繼電保護(黃少鋒)-縱聯(lián)課件4

第四章

輸電線路縱聯(lián)保護1第四章

輸電線路縱聯(lián)保護14.1.1輸電線縱聯(lián)保護概述為此，設法將被保護元件兩端(或多端)的電氣量進行同時比較,以便判斷故障在區(qū)內(nèi)？還是區(qū)外？將兩端保護裝置的信號縱向聯(lián)結(jié)起來，構成縱聯(lián)保護。——與橫向故障的稱謂進行對應比較（后面再用圖例說明“縱、橫”的區(qū)別）。僅利用線路一側(cè)的電氣量所構成的繼電保護（單端電氣量），無法區(qū)分本線路末端與相鄰線路（或元件）的出口故障，如：電流保護、阻抗保護。24.1.1輸電線縱聯(lián)保護概述為此，設法將被保護元件兩端單端電氣量保護：僅利用被保護元件的一側(cè)電氣量，無法區(qū)分線路末端和相鄰線路的出口短路，可以作為后備保護或出口故障的第二種保護。（通常設計為：三段式）?？v聯(lián)保護：利用被保護元件的各側(cè)電氣量，可以識別：內(nèi)部和外部的故障，但是，不能作為后備保護。3單端電氣量保護：3輸電線路縱聯(lián)保護結(jié)構框圖在設備的“縱向”之間，進行信號交換橫向關系(如：橫向故障)4輸電線路縱聯(lián)保護結(jié)構框圖在設備的“縱向”之間，進行信號交換橫縱聯(lián)保護有多種分類方法，可以按照通道類型或動作原理進行分類。1）通道類型：導引線電力線載波微波光纖2）動作原理：比較方向比較相位基爾霍夫電流定律（差電流）還可以將通道類型與動作原理結(jié)合起來進行稱呼。如：光纖電流差動（簡稱：光差），高頻距離。通道(信號交換手段)5縱聯(lián)保護有多種分類方法，可以按照通道類型或動作原理進行分分析、討論特征的目的：尋找內(nèi)部故障與其他工況（正常運行、外部故障）的特征區(qū)別和差異——>提取判據(jù)，構成繼電保護原理。4.1.2兩側(cè)電氣量的特征當然，構成原理后，再分析影響因素；并研究消除影響因素的對策、措施（需要權衡利弊）。6分析、討論特征的目的：4.1.2兩側(cè)電氣量的特征當然，一、兩側(cè)電流相量和(瞬時值和)的故障特征基爾霍夫電流定律：

在一個節(jié)點中，流入的電流等于流出的電流。按照繼電保護規(guī)定的正方向：——指向被保護元件。那么，基爾霍夫電流定律可以修改為：在任何一個節(jié)點中，流入的電流之和等于0。下面，用圖例說明。7一、兩側(cè)電流相量和(瞬時值和)的故障特征7基爾霍夫電流定律：此式表明：流入節(jié)點的電流之和等于0。按照繼電保護規(guī)定的正方向，得：8基爾霍夫電流定律：此式表明：流入節(jié)點的電流之和等于0。，就構成了繼電保護原理——電流差動保護。廣泛應用于各種設備的保護。基爾霍夫電流定律的拓展：

將節(jié)點拓展為一個封閉區(qū)域。二者區(qū)別很大被保護設備設計區(qū)別的門檻9，就構成了繼電保護原理——電，應當是：電流和保護。即：從負荷(或外部短路)電流的特征看：“電流差動”名稱的來歷(與規(guī)定方向有關)：——即電流差＝0按繼電保護規(guī)定的正方向（或計算原理）但是，習慣成俗，仍然稱為：差動保護?！?gt;若有電流差，就動作。10

二、兩側(cè)功率方向的故障特征1、正常運行2、外部短路3、內(nèi)部短路（為正）（為負）11二、兩側(cè)功率方向的故障特征1、正常運行2、外部短路3、內(nèi)部短三、兩側(cè)電流相位的故障特征1、正常運行2、區(qū)外故障類似12三、兩側(cè)電流相位的故障特征1、正常運行2、區(qū)外故障類似123、區(qū)內(nèi)故障三、兩側(cè)電流相位的故障特征133、區(qū)內(nèi)故障三、兩側(cè)電流相位的故障特征13四、兩側(cè)測量阻抗的故障特征1、正常和區(qū)外故障一側(cè)阻抗可能動作，另一側(cè)阻抗不動作。2、區(qū)內(nèi)故障兩側(cè)阻抗均動作。14四、兩側(cè)測量阻抗的故障特征1、正常和區(qū)外故障一側(cè)阻抗可能動作歸納：正常運行或外部故障內(nèi)部故障方向元件兩側(cè)均為正阻抗元件一側(cè)為正一側(cè)為負一側(cè)動作一側(cè)不動作兩側(cè)均動作（希望動作）（希望不動）特征分界

如何應用這些特征？后面陸續(xù)予以介紹。電流相位相位差接近同相15歸納：正常運行內(nèi)部故障方向元件兩側(cè)均為正阻抗元件一側(cè)為正一側(cè)4.1.3縱聯(lián)保護的基本原理一、縱聯(lián)電流差動保護

依據(jù)兩側(cè)電流相量和（瞬時值和）的故障特征，即，基爾霍夫電流定律?！獎幼鏖T檻164.1.3縱聯(lián)保護的基本原理一、縱聯(lián)電流差動保護——動作4.1.3縱聯(lián)保護的基本原理一、縱聯(lián)電流差動保護

