第4章输电线路纵联保护
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第四章纵联保护n
将线路两端电流互感器二次电流直接通过专门铺 设的导引线传送至对端保护二次回路，成为导引 线纵联保护。 特点： 信息无须加工，直接传送至对端，因而基本不存在同步 问题 保护原理一般采用电流差动原理，故也称导引线差动保 护。 简单可靠，不受系统运行方式影响，不受振荡影响
当用于输电线路时，采用如下两种接线方式：
传输效率低、高频信 号衰减大、受干扰也 大。但高频加工设备 省掉一半，造价便宜
与输电线路结合紧密，传 输效率高，但用的高频加 工设备多，造价高。
（二）电力线载波通道特点
工作带宽窄：50-400kHz。过低易受工频干扰，过高衰 耗太大 无中继通信距离长。可达几百公里。 经济方便，无须铺设其他信道，可与输电线路同步建设。 通信速率低，仅适合传送逻辑信号。因而适合于纵联方 向、纵联距离、纵联相差动保护。
阻波器
频率特性
L、C并联谐振回路，谐振于载波频率。 对载波电流：Z>1000Ω——————限制在本线路。 对工频电流：Z<0.04Ω——————畅流无阻。
结合电容器的容量很 小，对工频电流有很 大的阻抗，能阻止工 频电流侵入高频收发 信机，而对高频电流， 则阻抗很小，高频电 流可以顺利通过。
• 带通滤波器 ①通高频、阻工频 ②阻抗匹配：输电线路波阻抗约400Ω，高频 电缆波阻抗约100 Ω
原理接线图 A 灵敏度高 灵敏度低 功率方向元件 极化继电器：只有工作线圈单独通电时动作 外部故障
(B)
1起动 A端 2起动
1起动 B端 2起动
发闭锁信号 4的常闭触点 停发信号 3动作 4触点打开 5工作线圈通电 4的常闭触点 发闭锁 两端5制动 信号 线圈通电 3不动作
A
(B)
内部故障
φ
I M
当用于输电线路时，采用如下两种接线方式：
传输效率低、高频信 号衰减大、受干扰也 大。但高频加工设备 省掉一半，造价便宜
与输电线路结合紧密，传 输效率高，但用的高频加 工设备多，造价高。
（二）电力线载波通道特点
工作带宽窄：50-400kHz。过低易受工频干扰，过高衰 耗太大 无中继通信距离长。可达几百公里。 经济方便，无须铺设其他信道，可与输电线路同步建设。 通信速率低，仅适合传送逻辑信号。因而适合于纵联方 向、纵联距离、纵联相差动保护。
阻波器
频率特性
L、C并联谐振回路，谐振于载波频率。 对载波电流：Z>1000Ω——————限制在本线路。 对工频电流：Z<0.04Ω——————畅流无阻。
结合电容器的容量很 小，对工频电流有很 大的阻抗，能阻止工 频电流侵入高频收发 信机，而对高频电流， 则阻抗很小，高频电 流可以顺利通过。
• 带通滤波器 ①通高频、阻工频 ②阻抗匹配：输电线路波阻抗约400Ω，高频 电缆波阻抗约100 Ω
原理接线图 A 灵敏度高 灵敏度低 功率方向元件 极化继电器：只有工作线圈单独通电时动作 外部故障
(B)
1起动 A端 2起动
1起动 B端 2起动
发闭锁信号 4的常闭触点 停发信号 3动作 4触点打开 5工作线圈通电 4的常闭触点 发闭锁 两端5制动 信号 线圈通电 3不动作
A
(B)
内部故障
φ
I M
第4章 输电线路纵联保护
第四章 输电线路纵联保护 Pilot Protection for Transmission Lines
4.1 输电线路纵联保护概述 4.1.1 引言
电流保护和距离保护，其测量信息均取自输电线路的一侧，无法 区分本线路末端短路与相邻线路出口短路，无法实现全线速动。 输电线路的纵联保护，就是用某种通信通道将输电线两端或各端 的保护装置纵向连接起来，进行各端电气量的比较，以判断故障 在本线路范围内或外，从而决定是否动作。 图4.1
4.4 纵联电流差动保护
4.4.3 纵联 电流相位 差动保护
1、原理：
相差高频保护的构成
I 1、故障启动发信元件：不对称短路I 2I 和对称短路I -低定值 II 2、启动跳闸元件：I 2II 和I -高定值 +KI -以其正半波发高频电流 3、发信元件操作元件：I
1
2
4、收信比较时间t3元件
动作方程
I K I I I I m n m n op 0
4.4 纵联电流差动保护
4.4.2 两侧电流的同步测量 GPS 图4.23
1、纵联电流差动保护对传输容量和传输速度（数据同步）要求很高， 电力载波通道不能满足要求，一般用于短线和发电机、变压器、母线 上； 2、在微波、光纤和GPS技术成熟时，才在远距离线路上获得应用.
