线路纵联保护
什么是纵联保护
目前220KV 及以上电压等级输电线路基本上都配置有双套主保护和后备保护。
主保护一般为纵联保护。
按照保护动作原理，国内常使用的纵联保护有闭锁式方向或距离、允许式方向或距离保护以及分相电流差动保护。
对于纵联保护，故障时线路两侧电气量特征为：内部故障：两侧电流均从母线流向线路；外部故障及正常运行：一侧电流从母线流向线路，另一侧从线路流向母线。
根据两侧比较内容的不同，即联系通道上传输内容的不同，纵联保护可分为：
（1）方向比较型：通道上传输的是表示方向的信号；两侧保护分别判断流过本侧的功率方向，并将判断结果以信号的形式通知对方。
分为闭锁式和允许式，闭锁式：由功率方向为负的一侧负责发闭锁信号，闭锁两端保护；允许式：由功率方向为正的一侧负责发允许信号，开放两端保护。
如工频变化量方向保护（正负序综合分量）负序方向，零序方向等；
（2）电流相位比较型：通道上传输的是向对侧提供的本侧电流相位信号；
（3）电流差动型（比较电流的幅值和相位）：通道上传输的是向对侧提供的本侧电流的幅值和相位信号（采样点）。
如光纤纵差保护；
（4）纵联距离/纵联零序（带方向）：实质上和方向比较型的原理相同。
纵联距离为距离II
段+高频通信；纵联零序（带方向）为零序II 段（带方向）+高频通信。
如高频距离保护，高频零序（带方向）保护。
浅谈输电线路的纵联保护
浅谈输电线路的纵联保护摘要：本文首先就输电线路纵联保护原理、概念、分类进行了介绍，而后进一步深入，对纵联差动保护应解决的主要问题及解决措施展开了剖析。
关键字：纵联保护；故障；光纤纵联差动保护一、纵联保护（一）基本原理纵联保护是将线路两侧测量信息进行判断实现全线速动保护，其基本原理有如下三种：（二）概念和分类将线路两侧测量信息传到对侧进行比较构成的全线速动保护，称作线路纵联保护。
线路纵联保护不需与其他保护配合，不受负荷电流的影响，不反应系统震荡，有良好的选择性。
通常用高频通道组成的纵联保护称高频保护，用光纤通道组成的纵联保护称光纤纵联差动保护。
二、纵联差动保护应解决的主要问题及措施（一）纵联差动保护应解决的主要问题1、输电线路电容电流的影响电容电流是从线路内部流出的电流，因此它构成动作电流。
由于负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流。
所以在空载或轻载下电容电流最容易造成保护误动。
2、外部短路或外部短路切除时产生的不平衡电流外部短路或外部短路切除时，由于两端电流互感器的变比误差不一致、暂态过程中由于两端电流互感器的暂态特性不一致、二次回路的时间常数的不一致产生不平衡电流。
3、重负荷线路区内经高阻接地时灵敏度不足的问题4、正常运行时电流感器（TA）断线造成纵联电流差动保护误动作正常运行时当输电线路一端的TA断线时差动继电器的动作电流和制动电流都等于未断线一端的负荷电流。
由于差动继电器的制动系数小于1，起动电流值又较小，因此工作点将落在比率制动特性的动作区内造成差动继电器动作。
5、弱电端拒动的问题当线路有一端背后无电源或为小电源时该端称为弱电端。
6、输电线路两端保护采样时间不一致所产生的不平衡电流的问题引起两侧采样不同步的原因：（1）两侧装置上电时刻的不一致；（2）一侧数据传送到另一侧有通道时延和数据接收时延；（3）两侧装置晶振存在固有偏差；（二）解决措施1、防止电容电流造成保护误动的措施（1）提高差动继电器比率制动曲线中的起动电流Iqd的定值来躲电容电流的影响。
电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护
（希望不动）
方向元件 阻抗元件 电流相位
一侧为正 一侧为负
一侧动作 一侧不动作
相位差 180
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。 可以实现本线路全长范围内任意一点 故障的零秒切除的保护。 纵联保护没有后备保护功能
(3) 微波通道 是一种多路通信通道，频带宽，可传送交流电 的波形。是理想的通道，但保护专用微波通道 是不经济的。 (4) 光纤通道 •采用光纤作为通信通道，目前超高压线路在 架线时已同时架设光纤通道，所以，已被越来 越多的超高压线路采用。
B. 按保护动作原理分：
