纵联保护原理:通道类型及各自特点

纵联保护原理

我们先来看一下反映一侧电气量变化的保护有什么不足？

对于反映单侧电气量变化的M侧保护来说，它无法区分是本侧线路末端故障还是下级线路始端故障。所以在保护整定上要将它瞬时段的保护范围限制在全线的70%~80%左右，也即反映单侧电气量变化的保护不能瞬时切除本线路全长内的故障。

因此，引入了纵联保护，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。

为了使保护能够做到全线速动，有效的办法是让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，线路两侧的保护都能瞬时动作跳闸。快速性、选择性都得到了保证。 在构成保护上，是将对侧对故障的判断量传送到本侧，本侧保护经过综合判断，来决定保护是否应该动作。有将对侧电气量转化为数字信号通过微波通道或光纤传送到本侧进行直接计算（如纵联差动保护），有将对侧对故障是否在本线路正方向的判断量通过高频（载波、微波）通道传送到本侧，本侧保护进行综合判别（如纵联方向保护、纵联距离保护等等） 一、 实现纵联保护的方式：

1、闭锁式：也就是说收不到高频信号是保护动作和跳

纵联保护原理

线路的纵联保护是指反应线路两侧电量的保护，它可以实现全线路速动。而普通的反应线路一侧电 量的保护不能做到全线速动。纵联差动是直接将对侧电流的相位信息传送到本侧，本侧的电流相位信息也传送到对侧，每侧保护对两侧电流相位就行比较，从而判断出区内外故障。是属于直接比较两侧电量对纵联保护。目前电力系统中运行对这类保护有：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。纵联方向保护：反应线路故障的测量元件为各种不同原理的方向元件，属于间接比较两侧电量的纵联保护。包括高频距离保护、高频负序方向保护、高频零序方向保护、高 频突变量方向保护。

先了解一下纵联差动保护：) `/ b$ {2 {6 E3 x+ t / R+ f5 ~9 o: D8 a* l7 ~& ~, Y

为实现线路全长范围内故障无时限切除 所以必须采用纵联保护原理作为输电线保护。

输电线路的纵联差动保护（习惯简称纵差保护）就是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向连

接起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端,将两端的电气量比较,以判断故障在本线路范围内还是在线路外,从而决定是否切断被保护回路. * [8 N, q6 Q. A& Y-

基于纵联阻抗幅值的输电线路纵联保护

第39卷 第4期 电力系统保护与控制 Vol.39 No.4 2011年2月16日 Power System Protection and Control Feb.16, 2011

基于纵联阻抗幅值的输电线路纵联保护

夏经德，索南加乐，王 莉，何世恩，刘 凯，邓旭阳

（西安交通大学电气工程学院，陕西 西安 710049）

摘要：提出了一种基于纵联阻抗幅值的输电线路纵联保护。该纵联阻抗是由线路两端各相电压故障分量差与电流故障分量和的比值计算而来的，利用这个阻抗的幅值判断故障是否发生在区内。区外故障时，上述阻抗的幅值明显大于全线串联正序阻抗的幅值；区内故障时，该阻抗的幅值明显小于上述定值。该保护不仅易整定、具有自选相功能，性能稳定、动作灵敏、适应性强，而且能有效抵御由线路电容电流和CT饱和所带来的影响。在EMTP数字仿真和动模试验中，建立一条1 000 kV、 500 km和一条500 kV 50 km输电线路的

基于纵联阻抗幅值的输电线路纵联保护

第39卷 第4期 电力系统保护与控制 Vol.39 No.4 2011年2月16日 Power System Protection and Control Feb.16, 2011

