继电保护(黄少锋)—纵联(4)
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在一个节点中，流入的电流等于流出的电流。
按照继电保护规定的正方向： —— 指向被保护元件。
那么，基尔霍夫电流定律可以修改为：在任何一 个节点中，流入的电流之和等于0。
下面，用图例说明。
7
I1
I2
流I 入 1I 4 ； ： 流 I 2I 3 出 I 5
基尔霍夫电流定律：
I5
I4
I3
I 1 I 4 I 2 I 3 I 5
2
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，可以作为后备保护或 出口故障的第二种保护。
（通常设计为：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，但是，不能作为后备保护。
3
在设备的“纵向”之间，进行信号交 换
横向关系 (如：横向故障)
内部故障 （希望动作）
两侧均为正
一侧动作 一侧不动作
两侧均动作
电流相位 相位差 180
接近同相
如何应用这些特征？后面陆续予以介绍。
15
4.1.3 纵联保护的基本原理
一、纵联电流差动保护
依据两侧电流相量和（瞬时值和）的故障特征，
即，基尔霍夫电流定律。
由 I j 0 ，I 得 m I n ： Ise —t— 动作门槛
20
漏电保安器——原理类似于差动保护（供了解）。
TA TV
TA TV
继电保护装置
继电保护装置
通信设备
通信通道
通信设备
输电线路纵联保护结构框图
4
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）
还可以将通道类型与动作原理结合起来进行称呼。 如：光纤电流差动（简称：光差），高频距离。
Ise考 t 虑 TA误差、分布电容 影等 响因 。素
M Im 发电机、变
In N
压器、母线等
Im .R
In .R
反映 I m I n 了 基本思路仍然适用
I
17
分相电流差动保护的优点：
1）具有选择性好、可靠、灵敏、快速的优点； 2）具有明确区分内部和外部故障的能力； 3）具有自然选相的功能； 4）不受运行方式、非全相、串补电容、转换性故
障、同杆并架线路的跨线故障、振荡及振荡中 再故障等因素的影响（受振荡的影响很小）； 5）内部短路电流通常都大于差动电流的启动值。
原理最好的保护
18
缺点：
1）增加两侧信息交换的通道——增加了复杂性。
2）几乎不反映纵向短路。仍然存 I m 在 I n： 0
Im
In
3）采用导线实现线路两侧的信号交换时，导线 （导引线）太长，更容易出现故障，容易烧毁（一 次短路后，感应电流太大）。
M
IL
N
2、外部短路
P
M
（为正）
M
P
（为负）
N
N
K
P
M
3、内部短路 M
PM
P
N
N
K
P
N
11
三、两侧电流相位的故障特征
1、正常运行 M
IL
N
i L iM＝iL
IM
IN
iN iL
im与in的相位相反2、区外故障类似 12
三、两侧电流相位的故障特征
3、区内故障 M
N
K
im
IM
IN
in
im与in接近于同相位
被保护设备
IM
IN
从负荷(或外部短路)电流的特征看：I 'MI 'N0
——即电流差＝0 ——>若有电流差，就动作。
按继电保护规定的正方向（或计算原理），应当
是：电流和保护。即： I j 0 I M I N 0
但是，习惯成俗，仍然称为：差动保护。 10
二、两侧功率方向的故障特征
1、正常运行
4）不能作为后备（所有纵联保护的缺点）。
因此，主要应用于：发电机、变压器、母线、电 抗器等就近连接TA的保护中。
19
漏电保安器——原理类似于差动保护（供了解）。
反映 I 1（ I 2） ＝IK
漏电保安器
被反应出来
火线 II11
零线 I22
IK
I 1I2 30m时A,漏电保安器动作跳闸 安全电流的标准：≤ 30mA
I1
I2
在正常运行和外部短时路，
仍然有：Ij 0，或i（j t） 0
设计区别的门槛
I5 被保护设备
内部短路时，存 I在 j ： IK
I4
I3 二者区别很大，就构成了继电保
IK
护原理 —— 电流差动保护。
广泛应用于各种设备的保护。
9
“电流差动”名称的来历(与规定方向有关)：
I'M M
IL
I'N N
改写 I 1 I 4 为 I 2 I 3 I ： 5 0
