纵联保护工作原理及故障处理
纵联保护工作原理和故障处置培训课件
(b) 接地距离继电器 工作电压： 极化电压： 动作特性如图2
图1 正方向故障时动作特性
图2 反方向故障时动作特性
(C) 相间距离继电器 工作电压： 极化电压： 动作特性如图3.7.5。 (d)反方向距离继电器 该继电器仅在保护投退控制字 ‘弱电 侧’＝1 时才投入，它由三个接 地距离继电器和三个相间距离继电器 组成。 在弱电侧，当距离方向和零 序正反方向元件均不动作时，若反方 向距离继电器动作，则判为反方向故 障，若反方向距离继电器不动作，则 不认为是反方向故障。
4、纵联保护按信号传输通道，可分为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 采用电力线载波通道传输，以高频方向保护和高频闭锁距离保护为保护的双微机保护是220kV高压线路保护配置的主要方式。 随着光纤技术在电力系统通信中的广泛应用，目前已实现用光纤通道传输保护信息。光纤通道具有传输速率高、抗干扰性能好、安全可靠性高、能保持长期不间断地传输信号的特点，已成为纵联保护传输通道的首选方式。
2、高频通道的作用 高频保护需要良好的高频通道 高频保护依靠两侧收发信机通过高压输电线路传输高频信号。 电力系统无故障时，干扰相对来说较小，两侧高频保护基本处于待命状态； 电力系统突发故障时，高频保护要在比正常时严重几倍的干扰情况下，及时启动，并完成收、发信，把保护动作信息准确送至对侧高频保护装置； 高频保护除输电线路结合加工设备需提供良好的通道、对二次高频设备必须具有良好的抗干扰性能，避免高频保护在故障持续干扰时间内因信号的误收、误发而导致保护动作（误动和拒动）。
纵联差动保护原理
纵联差动保护原理
纵联差动保护是电力系统中常用的保护方式之一，用于检测和保护多个平行的发电机或变压器组的差动故障。
其原理是根据比较线圈中电流的差值来判断系统是否存在差动故障，并发出保护信号。
在纵联差动保护中，一组比较线圈置于发电机或变压器的两端，同时连接到保护装置中。
当正常运行时，比较线圈中的电流应该是相等的，差动电流为零。
而当系统发生差动故障时，比较线圈中的电流会出现差异，差动电流会产生并流入保护装置。
保护装置对比较线圈中的电流进行比较，并设定一个差动电流阈值。
当差动电流超过阈值时，保护装置会判断为故障发生，并发出保护信号，触发断路器进行故障切除，保护系统的正常运行。
为了提高纵联差动保护的检测能力和可靠性，通常还会采用差动电流的变比校正，以消除发电机或变压器的变比误差对差动保护的干扰。
此外，还可以通过差动电流的零序和负序成分的检测来区分故障类型，提高保护的选择性。
总之，纵联差动保护通过比较发电机或变压器两端的电流差异来检测差动故障，从而保护电力系统的安全运行。
它是一种常用且有效的保护方式，广泛应用于电力系统中。
纵联差动保护原理
纵联差动保护原理纵联差动保护是一种常用的电力系统保护方式，它主要用于保护输电线路和变电站设备，对于电力系统的安全稳定运行起着至关重要的作用。
纵联差动保护原理是基于电流的比较和判断，通过对电流进行差动比较，实现对设备内部故障的快速检测和定位，从而保护电力系统的安全运行。
首先，我们来了解一下纵联差动保护的基本原理。
在电力系统中，设备的正常运行需要保证电流的平衡和稳定。
当设备发生故障时，会导致电流不平衡，纵联差动保护就是利用这一点来实现对故障的检测和保护。
纵联差动保护装置会对设备的电流进行采样，并将采样值进行差动比较，当检测到电流不平衡时，就会发出保护动作信号，从而实现对设备的保护。
其次，纵联差动保护的实现需要考虑一些关键因素。
首先是采样精度和速度，高精度和快速的采样对于准确判断电流是否不平衡至关重要。
其次是保护装置的可靠性和稳定性，保护装置需要能够在各种复杂的工作环境下可靠地工作，确保对设备故障的快速响应。
另外，对于纵联差动保护的设计和参数设置也需要进行合理的考虑，以确保其在实际运行中能够有效地保护设备。
最后，纵联差动保护在实际应用中需要与其他保护装置配合工作。
