闭锁式纵联方向保护的原理
闭锁式纵联方向保护
闭锁式纵联方向保护闭锁式纵联方向保护是一种使用广泛的纵联保护，我们平时工作中碰到的高频保护大半都是这种保护。
学习闭锁式纵联方向保护对于理解纵联保护的本质有很大的帮助。
本期我们简单聊一聊闭锁式纵联方向保护的原理和相关问题。
关于闭锁式纵联保护的基本概念主要在1、2、6三节，其他几节讨论了一些相关的细节问题，如果只做大致了解、不感兴趣可以跳过。
1、基本原理如果我们在输电线路的每一端都装设两个方向元件：一个是正方向元件F+，正方向故障时动作，反方向故障不动作；一个是反方向元件F-，正方向故障时不动作，反方向故障时动作（我们定义母线指向线路为正方向）。
那么在如图所示的线路上，NP线路发生短路，MN为非故障线路。
通过观察我们可以发现：对于故障线路NP，两端方向元件F+均动作，F-均不动作；对于非故障线路MN，1端F+动作，F-不动作，而2端F+不动作，F-动作。
这也就是故障线路和非故障线路的特征区别。
利用这种差别，我们可以判断区外还是区内故障，保护应该动作还是闭锁。
闭锁式纵联方向保护的做法是：在F+不动作，F- 动作的这一端持续发闭锁信号。
这样，在非故障线路上至少有一端（近故障点端）会一直发闭锁信号（发信），两端保护收到该闭锁信号将会闭锁保护；在故障线路上，两端都不符合这一条件，所以闭锁信号会消失（停信），保护动作后就可以出口跳闸。
这就是闭锁式纵联方向保护的基本原理。
2、保护动作过程首先分析故障线路上，保护动作（发信、停信）的过程：正常运行时，通道中没有闭锁信号，只有开入量状态、通道检查等工作；（1）发生短路故障，感应到故障电流，低定值起动元件动作，发信机开始发闭锁信号；（2）同时高定值起动元件动作，这才真正进入故障计算程序；（3）F- 不动作；（注意：先判F- ，F-比F+元件更快更灵敏。
原因后面讲。
）（4）收信机曾连续收到8ms的高频信号；（8ms是为了防止信号还没来得及传到对端）（5）F+ 动作；同时满足（2）~（5）条件后，停信（停止发闭锁信号）；（6）收信机收不到闭锁信号，同时满足（2）~（6）条件8ms后，启动出口继电器，发跳闸令。
电力系统继电保护原理-输电线路纵联保护
对比两侧电流相位差为0°保护动作； 对比两侧电流相位差为180°保护不动作；
4、距离纵联保护
距离Ⅱ段作为方向元件。 该保护的优点：既具有纵联保护的优点，又具有距离 保护的优点。
4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换
4.2.1 导引线通信（见P132图4.5）
4.2.2 电力线载波通信（见P134图4.6） “高频保护 ”
KD . Ir
. 正常、k外：Ir =
. IM2
-
. IN2
.. . d内：Ir = IM2 + IN2
线路两侧装有相同变比的TA
保护动作特性： 1）不带制动特性
I set K rel K np K er K st I k .max
2）带制动特性
动作方程：
I m I n K I m I n Iop0
2）使用线路侧电压 2、功率倒向对方向高频保护的影响
在环网或双回线路上，当一回线发生故障时，由于故障线 路两侧的断路器相继动作。造成非故障线路的短路功率改 变方向，从而有可能使得非故障线路的方向高频保护误动。
为防止在功率倒向中保护误动，采取的措施是： 一是反方向功率方向元件优先的原则。即一旦反方向元件 动作，立即闭锁正方向元件。 二是当故障发生后经过一段时间（大于本保护动作时间， 小于相邻线路断路器跳闸时间），尚未判为内部故障，则 认为是外部故障，程序转入另一模块。