(1) 方向比较式纵联保护
两侧的保护装置将本侧的功率方向、测量阻
继电保护通信通道的选择原则
优先考虑采用光纤通道
其他……
4.3 方向比较式纵联保护
一、概念
以正常无高频电流而在区外故障时发 出闭锁信号的方式构成。此闭锁信号 由短路功率为负的一侧发出，这个信 号被两端的收信机所接收，而把保护 闭锁，故称闭锁式方向纵联保护（高 频闭锁方向保护）。
两侧功率方向的故障特征
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；
(2) 耦合电容器（滤波、隔工频） 耦合电容器与连接滤波器共同配 合，将载波信号传递至输电线路，同时 使高频收发信机与工频高压线路绝缘。 由于耦合电容器对于工频电流呈现极大 的阻抗，故由它所导致的工频泄漏电流 极小。
线路保护纵联保护
“零序高频”是指其方向元件由零序功率方向元件充当。 同样其零序功率方向元件应保证对本线范围内的所有接地 故障有绝对灵敏度。（如LFP901中的O++）
“方向高频”，从字面上理解可以指所有的基于两侧方向 判别的高频保护。但是有一种方向元件是由工频突变量方 向元件充当的高频保护，我们习惯称其为“方向高频” 。 （如LFP901中的D++）
（4）关于闭锁式的两个关键元件的说明：
1.启动元件 （1）高定值启动元件起动后，终止主程序，执行故处理程
序，开放保护。
（2）低定值启动元件动作，控制收发信机启动发信。 （3）启动元件无方向性，灵敏度高。 2.方向元件 （1）有明确的方向性。 （2）正方向元件要确保在本线路全长范围内的短路都能可
靠动作（超范围闭锁式）。
最大的优点就是可以瞬时切除本线路全长范围 内的短路。这种综合反应两端电气量变化的保
护就叫做纵联保护。纵联保护的优点是明显的，
但它的缺点是不能保护在相邻线路上的短路， 不能作相邻线路上的短路的后备。
小结：
纵联保护既然是反应两端电气量 变化的保护，那就一定要把对端电气 量变化的信息告诉本端，同样也应把 本端电气量变化的信息告诉对端，以 便每侧都能综合比较两端电气量变化 的信息做出是否要发跳闸命令的决定。 这必然涉及到通信的问题，而通信需 要通道。
电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护
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。
主要的继电保护原理归纳总结
主要的继电保护相关原理归纳总结一、线路主保护（纵联保护）纵联保护：利用某种通信通道将输电线路两端的保护装置纵向连接起来，将各端的电气量传送到对端，将各端的电气量进行比较，一判断故障在本线路范围内还是范围之外，从而决定是否切断被保护线路。
任何纵联保护总是依靠通道传送的某种信号来判断故障的位置是否在被保护线路内，信号按期性质可分为三类：闭锁信号、允许信号、跳闸信号。
闭锁信号：收不到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。
允许信号：收到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。
跳闸信号：收到这种信号是保护动作与跳闸的充要条件。
按输电线路两端所用的保护原理分，可分为：（纵联）差动保护、纵联距离保护、纵联方向保护。
通道类型：一、导引线通道；二、载波（高频）通道；三、微波通道；四、光纤通道。
1.（纵联）差动保护（纵联）差动保护：原理是根据基尔霍夫定律，即流向一个节点的电流之和等于零。
差动保护存在的问题：(一).对于输电线路1.电容电流：电容电流从线路内部流出，因此对于长线路的空载或轻载线路容易误动。
解决办法：提高启动电流值（牺牲灵敏度）；加短延时（牺牲快速性）；必要是进行电容电流补偿。
*注：穿越性电流就是在保护区外发生短路时，流入保护区内的故障电流。
穿越电流不会引起保护误动。
2.TA断线，造成保护误动解决办法：使差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件：本侧起动原件起动；本侧差动继电器动作；收到对侧“差动动作”的允许信号。