4.2.2 电力线载波通讯
2、电力线载波通道的特点
优点：
（1）无中继，通讯距离长； （2）经济、使用方便； （3）工程施工比较简单。 缺点： （1）易受高压线路的干扰； （2）速率低，难于满足纵联电流差动保护实时的要求。一般用来传递 状态信号，用于构成方向比较式纵联保护和电流相位比较式纵联保 护
4.2.2 电力线载波通讯
4.1 输电线路纵联保护概述 4.1.1 引言
电流保护和距离保护，其测量信息均取自输电线路的一侧，无法 区分本线路末端短路与相邻线路出口短路，无法实现全线速动。 输电线路的纵联保护，就是用某种通信通道将输电线两端或各端 的保护装置纵向连接起来，进行各端电气量的比较，以判断故障 在本线路范围内或外，从而决定是否动作。 图4.1
4.4 纵联电流差动保护
4.4.3 纵联 电流相位 差动保护
1、原理：
相差高频保护的构成
I 1、故障启动发信元件：不对称短路I 2I 和对称短路I -低定值 II 2、启动跳闸元件：I 2II 和I -高定值 +KI -以其正半波发高频电流 3、发信元件操作元件：I
1
2
4、收信比较时间t3元件
动作方程
I K I I I I m n m n op 0
4.4 纵联电流差动保护
4.4.2 两侧电流的同步测量 GPS 图4.23
1、纵联电流差动保护对传输容量和传输速度（数据同步）要求很高， 电力载波通道不能满足要求，一般用于短线和发电机、变压器、母线 上； 2、在微波、光纤和GPS技术成熟时，才在远距离线路上获得应用.
4.2.2 电力线载波通讯
2、电力线载波通道的特点
优点：
（1）无中继，通讯距离长； （2）经济、使用方便； （3）工程施工比较简单。 缺点： （1）易受高压线路的干扰； （2）速率低，难于满足纵联电流差动保护实时的要求。一般用来传递 状态信号，用于构成方向比较式纵联保护和电流相位比较式纵联保 护
4.2.2 电力线载波通讯
电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护
只有在两端保护的I段有重叠区时才能实现全线速动。
3 微波通信
频段为300~30000MHz，超短波的无线电波，频带宽，信息传输容量大，传 输距离不超过40~60km；距离较远时，要装设微波中继站，以增强和传递微 波信号。通信速率快，可用于纵联电流差动原理的保护。
4 光纤通信
1.光纤通信的构成
光发射机、光纤、中继器和光接收机。
（2）正常时有高频电流方式（长时发信） 在正常工作条件下发信机始终处于发信状态，沿高 频通道传送高频电流。
优点：高频通道部分经常处于监视的状态，可靠性高；且无 需收、发信机启动元件，简化装置。 缺点：经常处于发信状态，增加了对其他通信设备的干扰时 间；也易受外界高频信号干扰，应具有更高的抗干扰能力。
（希望不动） 一侧为正 一侧为负
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。
纵联保护：用某种通信信道将输电线 路两端的保护装置纵向联结起来，将 一端电气量（电流、功率方向等）传 到对端进行比较，判断故障在本线路 范围内还是范围之外，从而决定是否 切除被保护线路。
根据通道的构成，输电线路载波通信分为： “相-相”式 连接在两相导线之间 “相-地”式 连接在输电线一相导线和大地之间
1、输电线路载波通信的构成
继电
部分
G R
输电线路
高频阻波器 耦合电容器
连接滤波器 高频电缆
G 高频通道部分 R
接 地 开 关
继电
部分
(1)阻波器：阻波器是由 一电感线圈与可变电容器 并联组成的回路。当并联 谐振时，它所呈现的阻抗 最大（1000Ω以上），利 用这一特性，使其谐振频 率为所用的载波频率。这 样的高频信号就被限制在 被保护输电线路的范围以 内，而不能穿越到相邻线 路上去。但对工频电流而 言，阻波器仅呈现电感线 圈的阻抗，数值很小（约 为0.04Ω左右），并不影 响它的传输。
3 微波通信
频段为300~30000MHz，超短波的无线电波，频带宽，信息传输容量大，传 输距离不超过40~60km；距离较远时，要装设微波中继站，以增强和传递微 波信号。通信速率快，可用于纵联电流差动原理的保护。
4 光纤通信
1.光纤通信的构成
光发射机、光纤、中继器和光接收机。
（2）正常时有高频电流方式（长时发信） 在正常工作条件下发信机始终处于发信状态，沿高 频通道传送高频电流。
