华北电力大学精品课程-电力系统继电保护(黄少锋教授)—纵联(4)

第四章

输电线路纵联保护

4.1.1 输电线纵联保护概述

仅利用线路一侧的电气量所构成的继电保护（单端电气量），无法区分本线路末端与相邻线路（或元件）的出口故障，如：电流保护、阻抗保护。

为此，设法将被保护元件两端(或多端)的电气量进行同时比较,以便判断故障在区内？还是区外？

将两端保护装置的信号纵向联结起来，构成纵联保护。——与横向故障的称谓进行对应比较（后面再用图例说明“纵、横”的区别）。

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：

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。

输电线路纵联保护结构框图

在设备的“纵向”之间，进行信号交换

横向关系通信设备通信设备

通信通道

继电保护装置

继电保护装置

TA

TA

TV

TV

(如：横向故障)

纵联保护有多种分类方法，可以按照通道类型或动作原理进行分类。1）通道类型：

导引线电力线载波微波光纤

⎪

⎩⎪⎨⎧

2）动作原理：

比较方向比较相位基尔霍夫电流定律（差电流）

⎧⎪

⎨⎪

⎩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)

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。

当然，构成原理后，再分析影响因素；并研究消除影响因素的对策、措施（需要权衡利弊）。

一、两侧电流相量和(瞬时值和)的故障特征

基尔霍夫电流定律：

在一个节点中，流入的电流等于流出的电流。

按照继电保护规定的正方向：

——指向被保护元件。

那么，基尔霍夫电流定律可以修改为：在任何一个节点中，流入的电流之和等于0。

下面，用图例说明。

基尔霍夫电流定律：

53241I I I I I

++=+053241=---+I I I I I

改写为：此式表明：流入节点的电流之和等于0。按照继电保护规定的正方向0I I I I I

=++++54321 1I 1I 2I 2I 3I

3I

4I

I

5I

5I

53241I I I I I

+++；流出：流入：，得：

∑=0I j 简写为：∑=0t i j ）

（更一般为：

，就构成了继电保护原理——电流差动保护。广泛应用于各种设备的保护。

基尔霍夫电流定律的拓展：

将节点拓展为一个封闭区域。

00==∑∑）

（或，仍然有：时，

在正常运行和外部短路t i I j j K j I I

=∑内部短路时，存在：二者区别很大被保护设备

K I

1I

2I

3I 4I

5I 设计区别的门槛

，应当

是：电流和保护。即：从负荷(或外部短路)电流的特征看：0

=-'N 'M I I “电流差动”名称的来历(与规定方向有关)：

——即电流差＝0按继电保护规定的正方向（或计算原理）()00

=+=∑

N M

j I I I

但是，习惯成俗，仍然称为：差动保护。

被保护设备

L I

'M

I M

N

'N

I ——>若有电流差，就动作。

M I

N I

M N

M N

二、两侧功率方向的故障特征

1、正常运行

2、外部短路

3、内部短路

M

N

K

+

M

P +M

P

-N

P -N

P

K

+P

+P

L I

（为正）

（为负）

1、正常运行

M

N

L i L

M i i ＝L

N i i -=的相位相反

与n m i i 2、区外故障类似

L I

M I

N I

3、区内故障

m

i n

i 接近于同相位

与n m i i δM

N

M I

N I

K

与两侧电势角度相关联

→

M 侧阻抗区域

M 侧阻抗区域

M

N

K

四、两侧测量阻抗的故障特征

1、正常和区外故障

一侧阻抗可能动作，另一侧阻抗不动作。

2、区内故障

两侧阻抗均动作。

M

I N

I

N 侧阻抗区域M

N

K

M

I N

I

N 侧阻抗区域

归纳：

正常运行或外部故障

内部故障方向元件两侧均为正阻抗元件一侧为正一侧为负一侧动作一侧不动作

两侧均动作（希望动作）（希望不动）

特征分界

如何应用这些特征？后面陆续予以介绍。

电流相位

相位差接近同相

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