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：
I1
I2
I5 I4
I3
I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 0
简写为 I j： 0 更一般为 i（ j t） ： 0
8
基尔霍夫电流定律的拓展： 将节点拓展为一个封闭区域。
Ise考 t 虑 TA误差、分布电容 影等 响因 。素
M Im
In N
Im .R
反映 I m I n 了
I
In .R
16
4.1.3 纵联保护的基本原理
一、纵联电流差动保护
依据两侧电流相量和（瞬时值和）的故障特征，
即，基尔霍夫电流定律。
由 I j 0 ，I 得 m I n ： Ise —t— 动作门槛
与两侧电势角度相关联
13
四、两侧测量阻抗的故障特征
1、正常和
M M侧阻抗区域
NK
区外故障
IM
N侧阻抗区域IN
一侧阻抗可能动作，另一侧阻抗不动作。
2、区内故障
M M侧阻抗区域
K
N
IM
两侧阻抗均动作。
N侧阻抗区域IN
14
归纳：
方Βιβλιοθήκη Baidu元件 阻抗元件
特征分界
正常运行 或外部故障
（希望不动） 一侧为正 一侧为负
第四章 输电线路纵联保护
1
4.1.1 输电线纵联保护概述
仅利用线路一侧的电气量所构成的继电保护（单 端电气量），无法区分本线路末端与相邻线路（或 元件）的出口故障，如：电流保护、阻抗保护。
为此，设法将被保护元件两端(或多端)的电气量 进行同时比较,以便判断故障在区内？还是区外？
将两端保护装置的信号纵向联结起来，构成纵联 保护。——与横向故障的称谓进行对应比较（后面 再用图例说明“纵、横”的区别）。
通道(信号交换手段)
5
4.1.2 两侧电气量的特征
分析、讨论特征的目的： 寻找内部故障与其他工况（正常运行、外部故障
）的特征区别和差异 ——>提取判据，构成继电保 护原理。
当然，构成原理后，再分析影响因素；并研究消 除影响因素的对策、措施（需要权衡利弊）。
6
一、两侧电流相量和(瞬时值和)的故障特征 基尔霍夫电流定律：
按照继电保护规定的正方向： —— 指向被保护元件。
那么，基尔霍夫电流定律可以修改为：在任何一 个节点中，流入的电流之和等于0。
下面，用图例说明。
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I1
I2
流I 入 1I 4 ； ： 流 I 2I 3 出 I 5
基尔霍夫电流定律：
I5
I4
I3
I 1 I 4 I 2 I 3 I 5
2
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，可以作为后备保护或 出口故障的第二种保护。
（通常设计为：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，但是，不能作为后备保护。
3
在设备的“纵向”之间，进行信号交 换
横向关系 (如：横向故障)
内部故障 （希望动作）
两侧均为正
一侧动作 一侧不动作
两侧均动作
电流相位 相位差 180
接近同相
如何应用这些特征？后面陆续予以介绍。
15
4.1.3 纵联保护的基本原理
一、纵联电流差动保护
依据两侧电流相量和（瞬时值和）的故障特征，
即，基尔霍夫电流定律。
由 I j 0 ，I 得 m I n ： Ise —t— 动作门槛
20
漏电保安器——原理类似于差动保护（供了解）。
TA TV
TA TV
继电保护装置
继电保护装置
通信设备
通信通道
通信设备
输电线路纵联保护结构框图
4
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）
还可以将通道类型与动作原理结合起来进行称呼。 如：光纤电流差动（简称：光差），高频距离。
Ise考 t 虑 TA误差、分布电容 影等 响因 。素
M Im 发电机、变
In N
压器、母线等
Im .R
In .R
反映 I m I n 了 基本思路仍然适用
I
17
分相电流差动保护的优点：
1）具有选择性好、可靠、灵敏、快速的优点； 2）具有明确区分内部和外部故障的能力； 3）具有自然选相的功能； 4）不受运行方式、非全相、串补电容、转换性故
障、同杆并架线路的跨线故障、振荡及振荡中 再故障等因素的影响（受振荡的影响很小）； 5）内部短路电流通常都大于差动电流的启动值。
原理最好的保护
18
