纵联保护分类
220kV线路保护原理
模块2 220kV线路的保护配置
⑨ 220kV及以上电压等级变压器、高抗、串补、滤波器 等设备微机保护应按双重化配置。
⑩ 变压器、电抗器宜配置单套本体保护，应同时作用于 断路器的两个跳闸线圈。未采用就地跳闸方式的变压 器本体保护应设置独立的电源回路和出口跳闸回路,且 必须与电气量保护完全分开。
⑾ 充分考虑电流互感器二次绕组合理分配，对确无法解 决的保护动作死区，在满足系统稳定要求的前提下， 可采取起动失灵和远方跳闸等后备措施加以解决。
知识点回顾
五. 微机保护的概念及构成 以微型计算机或微处理器（CPU）为核心，配以相应
输入/输出接口电路构成的保护装置，就是微机保护。 1. 硬件部分 ① 数据采集系统：将模拟信号变换成数字信号的系统。 ② 微型机系统：由微处理器CPU配以程序存储器、数据 存储器、定时器/计数器芯片等构成。
作用是：对由数据采集系统输入的原始数据进行分析 处理，完成各种保护功能。
知识点回顾
2.软件部分
主程序按固定的采样周期接受采 样中断进入采样程序，在采样程序 中进行模拟量采集与滤波，开关量
主程序 采样程序
的采集、装置硬件自检、交流电压 断线和起动判据的计算，根据是否 满足起动条件而进入正常运行程序
N 起动？ Y
正常运行程序
故障计算程序
或故障计算程序。
正常运行程序中进行采样值自动零漂调整、及运行状态检
模块4 220kV线路的距离保护
1.距离保护的原理
知识点回顾
③ 输入/输出接口部分（开入/开出）：输入/输出信号都 是开关量信号。 开入量: 开关、刀闸的接点位置、保护装置的压板、切换 开关、连接片状态等都为开入量。 开出量: 微机保护动作结果，执行跳闸或告警信号。 ④ 电源部分：微机保护装置需要直流电源。要求电源特 性好，具有强抗干扰能力。
线路保护介绍
保护配置基本配置系统差异接地系统和不接地系统的差异分相保护和不分相保护的差异:不一致、单跳、单重电压的差异：电容电流和末端过电压、网架中心和重要程度功能介绍距离保护：距离元件采用比相式姆欧继电器，即由工作电压Uop 与极化电压Up 构成比相方程。
比相式距离继电器的通用动作方程为：009090<<-POPU U Arg式中：工作电压OP set U U I Z =-⨯，极化电压1P U U =-.对接地距离继电器,工作电压为：()set OP Z I K I U U ⨯⨯+-=ΦΦΦ03 对相间距离继电器，工作电压为：set OP Z I U U ⨯-=ΦΦΦΦΦΦ装置中三段式接地与相间距离继电器，在正序极化电压较高时由正序电压极化否则进入三相低压程序，此时采用记忆正序电压作为极化电压。
采用非记忆的正序电压作为极化电压,故障期间,正序电压主要由健全相电压形成，正序电压同故障前保持一致，继电器具有很好的方向性。
距离保护正方向故障动作特性应用于较短输电线路时，为了提高抗过渡电阻能力,极化电压中使用了接地距离偏移角如图中所示θ1，该定值可以由用户整定为0°， 15° 或 30°。
接地距离偏移角会使动作特性圆向第一象限移动。
虽然这可提高测量过渡电阻的能力，在高阻接地故障条件下保证很好的动作性能，但是如果在线路对侧存在助增电源的情况下,对于经过渡电阻接地的故障可能会出现超越现象。
为了防止超越,通常距离保护Ⅰ、Ⅱ段和零序电抗元件配合使用。
零序电抗工作电压： ()set OP Z I K I U U ⨯⨯+-=ΦΦΦ03极化电压：D P Z I U ⨯-=Φ0,式中D Z 为模拟阻抗，幅值为1，角度为78°。
比相方程为()000090390<⨯-⨯⨯+-<-ΦΦDsetZ I Z I K I U Arg低压距离继电器保护采用记忆电压作为极化电压，通过比较极化电压与工作电压之间的相位关系来判别是否满足动作条件。
线路保护与母线保护
母差保护采用比例差动保护和差动速断保护，保护原理同变压器差动保护原理相同。
500kV母差保护要双重化配置，第一套母差保护的失灵保护功能使用，第二套母差保护的失灵保护功能停用。
2.母差保护
01
04
02
03
母线完全差动保护工作原理
的特性不完全一致，因此，在正常运行或外部故障时流入差动继电器的电流为不平衡电流， 简单认为，流过差动继电器的不平衡电流为：
线路保护与母线保护
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汇报人姓名
汇报日期
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2
3
4
纵联保护（Longitudinal Protection)
距离保护(Distance Protection)
接地保护(Earth-fault Protection)
自动重合闸(Automatic Reclosing)
一、线路保护
CONTENTS
纵联保护概念纵联保护：利用通道，将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，进行信息交换，通过比较线路两侧电气量的大小和相位差值来确定故障的位置。信号种类闭锁信号允许信号跳闸信号
电力线载波通道的高频保护，通道有相地耦合式和相相耦合式之分，相地应用最广泛。光纤通道保护，利用光缆传送保护信号，可靠性高，采用PCM调制方式，传输路由和距离都非常灵活。导引线保护，需要沿线路敷设电缆，适合较短线路。微波通道保护，可与通信、远动通道复用，与输电线路没有直接联系。
谢谢
零序电流方向保护反应线路发生接地故障时零序电流分量大小和方向的多段式电流方向保护装置，在我国大短路电流接地系统不同电压等级电力网的线路上，根据部颁规程规定，都装设了这种接地保护装置作为基本保护。
