纤通道的构成
三、2M速率与64K速率的区别
1. 2M速率省去两侧PCM交换机设备，通信链路上减少了 中间环节，减少了传输时延。
2. 2M速率增加了传输带宽，可以传输更多保护信息。
–同后备保护一样，差动保护也采用24点计算，动作速 度快且安全稳定
–由于在传输采样值的同时也传输了相量值，通道误码 时稳态量差动不受数据窗的影响，动作速度几乎不受 影响
变化量差动
稳态差动Ⅰ段
稳态差动>0.75稳态制动 稳态差动>差流高门槛 分相差动投入标志
稳态差动Ⅰ段
稳态差动Ⅱ段
稳态差动>0.75稳态制动 稳态差动>差流低门槛 分相差动投入标志
40ms/0
稳态差动Ⅱ段
零序差动
零序差动>0.75零序制动 零序差动>零序启动电流
分相差动>K0*分相制动
作为选相元件
光纤电流差动保护
➢ 基本概念
是以光纤为介质，传输电流量信息，完成差动保护 功能，实现全线速动。
光纤是物理通道 传输的是电流量信息 完成了差动保护功能 实现了全线速动
光纤电流差动保护
一、光纤电流差动保护 1. 保护用光纤通道的构成和接口 2. 实现差动保护的几个关键问题 3. 分相电流差动保护
【实用】方向比较式纵联保护PPT文档
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' M2
IY2(jXC2)jIY2XC2
IM2IY2
空载合闸一侧正方向误动， 另一侧保护不启动，误压几乎为零，负序方向元件不动作 ➢ 不误动
➢ 使用线路侧电压 ➢ 非全相运行时，退出负序、零序方向元件
功率倒向 t1：大于两侧方向元件动作与返回的最大时间差再加裕度
KW＋：功率正方向元件 反映工频故障分量的方向元件能满足以上要求。 KW＋：功率正方向元件 I段：两端各自独立跳闸段 3、4功率方向为正，不发闭锁信号，保护3、4跳闸 缺点：后备保护检修时，主保护也停运，运行灵活性不够。 正确反映所有类型故障时故障点的方向且无死区 系统空载，负序电流只能通过分布电容形成回路 缺点：后备保护检修时，主保护也停运，运行灵活性不够。 KA1：低定值电流启动发信元件 KA2：高定值电流启动停信元件 解决措施：加延时返回t1元件 KA2：高定值电流启动停信元件
QF3跳闸后，功率倒向 t2：延时动作瞬时返回
由两端完整的三段式距离保护附加高频通信部分组成。 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
反映工频故Q障分F量3的跳方向闸元件后能满，足以Q上要F求4。 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
– 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
☆允许式纵联距离保护原理
第二季度技术讲课
允许式纵联距离保护原理 b）逻辑图
收讯跳闸
&a）允许信号传送示意图
1P
允许信号23M 允许信号K 54N
Q
6允许信号发允许信号3Z
允许式纵联距离保护用方向距离继电器作方向判别元件，一般无反方向元件。
一般规定从母线流向线路为正方向，线路流向母线为反方向。
如图a ）所示，在功率方向为正的一端向对端发送允许信号，此时每端的收发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。
显然只有故障线路两侧的保护才符合这个条件。
对非故障线路而言，一端是方向元件动作，但收不到允许信号，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。
允许式纵联距离保护通常采用复用载波通道构成。
也有复用微波和复用光纤通道的。
允许式纵联距离保护在区内故障时，必须要求收到对端的允许信号
才能跳闸，因此就会遇到高频信号通过故障点时衰耗增大的问题，只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，此时将造成保护拒动。
允许式纵联距离保护通常采用超范围工作方式，即由距离II或III段键控发讯。