protect ＆
GSX
跳闸
③跳闸讯号方式：高频讯号本身可直接使断路器跳闸
protect
பைடு நூலகம்GSX
≥1
跳闸
4.2.3 微波通道
利用150mHz到20gHz间的电磁波进行无线通信称为微波通 信。 优点： 微波通道频带宽。 微波通道独立于输电线之外，可靠。 因而用微波通道可实现传送允许信号和直接跳闸信号的 保护方式。 缺点： 微波信号的衰耗与天气有关。 必须沿线路建设微波中继站。
4 纵联保护第2讲New解析
4.3.1 方向保护和方向元件
对方向元件的基本要求 正确反映所有类型故障时故障点的方向，无方向死区。 不受负荷影响，在正常负荷状态下不启动。 不受系统振荡影响，振荡无故障时不误动，振荡中再故 障仍能正确判断方向。 非全相运行又发生故障时仍能正确判断故障方向。 方向元件的基本原理 利用电流、电压相位关系实现故障方向判别！
3
(1) 负序电压滤过器 一般通过阻容元件构成，使用三相线电压为输入，滤掉 正序、零序分量；当只有负序输入时，输出最大。 选择电阻、电容参数为：
R1 3 X 1 1 R2 X2 3
m-n端子输出负序电压
4.4.3 纵联电流相位差动保护
R1、X1回路中电流超前电压30°
R2、X2回路中电流超前电压60°
N
1QF
L2
2QF
图4－17 功率倒向电网示意图
4.3.4 影响其正确工作的因素及克服措施
2 功率倒向对方向纵联保护的影响及应对措施
应对措施：
依靠M侧 t1 延时停信、 两侧 t2 延时跳闸的逻 辑配合，避免误动作。
M
3QF
d
L1
先
4QF
后
N
1QF
L2
2QF
图4－17 功率倒向电网示意图
4.3.4 影响其正确工作的因素及克服措施
电抗互感器UR的原边有两个匝数相同反极性接入的绕组，零序分量被消 除；中间变流器UA的原边有两个绕组W1、W1/3，反极性接入A相电流 和3倍零序电流，零序分量作用被抵消。
4.4.3 纵联电流相位差动保护
（2） 负序电流滤过器 当输入正序电流时，输出电压为:
4.4.3 纵联电流相位差动保护
（2） 负序电流滤过器 当输入负序电流时，输出以A相为基准的负序电流同相位的 电压。
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
允许式、闭锁式纵联保护
N
(2) (3)
F × F √ F－√ F－×
(a ) 保护原理图 √ ——动作 —— 不动作
P
F
(4)
ER
F √ F－×
闭锁式纵联保护相关问题（3）
功率倒向时出现的问题及对策
M
N
ES
1
Ⅰ
2
ER
F
3
Ⅱ
4
图2-5 功率倒向示意图
如果纵联方向保护在35ms内一直收到闭锁信号，或不满 足正方向方向元件动作、反方向方向元件不动作的条件，那 么纵联方向保护再要动作的话要加25ms的延时。
允许式纵联保护相关问题（4）
出现通道阻塞现象时防止允许式纵联保护拒动的措施 如果出现通道阻塞时载波机根据原来一直收
到过导频信号（说明通道是正常的），而现在导 频、跳频信号都收不到了判断为通道阻塞。因为 如果在相邻线路上发生短路，对侧不发允许信号 时本侧应该收到对侧的导频信号。现在导频、跳 频信号都没有了证明通道阻塞，载波机里的 ‘UNBLOCKING’接点闭合。 在允许式分相纵联保护中将该接点作为开入量 接到保护装置。保护装置检测到 ‘UNBLOCKING’接点闭合以后，如果是相-相耦 合通道保护再确认是相间故障时就把该接点输入 当作允许信号（跳频信号）使用，并展宽100ms， 避免了纵联保护拒动。
允许式纵联保护相关问题（3）