优点：高频通道部分经常处于监视的状态，可靠性高；且无 需收、发信机启动元件，简化装置。 缺点：经常处于发信状态，增加了对其他通信设备的干扰时 间；也易受外界高频信号干扰，应具有更高的抗干扰能力。
（希望不动） 一侧为正 一侧为负
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。
纵联保护：用某种通信信道将输电线 路两端的保护装置纵向联结起来，将 一端电气量（电流、功率方向等）传 到对端进行比较，判断故障在本线路 范围内还是范围之外，从而决定是否 切除被保护线路。
根据通道的构成，输电线路载波通信分为： “相-相”式 连接在两相导线之间 “相-地”式 连接在输电线一相导线和大地之间
1、输电线路载波通信的构成
继电
部分
G R
输电线路
高频阻波器 耦合电容器
连接滤波器 高频电缆
G 高频通道部分 R
接 地 开 关
继电
部分
(1)阻波器：阻波器是由 一电感线圈与可变电容器 并联组成的回路。当并联 谐振时，它所呈现的阻抗 最大（1000Ω以上），利 用这一特性，使其谐振频 率为所用的载波频率。这 样的高频信号就被限制在 被保护输电线路的范围以 内，而不能穿越到相邻线 路上去。但对工频电流而 言，阻波器仅呈现电感线 圈的阻抗，数值很小（约 为0.04Ω左右），并不影 响它的传输。
04 输电线路纵联保护
4.3.3 闭锁式距离纵联保护的构成
¾ 本线路故障： ZIII启动发信； ZII判断为正方向，启动停信；两侧均未收到高频闭锁信号
而跳闸。
4.3.3 闭锁式距离纵联保护的构成
¾ 外部故障： ZIII启动发信； ZII判断为反方向，不停信；两侧均收到高频闭锁信号而不
跳闸。
闭锁式距离纵联保护中的III段定时限距 具有为线路远端母线和相邻元件的远后备 能力。
它是以由短路功率为负的一侧发出高频闭 锁信号，这个信号被两端的收信机所接收，而 把保护闭锁。故称高频闭锁方向保护。
这种按闭锁信号构成的保护只在非故障线 路上才传送高频信号，而在故障线路上并不传 送高频信号。因此，在故障线路上由于短路使 高频通道可能遭到破坏时，并不会影响保护的 正确动作。
高频闭锁信号由非故障线的近故障点侧保 护发出。
4.4 纵联电流差动保护 4.4.1 纵联电流差动保护原理
线路两侧装有相同变比的TA
由于两侧电流互感器励磁特性不同，正常 运行及外部故障时流过的短路电流反映至二 次侧大小会不相同。此电流差称为不平衡电 流。
4.4 纵联电流差动保护
4.4.1 纵联电流差动保护原理
不平衡电流的值可计算为：
Iunb = 0.1Kst Knp Ik max
两侧电流相位差00
两侧电流相位差1800
4.1 输电线路纵联保护概述
4.1.2 输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析
两端测量阻抗的特征（距离纵联保护） (以II段距离为启动元件，采用方向阻抗特性）
区内故障：两侧测量阻抗均为短路阻抗 区外故障：两侧测量阻抗均为短路阻抗，但一侧 为反方向 正常运行时：两侧测量阻抗均为负荷阻抗
4. 2 输电线路纵联保护两侧信息量的交换
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
技能培训-输电线路纵联保护
第四章 输电线路纵联保护4.1 输电线纵联保护概述1 of 502 of 501.反应单侧电气量保护的缺陷Z Z2.反应两侧电量的输电线路纵联保护A+-B+k+CQF1QF2 QF2 Ⅰ段保护区QF1QF2 QF3QF4QF1 Ⅰ段保护区 60%-70%两侧I段保护公共区利用通信通道将两端的保护装置纵向联 结起来，将两端的电气量比较，以判断故障 在区内还是区外。
无法实现全线速动3 of 50理论上具有绝对的选择性4 of 503. 纵联保护信号传输方式(1)辅助导引线--导引线纵联保护 (2)电力线载波--高频保护 载波频率为：50～400kHZ (3)微波通讯--微波保护 频率为: 300～30000MHz (4)光纤通讯--光纤保护5 of 50 6 of 5014.纵联保护动作原理(1)方向比较式纵联保护 两侧继电器仅反应本侧电气量，利用通道将 继电器对故障方向判别结果传送到对侧，各 侧保护根据两侧继电器的动作通过逻辑判断 区分是区内还是区外故障； 传送逻辑信号； 分为方向纵联保护和距离纵联保护。
