電力系統(tǒng)繼電保護第二版讀書筆記

1、電力系統(tǒng)繼電保護讀書筆記1. 緒論1.1 電力系統(tǒng)的正常工作狀態(tài)、不正常工作狀態(tài)和故障狀態(tài)一般將電能通過的設(shè)備稱為電力系統(tǒng)的一次設(shè)備，對一次備的運行狀態(tài)進行監(jiān)視、測量、控制和保護的設(shè)備稱為二次設(shè)備。一般正常狀態(tài)下的電力系統(tǒng)，其發(fā)電、輸電和變電設(shè)備還保持一定的備用容量，能滿足負荷隨機變化的需要，同時在保證安全的條件下，可以實現(xiàn)經(jīng)濟運行；能承受常見的干撓，從一個正常狀態(tài)和不正常狀態(tài)、故障狀態(tài)通過預定的控制連續(xù)變化到另一個正常狀態(tài)，而不致于進一步產(chǎn)生有害的后果。不正常運行狀態(tài)指部分參量超過安全工作限額但又不是故障的工作狀態(tài)，如因負荷潮流超過電氣設(shè)備的額定上限造成的電流升高（又稱為過負荷），系統(tǒng)中出現(xiàn)

2、功率缺額而引起的頻率降低，發(fā)電機突然甩負荷引起的發(fā)電機頻率升高，中性點不接地系統(tǒng)和非有效接地系統(tǒng)中的單相接地引起的非接地相對地電壓的升高，以及電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩等。電力系統(tǒng)的故障狀態(tài)最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種類型的短路，包括三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路，其中以單相接地短路為主，其次為兩相短路。電力系統(tǒng)自動化（控制）：為保證電力系統(tǒng)正常運行的經(jīng)濟性和電能質(zhì)量的自動化技術(shù)與裝備，主要進行電能生產(chǎn)過程的連續(xù)自動調(diào)節(jié)，動作速度相對緩，調(diào)節(jié)穩(wěn)定性高，把整個電力系統(tǒng)或其中的一部分作為調(diào)節(jié)對象。為了在故障后迅速恢復電力系統(tǒng)的正常運行，消除故障，保證持續(xù)供電，常采用以下的自動化措施：

3、輸電線路自動重合閘，備用電源自動投入，低電壓切負荷，按頻率自動減負荷，電氣制動、振蕩解列以及為維持系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定而配備的穩(wěn)定性緊急控制系統(tǒng)，完成這些任務的自動裝置統(tǒng)稱為電網(wǎng)安全自動裝置。繼電保護裝置就是指能反應電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)生信號的一種自動裝置。1.2 繼電保護的基本原理及構(gòu)成實現(xiàn)繼電保護需區(qū)分電力系統(tǒng)在不同運行狀態(tài)下的差異，具有明顯差異的電氣量有：流過電力元件的相電流、序電流、功率及其方向；元件運行相電壓幅值、序電壓幅值；元件的電壓與電流的比值即“測量阻抗”等。線路短路后，從電源端至短路點，離短路點越近，電壓降得越低，短路點的相間或?qū)Φ仉妷?/p>

4、降低到零。而對短路電流，不同的短路點隨距電源端的距離變化，短路電流相應連續(xù)變化，短路點越遠電流越小。在正常運行時，線路始端的電壓與電流之比反映的是該線路與供電負荷的等值阻抗及負荷阻抗角（即功率因數(shù)角，電流與電壓之間的相位角，正常運行時一般小于30°），阻抗值一般較大，阻抗角較小。短路后，線路始端的電壓與電流之比反映的是該測量點到短路點之間線路段的阻抗，其值較小，如不考慮分布電容時，一般正比于該線路段的距離（長度），阻抗角為線路阻抗角，較大。利用測量阻抗幅值的降低和阻抗角的變大，可以構(gòu)成距離（低阻抗）保護。如果電力系統(tǒng)發(fā)生的不是三相對稱短路，而是不對稱短路，則在供電網(wǎng)絡(luò)中會出現(xiàn)某些不對

5、稱分量，如負序或零序電流和電壓等，并且其幅值較大，利用這些序分量構(gòu)成的保護，一般都有良好的選擇性和靈敏性。保護裝置的動作整定值，常用的方法是預先給定各電力元件保護的保護范圍，求出保護范圍末端發(fā)生短路時的電氣量，并考慮適當?shù)目煽啃栽６群笞鞒鲋?。階段式保護特性：為單端電氣量的保護，需要上、下級保護（離電源的近、遠）動作整定值和動作時間的配合來切除不同點的短路。電力元件的主保護，只在被保護元件內(nèi)部故障時動作，可以快速切除被保護元件內(nèi)部任意點的故障，被認為具有絕對的選擇性。常見主保護有：利用每個電力元件在內(nèi)部與外部短路時兩側(cè)電流相量的差別可以構(gòu)成電流差動保護，利用兩側(cè)電流相位的差別可以構(gòu)成電流相位差動

6、保護，利用兩側(cè)功率方向的差別可以構(gòu)成方向比較式縱聯(lián)保護，利用兩側(cè)測量阻抗的大小和方向等還可以構(gòu)成其他原理的縱聯(lián)保護。利用某種通信通道同時比較被保護元件兩側(cè)正常運行與故障時電氣量差異的保護，稱為縱聯(lián)保護。保護裝置的構(gòu)成：相應輸入量測量比較元件邏輯判斷元件執(zhí)行輸出元件跳閘或信號。測量比較元件：測量值與給定值比較并給出0、1邏輯信號，有被測電氣量超過給定值動作的過量繼電器，如過流繼電器、過壓繼電器、高周波繼電器等；低于給定值動作的欠量繼電器，如低電壓繼電器、阻抗繼電器、低周波繼電器；被測電壓、電流之間相位角滿足一定值而動作的功率方向繼電器等。每一套保護都有預先嚴格劃定的保護范圍，一般借助于斷路器實現(xiàn)

7、保護范圍的劃分。近后備保護與主保護安裝在同一斷路器處，遠后備保護安裝在上級（近電源側(cè)）元件的斷路器處。斷路器失靈保護：當斷路器失靈時，由失靈保護啟動跳開所有與故障元件相連的電源側(cè)斷路器。1.3 對繼電保護的基本要求繼電保護基本要求：（1）可靠性，即安全性（不誤動），和信賴性（不拒動）；（2）選擇性；（3）速動性；（4）靈敏性。對220KV及以上電壓的超高壓電網(wǎng)，更強調(diào)保護不拒動的信賴性，要求裝設(shè)兩套完全不同的保護，各自獨立跳閘。對母線保護，更強調(diào)不誤動的安全性，一般以兩套保護出口觸點串聯(lián)后跳閘的方式。2 電網(wǎng)的電流保護2.1 繼電器繼電器分類：按動作原理分電磁型、感應型、整流型、電子型和數(shù)字型

