第四章

輸電線路縱聯保護14.1.1輸電線縱聯保護概述為此，設法將被保護元件兩端(或多端)的電氣量進行同時比較,以便判斷故障在區內？還是區外？將兩端保護裝置的信號縱向聯結起來，構成縱聯保護?！c橫向故障的稱謂進行對應比較（后面再用圖例說明“縱、橫”的區別）。僅利用線路一側的電氣量所構成的繼電保護（單端電氣量），無法區分本線路末端與相鄰線路（或元件）的出口故障，如：電流保護、阻抗保護。2單端電氣量保護：僅利用被保護元件的一側電氣量，無法區分線路末端和相鄰線路的出口短路，可以作為后備保護或出口故障的第二種保護。（通常設計為：三段式）?？v聯保護：利用被保護元件的各側電氣量，可以識別：內部和外部的故障，但是，不能作為后備保護。3縱聯保護有多種分類方法，可以按照通道類型或動作原理進行分類。1）通道類型：導引線電力線載波微波光纖2）動作原理：比較方向比較相位基爾霍夫電流定律（差電流）還可以將通道類型與動作原理結合起來進行稱呼。如：光纖電流差動（簡稱：光差），高頻距離。通道(信號交換手段)5分析、討論特征的目的：尋找內部故障與其他工況（正常運行、外部故障）的特征區別和差異——>提取判據，構成繼電保護原理。4.1.2兩側電氣量的特征當然，構成原理后，再分析影響因素；并研究消除影響因素的對策、措施（需要權衡利弊后，再確定是否采用）。6一、兩側電流相量和(瞬時值和)的故障特征基爾霍夫電流定律：

在一個節點中，流入的電流等于流出的電流。按照繼電保護規定的正方向：——指向被保護元件。那么，基爾霍夫電流定律可以修改為：在任何一個節點中，流入的電流之和等于0。下面，用圖例說明。7，就構成了繼電保護原理——電流差動保護。廣泛應用于各種設備的保護?；鶢柣舴螂娏鞫傻耐卣梗?/p>

將節點拓展為一個封閉區域。二者區別很大被保護設備設計區別的門檻9，應當是：電流和保護。即：從負荷(或外部短路)電流的特征看：“電流差動”名稱的來歷(與規定方向有關)：——即電流差＝0按繼電保護規定的正方向（或計算原理）但是，習慣成俗，仍然稱為：差動保護?！?gt;若有電流差，就動作。10二、兩側功率方向的故障特征1、正常運行2、外部短路3、內部短路（為正）（為負）113、區內故障三、兩側電流相位的故障特征13四、兩側測量阻抗的故障特征1、正常和區外故障一側阻抗可能動作，另一側阻抗不動作。2、區內故障兩側阻抗均動作。14歸納：正常運行或外部故障內部故障方向元件兩側均為正阻抗元件一側為正一側為負一側動作一側不動作兩側均動作（希望動作）（希望不動）特征分界

如何應用這些特征？后面陸續予以介紹。電流相位相位差接近同相154.1.3縱聯保護的基本原理一、縱聯電流差動保護

依據兩側電流相量和（瞬時值和）的故障特征，即，基爾霍夫電流定律。基本思路仍然適用——動作門檻17分相電流差動保護的優點：1）具有選擇性好、可靠、靈敏、快速的優點；2）具有明確區分內部和外部故障的能力；3）具有自然選相的功能；4）不受運行方式、非全相、串補電容、轉換性故障、同桿并架線路的跨線故障、振蕩及振蕩中再故障等因素的影響（受振蕩的影響很?。?；

5）內部短路電流通常都大于差動電流的啟動值。原理最好的保護18缺點：1）增加兩側信息交換的通道——增加了復雜性。2）幾乎不反映縱向短路。

3）采用導線實現線路兩側的信號交換時，導線（導引線）太長，更容易出現故障，容易燒毀（一次短路后，感應電流太大）。

因此，主要應用于：發電機、變壓器、母線、電抗器等就近連接TA的保護中。

4）不能作為后備（所有縱聯保護的缺點）。

19二、距離縱聯保護（方向比較式縱聯保護）M側保護N側保護1）區內故障啟動＋Z均動作——>兩側無延時跳閘：簡述信號交換與邏輯的過程阻抗動作信息的交換21二、距離縱聯保護（方向比較式縱聯保護）M側保護N側保護1）區內故障啟動＋Z均動作——>兩側無延時跳閘：簡述信號交換與邏輯的過程阻抗動作信息的交換22至少一側的Z不動——>兩側均不跳閘二、距離縱聯保護（方向比較式縱聯保護）M側保護N側保護阻抗動作信息的交換2）區外故障：簡述信號交換與邏輯的過程23信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側保護M側保護N側保護

