現(xiàn)代電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)

電力系統(tǒng)

繼電保護(hù)

原理與技術(shù)主要內(nèi)容線路的繼電保護(hù)原理與技術(shù)變壓器的繼電保護(hù)原理與技術(shù)母線的繼電保護(hù)原理與技術(shù)繼電保護(hù)的發(fā)展與展望主要內(nèi)容線路的繼電保護(hù)原理與技術(shù)變壓器的繼電保護(hù)原理與技術(shù)母線的繼電保護(hù)原理與技術(shù)繼電保護(hù)的發(fā)展與展望線路的繼電保護(hù)

原理與技術(shù)線路的分類在電力系統(tǒng)中，線路包括高壓、超高壓及特高壓的輸電線路和中低壓的配電線路，從繼電保護(hù)的角度出發(fā)，主要分為以下三類：1.6～66kV的中低壓配電線路；2.110kV的輸配電線路；3.220kV及以上電壓等級的高壓輸電線路。配電線路的繼電保護(hù)這三種類型線路的繼電保護(hù)在原理上和構(gòu)成上有很大的差異：1.6～66kV的中低壓配電線路一般為單電源、輻射狀的小電流接地系統(tǒng)線路，故障形式只有三相故障和兩相故障兩種形式（ABC三相故障或AB、BC、CA兩相故障）。保護(hù)一般為電流電壓保護(hù)，特殊情況下為方向性電流電壓保護(hù)、距離保護(hù)或縱聯(lián)保護(hù)。主要問題是速斷保護(hù)區(qū)短，線路大部分的故障需要經(jīng)過延時切除。