8、；按反應的物理量分電流繼電器、電壓、功率方向、阻抗、頻率和氣體（瓦斯）等；按在保護回路中所起的作用分啟動繼電器、量度、時間、中間、信號、出口。防止當輸入量在整定值附近波動時輸出不停地跳變，繼電器有一個返回值，返回值與啟動值的比值稱為繼電器的返回系數(shù)，繼電器的啟動和返回動作明確、迅速、不可能停留在某一中間位置，這種特性稱之為“繼電特性”。2.2 單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護110KV及以上電網(wǎng)主要承擔輸電任務，形成多電源環(huán)網(wǎng)，采用中性點直接接地方式，其主保護一般為縱聯(lián)保護；110KV以下電網(wǎng)主要承擔供配電任務，發(fā)生單相接地后為保證繼續(xù)供電，中性點采用非直接接地方式，其主保護一般為階段式電流保護

9、。單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的電流保護：電流速斷保護，限時電流速斷保護，定時限過電流保護，反時限過電流保護。負荷電流與供電電壓之間的相位角就是通常所說的功率因數(shù)角，一般小于30°。當供電網(wǎng)絡(luò)中任意點發(fā)生三相和兩相短路時，流過短路點與電源間線路中的短路電流包括短路工頻周期分量、暫態(tài)高頻分量和衰減直流分量。其短路工頻周期分量近似計算式為IkEZK×( EZsZk)，式中E為系統(tǒng)等效電源的相電動勢，對應于電力系統(tǒng)運行狀態(tài)，Zk為短路點至保護安裝處之間的阻抗，對應于兩者的距離，Zs為保護安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗，對應于電力系統(tǒng)運行方式，K為短路類型系數(shù)，三相短路取1，兩相短路取3/

10、2。隨整個電力系統(tǒng)開機方式、保護安裝處到電源之間電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲、負荷水平的變化，E和Zs都會變化，造成短路電流Ik的變化。隨短路點距等值電源的距離（阻抗Z）變化，短路電流連續(xù)變化，越遠電流越小，并且在本線路末端和下級線路出口短路，電流沒有差別。在相同地點發(fā)生相同類型的短路時，當流過保護安裝處的電流IK最大時，對繼電而言稱為系統(tǒng)最大運行方式，此時對應的系統(tǒng)等值阻抗最小；當IK最小時，稱為系統(tǒng)最小運行方式，對應的系統(tǒng)等值阻抗最大。取最大方式下的三相短路和最小運行方式兩相短路，則系統(tǒng)所有運行方式下，相同地點發(fā)生不同類型的短路時的電流介于這兩個短路電流之間。階段式電流保護的整定值需按系統(tǒng)最大運行方式來

11、先擇，而靈敏性需用系統(tǒng)最小運行方式來校驗。電流速斷保護通常是優(yōu)先保證動作的選擇性，動作值的整定大于下一條線路出口處（即本線路末端）短路時可以出現(xiàn)的最大短路電流，即在最大運行方式下的三相短路電流。動作電流為Iset.1KrelIk.max，引入可靠性配合系數(shù)Krel1.21.3是考慮非周期分量的影響、實際的短路電流可能大于計算值、保護裝置的實際動作值可能小于整定值和一定的裕度等因素。動作的整定值以一次值計算，二次值與一次值關(guān)系式為IOPKcon× IsetnTA，nTA為CT變比，Kcon為CT接線系數(shù)（接線方式），當CT二次側(cè)為三相形或兩相形接線時為1，當為接線時為3，速斷保護動作時

12、間要躲過線路中避雷器的放電時間，一般為6080ms。電流速斷保護在個別情況下，當快速切除故障是首要條件時，就采用無選擇性的速斷保護，而以自動重合閘來糾正這種無選擇性動作。當電網(wǎng)的終端線路上采用線路變壓器組的接線方式，由于線路和變壓器可以看成是一個元件，因此速斷保護就可以按照躲開變壓器低壓側(cè)線路出口處的短路來整定，由于變壓器的阻抗一般較大，因此低壓側(cè)線路出口處的短路電流就大為減小，這樣整定之后，電流速斷就可以保護線路的全長，并能保護變壓器的一部分。限時電流速斷保護要求保護本線路的全長，因此它的保護范圍必然要延伸到下級線路中去，按躲開下一級線路電流速斷保護的最大保護范圍來整定，Iset.2Krel

13、Iset.1，可靠系數(shù)Krel1.11.2，時間通常取0.5s。當為與下一級線路的限時電流速斷相配合時取11.2 s。能快速切除全線路各種故障能力的保護稱為該線路的“主保護”。對反應于數(shù)值上升而動作的過量保護裝置，靈敏系數(shù)的含義是K=保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時故障參數(shù)的計算值保護裝置的動作參數(shù)值，要求大于1，故障參數(shù)如電流、電壓等的計算值，應根據(jù)實際情況合理采用最不利于保護動作的系統(tǒng)運行方式和故障類型來選定。過電流保護作為下級線路主保護拒動和斷路器拒動時的遠后備保護，同時作為本線路主保護拒動時的近后備保護，也作為過負荷時的保護。分定時限和反時限兩種。保護范圍為本線路的全長和相鄰線路全長。定時限

14、過流保護啟動電流按躲開本元件最大負荷電流來整定，同時還需考慮外部故障切除后電壓恢復，負荷自啟動電流作用下保護裝置返回，返回電流應大于該負荷自啟動電流（Iss.maxKssIL.max），而負荷自啟動電流大于正常運行時的最大負荷電流（IreKrelIss.max）。定時限過流保護啟動電流為返回電流除以繼電器返回系數(shù)（Iset1Kre×Ire）。上述表達式中Krel為可靠系數(shù)1.151.25，Kss為自啟動系數(shù)，Kre為繼電器的返回系數(shù)0.850.95。保護裝置過電流保護的啟動和返回是通過電流繼電器來實現(xiàn)的，因此繼電器返回電流與啟動電流之間的關(guān)系也就代表著保護裝置返回電流與啟動電流之間的