功率倒向时出现的问题及对策
M
N
ES
1
Ⅰ
2
ER
F
3
Ⅱ
4
如果纵联方向图 保2护-5在3功 5m率s倒 内向 一示 直意 未图 收到信号，或不满 足正方向方向元件动作、反方向方向元件不动作的条件， 那么纵联方向保护再要动作的话要加25ms的延时。
闭锁式纵联保护
闭锁式纵联保护相关问题（3） 纵联保护相关问题（
功率倒向时出现的问题及对策
M
N
ES
1
Ⅰ
2
F
ER
3
Ⅱ
4
图 2-5
功率倒向示意图
如果纵联方向保护在35ms内一直收到闭锁信号，或不满 内一直收到闭锁信号， 如果纵联方向保护在 内一直收到闭锁信号 足正方向方向元件动作、反方向方向元件不动作的条件， 足正方向方向元件动作、反方向方向元件不动作的条件，那 么纵联方向保护再要动作的话要加25ms的延时。 的延时。 么纵联方向保护再要动作的话要加 的延时 前一个35ms的延时用来判断发生了区外故障。用后一个 的延时用来判断发生了区外故障。 前一个 的延时用来判断发生了区外故障 25ms延时来躲过两侧方向元件的竞赛带来的影响 延时来躲过两侧方向元件的竞赛带来的影响
闭锁式纵联保护相关问题（1） 闭锁式纵联保护相关问题（
远方起信逻辑（ 远方起信逻辑（2） 远方起信的条件是： 远方起信的条件是： 收信机收到对侧的高频信号; ①收信机收到对侧的高频信号; 低定值起动元件未起动。 ②低定值起动元件未起动。 满足这两个条件后发信10秒 满足这两个条件后发信10秒。这种起动发信是收 到了对侧信号后起动发信的，所以叫做远方起信。 到了对侧信号后起动发信的，所以叫做远方起信。 有了远方起信功能后， 有了远方起信功能后，再发生上述区外短路 故障时， 侧起动元件起动立即发信。 故障时，M侧起动元件起动立即发信。N侧由于 起动元件未起动，又收到了M 起动元件未起动，又收到了M侧发来的信号所以 远方起信，也发信10秒 这样M侧保护就被N 远方起信，也发信10秒。这样M侧保护就被N侧 10秒的信号所闭锁不会误动 秒的信号所闭锁不会误动。 的10秒的信号所闭锁不会误动。 远方起信除了有上述作用外在通道检查中还 要用到此功能
高频闭锁方向保护
第三节 高频闭锁方向保护
又称为闭锁式方向纵联保护
一、高频闭锁方向保护基本原理
高频闭锁方向保护是以高频通道经常无电流，而在外部故障时发闭 锁信号的方式构成的，此闭锁信号由短路功率为负的一侧发出，这 个信号被两侧的收信机所接收，而闭锁各自的保护。
二、高频闭锁方向保护的组成（常规保护）
判断短路功率的方中间继电器：在内 低灵来机定敏启值度动启较高动高频元，发高灵来向件用信定敏启：值度动启较跳极闸流组动动低闸化回时线作元，回继路才圈。件用路电。动同：器作时只：；有有部高而电用仅故频当流以当障信制时控工时号动继制作停线电保线止圈器护圈发或均的有出两不跳电
工作线圈
制动线圈
1．正常运行
A
B
C
D
1
23
45
6
正常运行时，两侧的启动元件均不启动，保护不会动作。
2．区外故障
A
BK
C
D
1
23
45
6
B侧的短路功率为负，功率方向继电器不动作，不停信。收信 机收到高频信号，将保护闭锁，不跳闸。
3．区内故障
A
BK
C
D
1
23
45
6
两侧KW承受正方向短路功率起动而停信，保护发出跳闸脉冲。
4．单侧电源线
路A
BK
C
1Hale Waihona Puke 35B侧保护3的动作情况与区内故障时情况相同，C侧保护4不启动， 不发闭锁信号，B侧保护收不到闭锁信号且本侧跳闸条件满足，则 立即跳开电源断路器，切除故障。
• 时间配合 • 延时元件的作用：等待对端高频保护信号的到来，防止区外故障