电力系统事故统计材料表明，大电流接地系统电力网中线路接地故障占线路全部故障的80％一90％，零序电流方向接地保护的正确动作率约97％，是高压线路保护中正确动作率最高的一种。
500kV线路保护
▪ △iφ——为相电流突变量
▪ △IT——为相电流不平衡量的最大值 ▪ 当任一相电流突变量连续三次大于启动门坎时，保护启动。
▪ （2）零序电流辅助启动元件
▪ 为了防止远距离故障或经大电阻故障时相电流突变量启动元件灵敏度 不够而设置。该元件在零序电流大于启动门坎并持续30ms后动作。
I I I
S
0
O
0
MK
I I
CDMAX
WI
▪ 其中分别为本侧零序电流和对侧零序电流，为差流最大相的相电流， I断M线K相为即预为定差的流门最坎大值相(1。0%In)，IWI为无电流门坎。由以上判据识别出的
▪ 本判据简单可靠，对于负荷电流大于IMK时的CT断线相能准确检出，此 时非断线相差动继电器仍可正确动作。
▪ 3、 PSL 603G启动继电器的闭锁措施(双AD模件)
▪ PSL 603G改进型取消了“三取二”启动回路。增加了一块AD模件，构 成双AD回路。交流模拟量分别引入两个AD模件，由独立的数据采样回 路进行转换，其中一块AD模件的数据送给保护，完成保护功能，另一块 AD模件以“逻辑与”的方式和保护模件的启动回路构成启动继电器开放 回路。只有两块AD同时启动，保护才能出口，这样可以增强保护的可靠 性。
▪ 动作电流：
ICD IM IN IK
▪ 制动电流：
IR IM IN
▪ 因为 I CD I R 继电 器动作。
▪ 凡是在线路内部有流 出的电流，都成为动 作电流。
M IM
IN N
IK
线路外部短路
▪ 动作电流：
ICD IM IN IK IK 0
▪ 制动电流：
I R IM IN IK IK 2 IK
04 输电线路纵联保护
4.3.3 闭锁式距离纵联保护的构成
¾ 本线路故障： ZIII启动发信； ZII判断为正方向，启动停信；两侧均未收到高频闭锁信号
而跳闸。
4.3.3 闭锁式距离纵联保护的构成
¾ 外部故障： ZIII启动发信； ZII判断为反方向，不停信；两侧均收到高频闭锁信号而不
跳闸。
闭锁式距离纵联保护中的III段定时限距 具有为线路远端母线和相邻元件的远后备 能力。
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。
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。
高频闭锁信号由非故障线的近故障点侧保 护发出。
4.4 纵联电流差动保护 4.4.1 纵联电流差动保护原理
线路两侧装有相同变比的TA
由于两侧电流互感器励磁特性不同，正常 运行及外部故障时流过的短路电流反映至二 次侧大小会不相同。此电流差称为不平衡电 流。
4.4 纵联电流差动保护
4.4.1 纵联电流差动保护原理
不平衡电流的值可计算为：
Iunb = 0.1Kst Knp Ik max
两侧电流相位差00
两侧电流相位差1800
4.1 输电线路纵联保护概述
4.1.2 输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析
两端测量阻抗的特征（距离纵联保护） (以II段距离为启动元件，采用方向阻抗特性）
区内故障：两侧测量阻抗均为短路阻抗 区外故障：两侧测量阻抗均为短路阻抗，但一侧 为反方向 正常运行时：两侧测量阻抗均为负荷阻抗
4. 2 输电线路纵联保护两侧信息量的交换
220kV及以下继电保护配置及原理
110kV及以下等级中，远后备原则指一般只装设单套保 护，不装设失灵保护。断路器或保护拒动由上一线路的后备 保护切除故障。
一、保护装置
线路保护配置原则
220kV线路保护配置： 1、纵联保护 2、三段相间距离保护 3、三段接地距离保护 4、四段零序保护 5、综合重合闸（投单重）
一、保护装置
线路保护配置原则
一、保护装置
母线保护的保护范围
动动手动动手 指一指指一指
一、保护装置
母差保护范围（差区）示意图
母线故障原因
一、保护装置
母线故障的原因 外力破坏，高大设备倒塌，吊车碰撞母线，断路器 套管因表面污秽而导致的闪络,异物挂飘
与母线连接的电压互感器、电流互感器损坏
倒闸操作时引起断路器或隔离开关绝缘瓷瓶损坏
由于运行人员的误操作，如带负荷拉刀闸 造成弧光短路 GIS设备损坏，气体泄漏
一、保护装置
微机型比率制动式母差保护
大差、小差： 母线差动保护由母线大差动 和各段母线的小差动组成
母线“大差”是指 除母联开关和分段 开关外所有支路电 流所构成的差动回 路，用于判别母线
区内和区外故障。
某段母线的“小差 ”是指该段母线上 所连接的所有支路 （包括母联和分段 开关）电流所构成 的差动回路，作为 故障母线选择元件
一、保护装置
保护范围
继电保护重点及答案