基于纵联阻抗幅值的输电线路纵联保护

夏经德，索南加乐，王 莉，何世恩，刘 凯，邓旭阳

（西安交通大学电气工程学院，陕西 西安 710049）

摘要：提出了一种基于纵联阻抗幅值的输电线路纵联保护。该纵联阻抗是由线路两端各相电压故障分量差与电流故障分量和的比值计算而来的，利用这个阻抗的幅值判断故障是否发生在区内。区外故障时，上述阻抗的幅值明显大于全线串联正序阻抗的幅值；区内故障时，该阻抗的幅值明显小于上述定值。该保护不仅易整定、具有自选相功能，性能稳定、动作灵敏、适应性强，而且能有效抵御由线路电容电流和CT饱和所带来的影响。在EMTP数字仿真和动模试验中，建立一条1 000 kV、 500 km和一条500 kV 50 km输电线路的

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电力系统继电保护Power System Relay Protection

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第四章 输电线路纵联保护

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4.1.2输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析 1.两端电流相量和的故障特征

图4.2双端电源线路区内外故障示意图 (a)内部故障

内部故障

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图4.2双端电源线路区内外故障示意图 (b)外部故障

外部故障或正常运行

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2.两端功率方向的故障特征

图4.3双端电源线路区内、外故障功率方向 (a)内部故障功率方向

两边同向(母线流向线路)

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图4.3双端电源线路区内、外故障功率方向 (a)外部故障功率方向外部故障或正常运行时，两端功率方向相反 (按母线流向线路方向为正)

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3.两侧电流相位特征区内短路时,两侧电流同相位 正常运行和发生区外短路时,两侧电流相位差为180度

4.两端测量阻抗的特征1)短路时,两端测量阻抗都是短路阻抗,一定位于距离保护II段的动作区 域内.两侧的II段同时动作；

2)正常运行时，两侧的测量阻抗是负荷阻抗，距离保护II段不启动；3)发生外部短路时，两侧的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段不动作。

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4.1

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电力系统继电保护Power System Relay Protection

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第四章 输电线路纵联保护

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4.1.2输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析 1.两端电流相量和的故障特征

图4.2双端电源线路区内外故障示意图 (a)内部故障

内部故障

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图4.2双端电源线路区内外故障示意图 (b)外部故障

外部故障或正常运行

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2.两端功率方向的故障特征

图4.3双端电源线路区内、外故障功率方向 (a)内部故障功率方向

两边同向(母线流向线路)

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图4.3双端电源线路区内、外故障功率方向 (a)外部故障功率方向外部故障或正常运行时，两端功率方向相反 (按母线流向线路方向为正)

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3.两侧电流相位特征区内短路时,两侧电流同相位 正常运行和发生区外短路时,两侧电流相位差为180度

4.两端测量阻抗的特征1)短路时,两端测量阻抗都是短路阻抗,一定位于距离保护II段的动作区 域内.两侧的II段同时动作；

2)正常运行时，两侧的测量阻抗是负荷阻抗，距离保护II段不启动；3)发生外部短路时，两侧的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段不动作。

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4.1

第四章

输电线路纵联保护

信息学院电气系宋蕙慧E-mail：

4.1输电线路纵联保护概述

4.2输电线路纵联保护两侧信息的交换4.3方向比较式纵联保护4.4纵联电流差动保护

4.3 方向比较式纵联保护

方向判别：

1）功率方向元件。

——称为：方向纵联保护。2）阻抗元件

——称为：距离纵联保护。重点介绍常用的闭锁式两种纵联保护。

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闭锁式方向纵联保护1.概念

以正常无高频电流,而在区外故障时发出闭锁信号的方式构成。此闭锁信号由短路功率为负的一侧发出，这个信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁，故称闭锁式方向纵联保护。

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电力线载波

不论哪一端发出，两端都接收同样的高频信号。1

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“相-地”制高频通道示意图

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1.闭锁式方向纵联保护

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只在非故障线路上有高频信号传送。因此，在故障线路上由于短路使高频通道可能遭到破坏时，不影响保护的正确动作。

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闭锁信号为对端发出，方向判断由本端独立完成，两信号存在时间配合。本端方向元件为正但无闭锁信号存在