造成保护的误动作，在具有远方启动发信的高频保护中延时一般 为10ms。 • 记忆元件作用：防止外部故障切除后，近故障点的保护启动元件 先返回停止发信，而远故障点的启动元件和功率方向元件后返回 ，造成保护 误动作跳闸。（100ms） • 采用两个灵敏度不同的起动元件 • 若采用一个启动元件，当区外故障时，由于TA误差，功率方向为 正侧元件动作，为负侧不动作 ，使功率方向为正侧误动。采用 两个启动元件，S+侧的KA2动作时， S-侧的KA1动作时一定动作 ，防止误动作 。
我厂220KV线路保护配置及原理讲解
我⼚220KV线路保护配置及原理讲解纵联保护原理⼀、纵联保护：⾼频保护是利⽤某种通信设备将输电线路两端或各端的保护装置纵向连接起来，将各端的电⽓量（电流、功率⽅向等）传送到对端，将各端的电⽓量进⾏⽐较，以判断故障在本线路范围内还是范围外，从⽽决定是否切除被保护线路。
⼆、相差⾼频保护原理：（已经退出主流，不做解释）相差⾼频保护作为过去四统⼀保护来说，占据了很长⼀段时间的主导地位，随着微机保护的发展，相差⾼频保护已经退出实际运⾏。
相差⾼频保护是直接⽐较被保护线路两侧电流的相位的⼀种保护。
如果规定每⼀侧电流的正⽅向都是从母线流向线路，则在正常和外部短路故障时，两侧电流的相位差为180°。
在内部故障时，如果忽略两端电动势相量之间的相位差，则两端电流的相位差为零，所以应⽤⾼频信号将⼯频电流的相位关系传送到对侧，装在线路两侧的保护装置，根据所接收到的代表两侧电流相位的⾼频信号，当相位⾓为零时，保护装置动作，使两侧断路器同时跳闸，从⽽达到快速切除故障的⽬的。
侧电流侧电流侧电流侧电流启动元件：判断系统是否发⽣故障，发⽣故障才启动发信并开放⽐相。
操作元件：将被保护线路⼯频三相电流变换为单相操作电压，控制收发信机正半波发信，负半波停信。
作为相差⾼频保护，其启动定值有两个，⼀个低定值启动发信，另⼀个⾼定值启动⽐相，采取两次⽐相，延长了保护动作时间。
对⾼频收发信机调制的操作⽅波要求较⾼，区外故障时怕出现⽐相缺⼝引起误跳闸，因此被现有的⽅向⾼频所取代。
⼆、闭锁式⾼频保护原理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的判断，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。
闭锁式⽅向纵联保护的⼯作⽅式是当任⼀侧正⽅向元件判断为反⽅向时，不仅本侧保护不跳闸，⽽且由发信机发出⾼频信号，对侧收信机接收后就输出脉冲闭锁该侧保护。
闭锁式方向纵联保护的工作原理
闭锁式方向纵联保护的工作原理
闭锁式方向纵联保护是一种用于电力系统中的保护装置，用于检测电力系统中的故障并切除故障部分，以防止故障扩大。
工作原理如下：闭锁式方向纵联保护通常由两个部分组成，分别是线路故障检测装置和线路切除装置。
1. 线路故障检测装置：检测电力系统中的故障。
它通常根据电路参数的变化来判断是否存在故障，例如电流的变化、电压的变化等等。
当检测到故障时，它会发送信号给线路切除装置。
2. 线路切除装置：根据线路故障检测装置的信号，切除故障部分。
它通常通过切断故障部分的电流或电压来实现，例如通过触发断路器或跳闸来切除故障部分。
切除故障后，保护装置会发送信号给系统的其他部分，以通知系统故障已经被切除。
闭锁式方向纵联保护的工作原理主要依赖于线路故障检测装置的能力来准确地检测到故障，并及时发送信号给线路切除装置，从而实现对系统故障的切除和保护。
这种保护装置能够快速响应并切除故障，有效地保护电力系统的安全运行。
继电保护简答题.