2016年继电保护复习重点2016继电保护试卷题型为填空题201’ 20%、简答题56’30%、论述分析题310’30%、计算题120’20%主要复习大纲如下：1.继电保护装置的定义答：继电保护装置指能反应电力系统中的电气设备发生故障时不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置;2.主、后备保护定义答：主保护是指能以较短时限切除被保护线路或元件全长上的故障的保护装置;考虑到主保护或断路器可能拒动而配置的保护,称为后备保护;当电气元件的主保护拒动时,由本元件的另一套保护起后备作用,称为近后备;当主保护或其断路器拒动时,由相邻上一元件的保护起后备作用称为远后备;3.电力系统故障类型答：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路;危害：三相短路>两相接地短路>两相短路>单相接地短路概率：三相短路<两相接地短路<两相短路<单相接地短路4.保护装置的构成答：继电保护装置由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件组成5.继电保护四性及其含义答：可靠性：可靠性包括安全性和信赖性;其主要取决于保护装置本身的制作质量、保护回路的连接和运行维护的水平;选择性：指保护装置动作时,在最小的区间内将故障从电力系统中断开,最大限度的保证系统中无故障部分仍能继续安全运行;速动性：指尽可能地切除故障,以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行时间,降低设备的损坏程度,提高电力系统并列运行的稳定性;灵敏性：指对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力;6.返回系数定义7.答：返回电流与动作电流的比值称为继电器的返回系数;电流继电器的返回系数一般取值为最大运行方式、最小运行方式答：最大运行方式：在相同地点发生相同类型短路时流过保护安装处的电流最大,对应系统等值阻抗最小;最小运行方式：在相同地点发生相同类型短路时流过保护安装处的电流最小,对应系统等值阻抗最大;8.三段式电流保护整定原则及其计算启动电流、动作时间、灵敏度校验答：见结尾例题19.中性点经消弧线圈接地系统的补偿方式答：完全补偿、欠补偿、过补偿10.90°接线方式下功率方向元件的电压电流是什么答：电压是安装地点母线电压,电流为短路电流;90度接线的概念：三相对称、且cosφ=1时,引入的电流与电压的夹角;即cosφ=1,测量电流超前测量电压为 90°的接线方式;11.方向圆,电阻、电抗特性的幅值比较动作方程、相位比较动作方程答：记住书上P65-75的式子,见结尾例题4和例题512.距离保护接线方式所接入继电器的电压电流是什么答：接地短路：测量电压为保护安装处故障相对地电压,测量电流为带有零序电流补偿的故障相电流;相间短路：测量电压为保护安装处两故障相的电压差,测量电流为两故障相的电流差;13.三段式距离保护整定原则及其计算动作阻抗、动作时间、灵敏度校验答：见结尾例题2和例题314.分支系数定义及其计算答：故障线路流过的短路电流/前一级保护所在线路上流过的短路电流距离保护会需要计算15.电力系统振荡与短路故障时电气量的差异答：1.振荡时三相对称,无负序和零序分量；短路时或长或短时间有负序和零序分量；2.振荡时电气量周期变化,变化速度比较慢；短路时电气量变化快如电流迅速增大,且在短路期间变化很小；3.振荡时阻抗测量元件若误动,则在一个振荡周期内动作和返回各一次；短路时阻抗测量元件要么动作区内短路,要么不动作区外短路;16.距离保护的振荡闭锁措施答：1.利用电流的负序,零序分量或突变量,实现振荡闭锁2.利用测量阻抗变化率不同构成振荡闭锁3.利用动作的延时实现振荡闭锁17.距离保护的稳态超越答：因过渡电阻的存在而导致保护测量阻抗变小,进而引起保护误动作的现象,称为距离保护的稳态超越;18.纵联保护分类答：纵联保护按信息通道的不同可分为4种,分别为导引线纵联保护、电力载波纵联保护、微波纵联保护、光纤纵联保护；按保护动作原理可以分为2种,分别为方向比较式纵联保护、纵联电流差保护;19.结合图说明闭锁式方向纵联保护的工作原理答：1）区外近线路点短路时近故障端的KA1先动启动发信,因为其KW+不动作反方向短路,其Y1无输出,不会停止发信,所以见持续发高频闭锁信号,其收信机收到闭锁信号后将出口与门Y2闭锁,同时近故障端的高频闭锁信号经线路传送到远故障端的收信机;远故障端的KA1先启动发信,随后KA2和KW+动作经Y1输出停信并启动延时元件t1,本侧收信机收不到本侧高频闭锁信号而将出口与Y2开放,此时因远故障端的收信机在t2延时未到之前收到闭锁信号将出口与门Y2闭锁;因此,区外短路时,两端保护均不动作,直到外部故障切除后,两端保护的 KA1和KW+返回,t1元件延时100毫秒后返回;2）区内短路时;两端的KA1先启动发信,随后两端的KW+动作,经Y1输出停信并启动延时元件t2,两端的发信机都停止发闭锁信号,因此两端的发信机都收不到闭锁信号而将出口与门Y2开放,等到t2延时时间到,两端都经Y2出口跳闸;20.结合图说明闭锁式距离纵联保护的工作原理答：闭锁式距离纵联保护是距离保护与电力线载波通道相结合,利用收发信机的高频信号传送对侧保护的测量结果,两端同时比较两侧距离保护的测量结果,实现内部故障瞬时切除,区外故障不动作;动作过程：以两端距离Ⅲ段作为故障启动元件,以两端距离Ⅱ段作为方向判别元件,若两端距离Ⅱ段动作且收不到闭锁信号,表明线路内部故障,立即跳闸;21.纵联相位差动保护闭锁角的计算答：ψb=37+22.什么是重合闸的前加速保护有何优缺点23.答：当线路发生故障时,继电保护加速电流保护的第三段造成无选择性瞬时切除故障,然后进行重合闸进行第一次重合,若重合于瞬时性故障,则保护带时限有选择性的切除故障;前加速保护主要用于35kv以下由发电厂或重要变电所引出的直配线路上;优点：1.能够快速切除瞬时性故障;2.可能使瞬时性故障来不及发展成永久性故障,从而提高重合闸的成功率;3.能保证发电厂和重要变电所的母线电压在倍额定电压以上,从而保证厂用电和重要用户电能质量;4.使用设备少,只需要装上一套重合闸装置,简单经济;缺点：1.断路器工作条件恶劣,动作次数多2.