15、關(guān)系。各個過電流保護之間需要靈敏系數(shù)的配合，對同一故障點而言，要求越靠近故障點的保護應具有越高的靈敏系數(shù)。反時限過電流繼電器電流元件和時間元件的職能由同一個繼電器來完成，在一定程度上具有三段式電流保護的功能。反時限過電流保護主要用于單側(cè)電源供電的終端線路和較小容量的電動機上。電流保護的接線方式是指保護中的電流繼電器與電流互感器之間的連接方式，目前廣泛采用的是三相星形和兩相星形接線方式。兩相星形接線用裝設(shè)在A、C相上的兩相電流互感器與兩個電流繼電器分別按相連接在一起，B相未裝設(shè)保護，B相接地時，保護不能動作，AB和BC相間短路時只有A相或C相一個繼電器動作。變壓器三角形側(cè)繞組中abc0，各相出線

16、電流A、B、C與各相繞組中的電流a、b、c關(guān)系為Aab，Bbc，Cca。CT三相星形接線或兩相星形接線的電流保護可以反應中性點直接接地系統(tǒng)和非直接接地系統(tǒng)中的各種相間短路和中性點直接接地系統(tǒng)中的單相接地短路（CT兩相星形接線時不能反應B相接地）。中性點非直接接地系統(tǒng)中，允許單相接地時短時運行。因此在多級網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)生多處的接地故障點時，希望只切除一個故障點，以最大限度縮小停電范圍。中性點接地系統(tǒng)中，發(fā)生接地短路時，故障相電壓為0，故障相電流與零序電流3Io相等；發(fā)生相間短路時，短路兩相電壓大小和方向都相同，而電流則大小相同，方向相反；中性點接地系統(tǒng)中發(fā)生任何接地或相間短路時所有非故障相電流為0。

17、Yd11接線的變壓器，某側(cè)AB或BC短路時，在另一側(cè)有AC，B2A，即接于B相上的繼電器有較其他兩相大1倍的電流，因此靈敏系數(shù)增大1倍，但如保護采用兩相星形接線，則需在兩相星形接線的中性線上再接入一個繼電器才能提高靈敏系數(shù)。2.3 雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)相間短路的方向性電流保護多電源網(wǎng)絡(luò)中相間短路時需采用方向性電流保護，在線路兩側(cè)的保護中加裝功率方向元件。雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)發(fā)生短路時流過線路的短路功率一般指短路時母線電壓與線路電流相乘所得到的感性功率，方向是從電源經(jīng)由線路流向短路點。短路功率的流動方向正是保護應該動作的方向。方向性電流保護即在電流保護的基礎(chǔ)上加裝一個判別短路功率流動方向元件。當功率方向由母線流

18、向線路（正方向）時才動作，而反方向故障時，使保護閉鎖。并與電流保護共同工作。方向性電流保護既利用電流的幅值特征，又利用功率方向的特征。雙側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的方向電流保護可以拆開看成是不同方向上的兩組單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)的保護，各組保護反應于各側(cè)電源供給的電流。兩組保護之間不要求有配合關(guān)系。功率的方向即電流、電壓之間的相位關(guān)系，而電流滯后對應相電壓的角度稱為線路阻抗角k。電力系統(tǒng)任何線路任何情況下0°k90°。如果規(guī)定流過保護的電流正方向是從母線指向線路，在正方向故障時流過保護的電流rk，滯后母線電壓的相角為k，0°k90°；而在反方向故障時rk，滯后母線電壓的相角為18

19、0°k，180°（180°k）270°，即兩種情況下相位相差180°。用以判別功率的方向或測定電流、電壓之間相位角的元件稱為功率方向元件（繼電器）。由于它主要反應于加入繼電器中電流和電壓之間的相位而工作，因此用相位比較方式來實現(xiàn)最為簡單。功率方向元件（即功率方向繼電器）接入向量為電壓r，電流r，兩者的相角為arg（rr），用r表示。功率方向繼電器當輸入電壓和電流的幅值不變時，其輸出值（轉(zhuǎn)矩或電壓）隨兩者相位差的大小而改變。功率方向元件動作最靈敏時的角度稱為其最大靈敏角sen。又為了保證當短路點有過渡電阻、線路阻抗角k在0°90

20、6;范圍內(nèi)變化情況下正方向故障時，繼電器都能可靠動作，功率方向元件動作的角度應該有一個范圍，考慮實現(xiàn)的方便性，這個范圍通常取為sen±90°。當r、r為故障相電壓和電流時，功率方向元件動作角度范圍為垂直于最大靈敏角的一條直線，方程式sen90°arg（rr）sen90°，即90°arg（re-jsenr）90°,功率形式表示為rrcos（rsen）0，臨界條件為cos（rsen）1，即rsen。最大靈敏角sen線路阻抗角k60°。功率方向元件為消除短路時的電壓死區(qū)，采用非故障相的相間電壓作為接入功率方向元件的電壓參考相量，判

21、別故障相電流的相位。（非故障的相間電壓與故障相電壓相差90°角），即所謂90°接線（當cos1時，A和BC相位相差90°，只是稱呼方便，沒有物理意義）。當采用90°接線方式特性的功率方向元件時，功率方向元件的最大靈敏角senk90°30°，取90°k（稱為功率方向繼電器的內(nèi)角），則功率方向元件的動作特性方程式為90°arg（rr）90°，功率形式表式為rrcos（r）0，功率方向繼電器動作最靈敏的條件應根據(jù)三相短路時使cos（r）1來決定。功率方向判別元件的作用是比較加在元件上電壓與電流的相位，并在滿足一

22、定關(guān)系時動作。其實現(xiàn)方法有相位比較法和幅值比較法。其實現(xiàn)手段有感應型、集成電路型、和數(shù)字型等。目前廣泛采用的相位比較法是相量r和r轉(zhuǎn)換成電壓，測量兩個電壓瞬時值同時為正（或同時為負）的持續(xù)時間來進行的。對功率方向繼電器的接線，必須十分注意繼電器電流線圈和電壓線圈的極性問題，否則會造成正方向短路拒動，而反方向上誤動。電流保護及方向性電流保護應用特點：在電流速斷保護中能用電流整定值和動作時限保證選擇性的，盡量不加方向元件；對線路兩端的保護能在一端保護中加方向元件后滿足選擇性要求的，不在兩端保護中加方向元件。當一條母線上有多條電源線路時，除動作時限最長的一個過電流保護不需要裝方向元件外，其余都要裝方

23、向元件。線路中，保護安裝地點與短路點之間有電流或線路兩種分支電路，參與的電流分別稱為助增電流和外汲電流，上級限時電流速斷保護整定時，應引入分支系數(shù)Kb，得Iset.2(KrelKb)Iset.1。2.4 中性點直接接地系統(tǒng)中接地短路的零序電流及方向保護正常運行的電力系統(tǒng)是三相對稱的，其零序、負序電流和電壓理論上為零；多數(shù)的短路故障是三相不對稱的，其零序、負序電流和電壓會很大。當中性點直接接地系統(tǒng)（又稱大接地電流系統(tǒng)）中發(fā)生接地短路時（如單相接地或兩相接地短路），將出現(xiàn)很大的零序電壓和零序流。利用零序電壓、零序電流來構(gòu)成接地短路的保護，被廣泛應用在110KV及以上電壓等級的直接接地（中性點接地變

