纵联保护概述
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。
纵联保护
2/87
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：比较各侧：电流大小、电流相位、方向等。 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。
3/87
M N
Z
II M
I
跳闸
跳闸
II ZN
&
阻抗动作 信息的交换
&
I
N侧保护 2）区外故障：简述信号交换与逻辑的过程
M侧保护
至少一侧的Z不动——>两侧均不跳闸 20/87
上述方式利用了距离II段（或III段等全线路有灵
敏度）的测量元件，实现短路位置、方向的判别
—— 构成：距离纵联保护。 也可以将 Z 元件更换为方向元件 —— 构成：方向纵联保护。
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）。 4）不能作为后备（所有纵联保护的缺点）。 应用于：发电机、变压器、母线、电抗器、输电线 路等。
16/87
2.方向比较式纵联保护（距离纵联保护）
M N
Z
II M
I
跳闸
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。 通道(信号交换手段)
5/87
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。（电流大小波形、功率方向、电流相位、测
输电线路纵联保护
叶金龙 福建华电漳平火电有限公司
一、输电线路纵联保护概述
（一）、电流、距离保护的缺陷
M1
k2
2 N3
k1
反映：一侧电气量 缺陷：二段有延时，无法实现全线速动，
≥220kV 难以满足稳定性要求。
问题：保护切除时间和系统稳定性的关系？
P
PeI
PeIII
PT
P
PeI
PeIII
PT
PeII
4. 距离纵联保护－两端测量阻抗
（五）、纵联保护的分类
1. 按通道分类
通信通道
保护
辅助导线或导引线 导引线差动保护
输电线载波通道 高频保护
微波
微波保护
光纤
光纤保护
M
k1 N
导引线：≤10km，TA二次电流，电流差动保护 电力线载波：最广泛，输电线路，要求线路故障时能动 微波：信息量大 光纤：信息量大，抗干扰，近年 短线路保护
A
B
1 闭锁信号 2 3
C
D
k 4 5 闭锁信号 6
闭锁信号故：障线路的保护不受通道损坏的影响能够可靠 动作，不会拒动； 非故障线路的保护受通道损坏的影响会误动。
如果传送的是允许信号呢？
保护元件
允许信号 &
跳闸 脉冲
答：受通道损坏的影响保护会拒动。
2. 闭锁式方向纵联保护的构成
A 闭锁信号 B
1
2
k1 N k2
1. 纵联电流差动－两端电流相量和特征
I IM IN IK1 I IM IN 0
IM IN Iset
2. 方向比较式纵联保护－两端功率方向
功率方向元件判断本端功率方向，功率方向为负者发出 闭锁信号，闭锁两端保护 －闭锁式方向纵联保护
输电线路纵联保护概述
4.两端的测量阻抗的特征
M IM UM
IN N
k1
UN
正常负荷时测量阻抗 位于II段保护范围外；
区内故障时两侧的测 量阻抗都落在本段的II 段保护范围内，两侧II 段同时启动；
外部故障时有一侧保 护为反方向，不启动。
4.1.3 纵联保护的基本原理
1.纵联电流差动保护 利用线路两端的电流和的特征可以构成纵联差动保护。 正常运行或区外故障时，
4.1.1 输电线路纵联保护概述
输电线路的纵联保护结构如下图所示：
~
~
继电保护装置 通信设备
通信通道
继电保护装置 通信设备
一套完整的纵联保护包括：两端保护装置、通信设 备和通信通道。
3.通信通道的分类
导引线通信：通过敷设电缆传送电气量信息。 电力线载波通道：以电力线作为通信通道。 微波通道 光纤通信：经济、容量大、不受干扰，是目前主流。