依據(jù)兩側(cè)電流相量和（瞬時值和）的故障特征，即，基爾霍夫電流定律?；舅悸啡匀贿m用——動作門檻174.1.3縱聯(lián)保護的基本原理一、縱聯(lián)電流差動保護基本思路仍分相電流差動保護的優(yōu)點：1）具有選擇性好、可靠、靈敏、快速的優(yōu)點；2）具有明確區(qū)分內(nèi)部和外部故障的能力；3）具有自然選相的功能；4）不受運行方式、非全相、串補電容、轉(zhuǎn)換性故障、同桿并架線路的跨線故障、振蕩及振蕩中再故障等因素的影響（受振蕩的影響很?。?/p>

5）內(nèi)部短路電流通常都大于差動電流的啟動值。原理最好的保護18分相電流差動保護的優(yōu)點：18缺點：1）增加兩側(cè)信息交換的通道——增加了復雜性。2）幾乎不反映縱向短路。

3）采用導線實現(xiàn)線路兩側(cè)的信號交換時，導線（導引線）太長，更容易出現(xiàn)故障，容易燒毀（一次短路后，感應電流太大）。

因此，主要應用于：發(fā)電機、變壓器、母線、電抗器等就近連接TA的保護中。

4）不能作為后備（所有縱聯(lián)保護的缺點）。

19缺點：3）采用導線實現(xiàn)線路兩側(cè)的信號交換時，導線（導引線漏電保安器——原理類似于差動保護（供了解）。時,漏電保安器動作跳閘被反應出來安全電流的標準：≤30mA20漏電保安器——原理類似于差動保護（供了解）。時,漏電保安器漏電保安器——原理類似于差動保護（供了解）。漏電保安器幾乎不保護火線對零線的短路——>幾乎不動作！21漏電保安器——原理類似于差動保護（供了解）。漏電保安器幾乎不空氣開關（最簡單的繼電保護）——反映短路電流，或過負荷22空氣開關（最簡單的繼電保護）——反映短路電流，或過負荷22二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護阻抗動作信息的交換利用這樣的特征(回顧)：區(qū)內(nèi)短路，兩側(cè)Z均動作。需要2個獨立的信號交換。上述結(jié)構稱為:允許式。23二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護阻抗動二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護1）區(qū)內(nèi)故障啟動＋Z均動作——>兩側(cè)無延時跳閘：簡述信號交換與邏輯的過程阻抗動作信息的交換24二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護1）區(qū)二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護1）區(qū)內(nèi)故障啟動＋Z均動作——>兩側(cè)無延時跳閘：簡述信號交換與邏輯的過程阻抗動作信息的交換25二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護1）區(qū)至少一側(cè)的Z不動——>兩側(cè)均不跳閘二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護阻抗動作信息的交換2）區(qū)外故障：簡述信號交換與邏輯的過程26至少一側(cè)的Z不動——>兩側(cè)均不跳閘二、距離縱聯(lián)保護（方向比較上述方式利用了距離II段（或III段等全線路有靈敏度）的測量元件，實現(xiàn)短路位置、方向的判別——構成：距離縱聯(lián)保護。

也可以將Z元件更換為方向元件——構成：方向縱聯(lián)保護。

距離縱聯(lián)、方向縱聯(lián)保護中，對方向元件的要求：1）具有明確的單一方向性；2）能覆蓋線路全長。27上述方式利用了距離II段（或III段等全線路有靈敏度）的信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側(cè)保護M側(cè)保護N側(cè)保護

還可以利用這樣的特征：

區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。上述結(jié)構稱為：閉鎖式。僅傳輸一個信號。集電極開路28信號線上“有1出1”,M側(cè)保護N側(cè)保護還可以利用這樣的特信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側(cè)保護區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。集電極開路1）上圖所示的區(qū)外故障閉鎖兩側(cè)保護！M側(cè)Z不動，持續(xù)發(fā)閉鎖信號，兩側(cè)均不跳。N側(cè)Z動也無效29信號線上“有1出1”,區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側(cè)保護區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。2）區(qū)內(nèi)故障30信號線上“有1出1”,區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側(cè)保護區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。2）區(qū)內(nèi)故障31信號線上“有1出1”,區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側(cè)保護區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。2）區(qū)內(nèi)故障通道上，無閉鎖信號兩側(cè)均滿足跳閘條件32信號線上“有1出1”,區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。三、電流相位比較式縱聯(lián)保護區(qū)內(nèi)故障似乎可以設計為：動作區(qū)域正常運行33三、電流相位比較式縱聯(lián)保護區(qū)內(nèi)故障似乎可以設計為：正常運行3三、電流相位比較式縱聯(lián)保護區(qū)內(nèi)故障動作區(qū)域稱為：相差保護考慮誤差后34三、電流相位比較式縱聯(lián)保護區(qū)內(nèi)故障動稱為：相差保護考慮誤差后4.2輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換信號交換的途徑（通道）：1、導引線通信。2、電力線載波。3、微波通信。4、光纖通信。354.2輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換信號交換的途徑（通道）1）導引線方式主要應用于：發(fā)電機、母線、變壓器、電抗器等保護中?！獌H應用于就近的TA連接方式。2）電力線載波僅傳輸“有”、“無”高頻信號。主要應用于傳輸：方向或相位信息。3）光纖通信可以傳輸較多的數(shù)字信息。如：傳輸三相電流、電壓的采樣值、相量、跳閘信息、斷路器狀態(tài)信息等，并且有校驗碼，可靠性很高。將光纖安置在架空地線中，構成：地線復合光纜OPGW。361）導引線方式主要應用于：發(fā)電機、母線、變壓364）微波通信也可以傳輸數(shù)字信息。但衰減受氣候影響較大，且屬于“視距傳輸”，傳輸距離受限制。視距地球半徑r約6360km設h=100m時，374）微波通信也可以傳輸數(shù)字信息。視距地球半徑r設h=100m微波通信、光纖通信部分——自學（重點：基本原理、特點）光纖與電流差動原理的結(jié)合，構成了目前最好的保護方式——光纖差動保護（簡稱：光差）。其優(yōu)缺點在前面已經(jīng)說明了。下面，簡單地說明：在電力線載波方式中，各主要模塊的功能或作用。38微波通信、光纖通信部分光纖與電流差動原理的結(jié)合，構成了目“相-地”制高頻通道示意圖電力線載波輸電線(傳輸信號)39“相-地”制高頻通道示意圖電力線載波輸電線39“相-地”制高頻通道示意圖電力線載波阻波器對高頻呈現(xiàn)開路，對工頻呈現(xiàn)