24、壓器）的電網(wǎng)中。在電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，可以利用對稱分量的方法將電流和電壓分解為正序、負序、零序分量，并利用復合序網(wǎng)來表示它們之間的關(guān)系。零序電流是由在故障點施加的零序電壓產(chǎn)生的，由故障點經(jīng)由線路、大地和接地的中性點（或接地變壓器的接地支路）構(gòu)成回路。零序電源在故障點（接地點）的零序電壓最高，距故障點越遠，零序電壓越低，取決于測量點到大地間阻抗的大小。零序電流的規(guī)定正方向為由母線流向線路，零序電壓的正方向規(guī)定線路高于大地的電壓為正。對于發(fā)生故障的線路，兩端零序功率方向與正序功率方向相反，零序功率方向?qū)嶋H上都是由線路流向母線的。在電力系統(tǒng)運行方式變化時，如果輸電線路和中性點接地變壓器位置、數(shù)目不變

25、，則零序阻抗和零序等效網(wǎng)絡(luò)就是不變的。而此時，系統(tǒng)的正序阻抗和負序阻抗要隨著運行方式而變化，會間接影響零序分量的大小。如忽略線路回路電阻（包括輸電線路零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗）時，故障點兩側(cè)零序電流將超前零序電壓90°，當計及回路電阻時，此值將大于90°。零序電流的分布，主要決定于輸電線路的零序阻抗和中性點接地變壓器的零序阻抗，而與電源的數(shù)目和位置無關(guān)。零序電壓3o（abc）的取得：電壓互感器二次繞組接成開口三角形；保護裝置內(nèi)部加法器合成零序電壓；當發(fā)電機的中性點經(jīng)電壓互感器（或消弧線圈）接地時，可以從它的二次繞組取得。零序電壓保護應躲開正常運行和相間短路產(chǎn)生的

26、不平衡電壓的影響。零序電流的取得：電流互感器采用三相星形接線，在中性線上的電流就是3o；保護裝置內(nèi)部將三個相電流相量相加獲得；電纜線路采用零序電流互感器。在正常運行和一切非接地的相間短路，三個相電流的相量和理論上是為零的，只是電流互感器由于勵磁電流的不相等（鐵芯的磁化曲線不完全相同），在二次側(cè)產(chǎn)生了不平衡電流。零序電流保護應躲開它們的影響。三段零序電流保護：零序電流段（速斷）分靈敏段，按躲開下級線路出口處單相或兩相接地時可能出現(xiàn)的最大零序電流3I0.max和斷路器三相觸頭不同期合閘出現(xiàn)的最大零序電流3I0.unb（如果裝置動作時間大于不同期合閘時間，則可以不考慮這一條件）整定，相應整定式為Is

27、etKrel×3I0.max和IsetKrel×3I0.unb，Krel為可靠系數(shù)取1.21.3。整定值選取以上兩者中較大者。當按照后者考慮時，有時會使啟動電流過大而使保護范圍縮小，可以采用在手動合閘以及三相自動重合閘時，使零序段帶有一個小延時（約0.1s），以躲開三相不同期合閘的時間，這樣在定值上就無需考慮此條件了；不靈敏段，按躲開線路上采用單相重合閘而在非全相運行狀態(tài)下又發(fā)生系統(tǒng)振蕩時所出現(xiàn)的最大零序電流整定。零序段保護啟動電流首先考慮與下級線路的零序電流速斷保護范圍的末端相配合，并帶有高出一個t的時限。零序段保護整定原則是按照躲開在下級線路出口處相間短路時所出現(xiàn)的最大

28、不平衡電流來整定。零序電流段保護的作用相當于相間短路的過電流保護，繼電器啟動電流按照躲開在下級線路出口處相間短路時所出現(xiàn)的最大不平衡電流來整定，IsetKrelIunb.max，Krel為可靠系數(shù)取1.11.2。方向性零序電流保護：在雙側(cè)或多側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中，電源處變壓器的中性點一般至少有一臺要接地，多臺變壓器中性點接地時，應考慮零序電流保護動作方向。零序功率方向元件接入零序電壓3o和零序電流3o，反應于零序功率的方向而動作。3o超前于3o為95°110°,對應于保護安裝地點背后的零序阻抗角85°70°，sen95°110°。由于越靠近故

29、障點的零序電壓越高，因此零序功率方向元件沒有電壓死區(qū)。而當故障點距離保護安裝處越遠時，保護安裝處的零序電壓較低，零序電流較小，必須校驗方向元件在這種情況下的靈敏系數(shù)。零序電流保護與相電流保護相比有獨特的優(yōu)點：零序過電流保護按躲開不平衡電流整定，且發(fā)生單相接地短路時，故障相的電流與零序電流3I0相等，因此它比相電流保護靈敏度高，動作時限也較短；相電流保護直接受系統(tǒng)運行方式變化的影響很大，而零序電流保護受系統(tǒng)運行方式影響小很多。另外由于線路零序阻抗較遠較正序阻抗大，X0(23.5)X1，故線路始端與末端短路時，零序電流變化顯著，因此零序保護的保護范圍較大，也較穩(wěn)定；系統(tǒng)不正常運行狀態(tài)如系統(tǒng)振蕩、短

30、時過負荷等時，三相是對稱的，相間短路的電流保護要受它們的影響，而零序電流保護則不會；方向性零序保護沒有電壓死區(qū)。另外其它故障往往是由單相接地故障發(fā)展起來的，零序保護為絕大部分的故障情況提供了保護。當采用自耦變壓器聯(lián)系兩個不同電壓等級的電網(wǎng)（如110KV和220KV電網(wǎng)），則任一電網(wǎng)中的接地短路都將在另一網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生零序電流。2.5 中性點非直接接地系統(tǒng)中單相接地故障的保護中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地、中性經(jīng)電阻接地等系統(tǒng)，統(tǒng)稱為中性點非直接接地系統(tǒng)，又稱小接地電流系統(tǒng)。發(fā)生單相接地時故障電流很小，而且三相之間的線電壓仍然保持對稱，三相負荷電流對稱，相對于故障前沒有變化，對負荷的供電沒有影響