重合闸永久性故障时故障切除的时间可能较长3.如果重合闸装置或断路器QF3拒绝合闸,则将扩大停电范围,甚至在最末一级线路上故障时,都会使连接在这条线路上的所有用户停电;24.什么是重合闸的后加速保护有何优缺点25.答：所谓后加速就是当线路第一次故障时,保护有选择性的动作,然后进行重合;如果重合于永久性故障上,则在断路器合闸后,再加速保护动作瞬时切除故障,而与第一次动作是否带有时限无关;后加速保护的配合方式广泛应用于35kv以上的网络及对重要负荷供电的输电线路上;优点：1.第一次是有选择性地切除故障,不会扩大停电范围,特别是在重要的高压电网中,一般不允许保护无选择性地动作而后以重合闸来纠正即前加速；2.保证永久性故障能瞬时切除,并任然是有选择性的；3.和前加速相比,使用中不受网络结构和负荷条件的限制,一般说来是有利而无害的;缺点：1.每个断路器上都需要装设一套重合闸,与前加速相比略为复杂；2.第一次切除故障可能带有延时;26.具有同步检定和无电压检定的重合闸的配合原则答：线路发生故障,两侧断路器发生故障之后,检定线路电压的M侧重合闸首先动作,使断路器投入,若重合不成功,断路器再次跳闸,N侧同步检定继电器不动作,该重合闸不启动,若重合成功,M 侧在检定同步之后,再投入断路器,线路即恢复正常;27.变压器保护的配置原则答：1.瓦斯保护2.纵差动保护或电流速断保护3.外部相,短路和接地短路时的后备保护4.过负荷保护5.过励磁保护6 零序电流电压保护7.其他非电量保护28.变压器电流互感器变比选择答：由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同,所以为了保证纵差保护的正确工作,就须适当选择两侧电流互感器的变比,使得正产运行和外部故障时,两个电流相等;29.减小变压器不平衡电流的方法答：1.计算变比率实际变比不一致产生的不平衡电流的补偿线2.减少因电流互感器性能不同引起的稳态不平衡电流3.减少电流互感器的暂态不平衡电流30.变压器励磁涌流特征答：1.励磁涌流很大,其中含有大量的非周期分量,使曲线偏向时间轴的一侧;2.励磁涌流中含有大量的高次谐波,其中以二次谐波为主,而短路电流中2次谐波成分很小;3.励磁涌流的波形有间断角;31.基于间断角辨识防止变压器励磁涌流引起差动保护误动的措施答：采用鉴别波形间断角的差动继电器构成纵差保护;32.基于二次谐波辨识防止变压器励磁涌流引起差动保护误动的措施答：利用二次谐波制动的差动继电器构成纵差保护;33.复合电压启动的过电流保护原理答：复合电压启动时的过电流保护通常作为变压器的后备保护,由一个负序电压继电器和一个接在相间电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件,两个继电器只要有一个动作,同时过电流继电器的动作,整套装置即启动;34.发电机纵差、横差保护应对的故障类型答：1.纵差动保护,反应发电机定子绕组及引出线相间短路2.横差动保护,反应定子绕组匝间短路保护35.发电机纵差、横差保护构成分类答：纵差动保护：比率制动式纵差动保护,标积制动式纵差动保护横差动保护：裂相横差动保护,单元件横差动保护36.发电机保护的配置原则答：1.纵差动保护2.横差动保护3.定子单相接地保护4.负序过电流保护5.对称负荷保护6.励磁回路一点或者二点接地保护7.失步保护8.失磁保护9.转子过负荷保护10.逆功率保护11.定子绕组过电压保护12.发电机过励磁保护37.母线电流差动保护、比相式差动保护的基本原则答：1.在正常运行及母线范围以外故障时,在母线上所有连接元件中流入的电流和流出的电流相等2.当母线上发生故障时,所有与母线连接的元件都向故障点供给短路电流或流出残留的负荷电流3.从每个连接元件中电流的相位来看,在正常运行及外部故障时,至少有一个元件中的电流相位和其元件中的电流相位是相反的38.低阻抗、中阻抗、高阻抗母线电流差动保护特点答：低阻抗母线保护在外部故障TA 饱和时,母线差动继电器中会出现较大不平衡电流,可能使母线差动保护误动作;中阻抗式母线差动保护就是在母线保护的差动回路中串联一个阻抗元件,使差动回路的总阻抗介于高阻抗式减少不平衡电流和低阻抗式提高灵敏度之间约200Ω左右,既可以大大减小不平衡电流提高动作的选择性,又保证保护的灵敏性,同时,因差动回路的总阻抗主要是有效电阻 ,动作速度也很快;高阻抗母线差动保护的优点是保护的接线简单,选择性较好,灵敏度高,在一定程度上开发防止母线发生外部短路并且由于TA 饱和时母线保护的误动作;但高祖母线差动好不要求各个支路TA 的变比相同,TA 二次侧电阻的漏抗要小;TA 的二次侧要尽可能在配电装置处就地并联,以减小二次侧回路连线的电阻;因此这种母线保护一般就只适用于单母线; 39. 断路器失灵保护的基本原理 答：所有连接至一组母线上的元件的保护装置,即出口继电器动作于跳开本身断路器的同时,也启动失灵保护中的公用时间继电器,此时间继电器的延时应大于故障元件的断路器跳闸时间及保护装置返回时间之和,因此,并不妨碍正常的切除故障,如果故障线路的断路器拒动,则时间继电器动作,启动失灵保护的出口继电器,使连接至该母线上其他有源的断路器跳闸,从而清除k 点的故障,起到QF1拒动时的后备保护 40. 采样定律 答：无论原始输出信号的频率成分多复杂,保证采样后不会丢失其中信息的充分必要条件,或者说有采用值能完整正确和唯一的恢复输出输入连续信号的充分必要条件是,采样率fs 还是应大于输出信号fmas 的最高频率2倍,fs ＞2fmas,这就是采样定理; 41. 