還可以利用這樣的特征：

區外短路時，至少有一側為負（或不動）。上述結構稱為：閉鎖式。僅傳輸一個信號。25信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側保護區外短路時，至少有一側為負（或不動）。集電極開路1）上圖所示的區外故障閉鎖兩側保護！M側Z不動，持續發閉鎖信號，兩側均不跳。N側Z動也無效26信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側保護區外短路時，至少有一側為負（或不動）。2）區內故障27信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側保護區外短路時，至少有一側為負（或不動）。2）區內故障通道上，無閉鎖信號兩側均滿足跳閘條件29三、電流相位比較式縱聯保護區內故障動作區域稱為：相差保護考慮誤差后304.2輸電線路縱聯保護兩側信息的交換信號交換的途徑（通道）：1、導引線通信。2、電力線載波。3、微波通信。4、光纖通信。311）導引線方式主要應用于：發電機、母線、變壓器、電抗器等保護中?！獌H應用于就近的TA連接方式。2）電力線載波僅傳輸“有”、“無”高頻信號。主要應用于傳輸：方向或相位信息。3）光纖通信可以傳輸較多的數字信息。如：傳輸三相電流、電壓的采樣值、相量、跳閘信息、斷路器狀態信息等，并且有校驗碼，可靠性很高。

324）微波通信也可以傳輸數字信息。但衰減受氣候影響較大，且屬于“視距傳輸”，傳輸距離受限制。視距地球半徑r約6360km設h=100m時，33微波通信、光纖通信部分——自學（重點：基本原理、特點）光纖與電流差動原理的結合，構成了目前最好的保護方式——光纖差動保護（簡稱：光差）。其優缺點在前面已經說明了。下面，簡單地說明：在電力線載波方式中，各主要模塊的功能或作用。34“相-地”制高頻通道示意圖電力線載波輸電線(傳輸信號)35“相-地”制高頻通道示意圖電力線載波阻波器對高頻呈現開路，對工頻呈現

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0.04歐36結合電容器對高頻呈現小阻抗，對工頻呈現開路“相-地”制高頻通道示意圖電力線載波37“相-地”制高頻通道示意圖連接濾波器電力線載波38“相-地”制高頻通道示意圖高頻電纜電力線載波39“相-地”制高頻通道示意圖保護間隙電力線載波40“相-地”制高頻通道示意圖接地刀閘電力線載波41“相-地”制高頻通道示意圖高頻收發信機電力線載波421）長期發信方式——正常有高頻電流方式2、高頻通道工作方式也是信號信號平時故障時高頻載波——只能體現“有高頻”和“無高頻”2個信息1是信號，0也是信號！432.高頻通道工作方式2）故障啟動發信方式——正常無高頻電流方式信號3）移頻方式故障時刻信號

信號信號443、高頻信號的應用(1)跳閘信號(2)允許信號(3)閉鎖信號高頻信號是跳閘的充分條件高頻信號是跳閘的必要條件，但不是充分條件收不到高頻信號是跳閘的必要條件454.3閉鎖式距離縱聯保護

