纵联保护方向比较

图4.2.2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≈10s。有了远方启动回路后 ，便利于一侧的值班员单独进行通道检查。
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4.2.1.4a示出这种情况。图中假设故障发生在线路LⅡ上靠近M侧
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，其构成方式有两种：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4.2.2.2。
图4.2.2.2
POTT，PUTT示意图
图中ZⅠ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ZⅠ通过或
方向纵联保护的工作方式
闭锁式
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 信号作出综合的判断，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离故障侧；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4.2.1.1所示。
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LⅠ中的短路功率由N侧
流向M侧，线路LI，M侧的方向元件不动作，向N侧发闭锁信号，在断路器3Q跳闸后，线 路LⅠ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LⅠ的保护误动。解决的办法是
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wenku.baidu.com可靠。
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，它将 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，一般信号都可通道，只 有三相接地短路，难于通过。
远方起动
图4.2.1.2中的T1及与门1为远方起动示意图。 在区外故障，由于某种原因，靠近故障侧的起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，发信机除了由起动元件启动外，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起动元件启动，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，
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都处于动作状态的时间，见图4.2.1.4b。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，是可容忍的。
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，应当与通信、远动
等共用，这就要求在设计时把两方面兼顾起来。同时还要考虑信号衰落的问题。
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
（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，可以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那些问题，在经济上也是可以与 导引线保护竞争的。最近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。
按保护动作原理分类：
按照保护动作原理纵联保护可分为两类：
（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经过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
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。 （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，因而保护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。
3或5键控发讯，称为（PUTT）方式。
PUTT方式：ZⅠ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。在跳闸的同时起动T1，在本端跳闸，ZⅠ返回后，T1延时50ms返回，即继续键控 50ms，保证对端能可靠跳闸。
对端收到允许信号后，与ZⅡ（或ZⅢ），起动与门1，经过抗通道干扰时间T1的1-8ms
纵联保护方向比较
• 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
图4.2.1.2
（1）起动元件动作首先发讯，此时门7未动作，可经门9发讯。
（2）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10ms后，即或门2起动时间t2（10ms），与门4有输出。 两条件满足，与门7有输出，经反向器闭锁门9，停止发讯。 （3）区内故障 a. D-，D+动作，正方向故障 b. 先收讯10ms后，无闭锁信号，与门5有输出 满足这2条件，判为区内故障，与门8有输出，可以跳闸。
闭锁式，允许式比较
序号
项 目
闭 锁 式
允 许 式
1
元件
正方向测量元件加反方向闭锁元 件 信号作为闭锁保护 反方向故障发讯，正方向故障停 讯
一般只装正方向测量元件
信号的作用 2
信号作为允许保护跳闸 反方向故障不发允许信号，正方 向故障发允许信号
通道
3
采用快速通道(3-5ms)，调幅(AM) 式 (on/off)，正常无信号，无监 视，安全性差
采用中速通道(～15ms)，移频FSK 式，正常发监频 (fG)，即正常通 道有监视，较安全。正向故障时， f Ｇ → fT( 跳 频 ) Δ f≈250500Hz·Δ f=fＧ-fT
采用相—相耦合， fT 有可能要通 过故障点。除三相短路又接地外， 一般其他故障皆能通过。 通道坏，外部故障，不误动作， 安全性高，内部故障，将拒动， 可靠性低
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
图4.2.2.1
允许式方向纵联保护工作原理
（a）网络接线及允许信号的传送； （b）基本框图
构成允许式方向纵联保护的基本框图见图4.2.2.1（b），起动元件（QD）动作后，正 方向元件动作，反方向元件不动作，与2门起动发信机，向对端发允许信号，同时准备起 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
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）。
图4.2.1.1 a）闭锁信号示意图
闭锁式保护 c）逻辑图
b）方向元件配置图
先收讯后停讯的原则 区外故障，为防止起动元件(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，总结了多年运行经验，规定必须先收到信
号10ms才允许正方向停讯，逻辑示意图见图4.2.1.2。
图4.2.1.4a 功率倒向
图4.2.1.4b 功率倒向判别回路
图中判内部故障接图4.2.2的与8输出，起动元件动作，起动T1，如果T1时间(35ms)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20ms返回，取消闭锁。
允许式
如图4.2.2.1（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。
，跳闸。 POTT方式：由ZⅡ（或ZⅢ）键控发讯，收到允许信号后，与ZⅡ（或ZⅢ），起动于门 1，经或2，或3，与4跳闸。 PUTT只在区内故障ZⅠ动作，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构成独立的完整的纵联保护。 欠范围（PUTT）允许式多用于长线。 超范围（POTT）允许式多用于短线。
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。
（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。
通道耦合方式 4
采用相—地耦合，信号在完好线 路上传输
安全性及可靠性 5
通道坏，外故障将误动，安全性 差 内部故障，仍然正常动作，可靠 性高
其他还有混合式，解除闭锁式，由于国内用得少就不一一赘述了。