在电力系统中，除了纵联差动保护外，还需要考虑过流保护、接地保护等其他保护方式，这些保护装置需要协同工作，共同保护电力系统的安全稳定运行。
因此，在设计和应用纵联差动保护时，需要考虑其与其他保护装置的配合，并进行合理的设置和调试，以实现对电力系统全面的保护。
综上所述，纵联差动保护原理是基于电流的差动比较，通过对电流的差异进行判断，实现对设备故障的快速检测和保护。
在实际应用中，需要考虑采样精度、保护装置可靠性、与其他保护装置的配合等关键因素，以确保纵联差动保护能够有效地保护电力系统的安全稳定运行。
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。
纵联差动保护原理
纵联差动保护原理
纵联差动保护是一种电力系统中常用的保护方式，用于检测和保护主变压器、发电机、母线等重要设备的故障。
其基本原理是比较设备两侧电流的差值，当差值超过设定值时，即认为发生了故障，触发保护动作。
纵联差动保护的工作原理可以分为两个阶段：采样和比较。
首先，在设备两侧分别安装电流互感器，采样得到两侧电流的信号。
这些信号经过放大和调节后，送入差动继电器。
差动继电器进行差动计算，即计算两侧电流的差值。
如果差值低于设定值，差动继电器保持动作，表示系统正常。
但当差值超过设定值，差动继电器即判定为发生故障，触发保护装置的动作。
纵联差动保护的核心是差动继电器，其内部包含了一个差动计算单元和一个保护决策单元。
差动计算单元计算两侧电流的差值，并将结果送入保护决策单元。
保护决策单元根据计算结果，进行故障判定和相应的保护动作。
纵联差动保护的设计要考虑到系统的复杂性和可靠性。
在设计时，需要合理选择互感器的参数、差动计算的方式和设定值。
此外，还需要考虑到与其他保护装置的协调工作，使整个保护系统能够快速、准确地检测和定位故障，并采取适当的措施进行隔离和保护。
综上所述，纵联差动保护通过比较设备两侧电流的差值来检测和保护设备的故障。
它是一种重要的电力系统保护方式，能够有效地提升系统的可靠性和安全性。
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。
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动作（误动和拒动）。
三、 差动保护光纤通道的构成
1、光纤保护通道设备（南瑞继保）
RCS-901/2F（M）系列光纤方向、距离保护 RCS-931/943/953系列线路纵差保护 FOX-40/41系列光纤通信接口装置 MUX－64/2M系列光纤通信接口装置
主要应用连接方式如下 ：
2、光纤通道保护的配置
光纤通道保护的应在用主要有两端保护装置间直接使用光纤连接的 专用光纤通道方式和数字复用光纤通道方式两种。 （1）专用光纤通道方式通道配置
专用光纤：一根光纤只用来传输一个方向的保护信息，不与其它 任何信息复用。一对光纤可用来传输（双向）一条线路两侧的保护信 息。专用光纤通道的结构及其时钟设置如图1和图2所示。
二、高频通道的组成与作用
图一 纵联保护载波通道的构成
1、高频通道的组成：
1）线路耦合电容器 输电线路耦合方式
相地耦合：
A相：高闭、载波； B相：方向高频（相差高频）； C相：远切、载波。 相相耦合：
A相与B相：高闭 C相：远切、载波。 2）线路阻波器
防止高频信号向母线方向分流的设备。L-C组成并联谐振回路（单 频、宽频等）。高频信号呈很大的阻抗，使高频信号被限制在所保护 的输电线路之内传输。工频电流呈很小的阻抗，不影响工频电力的传 输，线路阻波器由主线圈，调谐元件和避雷器组成。阻波器故障较多 的是避雷器和调谐电路故障引起的。
5）接地刀闸
在调整或检修电力线载波机收发信机和结合滤波器时，将它接地， 耦合电容器下端绝对不能悬空，否则，高压电将危及人身安全。
6）高频电缆 电力线载波机或收发信机与结合滤波器之间连接的电缆。主要存
在的问题：串扰其它通道、阻抗失配、高频电缆接地。
7）高频收发信机 目前电力系统使用的收发信机厂家：