特点：串联线路：2/3几率切除原理电源的故障
并联线路：2/3几率只切除一条线路
（3） 两相三哥继电器接线（1TA,3KA,4引线）——Y/角11发生两相短路
9方向性保护基本原理
在原有电流保护基础上加装功率方向判别元件，反方向故障时保护闭锁，不致出现保护勿动的问题
②转子故障 励磁贿赂一点 两点接地 失磁故障
不正常运行状态：定子绕组过电流 三项对称过负荷 负序过电流 定子绕组过电压 转子绕组过负荷 逆功率 失步 低频 过励磁
电流II段：要求能以较小时限快速切除全线故障
电流III段：保护本线路和相邻线路的全长，起后备保护作用
8电流保护的接线方式及特点
（1） 三相完全星接线（3TA,3KA,4引线）——中性点直接接地系统
特点：串联线路：100%切除运力电源的故障
并联线路：100%切除两条线路，相当于扩大了停电范围
1. 继电保护装置的概念？
答：能反映电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并作用于断路器跳闸或发出信号的一种装置。
2继电保护的任务？
答：故障时自动 迅速 优选择性的切除元件。
不正常状态时 发信号或跳闸
3. 继电保护的基本原理？
答：继电保护主要利用电力系统中发生短路或异常情况是的电气量的变化，构成继电保护动作的原理。
不正常运行状态：①过电流 ②过负荷 ③过电压 ④油面降低 ⑤过热现象
保护配置： 主保护：①瓦斯保护 ②纵差保护
后备保护：①相间短路后备保护 a过电流保护 b低电压启动的过电流保护 c复合电压启动的过电流保护 ②接地短路后备保护 ③过负荷保护 ④过励磁保护 ⑤过热保护
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闭锁式纵联方向保护的原理
摘要：通过对输电线路闭锁式纵联方向保护的原理的了解、保护动作过程、方向元件的要求、起动元件的要求及一些功能与问题的探讨，总结出了闭锁式纵联方向保护的本质。
关键词：闭锁式；纵联方向保护；启信；停信
1、基本原理
如果我们在输电线路的每一端都装设两个方向元件：一个是正方向元件F+，正方向故障时动作，反方向故障不动作；一个是反方向元件F-，正方向故障时不动作，反方向故障时动作（我们定义母线指向线路为正方向）。
那么在如图所示的线路上，NP线路发生短路，MN为非故障线路。
通过观察我们可以发现：
对于故障线路NP，两端方向元件F+均动作，F-均不动作；
对于非故障线路MN，1端F+动作，F-不动作，而2端F+不动作，F-动作。
这也就是故障线路和非故障线路的特征区别。
利用这种差别，我们可以判断区外还是区内故障，保护应该动作还是闭锁。
闭锁式纵联方向保护的做法是：在F+不动作，F- 动作的这一端持续发闭锁信号。
这样，在非故障线路上至少有一端（近故障点端）会一直发闭锁信号（发信），两端保护收到该闭锁信号将会闭锁保护；在故障线路上，两端都不符合这一条件，所以闭锁信号会消失（停信），保护动作后就可以出口跳闸。
这就是闭锁式纵联方向保护的基本原理。
2、方向元件的要求
方向元件是用来判断区内/区外故障的，对于纵联方向保护至关重要，对于方向元件，需要满足以下几个要求：
（1）有明确的方向性，就是说F+只能在正方向可靠动作，F-只能在反方向可靠动作；
（2）F+元件可靠保护本线路全长；
（3）F-元件比F+元件动作得更快、更加灵敏。