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0.04歐40“相-地”制高頻通道示意圖電力線載波阻波器對高頻呈現(xiàn)開路，4結(jié)合電容器對高頻呈現(xiàn)小阻抗，對工頻呈現(xiàn)開路“相-地”制高頻通道示意圖電力線載波41結(jié)合電容器對高頻呈現(xiàn)小阻抗，“相-地”制高頻通道示意圖電力線“相-地”制高頻通道示意圖連接濾波器電力線載波42“相-地”制高頻通道示意圖連接濾波器電力線載波42“相-地”制高頻通道示意圖高頻電纜電力線載波43“相-地”制高頻通道示意圖高頻電纜電力線載波43“相-地”制高頻通道示意圖保護間隙電力線載波44“相-地”制高頻通道示意圖保護間隙電力線載波44“相-地”制高頻通道示意圖接地刀閘電力線載波45“相-地”制高頻通道示意圖接地刀閘電力線載波45“相-地”制高頻通道示意圖高頻收發(fā)信機電力線載波46“相-地”制高頻通道示意圖高頻收發(fā)信機電力線載波461）長期發(fā)信方式——正常有高頻電流方式2、高頻通道工作方式也是信號信號平時故障時高頻載波——只能體現(xiàn)“有高頻”和“無高頻”2個信息1是信號，0也是信號！471）長期發(fā)信方式——正常有高頻電流方式2、高頻通道工作方2.高頻通道工作方式2）故障啟動發(fā)信方式——正常無高頻電流方式信號3）移頻方式故障時刻信號

信號信號482.高頻通道工作方式2）故障啟動發(fā)信方式——正常無高頻電3、高頻信號的應用(1)跳閘信號(2)允許信號(3)閉鎖信號高頻信號是跳閘的充分條件高頻信號是跳閘的必要條件，但不是充分條件收不到高頻信號是跳閘的必要條件493、高頻信號的應用(1)跳閘信號(2)允許信號(3)閉鎖信4.3閉鎖式距離縱聯(lián)保護

方向判別：

1）超范圍的方向阻抗元件。

2）超范圍的功率方向元件。

——稱為：閉鎖式縱聯(lián)距離。

——稱為：閉鎖式縱聯(lián)方向。重點介紹常用的閉鎖式縱聯(lián)距離。504.3閉鎖式距離縱聯(lián)保護

方向判別：

1）超范圍的時間元件的表示方法：51時間元件的表示方法：51啟動元件與阻抗之間的靈敏度配合：52啟動元件與阻抗之間的靈敏度配合：52一般t2為4～16ms(等對側(cè)信號發(fā)過來)高頻閉鎖距離保護的原理接線圖t1≈100ms(確保兩側(cè)阻抗元件返回后,才撤銷高頻)三個時間的作用53一般t2為4～16ms高頻閉鎖距離保護的原理接線圖t1≈10高頻閉鎖距離的邏輯工作過程以M側(cè)為例說明工作過程，適當?shù)胤皆僦赋鯪側(cè)的不同之處。紅色表示：動作，或邏輯為1。54高頻閉鎖距離的邏輯工作過程以M側(cè)為例說明工作過程，適當?shù)?）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程N側(cè)類似551）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程N側(cè)類似551）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程N側(cè)類似561）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程N側(cè)類似561）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程先閉鎖，防誤動；同時，測試收信回路的完好性。571）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程先閉鎖，防誤動；同時，1）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程581）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程581）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程591）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程591）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程如果對側(cè)高頻信號沒有傳過來，會出現(xiàn)無閉鎖信號。601）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程如果對側(cè)高頻信號沒有傳1）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程如果對側(cè)高頻信號沒有傳過來，會出現(xiàn)無閉鎖信號。沒有t2延時，則立即滿足動作條件。611）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程如果對側(cè)高頻信號沒有傳區(qū)外故障邏輯過程的簡單歸納：1）故障時，兩側(cè)先啟動，并且都發(fā)信。2）正方向元件動作——僅停止本側(cè)發(fā)信。3）反方向側(cè)繼續(xù)發(fā)信——閉鎖兩側(cè)保護。利用的特征：任一側(cè)為負，就閉鎖保護。62區(qū)外故障邏輯過程的簡單歸納：622）區(qū)內(nèi)故障以M側(cè)為例說明工作過程啟動和發(fā)信的過程與前面是一致的632）區(qū)內(nèi)故障以M側(cè)為例說明工作過程啟動和發(fā)信的過程與前面是一2）區(qū)內(nèi)故障以M側(cè)為例說明工作過程642）區(qū)內(nèi)故障以M側(cè)為例說明工作過程64以M側(cè)為例說明工作過程兩側(cè)都停發(fā)高頻2）區(qū)內(nèi)故障65以M側(cè)為例說明工作過程兩側(cè)都2）區(qū)內(nèi)故障652）區(qū)內(nèi)故障以M側(cè)為例說明工作過程兩側(cè)都是如圖標識的邏輯跳閘662）區(qū)內(nèi)故障以M側(cè)為例說明工作過程兩側(cè)都是如圖標識的邏輯區(qū)內(nèi)故障邏輯過程的簡單歸納：1）故障時，兩側(cè)先啟動，并且都發(fā)信。2）正方向元件動作——僅停止本側(cè)發(fā)信。3）兩側(cè)都停信——兩側(cè)保護立即跳閘。利用的特征：兩側(cè)阻抗均動作，就發(fā)跳令。67區(qū)內(nèi)故障邏輯過程的簡單歸納：673）需要防止“功率倒向”的影響非故障線#1為負#2為正如果先跳開#1為正#2為負再如果保護2識別“由正變負(功率倒向)”過程慢一些，就可能短時出現(xiàn)：兩側(cè)均為正的情況——導致誤動。故障30ms以后，才可能出現(xiàn)“功率倒向”。解決辦法：故障30ms以后，如果再滿足動作條件，需要延時確認?！肮β实瓜颉?83）需要防止“功率倒向”的影響非故障線#1為負4）防振蕩影響的對策防功率倒向影響的對策確認40ms與距離I、II段類似，短時開放150ms。694）防振蕩影響的對策防功率倒向影響的對策確認40ms與距離I