4.1.3 纵联保护的基本原理
3.电流相位比较式纵联保护 由于测量误差和输电线路
分布电容的影响，两端电流的 不动作区 实际电流的相位差不可能恰好
等于0°或180°。所以保护的
动作区和不动作区如图所示。
动作区
4.1.3 纵联保护的基本原理
4.距离纵联保护 构成原理和方向比较式纵联保护相似，只是用方向阻抗
传传送送的的是是判电别气的量逻，辑信量息，量信较息大量，较并少且，要但求对两可侧靠信性息要同求步较采高集。，对 通道要求较高。
4.1.2 输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析
纵联保护是利用线路两端的电气量在内部故障与非故障 时的特征差异构成的。
线路发生内部故障与其它运行状态（外部故障和正常运 行）相比，电力线两端电流波形、功率方向、电流相位以及 两端的测量阻抗都有明显的差异，利用这些差异可以构成不 同原理的纵联保护。
纵联电流差动保护-
2）有制动作用
M IM
k1
IN
N k2
动作线圈： Im In
IImm
Im KD
Im In
I r In
IInn
制动线圈： Im In
Ir
动作方程： Im In k Im In Iop0
动作区
I
op0
I res
动作特性：动作电流不是定值，而是随制动电流变化的特性。
二、纵联电流差动保护的工作原理
M IM
k1
IN N
M IM
IN N k2
区内故障 I IM IN IK1
区外故障 I IM IN 0
工作原理 ——故障特征分析
2. 两端电流相位特征
假设：电源电势相角相等 ，无分布电容、TA、TV
无误差。
M IM
k1
IN N
M IM
IN N k2
区内故障
区外故障
0
180
工作原理 ——电流差动保护
谢谢！
引起保护误动，特别是对于超高压长线路，电容电流的影
响更为严重 。
M
.
IM
.
.
I MN
IN
N d
.
I CM
1 2
XC
.
I CN
图4－29 长距离输电线路的等值电路
四、影响因素分析
2、影响因素之二：电流互感器误差和不平衡电流
差动保护原理是建立在对一次系统的分析基础上的，但保 护所采用的电流信号是互感器的二次输出信号。二次信号 和一次信号之间的传变误差，导致了不平衡电流的出现。
——相位差动保护 1.电流相位特征
内部故障
外部故障
IM
IN
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
纵联距离保护的原理及优缺点
纵联距离保护的原理及优缺点1. 纵联距离保护的基本原理纵联距离保护是电力系统中常用的一种保护方式，主要用于保护输电线路或配电线路上的设备和电缆。
其基本原理是通过比较故障点到保护装置的距离和设定的保护范围来判断故障是否在保护范围内，并进行相应的动作。
纵联距离保护通常由保护装置、线路电流互感器、电压互感器以及通信系统等组成。
保护装置通过线路电流互感器和电压互感器获取电流和电压信号，并通过保护算法对这些信号进行处理。
保护装置上设置了故障类型、故障距离以及保护区域等参数，通过比较故障距离和保护范围来判断故障是否在保护范围内。
当故障发生时，保护装置会判断故障距离，若故障距离小于保护范围，则认定故障在保护范围内，并进行相应的动作，如切断故障线路，以保护其他正常运行的设备。
通常，纵联距离保护采用的是故障电流和电压的比值来计算故障距离。
当故障发生时，纵联距离保护计算故障点到保护装置的距离，并与设定的保护范围进行比较。
常用的故障距离计算方法有：1.阻抗比较法：将故障电流与故障电压之比与事先设定的特征阻抗比进行比较，来判断故障距离。
2.主导阻抗法：通过采集线路两端电压和流过线路的电流，计算出线路的纵阻抗，再与设定的阻抗比进行比较，来判断故障距离。
3.移相法：通过采集线路两端电压和流过线路的电流，计算出线路的移相角，然后通过事先计算出的移相系数来判断故障距离。
2. 纵联距离保护的优点纵联距离保护具有以下几个优点：•快速性：纵联距离保护的动作速度非常快，通常可以在几毫秒内完成动作。