差分滤波器设计答：差分滤波器输出信号的差分方程形式为yn=xn-xn-k,滤去的谐波次数为：m=P/kTsf 1其中P=1,2,3… P25242. 基于采样序列的故障分量计算答：P268例题1. 如图所示电力网络,计算保护1动作电流二次侧Ⅰset I 、Ⅱset I 、Ⅲset I 、动作时间Ⅰt 、Ⅱt 、Ⅲt,并计算电流Ⅱ段的灵敏系数;计算中取Ⅰ段可靠系数3.1=Ⅰrel K ,Ⅱ段可靠系数1.1=Ⅱrel K ,Ⅲ段可靠系数2.1=Ⅲrel K ,返回系数85.0=re K ,自起动系数0.2=ss K ,线路阻抗为/km,流过断路器1的最大负荷电流400A;1保护1的I 段,按躲过本线路末端的最大短路电流整定 最大短路电流 I 段整定值动作时间 )(01s t I=2保护1的II 段,按与保护2的I 段配合整定保护2的I 段,按照躲过本线路末端的最大短路电流整定 保护2的I 段整定值保护1的II 段整定值动作时间 )(5.01s t II=3保护1的II 段的灵敏度校验最小短路电流 灵敏度系数：3.173.15600*15.1418.29411,in.>===nI I KII set m f II sen,满足要求 4保护1的III 段整定 III 段整定值 动作时间例题2、如图所示网络中,设各线路均装有距离保护,试对点1处的距离保护I 、II 、III 段进行整定计算,并校验II 段灵敏度,已知线路AB 的最大负荷电流为350A ,cosφ=,所有的线路阻抗10.4/Z km=Ω,阻抗角φL＝70° ;其它有关参数已注在图上;0.85rel K I =、0.8rel K II=、1.8SS K =;1240km 220kV答：1保护1距离I 段的整定整定阻抗 ：I Iset.1rel 0.85*40*0.413.6()A B Z K Z -===Ω 动作时间：)(01s t I =2保护1距离II 段的整定计算保护2 I 段定值：I Iset.2rel 0.8580*0.427.2()B C Z K Z -==⨯=Ω 计算分值系数：b.min (0.50.15)0.433(0.5 1.0)B CB CZ K Z --+==+整定阻抗：与保护2或保护3的距离I 段配合动作时间 ：)(5.01s t II=2分保护1距离II 段的灵敏度校验：II set senA-B 22.222 1.389 1.2540*0.4Z K Z ===> 满足要求3保护1距离III 段的整定例题3、如图已知：网络的正序阻抗Z 1=Ω/km,阻抗角;线路上采用三段式距离保护,其第I 、II 、III 段阻抗元件均采用0°接线的方向阻抗继电器,继电器的最灵敏角,保护2的延时,线路AB 、BC 的最大负荷电流均为400A,负荷的自起动系数继电器的返回系数并设,,负荷的功率因数,变压器采用了能保护整个变压器的无时限纵差保护;试求：距离保护1第 I 段的动作阻抗,第II 段、第III 段的灵敏度与动作时间;24分图3解：1、距离保护1第I 段：动作阻抗：1分2、保护1的第II 段分两种情况：1与相邻线路配合：1分2分1分2与变压器支路配合：1分2分1分对以上两种情况,取较小者,所以：1分灵敏度：满足要求;1分 动作时间：1分3、距离保护1的第III 段：采用方向阻抗继电器,, 1分, 1分,,,,65L ϕ=65sen ϕ=22t sIII=2,ss K =1.2re K =，0.85I rel K = 1.15IIrel K =cos 0.9D ϕ=10.850.453011.16I set rel AB Z K Z I ⋅=⨯=⨯⨯=Ω1min ()II Iset rel AB rel b BC Z K Z K K Z II ⋅⋅=+min min max 1013.5(1)(1) 1.5940sA AB b sB X Z K X ⋅⋅⋅++=+=+=10.8(13.50.85 1.590.4538)29.29set Z II⋅=+⨯⨯⨯=Ω1min()2II I Tset rel AB rel b Z Z K Z K K II ⋅⋅=+min min max 1013.5(1)(1) 1.5940sA AB b sB X Z K X ⋅⋅⋅++=+=+=184.70.7(13.50.7 1.59)42.442set Z II⋅=+⨯⨯=Ω129.29set Z II⋅=Ω29.29 2.17 1.513.5IIset A senAB Z K Z ⋅===>0.5IIt s =min1cos()L set III rel re ss L D Z Z K K K ϕϕIII ⋅⋅=-min min max 142.89L L L U Z I ⋅⋅⋅===Ω1.2re K =2ss K = 1.15IIIrel K =1cos 0.925.8D ϕ-==︒2分灵敏度：1考虑本线路末端：1分2考虑相邻元件a ：相邻线路末端, 1分 ,1分满足要求;1分b ：相邻变压器低压侧出口1分 1分 1分不满足要求,认为III 段不能作为变压器的后备保护 动作时间：1分例题4. 说明并画出右式的动作特性;答：方向阻抗继电器的动作特性为一个圆,圆的直径为整定阻抗,圆周通过坐标原点,动作区在圆内;这种继电器的动作具有方向性;例题5.分析右图所示动作特性的比相式动作方程和比幅式动作方程;答案：;本保护动作特性为一个方向阻抗圆、电抗线和电阻线的交集组成;1142.8966.811.15 1.22cos(6525.8)set Z III ⋅==Ω⨯⨯⨯-166.81 4.93 1.513.5set AB Z K Z III ⋅===>sen 近1max set AB b BC Z K Z K Z III ⋅⋅=set 远＋max max min 2013.5(1)(1) 2.1230sA AB b sB X Z K X ⋅⋅⋅++=+=+=1max 66.81 1.34 1.213.5 2.1217.1set AB b BC Z K Z K Z III ⋅⋅===>⨯sen 远＋＋1max set AB b T Z K Z K Z III⋅⋅=sen 远＋''max max ''min 2013.5(1)(1) 2.1230sA AB b sB X Z K X ⋅⋅⋅++=+=+=1max 66.810.33 1.213.5 2.1284.7set AB b T Z K Z K Z III ⋅⋅===<⨯sen 远＋＋1220.5 2.5t t t sIII III=+∆=+=。