相差高頻保護

利用高頻載波信號傳輸兩側(cè)電流的半周信號。

目前，基本上不采用了。其優(yōu)點幾乎都被光纖電流差動保護所涵蓋，另外，光差還有其他更多的優(yōu)點。

相差高頻有一個優(yōu)點優(yōu)于光差：不必同步采樣。

介紹的目的：了解特征的利用。70相差高頻保護

利用高頻載波信號傳輸兩側(cè)電流的半周信號調(diào)制過程可以理解為（僅作為理解）：

高頻信號高頻71調(diào)制過程可以理解為（僅作為理解）：高頻信號高頻71區(qū)內(nèi)故障時

調(diào)制高頻信號與電流幅值無關。如圖，紅色的高頻信號(對側(cè)發(fā)過來)是經(jīng)過了傳輸?shù)乃p所致。

將正半周方波調(diào)制成高頻信號

出現(xiàn)斷續(xù)(大于閉鎖角)的高頻信號，滿足動作條件

72區(qū)內(nèi)故障時調(diào)制高頻信號與電流幅值無關。將正半周方外部故障時

調(diào)制兩側(cè)高頻信號銜接起來(高頻信號是連續(xù)的)，無高頻間斷，不滿足動作條件。

73外部故障時調(diào)制兩側(cè)高頻信號銜接起來(高頻信號是連續(xù)的)，4.4縱聯(lián)電流差動保護——動作門檻?？紤]TA誤差、分布電容等影響因素，并躲不平衡電流、非周期分量。744.4縱聯(lián)電流差動保護——動作門檻。考慮TA誤差、分布外部短路最大電流(二次值)非周期分量系數(shù)TA同型系數(shù)(同型取0.5,不同型取1)10%誤差二次電流一次電流理想飽和曲線10%誤差75外部短路最大電流(二次值)非周期分量系數(shù)TA同型系數(shù)10%誤外部短路最大電流(二次值)非周期分量系數(shù)TA同型系數(shù)(同型取0.5,不同型取1)10%誤差二次電流一次電流理想飽和曲線10%誤差1)不同型時，最大誤差：10%2)同型時,考慮都有誤差,最大為：0.5×10%=5%76外部短路最大電流(二次值)非周期分量系數(shù)TA同型系數(shù)10%誤考慮到：電流互感器的傳變誤差是隨著電流的大小而變化的。為此，更科學的方案是：制動量為浮動的。動作量制動量

在所有電流差動保護中，研究內(nèi)容之一：制動量如何選擇？常用的制動量為：77考慮到：電流互感器的傳變誤差是隨著電流的大為此，更科學的方常用動作方程修改為：進一步考慮到：電流較小時，誤差會使得上式誤動。因此，再加入一個最小電流的限定：動作區(qū)78常用動作方程修改為：進一步考慮到：電流較小時，誤差會4.4.2兩側(cè)異地電流的同步測量1、基于數(shù)據(jù)通道（光纖通信）的同步方法假設M側(cè)為主站(基準側(cè))、N側(cè)為從站(需要調(diào)整同步)失步狀態(tài)主站從站794.4.2兩側(cè)異地電流的同步測量假設M側(cè)為主站(基準側(cè))4.4.2兩側(cè)異地電流的同步測量1、基于數(shù)據(jù)通道（光纖通信）的同步方法假設M側(cè)為主站(基準側(cè))、N側(cè)為從站(需要調(diào)整同步)失步狀態(tài)主站從站804.4.2兩側(cè)異地電流的同步測量假設M側(cè)為主站(基準側(cè))失步狀態(tài)主站從站在來回路徑(路由)一樣的條件下，有：于是81失步狀態(tài)主站從站在來回路徑(路由)一樣的條件下，有：于是81兩側(cè)同步的步驟：1）從站將發(fā)給主站；2）主站利用已知的，求出，再發(fā)給從站；3）從站根據(jù)進行采用時刻的跳整，實現(xiàn)同步。失步狀態(tài)主站從站82兩側(cè)同步的步驟：失步狀態(tài)主站從站82主站從站不同步時間差83主從不同步時間差83

上述方案是光纖差動保護中最常用的同步方法。應用的前提是：來回路由一樣（路徑一致）。

如果來回路由不一致，那么，光纖差動保護在正常運行時將出現(xiàn)差電流，這是最大的擔憂。解決措施之一：差電流與電流啟動同時出現(xiàn)才開放保護。1）僅有差電流——失步或其他原因→告警。2）差電流與電流啟動同時出現(xiàn)——故障或TA斷線。?差電流與兩側(cè)電流均啟動——故障特征。?差電流與一側(cè)電流啟動、另一側(cè)電壓低