方向判別：

1）超范圍的方向阻抗元件。

2）超范圍的功率方向元件。

——稱為：閉鎖式縱聯距離。

——稱為：閉鎖式縱聯方向。重點介紹常用的閉鎖式縱聯距離。46時間元件的表示方法：47啟動元件與阻抗之間的靈敏度配合：48一般t2為4～16ms(等對側信號發過來)高頻閉鎖距離保護的原理接線圖t1≈100ms(確保兩側阻抗元件返回后,才撤銷高頻)三個時間的作用49高頻閉鎖距離的邏輯工作過程以M側為例說明工作過程，適當地方再指出N側的不同之處。紅色表示：動作，或邏輯為1。501）區外故障以M側為例說明工作過程N側類似511）區外故障以M側為例說明工作過程N側類似521）區外故障以M側為例說明工作過程先閉鎖，防誤動；同時，測試收信回路的完好性。531）區外故障以M側為例說明工作過程541）區外故障以M側為例說明工作過程551）區外故障以M側為例說明工作過程如果對側高頻信號沒有傳過來，會出現無閉鎖信號。561）區外故障以M側為例說明工作過程如果對側高頻信號沒有傳過來，會出現無閉鎖信號。沒有t2延時，則立即滿足動作條件。57區外故障邏輯過程的簡單歸納：1）故障時，兩側先啟動，并且都發信。2）正方向元件動作——僅停止本側發信。3）反方向側繼續發信——閉鎖兩側保護。利用的特征：任一側為負，就閉鎖保護。582）區內故障以M側為例說明工作過程啟動和發信的過程與前面是一致的592）區內故障以M側為例說明工作過程60以M側為例說明工作過程兩側都停發高頻2）區內故障612）區內故障以M側為例說明工作過程兩側都是如圖標識的邏輯跳閘62區內故障邏輯過程的簡單歸納：1）故障時，兩側先啟動，并且都發信。2）正方向元件動作——僅停止本側發信。3）兩側都停信——兩側保護立即跳閘。利用的特征：兩側阻抗均動作，就發跳令。633）需要防止“功率倒向”的影響非故障線#1為負#2為正如果先跳開#1為正#2為負再如果保護2識別“由正變負(功率倒向)”過程慢一些，就可能短時出現：兩側均為正的情況——導致誤動。故障30ms以后，才可能出現“功率倒向”。解決辦法：故障30ms以后，如果再滿足動作條件，需要延時確認?！肮β实瓜颉?44）防振蕩影響的對策防功率倒向影響的對策確認40ms與距離I、II段類似，短時開放150ms。65

相差高頻保護

利用高頻載波信號傳輸兩側電流的半周信號。

目前，基本上不采用了。其優點幾乎都被光纖電流差動保護所涵蓋，另外，光差還有其他更多的優點。

介紹的目的：了解特征的利用。66調制過程可以理解為（僅作為理解）：

高頻信號高頻67區內故障時

調制高頻信號與電流幅值無關。如圖，紅色的高頻信號(對側發過來)是經過了傳輸的衰減所致。

將正半周方波調制成高頻信號

出現斷續(大于閉鎖角)的高頻信號，滿足動作條件

68外部故障時

調制兩側高頻信號銜接起來(高頻信號是連續的)，無高頻間斷，不滿足動作條件。

694.4縱聯電流差動保護——動作門檻?？紤]TA誤差、分布電容等影響因素，并躲不平衡電流、非周期分量。70外部短路最大電流(二次值)非周期分量系數TA同型系數(同型取0.5,不同型取1)10%誤差二次電流一次電流理想飽和曲線10%誤差71外部短路最大電流(二次值)非周期分量系數TA同型系數(同型取0.5,不同型取1)10%誤差二次電流一次電流理想飽和曲線10%誤差1)不同型時，最大誤差：10%2)同型時,考慮都有誤差,最大為：0.5×10%=5%72考慮到：電流互感器的傳變誤差是隨著電流的大小而變化的。為此，更科學的方案是：制動量為浮動的。動作量制動量

在所有電流差動保護中，研究內容之一：制動量如何選擇？常用的制動量為：73常用動作方程修改為：進一步考慮到：電流較小時，誤差會使得上式誤動。因此，再加入一個最小電流的限定：動作區744.4.2兩側異地電流的同步測量1、基于數據通道（光纖通信）的同步方法假設M側為主站(基準側)、N側為從站(需要調整同步)失步狀態主站從站754.4.2兩側異地電流的同步測量1、基于數據通道（光纖通信）的同步方法假設M側為主站(基準側)、N側為從站(需要調整同步)失步狀態主站從站76失步狀態主站從站在來回路徑(路由)一樣的條件下，有：于是77兩側同步的步驟：1）從站將發給主站；2）主站利用已知的，求出，再發給從站；3）從站根據進行采用時刻的跳整，實現同步。失步狀態主站從站78主站從站不同步時間差79

上述方案是光纖差動保護中最常用的同步方法。應用的前提是：來回路由一樣（路徑一致）。

如果來回路由不一致，那么，光纖差動保護在正常運行時將出現差電流，這是最大的擔憂。解決措施之一：差電流與電流啟動同時出現才開放保護。1）僅有差電流——失步或其他原因→告警。2）差電流與電流啟動同時出現——故障或TA斷線。?差電流與兩側電流均啟動——故障特征。?差電流與一側電流啟動、另一側電壓低

——>也是故障的特征。80如果不同步，會誤動。2007年