保护向对侧发允许信号条件：保护起动；差流元件动作3.弱电侧电流纵差保护存在问题（变压器不接地系统的弱电侧在轻载或空载时电流几乎没有变化）解决办法：除两侧电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不对应起动元件外，加装一个低压差流起动元件。
4.高阻接地是保护灵敏度不够在线路一侧发生高阻接地短路时，远离故障点的一侧各个起动元件可能都不启动，造成两侧差动保护都不能切除故障。
解决办法：由零序差动继电器，通过低比率制动系数的稳态相差元件选相，构成零序1 段差动继电器，经延时动作。
纵联保护定义
纵联保护的相关知识一、纵联保护定义：借助通道(如导引线、载波、微波)传送保护区各端规定的保护信息，并按规定进行综合比较、判别而动作的一种保护。
线路纵联保护是当线路发生故障时,使两侧开关同时快速跳闸的一种保护装置,是线路的主保护。
它以线路两侧判别量的特定关系作为判据。
即两侧均将判别量借助通道传送到对侧,然后,两侧分别按照对侧与本侧判别量之间的关系来判别区内故障或区外故障。
因此,判别量和通道是纵联保护装置的主要组成部分。
研究和实践表明，反应线路两侧的电气量可以快速、可靠的区分本线路内部任一点短路与外部短路，达到有选择、快速地切除全线路任意点短路的目的。
为此需要将线路一侧电气量信息传到另一侧去，两侧的电气量同时比较、联合工作，也就是说线路两侧之间发生纵向的联系，以这种方式构成的保护称之为输电线路的纵联保护。
由于保护是否动作取决于安装在输电线两端的装置联合判断的结果，两端的装置组成一个保护单元，各端的装置不能独立构成保护，因此理论上这种纵联保护具有输电线路内部短路时动作的绝对选择性。
二、纵联保护分类：一般纵联保护可以按照所利用通道类型或者保护动作原理进行分类。
纵联保护按照所利用信息通道的不同类型分4类：1.导引线纵联保护2.电力线载波纵联保护3.微波纵联保护4.光纤纵联保护按照保护动作原理，纵联保护可以分2类：1.方向比较式纵联保护2.纵联电流差动保护纵联保护的信号有以下三种：1.阻止保护动作于跳闸的信号。
换言之，无闭锁信号是保护作用于跳闸必要条件。
只有同时满足本端保护元件动作和无闭锁信号两个条件时，保护才作用于跳闸。
2.允许信号。
它是允许保护动作于跳闸的信号。
换言之，有允许信号是保护动作于跳闸的必要条件。
只有同时满足本端保护元件动作和有允许信号两个条件时，保护才动作于跳闸。
3.跳闸信号。
它是直接引起跳闸的信号。
此时与保护元件是否动作无关，只要收到跳闸信号，保护就作用于跳闸，远方跳闸式保护就是利用跳闸信号。
输电线路纵联保护
• 当发生外部短路时，两侧的测量阻抗也是短路阻抗 ，但一侧为反方向，至少有一侧的阻抗元件不起动 。
4.1.3 纵联保护的基本原理
• 利用输电线两端电气量在正常运行、外部短 路和内部短路时的特征差异可以构成不同原 理的输电线路纵联保护：
➢纵联电流差动保护 ➢方向比较式纵联保护 ➢电流相位比较式纵联保护 ➢距离纵联保护
4. 输电线路纵联保护
4.1 输电线路纵联保护概述 4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换 4.3 方向比较式纵联保护 4.4 纵联电流差动保护
4.1 输电线路纵联保护概述
➢4.1.1 引言
仅反应线路一侧的电气量不可能无延时地快速区 分本线末端和对侧母线(或相邻线始端)故障。
反应线路两侧的电气量可以快速、可靠地区分本 线路内部任意点短路与外部短路，达到有选择性 、快速地切除全线路任意点短路的目的。
– 当输电线路发生内部短路时，两端电流相角差为0°， 保护动作，跳开本端断路器。
– 而正常运行或发生区外短路时两端电流相角差180 ° ，保护不动作。
4.1.3 纵联保护的基本原理
3.电流相位比较式纵联保护
• 考虑电流电压互感器的误差以及输电线分布电容等的影响， 当线路发生区外故障时两端电流相角差并不等于180°，而 是在180°附近；
导引线纵差保护的特点
• 导引线纵差保护的突出优点是：
– 不受电力系统振荡的影响，不受非全相运行的影响、在 单侧电源运行时仍能正确工作。
– 简单可靠，维修工作量极少，投运率极高，技术成熟， 服务年限长，动作速度快等优点。
• 导引线纵差保护的使用也受如下因素的限制：