31、，因此，在一般情況下，都允許再繼續(xù)運行12h。非直接接地系統(tǒng)在單相接地時，一般只要求繼電保護能選出發(fā)生接地的線路并及時發(fā)出信號，而不必跳閘；但當單相接地對人身和設(shè)備的安全有危險時，則應動作于跳閘。能完成這種任務的保護裝置稱為接地選線裝置。輸電線路的零序電阻遠小于電容產(chǎn)生的零序電流，中性點不接地系統(tǒng)的零序電流由系統(tǒng)各元件對地的等值電容產(chǎn)生，并由各元件對地的等值電容構(gòu)成通路，網(wǎng)絡(luò)的零序阻抗很大。中性點不接地系統(tǒng)單相接地時，在接地點處接地相對地電壓為零，對地電容被短接，電容電流為零，而其他兩相的對地電壓升高3倍，對地電容電流也相應增大3倍。發(fā)生單相接地時，相當于在故障點產(chǎn)生了一個值與該接地相故障前相

32、電壓大小相等，方向相反的零序電壓，從而全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓。接地相對地電壓、電流為零，非接地相中的零序電流為其本身的對地電容電流，而接地相中流過的零序電流（等于流過接地點的電流）為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之總和（相量和）（但不包括故障線路本身），其有效值（絕對值）是正常運行時單相對地電容電流的3倍。故障相電容性無功功率的方向為由線路流向母線，而非故障相電容性無功功率的方向為由母線流向線路。利用各相零序電流大小的不同或功率方向的差別可判別故障線路。中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地后零序網(wǎng)絡(luò)由同級電壓網(wǎng)絡(luò)中元件對地的等值電容構(gòu)成通路，與中性點直接接地系統(tǒng)由接地的中性點構(gòu)成通路有極大的不同，網(wǎng)絡(luò)的

33、零序阻抗很大。中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障特點：在中性點接入一個電感線圈，當單相接地時，在接地點就有一個電感分量的電流流過，此電流和原系統(tǒng)中的電容電流相抵消（兩電流相位相差180°），可以減少流經(jīng)故障點的電流，熄滅電弧，因此稱為消弧線圈。當全系統(tǒng)電容電流超過下列數(shù)值時，應裝設(shè)消弧線圈：36KV電網(wǎng)30A，10KV電網(wǎng)20A，2266KV電網(wǎng)10A。消弧線圈電流補償由于在完全補償時會產(chǎn)生LC串聯(lián)諧振，欠補償時，當有線路切除時，又會形成完全補償，因此均不能采用，而應采用過補償方式。過補償度P(ILIC) IC，范圍為510。在中性點非直接接地系統(tǒng)中，只要本級電壓網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生單相接

34、地故障，則在同一電壓等級所有發(fā)電廠和變電所的母線上，都將出現(xiàn)數(shù)值較高的零序電壓。利用這一特點，可在母線上裝設(shè)監(jiān)視裝置，通過取自接于電壓互感器二次側(cè)開口三角形的繞組的零序電壓，形成零序電壓保護。零序電壓保護是沒有選擇性的，需要依次分合每一條線路來找出故障線路。3. 電網(wǎng)距離保護3.1 距離保護的基本原理成構(gòu)成測量阻抗Zmmm（定義式）Zmm（極坐標）RmjXm（直角坐標），m、m為保護安裝處測量電壓與測量電流，m為測量阻抗的阻抗角，Rm為測量阻抗的實部，即測量電阻，Xm為測量阻抗的虛部，即測量電抗。正常運行時，Zm為負荷阻抗，以電阻性為主，阻抗角m為功率因數(shù)角（cos0.9，則m25.8

35、6;）,發(fā)生短路時，阻抗角較大，阻抗性質(zhì)以電感性為主。對某相：k(k×3o)Z1Lk, k為故障點k處的電壓，Lk為至故障點的距離，、為保護安裝處的相電壓、電流，保護裝置可取m，mk×3o，k為零序電流補償系數(shù)(ZoZ1)3Z1，Z1、Zo分別為單位長度的正序、零序阻抗。3.2 阻抗繼電器及其動作特性實際情況下，由于互感器誤差，故障點過渡電阻等因數(shù)，繼電器實際測量到的Zm一般并不能嚴格地落在與Zset相同的直線上，而是落在該直線附近的一個區(qū)域中，在阻抗復平面上為一個包括Zset對應線段在內(nèi)，但在Zset方向上不超過Zset的區(qū)域。阻抗繼電器在阻抗復平面動作區(qū)域的形狀，稱為動

36、作特性。動作特性既可以用阻抗復平面上的幾何圖形來描述，也可以用復數(shù)的數(shù)學方程來描述，這種方程稱為動作方程。阻抗保護元件最大靈敏角sen為正方向整定阻抗Zset1的阻抗角，此方向上動作阻抗值最大，保護范圍最大。即當測量阻抗Zm阻抗角在靈敏角時，阻抗繼電器工作最靈敏。為使阻抗元件工作在最大靈敏角條件下，常將阻抗元件的最大靈敏角整定為線路阻抗角。偏移圓特性的阻抗繼電器在反向故障時有動作區(qū)，通常用在距離保護的后備段（如第段中）。方向圓特性的阻抗元件通常用在距離保護的主保護段（段和段）中。與圓特性阻抗元件相比，蘋果形特性的阻抗元件在R方向上的動作區(qū)較大，測量阻抗中含有較大電阻性成分時也可能進入其動作區(qū)，

37、所以區(qū)內(nèi)經(jīng)較大過渡電阻短路時也能夠動作，有較高的耐受過渡電阻的能力。但當負荷阻抗中的電阻較小時，可能進入動作區(qū)，因而它耐受過負荷的能力比較差。而橄欖形特性的阻抗元件與蘋果形特性阻抗元件正好相反，耐受過負荷能力較強，但耐過渡電阻能力較差。3.3 阻抗繼電器的實現(xiàn)方法阻抗繼電器一般根據(jù)已經(jīng)導出的絕對值比較動作方程和相位比較動作方程來實現(xiàn)，也可以按照距離保護原理的要求由其他的方法來實現(xiàn)。絕對值比較阻抗繼電器的動作方程式為|ZB|ZA|，相位比較原理的阻抗元件動作條件的一般表達式為90ºarg ZCZD90º。當ZC和ZD之間滿足所在關(guān)系式時，ZA和ZB之間必然滿足所在關(guān)系式；反之

