纵联保护载波通道构成及其应用共67页
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第4章输电线路纵联保护-PPT文档资料
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
SM
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
I N N k2
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°
ห้องสมุดไป่ตู้
高频收、发信机
电缆
继电 部分
发收 发收 信信 信信
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” (4) 连接滤波器 起到阻抗匹配的作用，从而减 少高频能量的附加衰耗
⑸ 高频收、发信机
(6) 接地开关
耦合电容器
连接滤波器
耦合电容器 连接滤波器
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
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
阻波器 接地开关
连接滤波器
耦合电容器
第5章 自动重合闸
5.1 自动重合闸的作用及对它的基本要求
5.1 .1自动重合闸的作用
自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需 要自动投入的一种自动装置。 运行经验表明,架空线路大多数故障是瞬时性的如：
（1）雷击过电压引起绝缘子表面闪络 （2）大风时的短时碰线 （3）通过鸟类身体（或树枝）放电
纵联保护的原理及通道共83页文档
不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
纵联保护的原理及通道 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
纵联保护的原理及通道 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
2_纵联保护的载波通道构成及其应用
纵联保护载波通道 构成及其应用
南瑞继保电气有限公司 戚朝银
1
目
录
纵联保护载波通道的构成
一、高频保护信号传输衰耗 二、高频收发信机的工作电平和裕度 三、高频通道整组试验 四、高频通道测量方法
2
纵联保护载波通道的构成
高压输电线路及其加工 和连接设备（阻波器、 耦合电容、结合滤波器、 高频收发信机）与高压 线路保护装置一起构成 输电线路全线速动的主 保护―电力线载波纵联 保护（简称高频保护）, 利用高压输电线路构成 的双高频保护仍然是目 前国内电网的主要运行 方式。
3
图一 纵联保护载波通道的构成
4
方向纵联保护
• 故障的方向性 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。 • 方向纵联保护 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，而且由收发信 机发出高频信号，对侧收发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，都不发送高频信号，两侧收 信机接收不到高频信号，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。
10
宽带调谐线路阻波器
在设计高频通道阻波器时， 通常取母线分流损耗为2dB。 如果母线分流损耗，仅仅比 设计值偏高1dB左右,甚至更小一 个数值,阻波器故障现象并不十分 明显，但是阻波器的调谐元件、 放电间隙击穿损坏的可能性却大 大的增加。 虽然高频收发信机的收信电 平裕度满足正常运行条件，但是 母线的高频阻抗受到运行条件或 者接线方式的影响，分流损耗将 随母线的工作状况而改变。 对阻波器的背后保护区外 （母线故障）发生短路故障的时 刻，母线分流损耗会剧烈地增加， 甚至出现高频阻波器特殊故障， 导致高频通道异常。 阻波器故障较多的是避雷器 和调谐电路故障引起的。 11
南瑞继保电气有限公司 戚朝银
1
目
录
纵联保护载波通道的构成