电力系统继电保护—纵联(4)
00
区内故障 称为：相差保护
31/91
4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换
输电线路保护常用的通信方式：
1、导引线通信。
2、电力线载波。 3、微波通信。 4、光纤通信。
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一、导引线通信：利用敷设在输电线路两端变电所之 间的二次电缆传递被保护线路各侧信息的通信方式。 保护装置的性能受导引线参数和使用长度影响，导引 线愈长，分布电容愈大，保护装置的安全可靠性愈低。 故仅应用于就近的TA连接方式，比如发电机、母线、 变器、电抗器等保护中。
N I 'M I 'N 0 从负荷(或外部短路)电流的特征看：I
——即电流差＝0 ——>若有电流差，就动作。
M I
按继电保护规定的正方向（或计算原理） ，应当 j 0 I M I N 0 是：电流和保护。即： I 但是，习惯成俗，仍然称为：差动保护。
10/91
1 I 4；流出：I 2 I 3 I 5 流入：I
基尔霍夫电流定律： 1 I 4 I 2 I 3 I 5 I
1 I 4 I 2 I 3 I 5 0 改写为：I
此式表明：流入节点的电流之和等于0。
按照继电保护规定的正方向，得：
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在设备的“纵向”之间，进行信号交 换 横向关系
TA TV 继电保护装置
通信通道
TA TV 继电保护装置
通信设备
通信设备
输电线路纵联保护结构框图
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纵联保护有多种分类方法，可以按照通道类型或 动作原理进行分类。 1）通道类型： 导引线 电力线载波 微波 光纤
2）动作原理： 比较方向 比较相位 基尔霍夫电流定律 （差电流）
纵联保护功率倒向案例
附件2：220kV增荔甲线保护动作分析报告一、故障前运行方式故障前，500kV增城站220kV增荔甲线运行在220kV 5M母线，220kV增荔乙线运行在220kV 6M母线，220kV 5M、6M母线并列运行。
220kV荔城站220kV增荔甲线运行在220kV 1M母线，220kV增荔乙线、220kV陈荔乙线运行220kV 2M母线，220kV陈荔乙线（陈屋侧开关热备用）、冯荔线（荔城侧开关热备用）充电运行，220kV 1M 、2M母线并列运行。
220kV荔城站为负荷侧。
二、故障跳闸情况2012年4月27日14时01分01秒，220kV增荔乙线发生C相瞬时故障，增城侧故障电流为38.8kA，荔城侧故障电流1.44kA，增城站及荔城站220kV增荔乙线主一、主二保护动作，220kV增荔乙线两侧开关C相跳闸，重合成功。
与此同时，增城站及荔城站220kV增荔甲线主二保护动作，220kV增荔甲线开关C相跳闸，重合成功。
三、保护动作情况1. 220kV增荔乙线保护动作情况220kV增荔乙线两侧保护配置为：主一保护RCS-931BM，主二保护RCS-902CB。
增城侧的主一保护工频变化量距离、电流差动、距离I段保护动作，重合闸动作；主二保护工频变化量距离、纵联距离、纵联零序、距离I段保护动作，重合闸动作。
荔城侧主一保护电流差动动作，重合闸动作；主二保护纵联距离动作，纵联零序动作，重合闸动作。
2. 220kV增荔甲线保护动作情况220kV增荔甲线两侧保护配置为：主一保护RCS-931BM，主二保护RCS-902CB（版本：V2.00）。
220kV增荔甲线在增荔乙线故障时，增城侧主二保护RCS-902CB 48ms纵联距离保护动作，重合成功；荔城侧主二保护RCS-902CB 170ms 纵联零序方向保护动作，重合成功。