38、亦反。絕對值比較式的阻抗元件，既可以用阻抗比較的方式實現(xiàn)，也可以用電壓比較的方式實現(xiàn)，即在阻抗比較的方程式兩端同乘以測量電流m得電壓比較的方程式。距離保護中的工作電壓又稱為補償電壓，通常用OP表示，定義為保護安裝處測量電壓m與測量電流m的線性組合，即OPmmZset，Zset整定阻抗，即從母線M到整定點z的線路阻抗。m、OP即分別為母線M處和整定點z點的殘余電壓。以m作為參考相量，根據(jù)不同故障情況下OP對m相位的“差異”，就可以“區(qū)分”出故障點所在區(qū)段，即OP與m相位相反時，判斷為區(qū)內(nèi)故障，即OP與m相位相同時，判斷為區(qū)外故障。電壓m的作用就是作為判斷OP相位的參考，所以又稱為參考電壓或極化電

39、壓，參考電壓或極化電壓除可以選測量電壓m外，還可以選用正序電壓或記憶電壓。線路發(fā)生接地故障時，接地相電壓為0，非接地相故障前后電壓基本相等，正序電流等負序電流等于零序電流，接地相電流等于零序電流的3倍。線路相間短路時，短路點相間電壓為0，保護安裝處短路相間電壓為AB(AB)Zm。發(fā)生接地、短路故障前后，接地故障相或短路兩相相間的正序電壓的相位與該正序電壓故障前相位相同，而幅值大小在單相接地故障時為故障前的2/3，在兩相接地短路時為故障前的1/3（包括故障相電壓和故障相間電壓），在兩相短路時為故障前的1/2（包括故障相電壓和故障相間電壓）。3.4 距離保護整定計算與對距離保護的評價當距離保護用于

40、雙側(cè)電源的電力系統(tǒng)時，一般要求、段采用具有方向性的測量元件，第段為后備段，包括對本線路、段保護的近后備、相鄰下一級線路保護的遠后備和反向母線保護的后備，所以通常采用帶有偏移特性的測量元件，用較大的延時保證其選擇性。距離段為無延時的速動段，按躲過本線路末端短路時的測量阻抗來整定。ZsetKrelLz1，L為被保護線路的長度，z1為被保護線路單位長度的正序阻抗，/km，Krel為可靠系數(shù)，取0.80.85。距離段整定應考慮助增分支電路和外汲分支電路對測量阻抗的影響，Zset.1Krel(ZKb.minZset.2)，Z為本線路的正序阻抗，Kb.min為分支系數(shù)，助增分支時大于1，外汲分支時小于1。

41、距離保護段的整定阻抗，應按兩個原則進行計算：1）能保護線路全長，并與相鄰線路距離保護段配合，其動作范圍不應該超過下級保護段的動作范圍，并較之延時大一個時間級差t；2）與相鄰變壓器的快速保護（一般是變壓器差動保護）相配合，不應超出該保護動作范圍。當被保護線路末端母線上的出線或變壓器采用電流速斷保護時，為了整定計算以形成保護配合，應將電流保護的動作范圍換算成阻抗。距離保護的阻抗測量原理，除可以應用于輸電線路的保護外，還可以應用于發(fā)電機、變壓器保護中，作為后備保護。3.5 距離保護的振蕩閉鎖并列運行的電力系統(tǒng)或發(fā)電廠之間出現(xiàn)功率角大范圍周期性變化的現(xiàn)象稱為電力系統(tǒng)振蕩。電力系統(tǒng)振蕩時，系統(tǒng)兩側(cè)等效電

42、動勢間的相角差（即功角）可能在0°360°范圍內(nèi)作周期性變化，從而使系統(tǒng)中各點的電壓、線路電流、功率大小和方向以及距離保護的測量阻抗也都呈現(xiàn)周期性的變化。電力系統(tǒng)的失步振蕩屬于嚴重的不正常運行狀態(tài)，而不是故障狀態(tài)，大多數(shù)情況下能夠通過自動裝置的調(diào)節(jié)自行恢復同步。因此為防止誤動，需進行振蕩閉鎖。振蕩閉鎖一般用在較高電壓等級電力系統(tǒng)的距離保護中。電力系統(tǒng)振蕩時，電壓最低的這一點稱為振蕩中心，在系統(tǒng)各部分的阻抗角都相等的情況下，振蕩中心的位置就位于阻抗中心1/2Z處。當兩側(cè)等效電動勢間的夾角（即功角）為0º時，兩側(cè)電動勢相量M、N與振蕩中心的電壓相量OS相同，當180&

43、#176;時，OS0。電力系統(tǒng)振蕩與短路時電氣量的差異：（1）振蕩時三相完全對稱，沒有負序分量和零序分量出現(xiàn)；而當短路時總要長時（不對稱短路過程中）或瞬時（在三相短路開始時）出現(xiàn)負序分量或零序分量，三相對稱短路時，一般由不對稱短路發(fā)展而來，短時也會有負序、零序分量輸出。（2）振蕩時，電氣量呈周期性的變化，其變化速度（dUdt、dIdt、dZdt等）與系統(tǒng)功角的變化速度一致，比較慢，當兩側(cè)功角擺開至180°時相當于在振蕩中心發(fā)生三相短路；而電氣量從短路前到短路后其值會突然變化，速度很快，而短路后短路電流、各點的殘余電壓和測量阻抗在不計衰減時是不變的。（3）振蕩時，若阻抗測量元件誤動作，

44、則在一個振蕩周期內(nèi)動作和返回各一次；而短路時，阻抗測量元件如果動作（區(qū)內(nèi)短路），則一直動作，直至故障切除，如果不動作（區(qū)外短路），則一直不動作。距離保護的振蕩閉鎖措施：1.利用電流的負序、零序分量或突變量實現(xiàn)振蕩閉鎖；2.利用測量阻抗變化率不同構(gòu)成振蕩閉鎖；3.利用動作的延時實現(xiàn)振蕩閉鎖，即讓距離保護段動作的延時大于系統(tǒng)振蕩時測量阻抗落入其動作區(qū)的時間。反映電流突變量的故障判斷元件是根據(jù)在系統(tǒng)正常運行或振蕩時電流變化比較慢，而在系統(tǒng)故障時，電流會出現(xiàn)突變這一特點來進行故障判斷的。電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，測量阻抗ZM由負荷阻抗ZL突變?yōu)槎搪纷杩筞K；在系統(tǒng)振蕩時，測量阻抗由負荷阻抗緩慢變?yōu)楸Ｗo安