7 of 504.纵联保护动作原理(2)纵联电流差动保护 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； 在每侧直接比较两侧的电气量； 要求两侧信息同步采集。
8 of 50举例：纵联电流差动保护& I M1 & I M2& Ir举例：纵联电流差动保护& I N1& I M1 & I N2 & I M2& Ir& I N1& I N2II正常运行或区外故障：区内故障：& = −& , & = −& IM1 I N1 I M2 I N2& & & Ir = IM2 + IN2 = 0& & & & & & Ir = IM2+IN2 = (IM1+IN1) / nLH = Ik / nLH > I dz 动作9 of 50 10 of 50不动作1.构成：由继电保护、高频收发信机和高频通道组成。
第4章 输电线路纵联保护
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。
4.3.2电流启动方式的高频闭锁方向保护
线路每一侧的半套保护中装有两个高低灵敏度的电流启动元件 KA1和KA2，灵敏度较高KA1（整定值小）用来启动高频发信机发送 闭锁信号，而灵敏度低的KA2（整定值大）则用来启动保护的跳闸 回路。 方向元件S用来判别短路功率的方向，只有测得正方向故障时才 动作。
保护装置 光 CH TX 光纤 纤 光纤 接 Ａ RX 口 复 用 接 口 E1 ... 复 E1 用 接 口 光纤 光纤 保护装置 RX CH 光 纤 TX Ａ 接 口
SDH.E
SDH.E
SDH 2Mbit/s复用方式结构
2) 通信性能影响因素
(1) 时钟方式 (2) 光功率及通道裕度 (3) 抗干扰屏蔽要求 (4) 匹配问题
4.5.4光纤保护的发展趋势及应用前景
目前，在电力网络通信领域广泛使用的是以电复用为基本工作原 理的SDH/SONET同步数字体系，它具有强大的保护恢复能力和固 定的时延性能。由于采用电复用来提高传输容量具有一定的局限性， 尤其是在高速扩容及复杂拓扑结构的电力网络中渐渐难以满足组网 的要求，因此，从目前的电复用方式转向光复用方式将是电力光纤 网络的必然发展方向。
输电线路的纵联保护通过比较流过两端电流的幅值、两 端电流相位和流过两端功率的方向等，利用信息通道将一 端的电气量或其用于被比较的特征传送到对端，比较两端 不同电气量的差别构成不同原理的纵联保护。
如图：
M N
继电保护装置 高频信号 通信设备 通信通道
第四章输电线纵联保护
继电保护装置从TA,TV获取电压电流，形成或提取两端被比较的电气量特征，一方面 发送信息，一方面接收信息（通信通道），比较两端电气量特征，符合条件则动作 并告知对方。
Relay protection,copyright Zhang Jingjing I-2
4-1 输电线纵联保护概述
2、分类
A、按通道类型分 1)导引线纵联保护（需敷设导引线电缆） 2)电力线载波纵联保护（以线路为通道） 3)微波纵联保护 4)光纤纵联保护（短线路纵联保护主要通道形式） B、按保护动作原理分 1)方向比较式纵联保护（通道中传送逻辑信号） 2)纵联电流差动保护（通道中传送两侧电气量信号）
1、载波通道的构成 1)输电线路。 2)阻波器 由电感线圈和可变电容器并联组成的回路。f0为并联谐振的频率。 这样，高频讯号被限制在输电线范围内，而不穿越到相邻线路上。 50Hz工频电流阻波呈现较小阻抗，不影响其传输。
Relay protection,copyright Zhang Jingjing I-7
4-2 输电线纵联保护两侧信息的交换
8).高频收发讯机。 发讯机发出讯号，通过高频通道，送到对端收讯机中，也被自己的收讯机接收，高频 收讯机接收由本端和对端所发送的高频讯号，经过比较判断后，再动作于继电保护。 发讯分故障时发讯和长期发讯。
2、载波通道的特点
对于中长距离的输电线路，敷设专门的辅助导线，技术上、经济上是不合理的。 利用输电线路本身作为一个通道，在输电线传送50Hz工频电流的同时，迭加传送 一个讯号，以进行线路两端电气量的比较。讯号采用50～400kHz的高频电流。 1)无中继通信距离长（几百公里）； 2)经济，使用方便； 3)工程施工比较简单
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电力系统继电保护电子教案第四章输电线纵联保护
1. 环流式导引线保护
.