这可以有效地减少故障带来的损失，并保护系统的稳定运行。
•可靠性：纵联距离保护在判断故障是否在保护范围内时，通过比较实际的故障距离和设定的保护范围来进行判断。
这种保护方式相对于传统的差动保护来说更为可靠，可以减少误动作的可能性。
•适应性：纵联距离保护可以适应不同类型的故障，包括短路故障、接地故障以及其他类型的故障。
通过设定不同的保护参数，可以实现对不同故障的保护。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
流过两端的电流、电流的相位、功率的方向
纵联保护按照信息通道的不同分为： 导引线纵联保护：经济性、安全性不好，一般用 于较短的线路，采用差动保护原理。 电力线载波纵联保护：利用输电线路构成通道， 在故障时通道可能遭到破坏，要求信号中断时保 护仍能正确动作。 微波纵联保护：多路通信通道，可以传送交流电 波形，更适合于数字式保护。不经济，一般与电 力信息系统统一考虑。 光纤纵联保护：不受干扰，近年来短线路纵联保 护的主要通道形式。
输电线路纵联保护
纵联保护的概述
电流保护、距离保护的缺点：
I段不能保护线路的全长 线路末端故障需II段延时切除 在220kV及以上电压等级的电网中不能满足快速性的
要求
反应线路两侧的电气量可以快速、可靠地区分本 线路任意点短路与外部短路，称为纵联保护。 线路两端的保护装置组成一个保护单元，又称为 单元保护。 输电线路的纵联保护两端比较的电气量可以是：
1.纵联电流差动保护 利用两端电流波形或电流相量和的特征 构成。 动作判据： Iset：动作门槛值
IM IN I set
输电线路纵联电流差动保护原理的特点
1、保护范围明确。保护范围是线路两侧电流互感器之 间的范围。
2、动作速度快，可实现全线速动，即全线路瞬时切除 区内故障。
这是由于纵联电流差动保护不需与相邻元件的保护配合。
3、不受系统振荡、系统运行方式变化的影响。
2.方向比较式纵联保护 –利用两端功率方向相同或相反的特征构成 –功率方向为负时发出闭锁信号：闭锁式方 向纵联保护 –功率方向为正式发出允许信号：允许式方 向纵联保护
3.电流相位比较式纵联保 护
比较两端电流的相位关
系构成。 区内短路：两端电流相 角差为0˚，保护动作 正常运行或区外短路： 两端电流相角差180˚， 保护不动作 考虑电流、电压互感器 的误差及线路分布电容 的影响，动作区如图所 示
3.两端电流相位特征 区内故障：两侧电流同相位 正常运行或区外故障：两侧电流相位相差180˚
4.两端测量阻抗的特征
区内短路时，两端测量阻抗都是短路阻抗，位于距离保护II 段动作区内，两侧II段同时启动。
正常运行：两侧测量阻抗都是负荷阻抗，距离II段不启动。 外部短路：两侧测量阻抗也是短路阻抗，但一侧为反方向， 至少有一侧的距离保护II段不启动。
纵联保护利用两端的电气量在故障与非故障时的特征差异构成保护。
1.两端电流相量和的故障特征 正常运行或外部故障：两端电流相量和为零
内部故障：两端电流相量和为流入故障点的电流
2.两端功率方向的故障特征
区内故障：两端功率方向相同
区外故障：远故障点功率方向为正，近故障点功率方向为 负，两端相反
纵联保护按照保护原理分为： 纵联电流差动保护
传送电流的波形或相位到对侧，每侧保护根据两侧电流
幅值、相位的比较区分是区内故障还是区外故障 信息传输量大，两侧信息同步采集
方向比较式联保护
传送功率方向是否在规定的方向、测量阻抗是否在区段
内等判别结果到对侧，每侧保护装置根据两侧的判别结 果区分是区内故障还是区外故障。 传送的信息量较少，对信息的可靠性要求高
4.距离纵联保护
与方向比较式纵联保护相似，只是用相应的方向阻抗元件替代功
率方向元件
优点：
故障发生在保护II段范围内，相应的方向阻抗元件才启动 减少了启动次数，提高了可靠性
高压线路配备距离保护作为后备保护，距离II段作为方向元件
一、导引线通道
二、电力载线载波通道 三、微波通道 四、光纤通道