45、裝處到振蕩中心點的線路阻抗，這樣，根據(jù)測量阻抗的變化速度不同就可以構(gòu)成振蕩閉鎖。即在一個限定的t時間內(nèi)，阻抗值能由預設(shè)的一個較大值KZ1變?yōu)橐粋€較小值KZ2，則保護才開放。距離保護啟動元件用來完成系統(tǒng)是否發(fā)生短路的判斷，它僅需要判斷系統(tǒng)是否發(fā)生了短路，而不需要判斷短路的遠近及方向。當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，啟動元件即動作，在固定輸出時間內(nèi)若阻抗判別元件動作，則允許距離保護動作。整組復歸元件在故障或振蕩消失后再經(jīng)過一個延時動作，將觸發(fā)器復歸。距離保護中故障判斷的啟動元件主要有反映電壓、電流中負序分量或零序分量的判斷元件和反映電流突變量的判斷元件兩種。3.6 故障類型判別和故障選相目前數(shù)字式保護常用相

46、電流差（即兩相電流的相量差）的突變量進行選相。根據(jù)測量電流是否含有零序分量判定是接地還是不接地短路。如果是接地短路，在三個相電流差突變量中如有兩個值遠大于另一個值則判斷出是某單相接地短路，如為一個值大于另外兩個值，則為兩相接地短路，該值對應的兩相就是故障相。兩相非接地短路根據(jù)兩相電流突變量遠大于第三相電流突變量值判定。根據(jù)測量電流中是否含有負序分量，可確定故障是兩相短路還是三相短路，在判為兩相故障的情況下，求三個相電流差突變量的最大值，與之對應的兩相就是故障相。3.7 距離保護特殊問題的分析短路點的過渡電阻Rg是指當接地短路或相間短路時，短路點電流經(jīng)由相導線流入大地流回中性點或由一相流到另一相

47、的路徑中所通過物質(zhì)的電阻，包括電弧電阻，中間物質(zhì)的電阻，相導線與大地之間的接觸電阻，金屬桿塔的接地電阻等。相間故障時，過渡電阻主要由電弧電阻組成。電弧電阻大小與電弧弧道的長度成正比，而成電弧電流的大小成反比。相間故障的電弧電阻一般在數(shù)歐至十幾歐之間。導線接地短路時，對于500KV的線路，最大過渡電阻可達300，而對220KV線路，最大過渡電阻約為100。距離保護裝置距短路點越近時，受過渡電阻影響越大；同時，保護裝置的整定阻抗越?。ㄏ喈斢诒槐Ｗo線路越短），受過渡電阻的影響越大。單側(cè)電源線路上在沒有助增和外汲分支時，過渡電阻中的短路電流與保護安裝處的電流為同一個電流。過渡電阻的存在總是使繼電器的測

48、量阻抗值增大，阻抗角變小，保護范圍縮短，會出現(xiàn)保護拒動或越級跳閘。雙側(cè)電源線路上，保護安裝處的總測量阻抗可能會因過渡電阻的影響而減小，嚴重情況下，可能使測量阻抗落入其距離保護段范圍內(nèi)，造成誤動，這種因過渡電阻的存在而導致保護測量阻抗變小，進一步引起保護誤動作的現(xiàn)象稱為距離保護的穩(wěn)態(tài)超越。也可能造成測量阻抗的增大，使段保護拒動。接地故障時，過渡電阻遠大于相間故障的過渡電阻，所以過渡電阻對接地距離元件的影響要大于對相間距離元件的影響。在整定值相同的情況下，動作特性在R軸方向所占的面積越小，受過渡電阻Rg的影響就越大。反之，耐受過渡電阻的能力越強。因此偏移圓阻抗動作特性比方向圓耐受過渡電阻的能力強。

49、四邊形特性測量元件的上邊適當?shù)南蛳聝A斜一個角度，可以有效地避免穩(wěn)態(tài)超越問題。在遠距離的高壓或超高壓輸電系統(tǒng)中，為了增大線路的傳輸能力和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以采用線路串聯(lián)補償電容的方法來減小系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)阻抗。系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路后，負序電源在故障點處，負序電流由故障點經(jīng)線路等流向系統(tǒng)中性點。3.8 工頻故障分量距離保護系統(tǒng)故障時，相當于系統(tǒng)故障分量狀態(tài)突然接入，電壓、電流的故障分量，就相當于無源系統(tǒng)對于故障點處突然加上的附加電壓源的響應。在任何運行方式、運行狀態(tài)下系統(tǒng)故障時，保護安裝處測量到的全電壓um、全電流im可以看作是故障前狀態(tài)下電壓u0、電流i0 與故障分量電壓u、電流i的疊加。即umu0

50、u，imi0i，故障分量電壓、電流u和i中，既包含了系統(tǒng)短路引起的工頻電壓、電流的變化量，還包含短路引起的暫態(tài)分量。故障分量僅在故障后存在，故障點的故障分量電壓最大，故障附加狀態(tài)下的電源電動勢的大小，等于故障前短路點電壓的大小，假定故障前為空載，非故障狀態(tài)下短路點電壓UK0 的大小等于保護安裝處母線電壓的大小。系統(tǒng)中性點的故障分量電壓為零，故障分量中的工頻故障分量和故障暫態(tài)分量都可以用來作為繼電保護的測量量，且可使保護的動作性能基本不受負荷狀態(tài)、系統(tǒng)振蕩因素的影響。4. 輸電線路縱聯(lián)保護4.1 輸電線路縱聯(lián)保護概述將一側(cè)電氣量信息傳到另一側(cè)，安裝于線路兩側(cè)的保護對兩側(cè)的電氣量同時比較、聯(lián)合工作

51、，縱向聯(lián)系。兩端的裝置組成一個保護單元，各端不能獨立。輸電線路的縱聯(lián)保護兩端比較的電氣量可以是流過兩端的電流（電流波形）、流過兩端電流的相位、流過兩端功率的方向和兩端的測量阻抗等，構(gòu)成不同原理的縱聯(lián)保護?？v聯(lián)保護可以按通道類型或保護動作原理進行分類，按信息通道分為4種類型：導引線保護；電力線載波保護；微波保護；光纖保護。按照保護動作原理，縱聯(lián)保護可以分為兩類：（1）方向比較式縱聯(lián)保護。兩側(cè)保護裝置將本側(cè)的功率方向、測量阻抗是否在規(guī)定的方向、區(qū)段內(nèi)的判別結(jié)果傳送到對側(cè)，每側(cè)保護裝置根據(jù)兩側(cè)的判別結(jié)果，區(qū)分是區(qū)內(nèi)故障還是區(qū)外故障。這類保護在通道中傳送的是邏輯信號，而不是電氣量本身，傳送的信息量較少