– 保护装置的性能受导引线参数和使用长度影响，导引线 愈长，分布电容愈大则保护装置的安全可靠性愈低；
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输电线纵联保护
§4－1 输电线纵联差动保护
一、基本原理：
1.反应单侧电气量保护的缺陷：
∵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。
原因：（1）电气距离接近相等。
（2）继电器本身测量误差。
（3）线路参数不准确。
(4)LH、YH有误差。
（5）短路类型不同。
（6）运行方式变化等。
2. 输电线路纵联差动保护：
（1）输电线路的纵联保护：（P129 第二自然段）。
（2）导引线纵联差动保护：
用导引线传送电流（大小或方向），根据电流在导引线中的流动情况，
可分为环流式和均压式两种。
（P131 图4-2）自学。
（注意图中隔离变压器GB的极性）
例：环流法构成了导引线纵联保护：
线路两侧装有相同变比的LH
正常或区外短路：Im1=-In1
∴Im2=-In2
I J=Im2+In2=0 J不动
区内短路：I J=Im2+In2=（Im1+ In1）/n LH = I d/ n LH > I d z
( 同时跳两侧DL)←J动作
可见纵联差动保护的范围是两侧LH之间，理论上具有绝对选择性可实现全线速动。
但它只适用于< 5～7公里的短线路。
若用于长线路技术上有困难且经济上不合理。
（P136 标题2）
它在发电机、变压器、母线保护中应用得更广泛（后述）
3. 纵联保护信号传输方式：
（1）辅助导引线（2）电力线载波：高频保护（3）微波：微波保护（4）光纤：光纤保护
1
2
§4-2 输电线的高频保护
一、 高频保护概述：
高频保护的定义：（P136）
分类：按照工作原理分两大类，方向高频保护和相差高频保护。
方向高频保护：比较被保护线路两侧的功率方向。
相差高频保护：比较被保护线路两侧的电流相位。
二、 高频通道的构成：
有“相-相”和“相-地”两种连接方式
∨
“我国广泛运用”
构成示意图P137 图4-7
1. 阻波器：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。
2．结合电容器
带通滤波器 ①通高频、阻工频
3．连接滤波器 ②阻抗匹配
4．高频电缆：将位于主控制室的高频收、发信机与户外变电站的带通滤波器连接起来。
5．高频收、发信机
三、 高频通道工作方式及高频信号的应用： 无高频电流是信号
1． 高频通道的工作方式
两种： 长期发信方式：正常运行时，始终收发信（经常有高频电流）
故障时发信方式：正常运行时，收发信机不工作。
当系统故障时，发信机由启动元件启动通
道中才有高频电流（经常无高频电流）
另：改变频率也是一种信号。
2．高频信号的分类及应用 有高频电流是信号
按高频信号的应用分三类：跳闸信号、允许信号、闭锁信号
（1） 跳闸信号
（2） 允许信号
“与”门：高频信号是跳闸的必要条件
(3) 闭锁信号：
3 四、 方向高频保护
1． 高频闭锁方向保护的基本原理 举例说明：
内部接地时：保护3、4：S +动，两侧都不发高频信号，保护动作跳3、4DL
外部接地时：保护2、5：S -动，他们发出高频闭锁信号，送至保护1、6、2、5。
AB,BC 线路均保持不
动
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。
注：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。
半套高频闭锁方向保护原理接线（电流启动方式）
（1） 组成：
I 1 起动元件：灵敏度较高，起动发信机发信
I 2 起动元件：灵敏度较低，起动保护的跳闸回路
3 功率方向元件：判断短路功率的方向
4ZJ 中间继电器：内部短路时，停止发信
5ZJ 极化继电器（双线圈）：工作线圈接方向元件输出，制动线圈接收信机的输出
（2） 工作情况：
①外部短路时：I 1 I 2 动
AB 线，B 侧S - I 1 4ZJ 常闭触点 起动 发信
3不动 5ZJ 制动
A 侧S + 4动 停止发信
I +动 5ZJ 工作、制动线圈均有电流，不动，所以：1、2DL 不跳闸
高频信号 高频信号。