只要F-元件只要一动作，说明是反方向故障，立即持续发信闭锁保护。
这就是反方向元件闭锁保护优先原则；
（4）F+ 动作则停止发信机发信；
3、起动元件的要求
（1）低定值起动元件动作，控制收发信机开始发信，在此之前，通道内没有闭锁信号；
（2）高定值起动元件动作后，终止正常程序，正式进入故障计算程序，保护开放；
（3）高低定值一般相差1.6~2倍。
起动元件无方向性，灵敏度高；
假设上图中1、2端只设了一个起动元件，定值为1A。
假设在NP上的某一点发生短路故障，产生的流过1端的故障电流恰好为1A，而流过2端的故障电流由于误差等原因略小于1A。
那么会发生什么情况呢？
1端起动元件动作，发信，同时开放保护，F-不动作、F+ 动作，停信；2端起动元件一直未启动，一直没有发信。
完了，很明显MN非故障线路上没有闭锁信号，保护误动作。
而如果我们设一个高定值2A，一个低定值1A，那么1端虽然低定值元件启
动，发信，但是没有开放保护，这就避免了非故障线路的误动作。
4、远方启信功能
假设K点发生短路故障，MN线路上的故障电流达到1、2端起动元件高定值，高定值起动元件应动作开放保护。
可万一2端（近故障点一侧）高、低定值起动
元件由于某些原因都没动作，那么就不会发信，和上面的情况一样，会造成保护
误动。
为了避免这种情况的发生，就设置了远方启信功能。
即（1）本端低定值元件未动作；（2）收信机收到对端发的信号；满足这两个条件后，本端发信10s。
这
种由于收到对端信号而启动的发信，称为远方启信。
也是为了防止保护误动而设
置的。
5、母差、失灵保护停信的问题
如图，两侧均有电源，假设故障发生在断路器与CT之间，比如K点。
K点在
M端母线保护范围内，故母线保护动作跳开M母上所有开关，包括开关1。
但是
开关跳开后，故障点仍然没有切除。
对于MN线路的纵联方向保护，M端判定为
反方向故障，N端判定为正方向故障（方向判定以CT位置为参考）。
所以M端
持续发信，仍然闭锁N端的纵联方向保护。
N端开关只能由后备保护带延时切除。
这显然不是我们想要的。
为了解决这个问题，在保护装置后的端子上有“其他保护动作”的开关量输入
端子。
该开关量来自于母线保护和失灵保护的动作接点。
母差或失灵保护一动作，该接点闭合。
通知纵联方向保护得知母线保护动作后，立即停信，使N侧可以出
口跳开开关2，切出故障。
即使真的故障点在M母线上，那我们停信跳开N侧开
关也没有什么不良后果。
但对于3/2接线方式，情况则不同。
3/2接线方式下，如果故障点真的在M母线上，那么母线保护动作后不能采
取停信措施。
因为此时边开关1跳开，故障点切除。
而线路1、2仍然可以由N
侧电源供电继续运行。
如果母线保护停信，会使这两条线路停运。
所以母差保护
不应停信。
母差保护动作接点不能接到“其他保护停信”端子上。
那么如果故障点
在边开关和CT之间的K点，通常的解决办法是，将失灵保护的动作接点接到“其
他保护停信”端子上。
K点故障，母差动作条边开关，故障点未切除，故障电流仍
然存在。
此时失灵保护动作跳中开关2，依靠失灵保护停信，跳线路1对侧开关。
6、结论
闭锁式纵联保护的本质：正常情况下，通道中无信号；故障时，非故障线路
靠近故障点一侧发出闭锁信号，被该线路两端接受，将保护闭锁；而故障线路没
有闭锁信号，保护出口跳闸。
作者简介：
王文飞（1982-），男，高级工程师，从事电力系统继电保护技术工作。