52、，但對信息可靠性要求很高。按照保護判別方向所利用的原理可將方向比較式縱聯(lián)保護分為方向縱聯(lián)保護和距離縱聯(lián)保護。（2）縱聯(lián)電流差動保護。利用通道將本側(cè)電流的波形或代表電流相位的信號傳送到對側(cè)，直接比較兩側(cè)的電氣量。輸電線路短路時兩側(cè)電氣量的故障特征：（1）兩端電流相量和的故障特征：輸電線路（不考慮分布電容和電導及其它影響），在正常運行或外部故障時，兩側(cè)電流相量和等于零；當線路發(fā)生內(nèi)部故障時，在故障點有短路電流流出，兩端電流相量和等于流入故障點的電流k。（2）兩端功率方向的故障特征：正常運行和區(qū)外故障時，兩端的功率方向相反，其中正常運行時，線路送電端功率方向為正，受電端為負，區(qū)外故障時，遠故障點端功

53、率由母線流向線路，功率方向為正，近故障點端功率由線路流向母線，功率方向為負；而發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，兩端功率方向均為由母線流向線路，同為正方向。（3）兩端電流相位特征：當發(fā)生區(qū)內(nèi)短路時，兩側(cè)電流同相位；當正常運行和發(fā)生區(qū)外故障時，兩側(cè)電流相位相差180°。（4）兩端測量阻抗的特征：當線路區(qū)內(nèi)短路時，輸電線路兩端的測量阻抗都是短路阻抗，一定位于距離保護段的動作區(qū)內(nèi)，兩側(cè)的段同時啟動；當正常運行時，兩側(cè)的測量阻抗是負荷阻抗，距離保護段不啟動；當發(fā)生外部短路時，兩側(cè)的測量阻抗也是短路阻抗，但一側(cè)為反方向，至少有一側(cè)的距離保護段不啟動。縱聯(lián)保護的基本原理：（1）利用輸電線路兩端電流和（瞬時值或相量

54、）的特征，可以構(gòu)成縱聯(lián)電流差動保護，|MN|Iset（2）利用輸電線路兩端功率方向相同或相反的特征可以構(gòu)成方向比較式縱聯(lián)保護。當系統(tǒng)中發(fā)生故障時，兩端保護的功率方向元件判別流過本端的功率方向，功率方向為負者（近故障點端）發(fā)出閉鎖信號，閉鎖兩端的保護稱為閉鎖式方向縱聯(lián)保護；或者功率方向為正者（遠故障點端）發(fā)出允許信號，允許兩端保護跳閘，稱為允許式方向縱聯(lián)保護。（3）利用兩端電流相位的特征差異，比較兩端電流的相位關(guān)系構(gòu)成電流相位比較式縱聯(lián)保護。兩端保護各將本側(cè)電流的正、負半波信息轉(zhuǎn)換為表示電流相位，并利于傳送的信號，送往對端，同時接收對端送來的電流相位信號，與本側(cè)比較。當兩端電流相角差近似為0&#

55、176;時，輸電線路發(fā)生區(qū)內(nèi)短路，保護動作；當差近似為180°時，為正常運行或發(fā)生區(qū)外短路，保護不動作。（4）距離縱聯(lián)保護，它的構(gòu)成原理和方向比較式縱聯(lián)保護相似，只是用方向阻抗元件替代功率方向元件。它比較方向比較式縱聯(lián)保護的優(yōu)點在于：當故障發(fā)生在保護段范圍內(nèi)時相應的方向阻抗元件才啟動，減少了方向元件的啟動次數(shù)，從而提高了保護的可靠性。一般高壓線路配備距離保護作為后備保護，距離保護的段作為方向元件，簡化了縱聯(lián)保護（主保護）。4.2 輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換（1）導引線通信，導引線通道電纜直接傳輸交流二次電量波形，常采用電流差動原理，其接線可分為環(huán)流式和均壓式兩種，動作線圈接在導引

56、線回路中，在正常運行或外部故障時，動作線圈中沒有電流通過，當出現(xiàn)差動電流時，保護動作。導引線縱差保護不受電力系統(tǒng)振蕩的影響，不受非全相運行的影響，在單側(cè)電源運行時仍能正確工作。但導引線發(fā)生開路或短路時，會誤動或拒動。導引線通信一般用于較短線路（10km以內(nèi)）。（2）電力線載波通信，電力線載波通道由輸電線路及其信息加工和連接設(shè)備等組成，有阻波器、結(jié)合電容器及高頻收發(fā)信機。將線路兩端的電流相位（或功率方向）信息轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l信號，經(jīng)過高頻耦合設(shè)備將高頻信號加載到輸電線路上，輸電線路本身作為高頻信號的通道將高頻載波信號傳輸?shù)綄Χ?，對端再通過高頻耦合設(shè)備將高頻信號接收，以實現(xiàn)各端電流相位（或功率方向）的比

57、較，這就是高頻保護或載波保護。電力線載波通信可分為使用兩相線路的“相相”式和使用一相一地的“相地”式兩種。阻波器采用電感線圈與可調(diào)電容組成的并聯(lián)諧振回路，當阻波器諧振頻率等于高頻載波信號的頻率時，對載波電流呈現(xiàn)極高的阻抗（1000以上），從而將高頻電流限制在本線路以內(nèi)。而對工頻電流，阻波器僅呈現(xiàn)電感線圈的阻抗（約0.04），不影響工頻電能量傳輸。耦合電容器則對工頻信號呈現(xiàn)非常大的阻抗，使工頻對地泄漏電流減到極小，而對高頻載波電流呈現(xiàn)很小的阻抗，與連接濾波器共同組成帶通濾波器，只允許此通帶頻率內(nèi)的高頻電流通過。連接濾波器同一個可調(diào)電感的空芯變壓器和一個串接在副邊的電容構(gòu)成。電力線載波通信通道傳輸

58、的信號頻率一般為50400kHz。高壓輸電線路上的干擾會直接進入載波通道。高頻載波的通信速率低，信號傳輸從發(fā)出到被接收之間有一定的延時，只能傳遞簡單的邏輯信號。因此一般用來傳遞狀態(tài)信號，用于構(gòu)成方向比較式縱聯(lián)保護和電流相位比較式縱聯(lián)保護。電力線載波信號分為閉鎖信號、允許信號和跳閘信號。跳閘信號只要本端保護元件動作或?qū)Χ藗鱽硖l信號都直接引起跳閘，所以本側(cè)和對側(cè)的保護元件必須具有單獨區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障的能力，一般用于階段式保護段，如距離保護段，零序電流保護段等。（3）微波通信，電力系統(tǒng)使用的微波通信頻率段一般在30030,000MHz之間的超短波的無線電波。傳輸距離4060km，過遠時要裝設(shè)微波中繼站（微波站）。微波信號的調(diào)制可以采取頻率調(diào)制（FM）方式和脈沖編碼調(diào)制（PCM）方式，可