电力系统继电保护第六章第三节
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方向比较式纵联保护
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。
闭锁信号
M1
23
闭锁信号
45
6
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
一、闭锁式方向纵联保护的工作原理
闭锁信号
问题的解决：
采用两个动作电流不等的电流启动元件；用较小的电流启动 元件去启动发信机，较大的准备跳闸。这样就可保证在外部短 路一侧的KA1动作时，对侧的KA1也一定动作，从而可保证发 信机发信，避免上述的误动作。
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
方向元件分析：
(1) 相电压、相电流组成的功率方向元件 当系统发生振荡时，振荡中心位于被保护线路上时，会产生 误动。 (2) 方向阻抗元件等组成的方向元件 振荡中心位于被保护线路上时，也会产生误动。
6.3.3 闭锁式距离纵联保护
6.3.3 闭锁式距离纵联保护
距离三段整定计算方法相同。 区别：距离II段增加了瞬时动作的与门元件。当本端II段动作且收 不到闭锁信号时，立即跳闸。 注意：距离III段作为启动元件，其保护范围应超过正、反方向相 邻线末端母线，一般无方向性。
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
方向元件分析：
(4) 工频突变量方向元件 工频突变量方向元件能正确反应所有类型的故障，方向
性明确，无动作死区。不受负荷电流、系统振荡和短路点过 渡电阻的影响。
突变量只能在故障初期有效!
二、高频闭锁负序方向保护
利用负序功率方向元件构成的高频闭锁方向保护， 可以反应各种不对称故障。三相对称短路时，最开 始瞬间总有一个不对称过程，因此也可以反应。
双方向动作的负序功率方向元件KW2：正方向时 向下，反方向向上。
双方向动作的负序功率方向元件KW2：正方向时向下，反方向向 上。
KM1：反方向时起动收信机。 KM2：极化继电器，作用同以上KM5。
KM3：出口跳闸继电器。
1. 负序功率方向元件的工作原理及性能
反应负序功率的方向：与零序方向继电器类 似，负序功率的实际正方向应由线路指向母 线（也是由故障点产生的）。
闭锁信号
A1
2B 3
4C 5
6D
当区外故障时，被保护线路近短路点一侧为功率方向 为负，2和5发出闭锁信号，两侧收信机收到闭锁信号后将 各自保护闭锁。
当区内故障时，线路两端的短路功率方向均为正，发 信机均不向线路发送闭锁信号，保护的起动元件不被闭锁， 瞬时跳开两侧断路器。
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
一、闭锁式方向纵联保护的工作原理
闭锁信号
闭锁信号
M1
23
45
6
当区内故障并伴有通道破坏时，保护是否会正 确动作？
对于故障线路，两侧的功率方向均为正，都不会发信 号，因此，此时通道破坏，两端的保护仍能正确跳闸。
起动元件：I起动，表示出现故障。I1灵敏度较高，起动发信机， 发出高频闭锁信号；I2灵敏度较低则用于准备好跳闸回路（与门一 端）。
k1发生不对称短路时，M侧为正方向。这时进入M 端保护的负序 电流 超前于母线负序电压 的角度为
， 为保护安装处背后的系统阻抗阻抗角。
负序方向元件接线：通过负序电压和负序电流过滤器，分别接 入功率方向继电器的电压、电流线圈。根据发的信号不同，接 线极性不同。
6.9 闭锁式距离纵联保护
方向比较式纵联保护全线速动，但不能作为变电站母线 和下级线路的后备。
功率方向元件S：判别功率方向
中间继电器KM4，用于在内部故障时（功率方向继电器动作）停发 高频闭锁信号。
极化继电器KM5：工作线圈（左侧）有电流、制动线圈（右侧）无 电流时动作。
收信机：收两端的闭锁信号； 发信机：向两端发闭锁信号。
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
采用两个灵敏度不同的电流启动元件的原因： 由于被保护线路两侧的TA 有误差（最大达10 %）和两侧电流启 动元件的动作电流可能有士5％的误差。如果只用一个电流启动元 件，则在外部短路时，可能出现近短路侧的电流元件拒动、而远离 短路侧的启动元件动作的情况。于是，近短路侧的发信机不发信， 远离短路侧的收信机收不到高频闭锁信号，从而会使该侧断路器误 跳闸。