四、220kV 增荔甲线保护动作分析2012年4月27日增荔甲线保护动作时序图时间轴甲线增城侧甲线荔城侧电源侧功率倒向示意图增城站负荷侧荔城站功率倒向前功率方向1. 220kV 增荔甲线主二保护RCS-902CB 动作行为异常的原因在220kV 增荔乙线发生故障时，故障点在增城侧出口，220kV 增荔甲线荔城侧RCS-902CB 判断为正方向故障，启动发信，在故障发生40ms 时，增荔乙线增城侧开关跳开，增荔甲线发生功率倒向，增荔甲线增城侧RCS-902CB 在增荔乙线增城侧开关跳开后判断为正方向故障，保护装置没有进入功率倒向逻辑，同时收到对侧的发信信号，经过5ms 确认延时后跳闸。
闭锁式纵联保护
(2)
N
(3)
F
(4)
F √ F－ ×
P
ER
F × F √ F－√ F－ ×
(a ) 保护原理图 √——动作 —N线路的电 流足以使M侧的两个起动元件起动。可是由于某种 原因N侧的低定值起动元件未起动（譬如起动元件 定值输错等原因）。M侧方向元件动作行为是 F 元 件不动， F 元件动作，所以8ms后停信。N侧由于低 定值起动元件未起动而根本未发过信。於是M侧收 信机收不到信号而造成保护误动。为避免这种误动 设置了远方起信功能。
①低定值起动元件动作
保护停信条件：
①收信超过8ms
F 反方向元件不动作。（与） ② F 正方向元件动作，
保护发出跳闸命令条件 ：
① 高定值起动元件动作 ②F 正方向元件动作， F 反方向元件不动作 ③收发信机收不到闭锁信号。
闭锁式纵联保护相关问题（1）
远方起信逻辑（1）
ES
M
(1)
F √ F－ ×
闭锁式纵联保护相关问题（5）
母线保护、失灵保护动作停信： 在保护装置的后端子上有‘其它保护动作’的 开关量输入端子。该开关量接点来自于母线保护和 失灵保护动作后的接点。若该接点闭合，纵联方向 保护得知母线保护和失灵保护动作后立即停信是为 了在图2-7的断路器与电流互感器之间发生短路时让 纵联保护能立即动作切除故障。
闭锁式纵联保护
纵联保护要解决的问题
电流、电压、零序电流和距离保护都是反应输电 线路一端电气量变化的保护，这种反应一端电气 量变化的保护从原理上讲都区分不开本线路末端 和相邻线路始端的短路。如图所示，这类保护区 分不开本线路末端K1和相邻线路始端K2的短路。 纵联保护要解决的就是这个问题：对K1点和K2点 加以区分。
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附件2：
220kV增荔甲线保护动作分析报告
一、故障前运行方式
故障前，500kV增城站220kV增荔甲线运行在220kV 5M母线，
220kV增荔乙线运行在220kV 6M母线，220kV 5M、6M母线并列运行。
220kV荔城站220kV增荔甲线运行在220kV 1M母线，220kV增荔乙线、220kV陈荔乙线运行220kV 2M母线，220kV陈荔乙线（陈屋侧开关热备用）、冯荔线（荔城侧开关热备用）充电运行，220kV 1M 、2M母线并列运行。
220kV荔城站为负荷侧。
二、故障跳闸情况
2012年4月27日14时01分01秒，220kV增荔乙线发生C相瞬时故障，增城侧故障电流为38.8kA，荔城侧故障电流1.44kA，增城站及荔城站220kV增荔乙线主一、主二保护动作，220kV增荔乙线两侧开关C相跳闸，重合成功。
与此同时，增城站及荔城站220kV增荔甲线主二保护动作，220kV增荔甲线开关C相跳闸，重合成功。
三、保护动作情况
1. 220kV增荔乙线保护动作情况
220kV增荔乙线两侧保护配置为：主一保护RCS-931BM，主二保护RCS-902CB。
增城侧的主一保护工频变化量距离、电流差动、距离I段保护动作，重合闸动作；主二保护工频变化量距离、纵联距离、纵联零序、距离I段保护动作，重合闸动作。
荔城侧主一保护电流差动动作，重合闸动作；主二保护纵联距离动作，纵联零序动作，重合
闸动作。
2. 220kV增荔甲线保护动作情况
220kV增荔甲线两侧保护配置为：主一保护RCS-931BM，主二保护RCS-902CB（版本：V2.00）。
220kV增荔甲线在增荔乙线故障时，增城侧主二保护RCS-902CB 48ms纵联距离保护动作，重合成功；荔
城侧主二保护RCS-902CB 170ms 纵联零序方向保护动作，重合成功。