线路保护与母线保护
二、母线保护(Bus Bar Protection) 母线保护(Bus
1.母线充电保护( 1.母线充电保护(Bus Bar Charge Protection) 母线充电保护 2.母差保护(Bus 2.母差保护(Bus Bar differential Protection) 母差保护 3.短引线保护(Protection of Short Lead) 3.短引线保护(Protection 短引线保护
2.母差保护 2.母差保护
母差保护采用比例差动保护和差动速断保护，保护原理同变压器差动保护原 理相同。 500kV母差保护要双重化配置，第一套母差保护的失灵保护功能使用，第二 套母差保护的失灵保护功能停用。
母线完全差动保护工作原理
a、正常运行或外部故障时
& & & & I = I ∏1 + I ∏ 2 − I ∏ 3 = I unb
c.零序过电流（零序Ⅲ c.零序过电流（零序Ⅲ段）保护 零序过电流 零序过电流保护主要作为本线路零序Ⅱ段的近后备保护和相邻线路、母线、 变压器接地短路的远后备保护 动作电流整定： 1)躲过下一线路出口相间短路时所出现最大不平衡电流。 2)与相邻线路零序Ⅲ段进行灵敏度配合，以保证动作的选择性。 动作时限整定：按照阶梯原则进行整定。
b、母线故障时
& & & & I = I ∏1 + I ∏ 2 + I ∏ 3
流入继电器的电流等于 故障点的总短路电流。该电 流数值很大，足以使差动继 电器动作，从而跳开所有的 断路器。
3.短 3.短引线保护
短引线保护主要用于3/2或 4/3断路器接线每串的分叉处。如 图，当L1或L2推出运行，隔离开关 G1或G2断开时，仍要求该串闭合运 行，就要投入短引线保护C1或C2， 以保护分叉处的故障。
电力系统继电保护——4输电线纵联保护
高频信号
A
~1
B
k
C
2
3
4
5
D
6
~
Sk
Sk
Sk
Sk
动作原理
• 保护3和4的功率方向为正，不发出闭锁信号
• 保护2和5的功率方向为负，发出闭锁信号，被本端和 对端收信机接收，闭锁保护1、2、5、6
构成方式：高频通道经常无电流；外部故障时由 短路功率方向为负的一端发出闭锁信号
• 可以保证内部故障并伴随通道破坏时，保护仍然能够 正确动作
8. 高频闭锁距离保护的原理接线
tIII 0
跳闸
Z III
距离III段
0 t1
Z II
t2 0
距离II段(带方向)
&
GFX
通道
GSX
跳闸
&
tII 0
ZI
距离I段(带方向)
万一通信通道损坏，动作情况如何？请讨论
4.4 输电线纵联差动保护
——光纤纵差保护
1. 动作原理
(1) 正常运行或区外故障时
IM1
Y2
T2
D
6
~
Sk
GFX GSX
通道
Y3
跳闸
&
保护1：KW和KA2动作，准备好跳闸回路；可是，保护2的KW 功率方向为负，发出闭锁信号，该信号被两侧的保护的收信机 收到，Y3被闭锁，两侧保护均不能动作。
注意：保护2的发信机必须起动，以保证外部故障时不误动
4. 工作情况分析——两端供电内部故障
高频信号
正常运行或区
外故障时： I I M I N 0
差动保护补充概念
差动的含义：正常运行或者外部故障时，两个电
纵联保护
2、 输电线路纵联保护的原理分类
（1）差动纵联保护。这类保护根据两侧电流的幅值和相位的 比较结果来区分是区内故障还是区外故障。传递数据信息。 （纵联电流差动保护、相差纵联保护） （2）方向（距离）纵联保护。根据两侧测量的功率方向、测 量阻抗是否在规定的方向、区段内，来区分是区内故障还是区 外故障。传递逻辑信息。
输电线路纵联电流差动保护原理
根据基尔霍夫电流定律，线路两侧电流参考方向如上图所示。 当线路上没有内部故障时，线路两侧的电流之和为零。
正常运行和外部故障时（F2）：IM IN 0 或 IM IN 0 内部故障时（F1）：IM IN Id 或 IM IN Id 0
输电线路纵联电流差动保护的工作原理：
四、高频信号的分类和应用
1.闭锁信号 “ 收不到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件 ”
外部故障：一侧的高频保护发出高频闭锁信号，将两侧的保护都闭锁。 内部故障：两端的高频保护都不发出高频闭锁信号，保护可动作于跳闸。
2.允许信号 “ 收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件 ”
外部故障：近故障点侧不发允许信号，故对端保护不能跳闸； 近故障点的一侧因为判断故障方向的元件不动作，也不能跳闸。
当 Icd IM IN 0 时，认为是内部故障，保护动作。
输电线路纵联电流差动保护原理的优点