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。
闭锁信号
M1
23
闭锁信号
45
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6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
一、闭锁式方向纵联保护的工作原理
闭锁信号
问题的解决：
采用两个动作电流不等的电流启动元件；用较小的电流启动 元件去启动发信机，较大的准备跳闸。这样就可保证在外部短 路一侧的KA1动作时，对侧的KA1也一定动作，从而可保证发 信机发信，避免上述的误动作。
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
方向元件分析：
(1) 相电压、相电流组成的功率方向元件 当系统发生振荡时，振荡中心位于被保护线路上时，会产生 误动。 (2) 方向阻抗元件等组成的方向元件 振荡中心位于被保护线路上时，也会产生误动。
6.3.3 闭锁式距离纵联保护
6.3.3 闭锁式距离纵联保护
距离三段整定计算方法相同。 区别：距离II段增加了瞬时动作的与门元件。当本端II段动作且收 不到闭锁信号时，立即跳闸。 注意：距离III段作为启动元件，其保护范围应超过正、反方向相 邻线末端母线，一般无方向性。
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
方向元件分析：
(4) 工频突变量方向元件 工频突变量方向元件能正确反应所有类型的故障，方向
性明确，无动作死区。不受负荷电流、系统振荡和短路点过 渡电阻的影响。
突变量只能在故障初期有效!
二、高频闭锁负序方向保护
利用负序功率方向元件构成的高频闭锁方向保护， 可以反应各种不对称故障。三相对称短路时，最开 始瞬间总有一个不对称过程，因此也可以反应。
双方向动作的负序功率方向元件KW2：正方向时 向下，反方向向上。
双方向动作的负序功率方向元件KW2：正方向时向下，反方向向 上。
KM1：反方向时起动收信机。 KM2：极化继电器，作用同以上KM5。
KM3：出口跳闸继电器。
1. 负序功率方向元件的工作原理及性能
反应负序功率的方向：与零序方向继电器类 似，负序功率的实际正方向应由线路指向母 线（也是由故障点产生的）。
闭锁信号
A1
2B 3
4C 5
6D
当区外故障时，被保护线路近短路点一侧为功率方向 为负，2和5发出闭锁信号，两侧收信机收到闭锁信号后将 各自保护闭锁。
当区内故障时，线路两端的短路功率方向均为正，发 信机均不向线路发送闭锁信号，保护的起动元件不被闭锁， 瞬时跳开两侧断路器。
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
一、闭锁式方向纵联保护的工作原理
闭锁信号
闭锁信号
M1
23
45
6
当区内故障并伴有通道破坏时，保护是否会正 确动作？
对于故障线路，两侧的功率方向均为正，都不会发信 号，因此，此时通道破坏，两端的保护仍能正确跳闸。
起动元件：I起动，表示出现故障。I1灵敏度较高，起动发信机， 发出高频闭锁信号；I2灵敏度较低则用于准备好跳闸回路（与门一 端）。
k1发生不对称短路时，M侧为正方向。这时进入M 端保护的负序 电流 超前于母线负序电压 的角度为
， 为保护安装处背后的系统阻抗阻抗角。
负序方向元件接线：通过负序电压和负序电流过滤器，分别接 入功率方向继电器的电压、电流线圈。根据发的信号不同，接 线极性不同。
6.9 闭锁式距离纵联保护
方向比较式纵联保护全线速动，但不能作为变电站母线 和下级线路的后备。
功率方向元件S：判别功率方向
中间继电器KM4，用于在内部故障时（功率方向继电器动作）停发 高频闭锁信号。
极化继电器KM5：工作线圈（左侧）有电流、制动线圈（右侧）无 电流时动作。
收信机：收两端的闭锁信号； 发信机：向两端发闭锁信号。
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
采用两个灵敏度不同的电流启动元件的原因： 由于被保护线路两侧的TA 有误差（最大达10 %）和两侧电流启 动元件的动作电流可能有士5％的误差。如果只用一个电流启动元 件，则在外部短路时，可能出现近短路侧的电流元件拒动、而远离 短路侧的启动元件动作的情况。于是，近短路侧的发信机不发信， 远离短路侧的收信机收不到高频闭锁信号，从而会使该侧断路器误 跳闸。