四、220kV 增荔甲线保护动作分析
2012年4月27日增荔甲线保护动作时序图
时间轴
甲线增城侧
甲线荔城侧
电源侧功率倒向示意图
增城站
负荷侧荔城站
功率倒向前功率方向
1. 220kV 增荔甲线主二保护RCS-902CB 动作行为异常的原因
在220kV 增荔乙线发生故障时，故障点在增城侧出口，220kV 增荔甲线荔城侧RCS-902CB 判断为正方向故障，启动发信，在故障发生40ms 时，增荔乙线增城侧开关跳开，增荔甲线发生功率倒向，增荔甲线增城侧RCS-902CB 在增荔乙线增城侧开关跳开后判断为正方向故障，保护装置没有进入功率倒向逻辑，同时收到对侧的发信信号，经过5ms 确认延时后跳闸。
RCS-902系列保护装置设计了防止功率倒方向误动的逻辑（详细逻辑见附录1）。
RCS-902CB 保护装置功率倒向逻辑为：启动40ms 之
内，若满足区内故障条件(正方向且有收信)，纵联距离延时5ms出口；启动40ms之内，若不满足区内故障条件(正方向且有收信)，纵联距离25ms延时出口。
但本次故障，保护装置未能进入功率倒向逻辑。
2. RCS-902CB保护装置未进入功率倒方向逻辑的原因
RCS-902CB保护装置未进入功率倒方向逻辑的原因主要为以下两方面：
（1）故障在40ms内快速切除。
增荔乙线增城侧保护动作时间快（工频变化量阻抗元件4ms即动作出口），开关跳闸时间也快（保护发出跳令到开关完全断弧仅36ms），故障后40ms开关完全断弧切除故障。
因开关跳开后导致增荔甲线发生功率倒方向，倒向后增城侧保护装置3~4ms后即判为正方向故障，43ms保护发信，48ms时纵联距离元件动作，同时收信返回。
（2）增荔甲线保护启动较慢。
由于荔城侧为负荷侧，在增荔乙线发生故障时，流过增荔甲线的故障电流不大，保护启动较慢，增荔甲线增城侧主二保护RCS-902CB在故障后6ms启动。
相对保护启动时刻而言，功率倒向发生在保护启动34ms时刻（未达到程序设计的40ms 进入功率时间），导致增荔甲线增城侧RCS-902CB保护延迟进入功率倒方向逻辑。
3. 增荔甲线荔城侧故障后176ms纵联零序保护动作原因
增荔甲线增城侧在故障后43ms判为正方向，开始发信；在48ms 保护动作后，持续发信（RCS-902CB逻辑为保护动作后对应的动作相即开始发信，跳令返回后继续发信150ms）。
故障后95ms增荔甲线增城侧开关C相跳开，增荔甲线变为非全相运行，由于负荷电流的原因，增荔甲线荔城侧保护装置的零序电流在零序方向过流定值的边界，在故障后151ms左右零序电流1.59A（一次值382A）满足零序方向过流定值1.5A（一次值360A）；同时由于增荔甲乙线C相开关跳开且荔城站为终端站，荔城站C相电压仅为53.2V，产生零序电压3U0为22.98V，且零序方向为正向（零序电压滞后零序电流96.6°），同时又收到增城侧的C相允许信号，延时25ms增荔甲线荔城侧纵联零序
保护在故障后176ms动作出口跳C相开关。
增荔甲线荔城侧零序方向图
附录1
南瑞继保900系列保护功率倒向逻辑图
一、LFP/RCS 900系列保护功率倒向逻辑
1.单命令方式纵联保护逻辑图(允许式)
启动35ms之内，若满足区内故障条件(正方向且有收信)，纵联距离8ms延时出口；
启动35ms之内，若不满足区内故障条件(正方向且有收信)，纵联距离25ms延时出口；
2.单命令方式纵联零序选相逻辑图
距离选相为超范围距离选相(纵联距离和距离II段元件选相结合零负序选区)。
辅助选相以零负序选区选相为准。
纵联零序跳闸时，若距离选相无结果，辅助选相经15ms延时后作为纵联零序跳闸选相。
3.分相命令纵联距离逻辑图(A相为例)
启动40ms之内，若满足区内故障条件(正方向且有收信)，纵联距离5ms延时出口；
启动40ms之内，若不满足区内故障条件(正方向且有收信)，纵联距离25ms延时出口；
4.分相命令方式纵联零序选相逻辑图
二、PCS931NXZ系列纵联距离保护功率倒向逻辑
该逻辑必须要求两侧正反方向元件的配合关系，因此，要求本侧“距离反方向阻抗”定值必须与对侧“纵联距离定值”配合整定。