1、保护范围明确，即是线路两侧电流互感器之间的范围。 2、动作速度快，可以实现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、 输电线路纵联保护的基本原理的分类
输电线纵联差动保护
1. 反映一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。 纵联保护：用某种通信通道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、功率的方向）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 范围内还是在线路范围以外，从而决定是否切除被保护线路。 是双端电气量保护，具有绝对的选择性，动作速度快。
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纵联保护分类 仅反应线路一侧的电气量不可能区分本线末端和对侧母线（或相邻线始端）故障，只有反应线路两侧的电气量才可能区分上述2点故障，为了达到有选择性地快速切除全线故障的目的。需要将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，也就是说在线路两侧之间发生纵向的联系。这种保护称为输电线的纵联保护。 1．1 按使用通道分类 为了交换信息，需要利用通道。纵联保护按照所利用通道的不同类型可以分为4种（通常纵联保护也按此命名）：导引线纵联保护（简称导引线保护）、电力线载波纵联保护（简称载波保护）、微波纵联保护（简称微波保护）、光纤纵联保护（简称光纤保护）。 1．2 各种传送信息通道的特点 1．2．1 导引线通道。这种通道需要铺设电缆，其投资随线路长度而增加。当线路较长（超过10 km以上）时就不经济了。导引线越长，安全性越低。导引线中传输的是电信号。在中性点接地系统中，除了雷击外，在接地故障时地中电流会引起地电位升高，也会产生感应电压，对保护装置和人身安全构成威胁，也会造成保护不正确动作。所以导引线的电缆必须有足够的绝缘水平（例如15 kV的绝缘水平），从而使投资增大。导引线直接传输交流电量，故导引线保护广泛采用差动保护原理，但导引线的参数（电阻和分布电容）直接影响保护性能，从而在技术上也限制了导线保护用于较长的线路。 1．2．2 电力线载波通道。这种通道在保护中应用最广。载波通道由高压输电线及其加工和连接设备（阻波器、结合电容器及高频收发信机）等组成。高压输电线机械强度大，十分安全可靠。但正是在线路发生故障时通道可能遭到破坏（高频信号衰减增大），为此需考虑在此情况下高频信号是否能有效传输的问题。当载波通道采用“相－地”制，在线路中点发生单相短路接地故障时衰减与正常时基本相同，但在线路两端故障时衰减显著增大。当载波通道采用“相－相”制，在单相短路接地故障时高频信号能够传输，但在三相短路时仍然不能。为此载波保护在利用高频信号时应使保护在本线路故障信号中断的情况下仍能正确动作。 1．2．3 微波通道。微波通道与输电线没有直接的联系，输电线发生故障时不会对微波通信系统产生任何影响，因而利用微波保护的方式不受限制。微波通信是一种多路通信系统，可以提供足够的通道，彻底解决了通道拥挤的问题。微波通信具有很宽的频带，线路故障时信号不会中断，可以传送交流电的波形。采用脉冲编码调制（PCM）方式可以进一步扩大信息传输量，提高抗干扰能力，也更适合于数字保护。微波通信是理想的通信系统，但是保护专用微波通信设备是不经济的，应当与远动等在设计时兼顾起来。同时还要考虑信号衰耗的问题。 1．2．4 光纤通道。光纤通道与微波通道有相同的优点。光纤通信也广泛采用（PCM）调制方式。当被保护线路很短时，通过光缆直接将光信号送到对侧，在每半套保护装置中都将电信号变成光信号送出，又将所接收之光信号变为电信号供保护使用。由于光与电之间互不干扰，所以光纤保护没有导引线保 护的问题，在经济上也可以与导引线保护竞争。近·85·期发展的在架空输电线的接地线中铺设光纤的方法既经济又安全，很有发展前途。当被保护线路很长时，应与通信、远动等复用。 1．3 按保护动作原理分类 按照保护动作原理，纵联保护可分为2类： 1．3．1 方向纵联保护与距离纵联保护。两侧保护继电器仅反应本侧的电气量，利用通道将继电器对故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保护根据两侧保护继电器的动作过程逻辑判断区分是区内还是区外故障。可见这类保护是间接比较线路两侧的电气量，在通道中传送的是逻辑信号。按照保护判别方向所用的继电器又可分为方向纵联保护与距离纵联保护。 1．3．2 差动纵联保护。这类保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。可见这类保护在每侧都直接比较两侧的电气量。类似于差动保护，因此称为差动纵联保护。 如果将两侧保护的原理图绘在一张图上（实际每侧只是整个单元保护的半套），那么前一种保护的通道是在逻辑图中将两侧保护联系起来，而后一种保护的通道是将两侧的交流回路联系起来。 2 方向纵联保护的工作方式 2．1 闭锁式 2．1．1 闭锁式的基本原理 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电流，对侧收信机接收后就输出脉冲闭锁该侧保护。在外部故障时是近故障侧的方向元件判断为反方向故障，所以是近故障侧闭锁远故障侧；在内部故障时两侧方向元件都判断为正方向，都不发送高频电流，两侧收信机接收不到高频电流，也就没有输出脉冲去闭锁保护，于是两侧方向元件均作用于跳闸。这就是故障时发信闭锁式方向纵联保护，其基本逻辑图如图1所示。