南瑞继保------LFX-912/913、PCS-912/913 国家南自------PSF630 许继电气 ------SF-500、600、960 扬州电讯------YBX1、3、10 宏图高科------GSF-1、3、9
a）采用专用光纤时， “专用光纤”置“1”，时钟方 式采用“主－主”方式；
b）复接PCM方式时， “专用光纤”清“0”，时钟方 式采用“从－从”方式；
c）复接PCM时，采用 “从－从”方式可解决系统同 步问题。
（2）数字复接方式通道配置 复接PCM：保护信息按G.703同向接口形式，以64Kbit/s的速率
2、高频通道的作用 • 高频保护需要良好的高频通道
高频保护依靠两侧收发信机通过高压输电线路传输高 频信号。
电力系统无故障时，干扰相对来说较小，两侧高频保 护基本处于待命状态；
电力系统突发故障时，高频保护要在比正常时严重几 倍的干扰情况下，及时启动，并完成收、发信，把保护动 作信息准确送至对侧高频保护装置；
第二类是差动纵联保护。这类保护是直接将对侧电流的相位信息
传送到本侧，本侧电流的相位信息也传送到对侧。每侧保护对两侧电 流的相位进行比较，从而判断出区内外故障。这类属于直接比较两侧 电量的纵联保护，目前在电力系统运行的这类保护有高频相差保护、 导引线差动保护、光纤纵差保护、微波电流分相差动保护。
4、纵联保护按信号传输通道，可分为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
采用电力线载波通道传输，以高频方向保护和高频闭锁距离保护 为保护的双微机保护是220kV高压线路保护配置的主要方式。
随着光纤技术在电力系统通信中的广泛应用，目前已实现用光纤 通道传输保护信息。光纤通道具有传输速率高、抗干扰性能好、安全 可靠性高、能保持长期不间断地传输信号的特点，已成为纵联保护传 输通道的首选方式。
复接到PCM交换机，和其它信息复用后一起传输。
图1 专用光纤的通道结构
时钟设置：
采用专用光纤通道，两侧保护装置的时钟方式应设置为内时钟方 式，即两侧的装置发送时钟作在“主-主”方式，数据发送采用本机 的内部时钟，接收时钟从接受数据码流中提取，如图2所示。
图2 内时钟“主-主”方式
时钟方式： 通过控制字“专用光纤”
置“1”或清“0”来设置通信时 钟。
3、从原理上看，纵联保护分为两类：
第一类是纵联方向保护。即反映线路故障的测量原件为各种不同
原理的方向元件。目前在保护中采用的方向元件主要有：方向阻抗元 件、负序功率方向元件、零序功率方向元件、突变量方向元件。利用 高频通道将线路对侧方向判断的结果传送到另一侧，每侧保护经过逻 辑判断区分内外部故障。可见这类保护属于间接比较线路两侧电量的 纵联保护。目前在电力系统运行的这类保护有高频距离(闭锁/允许)保 护、高频负序(闭锁/允许)保护、高频零序方向(闭锁/允许)保护、高频 突变量方向(闭锁/允许)保护。
3）耦合电容器
工频电流呈很大的阻抗，防止其侵入高频收发信机；高频信号呈 很小的阻抗。与结合滤波器共同组成带通或高通滤波器，只允许此通 带频率之内的高频信号通过。当高频通道衰耗偏大时，如检查阻波器 与结合滤波器没有问题，应检查电容式电压互感器的接线盒中的放电 间隙是否短路
4）结合滤波器
结合滤波器电路一般由排流线圈和耦合电容器以及电感、电容组 成高通或带通电路。与耦合电容器组成带通或高通滤波器；起阻抗匹 配作用，减小高频信号的衰耗（电力架空线的特性阻抗为400Ω、 300Ω（分裂导线）；高频电缆的特性阻抗为75Ω或100Ω）。使电力 线载波机或高频收发信机与高压线路隔离。结合滤波器主要故障：绝 缘水平下降：避雷器损坏：
纵联保护工作原理及故障处理
一、 纵联保护工作原理
1、纵联保护:纵联保护是综合反映线路 两侧电气量变化的保护，对本线路全长范 围内的故障均能瞬时切除 。
2、原理：线路两端的保护都能够测量 到对端保护的动作信号，再与本侧带方向 的保护动作信号比较、判定，以确定是否 为区内故障，若为区内故障，则瞬时跳闸。 这样无论在线路的任何一处发生故障，线 路两侧的保护都ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ瞬时动作跳闸 。