缺点：
1）增加两侧信息交换的通道——增加了复杂性。
2）几乎不反映纵向短路。仍然存 I m 在 I n： 0
Im
In
3）采用导线实现线路两侧的信号交换时，导线 （导引线）太长，更容易出现故障，容易烧毁（一 次短路后，感应电流太大）。
M
IL
N
2、外部短路
P
M
（为正）
M
P
（为负）
N
N
K
P
M
3、内部短路 M
PM
P
N
N
K
P
N
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三、两侧电流相位的故障特征
1、正常运行 M
IL
N
i L iM＝iL
IM
IN
iN iL
im与in的相位相反2、区外故障类似 12
三、两侧电流相位的故障特征
3、区内故障 M
N
K
im
IM
IN
in
im与in接近于同相位
被保护设备
IM
IN
从负荷(或外部短路)电流的特征看：I 'MI 'N0
——即电流差＝0 ——>若有电流差，就动作。
按继电保护规定的正方向（或计算原理），应当
是：电流和保护。即： I j 0 I M I N 0
但是，习惯成俗，仍然称为：差动保护。 10
二、两侧功率方向的故障特征
1、正常运行
4）不能作为后备（所有纵联保护的缺点）。
因此，主要应用于：发电机、变压器、母线、电 抗器等就近连接TA的保护中。
19
漏电保安器——原理类似于差动保护（供了解）。
反映 I 1（ I 2） ＝IK
漏电保安器
被反应出来
火线 II11
零线 I22
IK
I 1I2 30m时A,漏电保安器动作跳闸 安全电流的标准：≤ 30mA
I1
I2
在正常运行和外部短时路，
仍然有：Ij 0，或i（j t） 0
设计区别的门槛
I5 被保护设备
内部短路时，存 I在 j ： IK
I4
I3 二者区别很大，就构成了继电保
IK
护原理 —— 电流差动保护。
广泛应用于各种设备的保护。
9
“电流差动”名称的来历(与规定方向有关)：
I'M M
IL
I'N N
改写 I 1 I 4 为 I 2 I 3 I ： 5 0
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：
I1
I2
I5 I4
I3
I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 0
简写为 I j： 0 更一般为 i（ j t） ： 0
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基尔霍夫电流定律的拓展： 将节点拓展为一个封闭区域。
Ise考 t 虑 TA误差、分布电容 影等 响因 。素
M Im
In N
Im .R
反映 I m I n 了
I
In .R
16
4.1.3 纵联保护的基本原理
一、纵联电流差动保护
依据两侧电流相量和（瞬时值和）的故障特征，
即，基尔霍夫电流定律。
由 I j 0 ，I 得 m I n ： Ise —t— 动作门槛
与两侧电势角度相关联
13
四、两侧测量阻抗的故障特征
1、正常和
M M侧阻抗区域
NK
区外故障
IM
N侧阻抗区域IN
一侧阻抗可能动作，另一侧阻抗不动作。
2、区内故障
M M侧阻抗区域
K
N
IM
两侧阻抗均动作。
N侧阻抗区域IN
14
归纳：
方Βιβλιοθήκη Baidu元件 阻抗元件
特征分界
正常运行 或外部故障
（希望不动） 一侧为正 一侧为负
第四章 输电线路纵联保护
1
4.1.1 输电线纵联保护概述
仅利用线路一侧的电气量所构成的继电保护（单 端电气量），无法区分本线路末端与相邻线路（或 元件）的出口故障，如：电流保护、阻抗保护。
为此，设法将被保护元件两端(或多端)的电气量 进行同时比较,以便判断故障在区内？还是区外？
将两端保护装置的信号纵向联结起来，构成纵联 保护。——与横向故障的称谓进行对应比较（后面 再用图例说明“纵、横”的区别）。
通道(信号交换手段)
5
4.1.2 两侧电气量的特征
分析、讨论特征的目的： 寻找内部故障与其他工况（正常运行、外部故障
）的特征区别和差异 ——>提取判据，构成继电保 护原理。
当然，构成原理后，再分析影响因素；并研究消 除影响因素的对策、措施（需要权衡利弊）。
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一、两侧电流相量和(瞬时值和)的故障特征 基尔霍夫电流定律：