一、高频保护信号传输衰耗 二、高频收发信机的工作电平和裕度 三、高频通道整组试验 四、高频通道测量方法
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纵联保护载波通道的构成
高压输电线路及其加工 和连接设备（阻波器、 耦合电容、结合滤波器、 高频收发信机）与高压 线路保护装置一起构成 输电线路全线速动的主 保护―电力线载波纵联 保护（简称高频保护）, 利用高压输电线路构成 的双高频保护仍然是目 前国内电网的主要运行 方式。
3
图一 纵联保护载波通道的构成
4
方向纵联保护
• 故障的方向性 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。 • 方向纵联保护 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，而且由收发信 机发出高频信号，对侧收发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，都不发送高频信号，两侧收 信机接收不到高频信号，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。
10
宽带调谐线路阻波器
在设计高频通道阻波器时， 通常取母线分流损耗为2dB。 如果母线分流损耗，仅仅比 设计值偏高1dB左右,甚至更小一 个数值,阻波器故障现象并不十分 明显，但是阻波器的调谐元件、 放电间隙击穿损坏的可能性却大 大的增加。 虽然高频收发信机的收信电 平裕度满足正常运行条件，但是 母线的高频阻抗受到运行条件或 者接线方式的影响，分流损耗将 随母线的工作状况而改变。 对阻波器的背后保护区外 （母线故障）发生短路故障的时 刻，母线分流损耗会剧烈地增加， 甚至出现高频阻波器特殊故障， 导致高频通道异常。 阻波器故障较多的是避雷器 和调谐电路故障引起的。 11
纵联保护
第二节 纵联保护的通信通道
在高压输电线路上，要求无延时地切除 被保护线路内部的故障。此时，电流保护和 距离保护都不能满足要求。纵联差动保护可 以实现全线速动。但其需敷设与被保护线路 等长的辅助导线，这在经济上、技术上都有 难以实现。
采用高频保护 解决办法：
高频保护： 是用高频载波代替二次导线，传送线路两侧电信号，所 以高频保护的原理是反应被保护线路首末两端电流的差或功 率方向信号，用高频载波将信号传输到对侧加以比较而决定 保护是否动作。
二、高频闭锁负序方向保护
方向高频保护在系统振荡时可能误动， 如何防止系统振荡的影响?
采用高频闭锁负序方向保护。 解决方法：
双向动作的负序功 率方向继电器
起动发信 机继电器
起动闭锁 继电器
1.区内故障 负序功率方向继电器KPD2触点向下闭合、停信，起动闭 锁继电器KL发出跳闸脉冲。
2．区外故障
2.纵联差动保护的评价
全线速动，不受过负荷及系统振荡的影响， 优点： 灵敏度较高。 缺点： 需敷设与被保护线路等长的辅助导线，且要求 电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10％ 的误差。这在经济上，技术上都难以实现。 需装设辅助导线断线与短路的监视装置，辅助导 线断线应将纵联差动保护闭锁。 在输电线路中，只有用其它保护不能满足要求的 应用： 短线路（一般不超过5～7km 线路）才采用。
第九节
高频闭锁距离保护
高频闭锁距离保护的评价： 优点： 内部故障时可瞬时切除故障，在外部故障时可起到后 备保护的作用。 缺点： 主保护(高频保护)和后备保护(距离保护)的接线互相连 在一起，不便于运行和检修。
第四、七节
相差高频保护
一、相差高频保护的工作原理
比较被保护线路两侧电流的相位，即利用高频信号将电 流的相位传送到对侧去进行比较而决定跳闸与否。
在高压输电线路上，要求无延时地切除 被保护线路内部的故障。此时，电流保护和 距离保护都不能满足要求。纵联差动保护可 以实现全线速动。但其需敷设与被保护线路 等长的辅助导线，这在经济上、技术上都有 难以实现。
采用高频保护 解决办法：
高频保护： 是用高频载波代替二次导线，传送线路两侧电信号，所 以高频保护的原理是反应被保护线路首末两端电流的差或功 率方向信号，用高频载波将信号传输到对侧加以比较而决定 保护是否动作。
二、高频闭锁负序方向保护
方向高频保护在系统振荡时可能误动， 如何防止系统振荡的影响?