——>也是故障的特征。84上述方案是光纖差動保護中最常用的同步方法。如果來如果不同步，會誤動。2007年7月1日，河南西部較大范圍的停電。跳閘下面用實例說明：思考、對策和演變過程。85如果不同步，會誤動。跳閘下面用實例說明：思考、對策和演變過程

措施1：增加差流與啟動元件同時動作的條件。這樣，不同步時，誤動的概率降低了很多。但是，在一定負荷電流情況下，TA斷線時，還可能會滿足“既有啟動，又有差流”的條件，從而導致誤動。跳閘86措施1：增加差流與啟動元件同時動作的條件。跳閘86于是，考慮采用兩側(cè)電流均啟動的邏輯：跳閘87于是，考慮采用兩側(cè)電流均啟動的邏輯：跳閘87還有問題：有一側(cè)為負荷側(cè)，又出現(xiàn)輕載——>會出現(xiàn)拒動。跳閘無流時，電壓也會降低僅用電壓,又不安全(PT斷線)88還有問題：有一側(cè)為負荷側(cè)，又出現(xiàn)輕載跳閘無流時，僅用電壓比較完善的邏輯：跳閘89比較完善的邏輯：跳閘89另一種同步方法：GPS同步法（了解）。GPS能夠提供：秒脈沖，以及標準時間代碼（年、月、日、時、分、秒）。平時的同步誤差但是，應當注意到：GPS是美國的設備，在特殊情況下，可能無法準確使用。我國也在完善“北斗星”系統(tǒng)。90另一種同步方法：GPS同步法（了解）。GPS影響電流差動保護的因素及其對策：影響因素同步問題互感器誤差分布電容負荷電流的制動不平衡電流主要對策設法同步（修正）定值考慮定值考慮補償(利用電壓)增加故障電流差動識別飽和91影響電流差動保護的因素及其對策：影響因素同步問題互感器誤差分電容電流的補償方法：另一側(cè)類似92電容電流的補償方法：另一側(cè)類似92線路縱聯(lián)保護的重點：1）何種保護利用何種特征？區(qū)內(nèi)故障什么特征？其他情況又是什么特征？2）信號交換的通道方式。3）邏輯關系、信號方式(跳閘、允許、閉鎖)。4）閉鎖式高頻距離保護中，兩個時間元件的作用？大約是多少？5）影響因素及其對策。6）電流差動保護中，不平衡電流、動作特性。7）各模塊或器件的作用。93線路縱聯(lián)保護的重點：93第四章

輸電線路縱聯(lián)保護94第四章

輸電線路縱聯(lián)保護14.1.1輸電線縱聯(lián)保護概述為此，設法將被保護元件兩端(或多端)的電氣量進行同時比較,以便判斷故障在區(qū)內(nèi)？還是區(qū)外？將兩端保護裝置的信號縱向聯(lián)結(jié)起來，構成縱聯(lián)保護?！c橫向故障的稱謂進行對應比較（后面再用圖例說明“縱、橫”的區(qū)別）。僅利用線路一側(cè)的電氣量所構成的繼電保護（單端電氣量），無法區(qū)分本線路末端與相鄰線路（或元件）的出口故障，如：電流保護、阻抗保護。954.1.1輸電線縱聯(lián)保護概述為此，設法將被保護元件兩端單端電氣量保護：僅利用被保護元件的一側(cè)電氣量，無法區(qū)分線路末端和相鄰線路的出口短路，可以作為后備保護或出口故障的第二種保護。（通常設計為：三段式）?？v聯(lián)保護：利用被保護元件的各側(cè)電氣量，可以識別：內(nèi)部和外部的故障，但是，不能作為后備保護。96單端電氣量保護：3輸電線路縱聯(lián)保護結(jié)構框圖在設備的“縱向”之間，進行信號交換橫向關系(如：橫向故障)97輸電線路縱聯(lián)保護結(jié)構框圖在設備的“縱向”之間，進行信號交換橫縱聯(lián)保護有多種分類方法，可以按照通道類型或動作原理進行分類。1）通道類型：導引線電力線載波微波光纖2）動作原理：比較方向比較相位基爾霍夫電流定律（差電流）還可以將通道類型與動作原理結(jié)合起來進行稱呼。如：光纖電流差動（簡稱：光差），高頻距離。通道(信號交換手段)98縱聯(lián)保護有多種分類方法，可以按照通道類型或動作原理進行分分析、討論特征的目的：尋找內(nèi)部故障與其他工況（正常運行、外部故障）的特征區(qū)別和差異——>提取判據(jù)，構成繼電保護原理。4.1.2兩側(cè)電氣量的特征當然，構成原理后，再分析影響因素；并研究消除影響因素的對策、措施（需要權衡利弊）。99分析、討論特征的目的：4.1.2兩側(cè)電氣量的特征當然，一、兩側(cè)電流相量和(瞬時值和)的故障特征基爾霍夫電流定律：

在一個節(jié)點中，流入的電流等于流出的電流。按照繼電保護規(guī)定的正方向：——指向被保護元件。那么，基爾霍夫電流定律可以修改為：在任何一個節(jié)點中，流入的電流之和等于0。下面，用圖例說明。100一、兩側(cè)電流相量和(瞬時值和)的故障特征7基爾霍夫電流定律：此式表明：流入節(jié)點的電流之和等于0。按照繼電保護規(guī)定的正方向，得：101基爾霍夫電流定律：此式表明：流入節(jié)點的電流之和等于0。，就構成了繼電保護原理——電流差動保護。廣泛應用于各種設備的保護?；鶢柣舴螂娏鞫傻耐卣梗?/p>