两种可能。

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1.对端保护也判为正方向，未发出闭锁信号

———保护动作2.对端保护判为反方向，也发出闭锁信号，但由于传输延时，本端保护尚未收到

———防止误动

需考虑信号延时带来的可能影响

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简述CSC—103B光纤纵差保护通道联调方案

作者：王霞黎 张树欣

来源：《中国科技纵横》2014年第19期

【摘 要】 本文是基于四方CSC-103B光纤纵差保护，根据CSC-103B的特性，随着现变电站的法阵结构，小谈一下在日常的电气检修工作中很重要的通道联调的方案。 【关键词】 光纤纵差保护 通道联调

由于纵联差动保护在电网中可以实现全线速动，能保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率、缩小故障造成的损坏程度、改善与后备保护的配合性能，因而被广泛的运用于220kV以上的保护以及部分110kV、35kV的保护之中。为了让其能正常可靠的运行，在发生故障的时候能够快速的切出故障，减小事故面，两侧的通道能够准确的发送信息和指令则显得尤其的重要。 1 纵联差动

为区分本线路末端和对侧母线（或相邻线始端）故障，需要反映线路两侧的电气量，从而达到有选择性的快速切除全线故障的目的。这就要求在线路两侧之间发生纵向的联系，通过比较两侧的电气量。这就是输电线的纵联差动保护。

光纤纵差保护采用脉冲编码制（

按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们互相组合起来的减速器；

按照传动的级数可分为单级和多级减速器；

按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥一圆柱齿轮减速器；

按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。

一、单级圆柱齿轮减速器

转齿可做成直齿、斜齿和人字齿。直齿用于速度较低（ν≤8m/s)载荷较轻的转动；斜齿轮用于速度较高的传动，人字齿轮用于载荷较重的传动中，箱体通常用铸铁做成，单件或小批生产有时采用焊接结构。轴承一般采用滚动轴承，重载或特别高速时采用滑动轴承。其他型式的减速器与此类同

两级圆柱齿轮减速器

展开式

结构简单、但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。用于载荷比较平稳的场合。高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿

分流式

结构复杂，但由于齿轮相对于轴承对称布置，与展开式相比载荷沿齿宽分布均匀，轴承受载较均匀。中间轴危险截面上的转矩只相当于轴所传递转矩的一半。适用于变载荷的场合。高速级一般用斜齿，低速级可用直齿或人字齿

同轴式

减速器横向尺寸较小，

纵联和横联差动保护的原理~！

电网的纵联差动保护 电流、电压和距离保护属于单端保护，不能瞬时切除保护范围内任何地点的故障。这就不能满足高压输电线路系统稳定的要求。如何保证瞬时切除高压输电线路故障？ 解决办法： 采用线路纵差动保护 线路纵差动保护是利用比较被保护元件始末端电流的大小和相位的原理来构成输电线路保护的。当在被保护范围内任一点发生故障时，它都能瞬时切除故障。 －、纵联差动保护的工作原理 电网的纵联差动保护反应被保护线路首末两端电流的大小和相位，保护整条线路，全线速动。纵联差动保护原理接线如下图所示。 ，即为电流互感器二次电流的差。 差回路：继电器回路。 正常?流入继电器的电流为I2—I2运行： 流入差回路的电流 外部短路： 流入差回路中的电流为 指出： 被保护线路在正常运行及区外故障时，在理想状态下，流入差动保护差回路中的电流为零。实际上，差回路中还有一个不平衡电流Ibp。差动继电器KD的起动电流是按大于不平衡电流整定的，所以，在被保护线路正常及外部故障时差动保护不会动作。 内部短路： 流入差动保护回路的电流为 被保护线路内部故障时，流入差回路的电流远大于差动继电器的起动电流，差动继电器动作，瞬时发出跳闸脉冲，断开线路两侧断路器。 结