采用高频闭锁负序方向保护。 解决方法：
双向动作的负序功 率方向继电器
起动发信 机继电器
起动闭锁 继电器
1.区内故障 负序功率方向继电器KPD2触点向下闭合、停信，起动闭 锁继电器KL发出跳闸脉冲。
2．区外故障
2.纵联差动保护的评价
全线速动，不受过负荷及系统振荡的影响， 优点： 灵敏度较高。 缺点： 需敷设与被保护线路等长的辅助导线，且要求 电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10％ 的误差。这在经济上，技术上都难以实现。 需装设辅助导线断线与短路的监视装置，辅助导 线断线应将纵联差动保护闭锁。 在输电线路中，只有用其它保护不能满足要求的 应用： 短线路（一般不超过5～7km 线路）才采用。
第九节
高频闭锁距离保护
高频闭锁距离保护的评价： 优点： 内部故障时可瞬时切除故障，在外部故障时可起到后 备保护的作用。 缺点： 主保护(高频保护)和后备保护(距离保护)的接线互相连 在一起，不便于运行和检修。
第四、七节
相差高频保护
一、相差高频保护的工作原理
比较被保护线路两侧电流的相位，即利用高频信号将电 流的相位传送到对侧去进行比较而决定跳闸与否。
纵联保护的载波通道构成及其应用
80%
比较和判断
纵联保护通过比较线路各点的电 流或阻抗信息，判断故障区段并 切除故障。
100%
通信通道
纵联保护需要利用某种通信通道 将电流或阻抗信息传输至控制中 心进行比较和判断。
80%
输电路
纵联保护主要应用于输电线路的 保护，通过比较线路各点的电流 或阻抗信息，判断故障区段并切 除故障。
02
载波通道的构成
载波通道的硬件组成
01
02
03
04
信号发送器
用于将保护信号转换为适合传 输的载波信号，通常包括调制 器和功率放大器。
信号接收器
用于接收传输的载波信号，并 将其还原为保护信号，通常包 括解调器和信号处理单元。
通道切换器
在主通道故障时，自动切换到 备用通道，保证保护信号的可 靠传输。
通信接口
用于连接保护装置和通信设备 ，实现保护信号的输入和输出 。
纵联保护的重要性
提高电力系统的稳定性和可靠性
纵联保护能够快速准确地切除故障，减少停电范围 ，提高系统的稳定性和可靠性。
保障电力设备安全
纵联保护能够及时发现并切除设备故障，避免设备 损坏，保障电力设备的安全。
提高电力系统的经济性
纵联保护能够减少停电损失，降低维护成本，提高 电力系统的经济性。
纵联保护的基本原理
总结词
光纤载波通道以其抗干扰能力强、传输距离远等优势，成为纵联保护中的重要发展方向。
详细描述
光纤载波通道利用光纤作为传输媒介，具有抗电磁干扰能力强、传输距离远、传输容量大等优点。随 着光纤技术的不断发展，光纤载波通道在纵联保护中的应用越来越广泛，成为未来发展的重要方向。
无线载波通道
总结词
无线载波通道具有组网灵活、适应性强 等优点，适用于复杂环境和不易布线的 情况。
继电保护(纵联保护)页PPT文档
容器下端可靠接地。
电力系统继电保护原理
LINYI UNIVERSITY
三、高频信号的利用方式
1、高频通道工作方式 经常无高频电流方式（即故障时发信）☆☆ 经常有高频电流方式（即长期发信） 移频方式（正常与故障发不同频率的信号）
2、传送高频信号的分类 闭锁信号：收不到这种信号是高频保护动作跳闸的必要、 条件。当外部故障时，由一端的保护发出高频闭锁信号将 两端的保护闭锁，而当内部故障时，两端均不发因而也收 不到闭锁信号，保护即可动作于跳闸。
电力系统继电保护原理
LINYI UNIVERSITY
允许信号：收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件。 当内部故障时，两端保护应同时向对端发出允许信号，使保 护装置能够动作于跳闸，而当外部故障时，则收不到这种信 号，因而保护不能跳闸。