將節(jié)點拓展為一個封閉區(qū)域。二者區(qū)別很大被保護設備設計區(qū)別的門檻102，就構成了繼電保護原理——電，應當是：電流和保護。即：從負荷(或外部短路)電流的特征看：“電流差動”名稱的來歷(與規(guī)定方向有關)：——即電流差＝0按繼電保護規(guī)定的正方向（或計算原理）但是，習慣成俗，仍然稱為：差動保護?！?gt;若有電流差，就動作。103

二、兩側(cè)功率方向的故障特征1、正常運行2、外部短路3、內(nèi)部短路（為正）（為負）104二、兩側(cè)功率方向的故障特征1、正常運行2、外部短路3、內(nèi)部短三、兩側(cè)電流相位的故障特征1、正常運行2、區(qū)外故障類似105三、兩側(cè)電流相位的故障特征1、正常運行2、區(qū)外故障類似123、區(qū)內(nèi)故障三、兩側(cè)電流相位的故障特征1063、區(qū)內(nèi)故障三、兩側(cè)電流相位的故障特征13四、兩側(cè)測量阻抗的故障特征1、正常和區(qū)外故障一側(cè)阻抗可能動作，另一側(cè)阻抗不動作。2、區(qū)內(nèi)故障兩側(cè)阻抗均動作。107四、兩側(cè)測量阻抗的故障特征1、正常和區(qū)外故障一側(cè)阻抗可能動作歸納：正常運行或外部故障內(nèi)部故障方向元件兩側(cè)均為正阻抗元件一側(cè)為正一側(cè)為負一側(cè)動作一側(cè)不動作兩側(cè)均動作（希望動作）（希望不動）特征分界

如何應用這些特征？后面陸續(xù)予以介紹。電流相位相位差接近同相108歸納：正常運行內(nèi)部故障方向元件兩側(cè)均為正阻抗元件一側(cè)為正一側(cè)4.1.3縱聯(lián)保護的基本原理一、縱聯(lián)電流差動保護

依據(jù)兩側(cè)電流相量和（瞬時值和）的故障特征，即，基爾霍夫電流定律?！獎幼鏖T檻1094.1.3縱聯(lián)保護的基本原理一、縱聯(lián)電流差動保護——動作4.1.3縱聯(lián)保護的基本原理一、縱聯(lián)電流差動保護

依據(jù)兩側(cè)電流相量和（瞬時值和）的故障特征，即，基爾霍夫電流定律?；舅悸啡匀贿m用——動作門檻1104.1.3縱聯(lián)保護的基本原理一、縱聯(lián)電流差動保護基本思路仍分相電流差動保護的優(yōu)點：1）具有選擇性好、可靠、靈敏、快速的優(yōu)點；2）具有明確區(qū)分內(nèi)部和外部故障的能力；3）具有自然選相的功能；4）不受運行方式、非全相、串補電容、轉(zhuǎn)換性故障、同桿并架線路的跨線故障、振蕩及振蕩中再故障等因素的影響（受振蕩的影響很?。?；

5）內(nèi)部短路電流通常都大于差動電流的啟動值。原理最好的保護111分相電流差動保護的優(yōu)點：18缺點：1）增加兩側(cè)信息交換的通道——增加了復雜性。2）幾乎不反映縱向短路。

3）采用導線實現(xiàn)線路兩側(cè)的信號交換時，導線（導引線）太長，更容易出現(xiàn)故障，容易燒毀（一次短路后，感應電流太大）。

因此，主要應用于：發(fā)電機、變壓器、母線、電抗器等就近連接TA的保護中。

4）不能作為后備（所有縱聯(lián)保護的缺點）。

112缺點：3）采用導線實現(xiàn)線路兩側(cè)的信號交換時，導線（導引線漏電保安器——原理類似于差動保護（供了解）。時,漏電保安器動作跳閘被反應出來安全電流的標準：≤30mA113漏電保安器——原理類似于差動保護（供了解）。時,漏電保安器漏電保安器——原理類似于差動保護（供了解）。漏電保安器幾乎不保護火線對零線的短路——>幾乎不動作！114漏電保安器——原理類似于差動保護（供了解）。漏電保安器幾乎不空氣開關（最簡單的繼電保護）——反映短路電流，或過負荷115空氣開關（最簡單的繼電保護）——反映短路電流，或過負荷22二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護阻抗動作信息的交換利用這樣的特征(回顧)：區(qū)內(nèi)短路，兩側(cè)Z均動作。需要2個獨立的信號交換。上述結(jié)構稱為:允許式。116二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護阻抗動二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護1）區(qū)內(nèi)故障啟動＋Z均動作——>兩側(cè)無延時跳閘：簡述信號交換與邏輯的過程阻抗動作信息的交換117二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護1）區(qū)二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護1）區(qū)內(nèi)故障啟動＋Z均動作——>兩側(cè)無延時跳閘：簡述信號交換與邏輯的過程阻抗動作信息的交換118二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護1）區(qū)至少一側(cè)的Z不動——>兩側(cè)均不跳閘二、距離縱聯(lián)保護（方向比較式縱聯(lián)保護）M側(cè)保護N側(cè)保護阻抗動作信息的交換2）區(qū)外故障：簡述信號交換與邏輯的過程119至少一側(cè)的Z不動——>兩側(cè)均不跳閘二、距離縱聯(lián)保護（方向比較上述方式利用了距離II段（或III段等全線路有靈敏度）的測量元件，實現(xiàn)短路位置、方向的判別——構成：距離縱聯(lián)保護。

也可以將Z元件更換為方向元件——構成：方向縱聯(lián)保護。

距離縱聯(lián)、方向縱聯(lián)保護中，對方向元件的要求：1）具有明確的單一方向性；2）能覆蓋線路全長。120上述方式利用了距離II段（或III段等全線路有靈敏度）的信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側(cè)保護M側(cè)保護N側(cè)保護