IM
* *
.
Im
.
IN
同极性端子
* *
.
In
动作线圈 动作线圈
导引线
制动线圈
同极性端子 制动线圈
线路两侧电流互感器的同极性端子经导引线连接起 来。继电器的动作线圈跨接在两导引线芯之间。如 果有制动线圈则它被串接在导引线的回路中。
.
IM
* *
.
Im
.
IN
* *
.
In
动作线圈 动作线圈
M
IM
k1 I N N
根据基尔霍夫电流定律(KCL)
可知：
UM
UN
在集总参数电路中，任何时刻，
内部故障
对任意一节点，所有支路电流相 量和等于零。用数学表达式表示 M IM
I N N k2
如下： I 0
区外故障
对于输电线路MN可以认为是一个节
点。
内部故障
I IM IN Ik
外部故障
I IM IN 0
.
IM
* *
.
Im
.
k1
IN
*
*
.
In
动作线圈 动作线圈
动作线圈中两侧电流同相
制动线圈
制动线圈的制动电流小于 动作线圈中的动作电流
制动线圈
在内部故障时，动作线圈中两侧电流同相，制动线圈 的制动电流小于动作线圈中的动作电流，保护能够可 靠动作。
2．均压法
.
IM
*
*
.
Im
.
IN
* *
.
In
平衡线圈 平衡线圈
(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,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问题,在经 济上也可以与导引线保护竞争。
电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护 ppt课件
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13
纵联保护的分类：
A. 按通信通道分：
(1) 导引线通道 需要沿线铺设导引线电缆传送电气量信息，其 投资随线路的长度而增加。此外，导引线越长， 其自身安全性越低。用于短线路。
(2) 电力线载波通道
利用输电线路本身作为通信通道，不需专门架 设通信通道，应用广泛。
注意：线路发生故障时通道可能遭到破坏。
ppt课件
12
纵联保护按通道类型分类
纵联保护信号传输方式： （1）以导引线作为通信通道：纵联差
动保护 （2）电力线载波：高频保护（方向高
频保护，相差高频保护），其中方向高 频保护又包括高频闭锁方向保护，高频 闭锁负序方向保护，高频闭锁距离保护； （3）微波：微波保护，长线路，需要 中继站；
将线路两端的电流相位（或功率方向）信息 转变为高频信号，经过高频耦合设备将高频信 号加载到输电线路上，输电线路本身作为高频 信号的通道将高频载波信号传输到对侧，对端 再经过高频耦合设备将高频信号接收，以实现 各端电流相位（或功率方向）的比较，称为高 频保护。
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20
根据通道的构成，输电线路载波通信分为： “相-相”式 连接在两相导线之间 “相-地”式 连接在输电线一相导线和大地之间
ppt课件
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1 导引线通信
利用铺设在输电线路两端变电站之间的二次电 缆传递被保护线路各侧信息的通信方式称之为 导引线通信，以导引线为通道的纵联保护称为 导引线纵联保护。
优点：不受系统振荡的影响，不受非全相的影响， 简单可靠 缺点：导引线不能太长
保护原理：电流差动原理
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适用于短线路
19
2 电力线载波通道（高频）
4
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U U U mn R1 X2
当输入量 为正序分 量时：
U X1
U R1
30
Uab1
I bc1
60
I ab1
1 R1 X1 3 X 2 3R2