跳闸信号：收到这种信号是高频保护动作跳闸的充要条件。 利用装设在每一端的I段保护，当其保护范围内部故障而动 作 于跳闸的同时，还向对端发出跳闸信号，可以不经过其它控 制元件而直接使对端的断路器跳闸。每端发送跳闸信号保护 的动作范围小于线路的全长，而两端保护动作范围之和应大 于线路的全长。前者是为了保证动作的选择性，后者则是为 了保证全线上任一点故障的快速的动作。
电力系统继电保护原理
LINYI UNIVERSITY
5）高频收、发信机 收信机由继电保护控
制，通常在电力系统发生 故障时，保护部分起动之 后它才发出信号。高频收 信机接收由本端和对端所 发送的高频信号，经过比 较判断之后，再动作于继 电保护，使之跳闸或将它 闭锁。 6）接地刀闸：当检修连接滤波器时，接通接地刀闸，使结合电
处于电压平衡状态（因此得
名），不会起动继电器跳闸
内部故障时: GBm 与GBn之间二次侧有电流， GBm、 GBn的原边有较 大电流，起动继电器跳闸
电力系统继电保护原理
LINYI UNIVERSITY
三、高频信号的利用方式
1、高频通道工作方式 经常无高频电流方式（即故障时发信）☆☆ 经常有高频电流方式（即长期发信） 移频方式（正常与故障发不同频率的信号）
2、传送高频信号的分类 闭锁信号：收不到这种信号是高频保护动作跳闸的必要、 条件。当外部故障时，由一端的保护发出高频闭锁信号将 两端的保护闭锁，而当内部故障时，两端均不发因而也收 不到闭锁信号，保护即可动作于跳闸。
电力系统继电保护原理
LINYI UNIVERSITY
允许信号：收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件。 当内部故障时，两端保护应同时向对端发出允许信号，使保 护装置能够动作于跳闸，而当外部故障时，则收不到这种信 号，因而保护不能跳闸。
跳闸信号：收到这种信号是高频保护动作跳闸的充要条件。 利用装设在每一端的I段保护，当其保护范围内部故障而动 作 于跳闸的同时，还向对端发出跳闸信号，可以不经过其它控 制元件而直接使对端的断路器跳闸。每端发送跳闸信号保护 的动作范围小于线路的全长，而两端保护动作范围之和应大 于线路的全长。前者是为了保证动作的选择性，后者则是为 了保证全线上任一点故障的快速的动作。
电力系统继电保护原理
LINYI UNIVERSITY
5）高频收、发信机 收信机由继电保护控
制，通常在电力系统发生 故障时，保护部分起动之 后它才发出信号。高频收 信机接收由本端和对端所 发送的高频信号，经过比 较判断之后，再动作于继 电保护，使之跳闸或将它 闭锁。 6）接地刀闸：当检修连接滤波器时，接通接地刀闸，使结合电
处于电压平衡状态（因此得
名），不会起动继电器跳闸
内部故障时: GBm 与GBn之间二次侧有电流， GBm、 GBn的原边有较 大电流，起动继电器跳闸
纵联保护载波通道
采取抗干扰措施，降低外部干扰对通道性能的影 响。
3
动态调整参数
根据实际情况，动态调整通道参数，以优化通道 性能。
04
纵联保护载波通道的应用场景与 案例分析
应用场景
电力系统
纵联保护载波通道在电力系统中主要 用于实现高压输电线路的继电保护， 确保线路故障时能够快速切除故障， 保障系统稳定运行。
铁路通信系统
调制解调方式
纵联保护载波通道采用调制解调技术，将数字信号转换为适合在电力线路上传输的模拟信号，以及将接收到的模 拟信号还原为数字信号。常见的调制解调方式包括PSK、QPSK、FSK等。
分类与比较
分类
根据工作原理和实现方式的不同，纵联保护载波通道可以分为相-相制和相-地制两种类 型。相-相制是指信号在相间传输，适用于三相交流电力系统；相-地制是指信号在相与
技术发展趋势
数字化
随着数字信号处理和通信技术的发展，纵联保护载波通道 的数字化趋势越来越明显，能够提供更高的传输速率和更 稳定的通信质量。
智能化
利用人工智能和机器学习技术，实现纵联保护载波通道的 智能化控制和优化，提高通道的可靠性和自适应性。