還可以利用這樣的特征：

區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。上述結(jié)構稱為：閉鎖式。僅傳輸一個信號。集電極開路121信號線上“有1出1”,M側(cè)保護N側(cè)保護還可以利用這樣的特信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側(cè)保護區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。集電極開路1）上圖所示的區(qū)外故障閉鎖兩側(cè)保護！M側(cè)Z不動，持續(xù)發(fā)閉鎖信號，兩側(cè)均不跳。N側(cè)Z動也無效122信號線上“有1出1”,區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側(cè)保護區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。2）區(qū)內(nèi)故障123信號線上“有1出1”,區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側(cè)保護區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。2）區(qū)內(nèi)故障124信號線上“有1出1”,區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。信號線上“有1出1”,并閉鎖兩側(cè)保護區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。2）區(qū)內(nèi)故障通道上，無閉鎖信號兩側(cè)均滿足跳閘條件125信號線上“有1出1”,區(qū)外短路時，至少有一側(cè)為負（或不動）。三、電流相位比較式縱聯(lián)保護區(qū)內(nèi)故障似乎可以設計為：動作區(qū)域正常運行126三、電流相位比較式縱聯(lián)保護區(qū)內(nèi)故障似乎可以設計為：正常運行3三、電流相位比較式縱聯(lián)保護區(qū)內(nèi)故障動作區(qū)域稱為：相差保護考慮誤差后127三、電流相位比較式縱聯(lián)保護區(qū)內(nèi)故障動稱為：相差保護考慮誤差后4.2輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換信號交換的途徑（通道）：1、導引線通信。2、電力線載波。3、微波通信。4、光纖通信。1284.2輸電線路縱聯(lián)保護兩側(cè)信息的交換信號交換的途徑（通道）1）導引線方式主要應用于：發(fā)電機、母線、變壓器、電抗器等保護中?！獌H應用于就近的TA連接方式。2）電力線載波僅傳輸“有”、“無”高頻信號。主要應用于傳輸：方向或相位信息。3）光纖通信可以傳輸較多的數(shù)字信息。如：傳輸三相電流、電壓的采樣值、相量、跳閘信息、斷路器狀態(tài)信息等，并且有校驗碼，可靠性很高。將光纖安置在架空地線中，構成：地線復合光纜OPGW。1291）導引線方式主要應用于：發(fā)電機、母線、變壓364）微波通信也可以傳輸數(shù)字信息。但衰減受氣候影響較大，且屬于“視距傳輸”，傳輸距離受限制。視距地球半徑r約6360km設h=100m時，1304）微波通信也可以傳輸數(shù)字信息。視距地球半徑r設h=100m微波通信、光纖通信部分——自學（重點：基本原理、特點）光纖與電流差動原理的結(jié)合，構成了目前最好的保護方式——光纖差動保護（簡稱：光差）。其優(yōu)缺點在前面已經(jīng)說明了。下面，簡單地說明：在電力線載波方式中，各主要模塊的功能或作用。131微波通信、光纖通信部分光纖與電流差動原理的結(jié)合，構成了目“相-地”制高頻通道示意圖電力線載波輸電線(傳輸信號)132“相-地”制高頻通道示意圖電力線載波輸電線39“相-地”制高頻通道示意圖電力線載波阻波器對高頻呈現(xiàn)開路，對工頻呈現(xiàn)

<

0.04歐133“相-地”制高頻通道示意圖電力線載波阻波器對高頻呈現(xiàn)開路，4結(jié)合電容器對高頻呈現(xiàn)小阻抗，對工頻呈現(xiàn)開路“相-地”制高頻通道示意圖電力線載波134結(jié)合電容器對高頻呈現(xiàn)小阻抗，“相-地”制高頻通道示意圖電力線“相-地”制高頻通道示意圖連接濾波器電力線載波135“相-地”制高頻通道示意圖連接濾波器電力線載波42“相-地”制高頻通道示意圖高頻電纜電力線載波136“相-地”制高頻通道示意圖高頻電纜電力線載波43“相-地”制高頻通道示意圖保護間隙電力線載波137“相-地”制高頻通道示意圖保護間隙電力線載波44“相-地”制高頻通道示意圖接地刀閘電力線載波138“相-地”制高頻通道示意圖接地刀閘電力線載波45“相-地”制高頻通道示意圖高頻收發(fā)信機電力線載波139“相-地”制高頻通道示意圖高頻收發(fā)信機電力線載波461）長期發(fā)信方式——正常有高頻電流方式2、高頻通道工作方式也是信號信號平時故障時高頻載波——只能體現(xiàn)“有高頻”和“無高頻”2個信息1是信號，0也是信號！1401）長期發(fā)信方式——正常有高頻電流方式2、高頻通道工作方2.高頻通道工作方式2）故障啟動發(fā)信方式——正常無高頻電流方式信號3）移頻方式故障時刻信號

信號信號1412.高頻通道工作方式2）故障啟動發(fā)信方式——正常無高頻電3、高頻信號的應用(1)跳閘信號(2)允許信號(3)閉鎖信號高頻信號是跳閘的充分條件高頻信號是跳閘的必要條件，但不是充分條件收不到高頻信號是跳閘的必要條件1423、高頻信號的應用(1)跳閘信號(2)允許信號(3)閉鎖信4.3閉鎖式距離縱聯(lián)保護