Ubc1
Uca1
UX 2
U mn1 U R1 U X 2
4.1.3 纵联保护的基本原理 1.纵联电流差动保护 故障判别量： 两侧电流相量和 内部故障特征：其值很大，为短路点电流 动作条件：
I M I N I set
2.方向比较式纵联保护 故障判别量： 线路两侧功率方向的异同 内部故障特征：线路两侧功率方向相同 动作条件： 当线路两侧功率方向相同时，保护 动作；否则不动作
Ik 1
IN
N
k2
规定：电流的正方向为由母线流向线路 两侧电流相量和： 区内短路：I M I N I k 1
区外短路：I M I N 0
2 两端功率方向的故障特征 1）区内短路时： k1 M IM
SM
IN
N
规定：功率正方向为母线流向线路 此时线路两侧功率方向相同，均与正方向一致 2）区外短路时： M IM I N N k2
第4章 输电线路纵联保护
(Pilot Protection for Transmission Line )
4.1 输电线路纵联保护概述 4.1.1 引言 纵联保护：利用某种通信通道同时比较被保护元 件两侧电气量（即在线路两侧之间发生纵向的联 1 纵联保护的一般构成框图 系）在正常运行与故障时差异的保护。
(2) 主站时标与从站时标的核对
(3)采样时刻的调整:
t tsi (tr 3 td ) t si tmj
t 0主站采样超前从站；t 0主站采样滞后从站
为使两侧采样保持同步，常采用的稳定调整方式：
ts (i1)
2 基于具有统一时钟的 2
4.3 方向比较式纵联保护 4.3.1 工频故障分量的方向元件 4.3.2 闭锁式方向纵联保护 1．闭锁式方向纵联保护的工作原理 闭锁信号
A 1 2 B 3
闭锁信号
k1
4 C 5 6 D
Ik1
Ik1
2．闭锁式方向纵联保护的构成
A 1 2 B 3
k1
4
C
5
6
D
4.3.3 闭锁式距离纵联保护
SM
SN
SN
此时线路两侧功率方向相反 3）正常运行时： 线路两侧功率方向相反
3．两端电流相位特征 M IM
k1
IN
N
M
IM
IN
N k 2
假定全系统阻抗角相同，两侧电势相位一致 区内短路时，两侧电流同相位
区外短路和正常运行时，两侧电流相位差180°
4．两端测量阻抗的特征 区内短路时：短路阻抗，两侧距离Ⅱ段同时启动 外部短路时：短路阻抗，但一侧为反方向，该侧 的距离Ⅱ段不启动 正常运行时：负荷阻抗，距离Ⅱ段不启动
当输电线路较长时，M侧保护可能不动作
IM EN
此时，N侧收到的两侧高频信号 的相位差： 122 0.06 L
IN
N侧保护能动作 最终线路会出现相 继动作的现象
EM
60
70
90
3 负序滤过器 （1） 负序电压滤过器
1 R1 X1 3 X 2 3R2
当输入量为零序分量时：
I a0 Ib0 Ic0 I 0
U mn 0 1 ( I a 0 I 0 ) R jKUR ( I b 0 I c 0 ) nUA
I k . min 2 I set
取1、2中大者 灵敏度： K sen
带有制动特性的差动继电器
动作方程：
I r K res I res I op 0
Kres：制动系数
动作特性：
I op 0：门限
当采用具有制动特性的差动继电器时，制动电流 的选取： 1） 2）
I res 0.5 I m I n I res 0.5( I m I n )
4.4 纵联电流差动保护
4.4.1 纵联电流差动保护
1 工作原理
M IM
IM Im
k1
kD
Ir
In
IN IN
N
k2
正常运行及外部故障时，差动继电器中的电流为 不平衡电流
I unb
1 I ( I M I N ) I m n nTA
最大稳态不平衡电流： 最大暂态不平衡电流：
Uca 2
U R2
60
Ubc 2
I bc 2
3 j 30 j 90 U ab 2 (e e ) 2 3 3 j 30 j 60 U ab 2e 3U a 2e 2 2
（2） 负序电流滤过器
1 ( I I ) R jK ( I I ) U mn a 0 UR b c nUA
TA
TV