集成化
将纵联保护载波通道与其他通信系统进行集成，实现多系 统间的互联互通和协同工作，提高整个通信网络的性能和 效率。
载波收发器是纵联保护载波通 道的重要组成部分，负责接收 和发送载波信号。
载波收发器应具备灵敏度高、 动态范围大等特点，以确保信 号的远距离传输和接收。
载波收发器还应具备自动增益 控制、自动频率校准等功能， 以适应不同的传输环境和条件。
通道控制器
通道控制器是纵联保护载波通道的控制中心，负 责控制整个通道的运行。
案例三：城市轨道交通系统中的应用
3
动态调整参数
根据实际情况，动态调整通道参数，以优化通道 性能。
04
纵联保护载波通道的应用场景与 案例分析
应用场景
电力系统
纵联保护载波通道在电力系统中主要 用于实现高压输电线路的继电保护， 确保线路故障时能够快速切除故障， 保障系统稳定运行。
铁路通信系统
调制解调方式
纵联保护载波通道采用调制解调技术，将数字信号转换为适合在电力线路上传输的模拟信号，以及将接收到的模 拟信号还原为数字信号。常见的调制解调方式包括PSK、QPSK、FSK等。
分类与比较
分类
根据工作原理和实现方式的不同，纵联保护载波通道可以分为相-相制和相-地制两种类 型。相-相制是指信号在相间传输，适用于三相交流电力系统；相-地制是指信号在相与
技术发展趋势
数字化
随着数字信号处理和通信技术的发展，纵联保护载波通道 的数字化趋势越来越明显，能够提供更高的传输速率和更 稳定的通信质量。
智能化
利用人工智能和机器学习技术，实现纵联保护载波通道的 智能化控制和优化，提高通道的可靠性和自适应性。
集成化
将纵联保护载波通道与其他通信系统进行集成，实现多系 统间的互联互通和协同工作，提高整个通信网络的性能和 效率。
载波收发器是纵联保护载波通 道的重要组成部分，负责接收 和发送载波信号。
载波收发器应具备灵敏度高、 动态范围大等特点，以确保信 号的远距离传输和接收。
载波收发器还应具备自动增益 控制、自动频率校准等功能， 以适应不同的传输环境和条件。
通道控制器
通道控制器是纵联保护载波通道的控制中心，负 责控制整个通道的运行。
案例三：城市轨道交通系统中的应用
第四章输电线纵联保护
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A
+
+
I1 I2
跳闸
4ZJ
-+
5ZJ 收 发
-
信信 机机
UJ
③ 保护装置组成：起动元件I1和I2，其灵敏度选择的不同，灵敏度 较高的起动元件I1只用来起动高频发信机以发出闭锁信号，而 灵敏度较低的起动元件I2则准备好跳闸回路。功率方向元件3用以
判别短路的方向，4ZJ用在内部故障时，停止发出高频信号，5ZJ用
以控制保护的跳闸回路。（5ZJ有动作线圈和制动线圈）
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A
右侧Sd为负,方向元件不动作 4ZJ不动作触点闭合继续发
信
故障时I1 先动作
+
I1
左侧Sd为正方向元
+
件动作4ZJ起动触 点断开停止发信
4ZJ
-
I2
I2动作准备好跳闸回路
UJ
跳闸
+ 5ZJ
-
收发 信信 机机
a.外部故障（假设故障发生在线路右侧保护之外）
线路左侧保护功率方向为正，右侧保护功率方向为负，此时，两侧的启动元件I1均 动作，经过4ZJ的常闭触点启动发信机，发信机发出的闭锁信号一方面为自己的收信机 所接收，一方面经高频通道，被对端的收信机接收。当收到信号后，5ZJ的制动线圈中 有电流，即把保护闭锁，起动元件I2也同时动作闭合其触点，准备了跳闸回路，在Sd 为正的一端，方向元件3动作使4ZJ起动，触点断开停止发信，同时给5ZJ的工作线圈加 入电流，在Sd为负的一端，方向元件不启动，4ZJ不动作，故发信机继续发送闭锁信号，
（1）正常运行及外部故障时
一次侧同一电流从一端流入，又从另一端流出，二次侧也