方向判別：

1）超范圍的方向阻抗元件。

2）超范圍的功率方向元件。

——稱為：閉鎖式縱聯(lián)距離。

——稱為：閉鎖式縱聯(lián)方向。重點介紹常用的閉鎖式縱聯(lián)距離。1434.3閉鎖式距離縱聯(lián)保護

方向判別：

1）超范圍的時間元件的表示方法：144時間元件的表示方法：51啟動元件與阻抗之間的靈敏度配合：145啟動元件與阻抗之間的靈敏度配合：52一般t2為4～16ms(等對側(cè)信號發(fā)過來)高頻閉鎖距離保護的原理接線圖t1≈100ms(確保兩側(cè)阻抗元件返回后,才撤銷高頻)三個時間的作用146一般t2為4～16ms高頻閉鎖距離保護的原理接線圖t1≈10高頻閉鎖距離的邏輯工作過程以M側(cè)為例說明工作過程，適當?shù)胤皆僦赋鯪側(cè)的不同之處。紅色表示：動作，或邏輯為1。147高頻閉鎖距離的邏輯工作過程以M側(cè)為例說明工作過程，適當?shù)?）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程N側(cè)類似1481）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程N側(cè)類似551）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程N側(cè)類似1491）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程N側(cè)類似561）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程先閉鎖，防誤動；同時，測試收信回路的完好性。1501）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程先閉鎖，防誤動；同時，1）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程1511）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程581）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程1521）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程591）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程如果對側(cè)高頻信號沒有傳過來，會出現(xiàn)無閉鎖信號。1531）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程如果對側(cè)高頻信號沒有傳1）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程如果對側(cè)高頻信號沒有傳過來，會出現(xiàn)無閉鎖信號。沒有t2延時，則立即滿足動作條件。1541）區(qū)外故障以M側(cè)為例說明工作過程如果對側(cè)高頻信號沒有傳區(qū)外故障邏輯過程的簡單歸納：1）故障時，兩側(cè)先啟動，并且都發(fā)信。2）正方向元件動作——僅停止本側(cè)發(fā)信。3）反方向側(cè)繼續(xù)發(fā)信——閉鎖兩側(cè)保護。利用的特征：任一側(cè)為負，就閉鎖保護。155區(qū)外故障邏輯過程的簡單歸納：622）區(qū)內(nèi)故障以M側(cè)為例說明工作過程啟動和發(fā)信的過程與前面是一致的1562）區(qū)內(nèi)故障以M側(cè)為例說明工作過程啟動和發(fā)信的過程與前面是一2）區(qū)內(nèi)故障以M側(cè)為例說明工作過程1572）區(qū)內(nèi)故障以M側(cè)為例說明工作過程64以M側(cè)為例說明工作過程兩側(cè)都停發(fā)高頻2）區(qū)內(nèi)故障158以M側(cè)為例說明工作過程兩側(cè)都2）區(qū)內(nèi)故障652）區(qū)內(nèi)故障以M側(cè)為例說明工作過程兩側(cè)都是如圖標識的邏輯跳閘1592）區(qū)內(nèi)故障以M側(cè)為例說明工作過程兩側(cè)都是如圖標識的邏輯區(qū)內(nèi)故障邏輯過程的簡單歸納：1）故障時，兩側(cè)先啟動，并且都發(fā)信。2）正方向元件動作——僅停止本側(cè)發(fā)信。3）兩側(cè)都停信——兩側(cè)保護立即跳閘。利用的特征：兩側(cè)阻抗均動作，就發(fā)跳令。160區(qū)內(nèi)故障邏輯過程的簡單歸納：673）需要防止“功率倒向”的影響非故障線#1為負#2為正如果先跳開#1為正#2為負再如果保護2識別“由正變負(功率倒向)”過程慢一些，就可能短時出現(xiàn)：兩側(cè)均為正的情況——導致誤動。故障30ms以后，才可能出現(xiàn)“功率倒向”。解決辦法：故障30ms以后，如果再滿足動作條件，需要延時確認?！肮β实瓜颉?613）需要防止“功率倒向”的影響非故障線#1為負4）防振蕩影響的對策防功率倒向影響的對策確認40ms與距離I、II段類似，短時開放150ms。1624）防振蕩影響的對策防功率倒向影響的對策確認40ms與距離I

相差高頻保護

利用高頻載波信號傳輸兩側(cè)電流的半周信號。

目前，基本上不采用了。其優(yōu)點幾乎都被光纖電流差動保護所涵蓋，另外，光差還有其他更多的優(yōu)點。

相差高頻有一個優(yōu)點優(yōu)于光差：不必同步采樣。

介紹的目的：了解特征的利用。163相差高頻保護

利用高頻載波信號傳輸兩側(cè)電流的半周信號調(diào)制過程可以理解為（僅作為理解）：

高頻信號高頻164調(diào)制過程可以理解為（僅作為理解）：高頻信號高頻71區(qū)內(nèi)故障時

調(diào)制高頻信號與電流幅值無關。如圖，紅色的高頻信號(對側(cè)發(fā)過來)是經(jīng)過了傳輸?shù)乃p所致。

將正半周方波調(diào)制成高頻信號

出現(xiàn)斷續(xù)(大于閉鎖角)的高頻信號，滿足動作條件

165區(qū)內(nèi)故障時調(diào)制高頻信號與電流幅值無關。將正半周方外部故障時

調(diào)制兩側(cè)高頻信號銜接起來(高頻信號是連續(xù)的)，無高頻間斷，不滿足動作條件。

166外部故障時調(diào)制兩側(cè)高頻信號銜接起來(高頻信號是連續(xù)的)，4.4縱聯(lián)電流差動保護——動作門檻?？紤]TA誤差、分布電容等影響因素，并躲不平衡電流、非周期分量。1674.4縱聯(lián)電流差動保護——動作門檻?？紤]TA誤差、分布外部短路最大電流(二次值)非周期分量系數(shù)TA同型系數(shù)(同型取0.5,不同型取1)10%誤差二次電流一次電流理想飽和曲線10%誤差168外部短路最大電流(二次值)非周期分量系數(shù)TA同型系數(shù)10%誤外部短路最大電流(二次值)非周期分量系數(shù)TA同型系數(shù)(同型取0.5,不同型取1)10%誤差二