保护装置 通信设备 信道
保护装置 通信设备
2 分类 ：
按照所利用信息通道的不同，纵联保护分为： 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)
按照保护动作原理，纵联保护分为：
1) 方向比较式纵联保护
选择保护的闭锁角为：
b 7 15 0.06 L y
y 15
b 7 15 0.06 L y
Ir
IOP
（2）相继动作 M IM
k1
IN
N
k点短路时，M侧收到的两侧高频信号的相位差：
100 22 0.06 L 122 0.06 L
4.4.3 纵联电流相位差动保护 1 工作原理
利用被保护元件两侧电流在区内短路时几乎 同相、区外短路时几乎反相的差异，构成电流 相位差动保护 分析问题时，假定全系统阻抗角相同，两侧电 势相位一致 规定电流正方向为母线指向线路
M IM
M侧
N侧 M侧
I N N k1
M侧 N侧
M
IM
k2
IN N
通道中传送的是逻辑信号，而不是电气量 本身。依据所利用电气量的不同又可分为方 向纵联保护与距离纵联保护。 2) 纵联电流差动保护 通道中传送的是电流波形或代表电流相位 的信号。分为纵联电流差动保护和纵联电流相 位差动保护 。
4.1.2 输电线路短路时两侧电气量的故障特征 1．两端电流相量和的故障特征 1）区内短路时： N M IM IN k1 2）区外短路时： M IM
(4) 输电线路的任何故障都不会使通道工作破坏。 缺点：微波通道价格较贵（微波中继站）。
4.2.4 光纤通信
1.光纤通信的构成
2．光纤通信的特点 (1)通信容量大 (2)节约大量金属材料 (3)保密性好，敷设方便，不怕雷击，无感应性 能，不受外界电磁干扰，抗腐蚀和不怕潮。 不足：长距离通信时，要用中继器及其附加设 备；当光纤断裂时不易找寻或连接。
4.2.2 电力线载波通信 1．电力线载波通信的构成 “相一地”式载波通道比较经济
连接滤波器 阻波器 接地开关
耦合电容器
高频收、发信机
电缆
发 收 信 信 发 收 信 信 继电 部分
继电 部分
(1) 输电线路
(2) 阻波器
作用：“阻高频，通工频”
阻波器
(3) 耦合电容器
作用：“通高频，阻工频”
防止其误动的措施：采用线路侧电压
2 功率倒向对方向比较式纵联保护的影响及应对 措施
应对措施：发 信元件动作后 延时t1返回
3 分布电容对负序方向纵联保护的影响及应对措施 影响：当TV接于线路上时，由于电容电流的影 响会使负序方向纵联保护误动 措施： 增大定值或增加延时；在保护装置中加 进消除分布电容影响的补偿措施
4.2 输电线路纵联保护两侧信息的传送 4.2.1 导引线通信 （1）环流式 正常运行或外部故障时
动作 线圈 制动线圈
导引线
动作 线圈 制动线圈
（2）均压式(电压平衡原理)
正常运行或外部故障时
优点： 不受系统振荡、非全相运行的影响
简单可靠，维修工作量极少 不足： 保护装置的性能受导引线参数和长度影响
jKUR ( I b I c )
U mn
1 (Ia I0 )R nUA
1 当输入量为正 U mn ( I a I 0 ) R jKUR ( I b I c ) 序分量时： nUA 1 ( 1 R 3K ) U mn1 I a1R jKUR ( I b1 I c1 ) I a1 UR nUA nUA
M侧 N侧
N侧
单频制闭锁式电流相位差动保护原理框图
2 纵联电流相位差动保护的动作特性与相继动作 （1）动作特性
TA 7
BH 15
L 0.06 L L单位取km 7 15 0.06 L
区外短路时，两侧收到的高频电流之间相 差 180 时，与理想情况偏差最大。
cos(180 mn ) 0
I I cos(180 ) m n mn I 3） res 0
cos(180 mn ) 0
4.4.2 两侧电流的同步测量 1 基于数据通道的同步方法 (1)通道延时的测定
tr 2 tm1 tm td 2
4.3.4 影响方向纵联保护正确工作的因素及 应对措施
1 非全相运行对负序方向纵联保护的影响及应对 措施