2．1．2 先收讯后停讯的原则 区外故障，为防止启动元件（发讯）与正方向元件动作时间的不配合而误动作，特别是远端保护，需要近端的发讯信号闭锁，在总结多年运行经验的基础上，规定必须先收到信号10 ms才允许正方向停讯，逻辑示意见图2。 启动元件动作首先发讯，此时门7未动作，可经门9发讯。 停讯必须满足2个条件： a．反方向元件D－不动，正方向元件D＋动作，与门3有输出，表示正方向故障； b．收信10 ms后，即或门2启动时间t2（10 ms），与门4有输出。 2个条件满足，与门7有输出，经反向器闭锁门9，停止发讯。 区内故障： a．D－，D＋动作，正方向故障；
b．先收讯10 ms后，无闭锁信号，与门5有输出。 满足这2个条件，判为区内故障，与门8有输出，可以跳闸。 2．1．3 远方启动 图2中的T1及与门1为远方启动示意图。 在区外故障中，由于某种原因，靠近故障侧的启动元件万一不能动作（如元器件损坏），为了防止正方向误动作，发信机除了由启动元件启动外，还可由收信机的输出来启动。这样在外部故障时即使只有一侧的启动元件启动，另一侧接收到远方传来的信号后也可将发信机启动起来，故称为远方启动。发信机由收信机启动形成闭环。为了解环，图2中设置了时间电路“T1”，经过延时t1后就将“与1”关闭，解除远方启动回路。时间t1应大于外部故障可能持续的最长时间，一般取t1≈10 s。有了远方启动回路后，还有利于一侧的值班员单独进行通道检查。 带来的问题是在单侧电源线路发生内部故障时若受电侧被远方启动可能不能停信，保护会拒动。 2．1．4 功率倒方向 在环网中发生外部故障时，短路功率的方向可能发生转换（简称功率倒向），在倒向过程中不应失去闭锁信号。图3示出这种情况。图中假设故障发生在线路LO上靠近M侧的F点，断路器3Q先于断路器4Q跳闸。在断路器3Q跳闸前，线路L1中的短路功率由N侧流向M侧，线路L1
的M侧方向元件不动作，向N侧发闭锁信号，在断路器3Q跳闸后，线路L1中的短路功率倒向，
M侧的方向元件动作，停止发信并准备跳闸，此时N侧的方向元件将返回向M侧发闭锁信号。但是可能M侧的方向元件动作快，N侧的方向元件返回慢，于是有一段时间两侧方向元件均处于动作状态，造成线路L1的保护误动。解决的办法是启动元件动作或收信机收信后经过一段时间（大于本保护的动作时间，小于相邻线断路器的跳闸时间）后尚未判为内部故障，就认为是外部故障，于是将保护闭锁一段时间，以避开两侧方向元件可能处于动作状态的时间，见图4。此方法的缺点是如果紧接着发生内部故障则保护的动作稍有延迟，不过延时很短，不会造成大的影响。 图中判内部故障接图2的与8输出，启动元件动作，启动T1，如果T1（35 ms）内无判内部故障信号来，则T3动作，闭锁保护，在T1消失后延时20 ms返回，取消闭锁。 2．2 允许式 2．2．1 允许式保护的基本原理 如图5（a）所示，在功率方向为正的一端向对端发送允许信号，此时每端的收信机只能接收对端的信号而不能接收自身的信号。每端的保护必须在方向元件动作，同时又收到对端的允许信号之后，才能动作于跳闸，显然只有故障线路的保护符合这个条件。对非故障线路而言，一端是方向元件动作，收不到允许信号，而另一端是收到了允许信号但方向元件不动作，因此都不能跳闸。 构成允许式方向纵联保护的基本框图见图5（b），启动元件（QD）动作后，正方向元件动作，反方向元件不动作，与2门启动发信机，向对端发允许信号，同时准备启动与3门。当收到对端发来的允许信号时，与3门即可经抗干扰延时动作于跳闸。用距离继电器作方向元件时，一般无反方向元件，距离元件的方向性必须可靠。 通常采用复用载波机构成允许式保护，一般采用键控移频的方式。正常运行时，收信机经常收到对端发送的频率为fG的监频信号，其功率较小，用以监视高频通道的完好性。当正向区内发生故障时，对端方向元件动作，键控发信机停发fG的信号而改发频率为fT的跳频（或称移频）信号，其功率提升，收信机收到此信号后即允许本端保护跳闸。 允许式保护在区内故障时，必须要求收到对端的信号才能动作，因此就会遇到高频信号通过故障点时衰耗增大的问题，这是它的一个主要缺点。最严重的情况是区内故障伴随有通道破坏，例如发生三相接地短路等，造成允许信号衰减过大甚至完全送不过去，并将引起保护的拒动。通常通道按相－相耦合方式，对于不对称短路，一般信号可能过，只有三相接地短路，难以通过。 2．2．2 超范围（POTT）和欠范围（PUTT）允许式 当方向元件由距离元件承担时，其构成方式有2种：由距离保护Ⅰ段动作键控发讯的叫欠范围允许式（PUTT），由距离保护Ⅱ或Ⅲ段键控发讯的叫超范围允许式（POTT），其原理示意图见图6。 图6中Z1为距离元件Ⅰ段，ZⅡ，ZⅢ为距离Ⅱ，Ⅲ段，当连接片1－3合上2－4打开，由ZⅡ
（或ZⅢ）
通过或门5键控发讯，称为POTT方式。当连接片2－4合上1－3打开，由Z1通过或3或5键控发讯，称为（PUTT）方式。 PUTT方式：Z1动作，通过或2，或3，与门4无时限直接跳本端。通过或3，或5键控发讯。在跳闸的同时启动T1，在本端跳闸，Z1返回后，T1延时50 ms返回，即继续键控50 ms，保证对端能可靠跳闸。对端收到允许信号后，与ZⅡ，或ZⅢ启动与门1，经抗通道干扰时间T1的1－8 ms跳闸。 POTT方式：由ZⅡ（或ZⅢ）键控发讯，收到允许信号后，与ZⅡ（或ZⅢ）启动与门1，经或2、或3、与门4跳闸。 POTT只在区内故障Z1动作时，才键控加速对端ZⅡ，具有很高的安全性。应当特别指出，以往的成套距离保护，附加适当的逻辑就构成纵联保护，在微机保护中，由单独的CPU构成独立完整的纵联保护。 2．3 闭锁式，允许式比较见表1