配電線路的繼電保護(hù)帶來的危害：（1）設(shè)備燒毀的程度嚴(yán)重；（2）引發(fā)電壓穩(wěn)定性問題；（3）電壓跌落持續(xù)時間長；（4）重合閘成功率低等。配電線路的繼電保護(hù)解決問題的思路：（1）微機保護(hù)采用后，簡單、經(jīng)濟、可靠不再是電流電壓保護(hù)的獨特優(yōu)點；（2）配電系統(tǒng)全面推廣應(yīng)用距離保護(hù)；（技術(shù)上沒有困難，不增加復(fù)雜程度，除應(yīng)該考慮TV斷線閉鎖外，基本沒有負(fù)面影響）（2）縱聯(lián)保護(hù)原理應(yīng)用于配電線路保護(hù)。（主要考慮用低成本的通信手段傳輸繼電保護(hù)的信息，可用的手段包括：導(dǎo)引線、復(fù)用光纖、無線電臺、移動通信、無線寬帶技術(shù)等）110kV輸配電線路的繼電保護(hù)110kV的輸配電線路一般為大電流接地系統(tǒng)的單電源輻射狀網(wǎng)絡(luò)，部分線路末端可能接有小的分散電源；故障的形式包括：三相故障、兩相故障、兩相接地故障、單相接地故障共有不同相別的十種故障類型；采用的保護(hù)一般為三段式相間距離保護(hù)、三段式接地距離保護(hù)、多段式（方向）零序電流保護(hù)；110kV輸配電線路的繼電保護(hù)末端帶有分散電源時，或線路接于較為重要的母線時，可采用縱聯(lián)保護(hù)。該電壓等級線路的繼電保護(hù)原理和技術(shù)都比較成熟，性能基本滿足要求。主要問題成套保護(hù)后，只有原理上的后備保護(hù)，沒有設(shè)備上的近后備保護(hù)。集成式后備保護(hù)的概念：全站共用一套后備保護(hù)220kV及以上上輸電線路的繼電電保護(hù)220kV及以上上電壓等級的輸電電線路一般按雙側(cè)側(cè)具有電源考慮，，所接電網(wǎng)為大電電流接地系統(tǒng)，斷斷路器一般采用分分相操作，通常采采用綜合重合閘方方式；故障的形式包括：：三相故障、兩相相故障、兩相接地地故障、單相接地地故障共有不同相相別的十種故障類類型，同時要考慮慮非全相運行的問問題、同桿并架雙雙回線的跨線故障障問題等；220kV及以上上輸電線路的繼電電保護(hù)220kV及以上上電壓等級輸電線線路在電力系統(tǒng)中中占據(jù)著十分重要要的地位，對其繼繼電保護(hù)有較高的的要求，微機保護(hù)護(hù)后，線路保護(hù)一一般均設(shè)計為成套套保護(hù)，即一套保保護(hù)完成所有的主主保護(hù)和原理上的的后備保護(hù)功能，，為了實現(xiàn)設(shè)備上上的后備，通常采采用雙重化配置或或多重化配置。220kV及以上上輸電線路的繼電電保護(hù)每套保護(hù)的配置方方式一般為：（1）主保護(hù)：能能夠全線速切的縱縱聯(lián)差動或縱聯(lián)比比較式保護(hù)、快速速跳閘的獨立段保保護(hù)（如工頻變化化量距離保護(hù)等））（2）后備保護(hù)：：三段式相間距離離保護(hù)、三段式接接地距離保護(hù)、多多段式（方向）零零序電流保護(hù)；（3）綜合重合閘閘。本次講課主要討論論220kV及以以上電壓等級的線線路保護(hù)。220kV及以上上輸電線路的繼電電保護(hù)主要包括以下的幾幾項內(nèi)容：（1）輸電線路的的距離保護(hù)；（2）輸電線路的的縱聯(lián)電流差動保保護(hù)；（3）輸電線路的的縱聯(lián)比較式保護(hù)護(hù)；（4）輸電線路的的綜合重合閘。?220kV及以上上輸電線路的繼電電保護(hù)（1）輸電線路的的距離保護(hù)；（2）輸電線路的的縱聯(lián)電流差動保保護(hù)；（3）輸電線路的的縱聯(lián)比較式保護(hù)護(hù)；（4）輸電線路的的綜合重合閘。輸電線路的距離保保護(hù)距離保護(hù)是通過反反映故障點到保護(hù)護(hù)安裝處的距離而而動作的繼電保護(hù)護(hù)裝置，通常應(yīng)用用于110kV及及以上電壓等級的的輸電線路，其原原理也可以應(yīng)用于于35kV及以下下電壓等級的配電電線路；構(gòu)成距離保護(hù)的核核心就是測量故障障點到保護(hù)安裝處處的距離，并與一一個事先整定的距距離相比較，測量量距離小于整定距距離時保護(hù)動作；；測量故障距離的方方法包括阻抗法、、行波法和雷達(dá)法法，其中應(yīng)用最多多的是阻抗法，此此處重點介紹阻抗抗法。測量阻抗及其與故故障距離之間的關(guān)關(guān)系測量阻抗定義為保保護(hù)安裝處測量電電壓與測量電流之之比：測量阻抗及其與故故障距離之間的關(guān)關(guān)系在電力系統(tǒng)正常運運行時，近近似為額定電壓壓，為負(fù)負(fù)荷電流，為為負(fù)荷阻抗。。負(fù)荷阻抗的量值值較大，其阻抗角角為數(shù)值較小的功功率因數(shù)角（一般般功率因數(shù)為不低低于0.9，對應(yīng)應(yīng)的阻抗角不大于于25.80），阻抗性質(zhì)以阻阻性為主，如下圖圖中的所所示。測量阻抗及其與故故障距離之間的關(guān)關(guān)系電力系統(tǒng)發(fā)生金屬屬性短路時，降降低，增增大，，變?yōu)槎潭搪伏c與保護(hù)安裝裝處之間短路阻抗抗，，對于具有均勻分分布參數(shù)的輸電線線路來說，與與短路距離成成線性正正比關(guān)系，即：測量阻抗及其與故故障距離之間的關(guān)關(guān)系短路阻抗的阻抗角角就等于輸電線路路的阻抗角，數(shù)值值較大(對于220kV及以上電電壓等級的線路，，阻抗角一般不低低于750)，阻抗性質(zhì)以感感性為主。當(dāng)短路路點分別位于圖1中的k1、、k2和k3點時時，對應(yīng)的短路阻阻抗分別如圖2中中的、、和所所示。圖2負(fù)荷阻抗與短路阻抗RjXZLZk2Zk1ZsetZk3KZk1Lsetk2Lk1Lk2G~k3Lk3G~QFQFMN測量阻抗及其與故故障距離之間的關(guān)關(guān)系依據(jù)測量阻抗在在上述述不同情況下的““差異”，保護(hù)就就能夠“區(qū)分”出出系統(tǒng)是否出現(xiàn)故故障，在發(fā)現(xiàn)有故故障的情況下，可可以進(jìn)一步地“區(qū)區(qū)分”出是區(qū)內(nèi)故故障還是區(qū)外故障障。繼電保護(hù)：依據(jù)““差異”，實現(xiàn)““區(qū)分”三相系統(tǒng)中測量電電壓和測量電流的的選取上面的討論是以單單相系統(tǒng)為基礎(chǔ)的的。在這種單相系系統(tǒng)中，測量電壓壓就就是保護(hù)安裝處的的電壓，測量電流流就就是線路中的電流流，系統(tǒng)金屬性短短路時兩者之間的的關(guān)系為：（5）三相系統(tǒng)中測量電電壓和測量電流的的選取該式是距離保護(hù)能能夠用測量阻抗來來正確表示故障距距離的前提和基礎(chǔ)礎(chǔ)，即只有測量電電壓、測量電流之之間滿足該式時，，測量阻抗才能正正確地反應(yīng)故障的的距離。在實際三相系統(tǒng)的的情況下，由于存存在多種不同的短短路類型，而在各各種不對稱短路時時，各相的電壓電電流都不再簡單地地滿足式（5），，所以無法直接用用各相的電壓、電電流構(gòu)成距離保護(hù)護(hù)的測量電壓和電電流。三相系統(tǒng)中測量電電壓和測量電流的的選取現(xiàn)以圖3所示網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中k點發(fā)生短路路故障時的情況為為例，對此問題進(jìn)進(jìn)行分析討論。按按照對稱分量法，，可以求出M母線線上各相的電壓：：Lk(Z1,Z2,Z0)LkG~MKZG~Nk三相系統(tǒng)中測量電電壓和測量電流的的選?。?a）（6b）（6c）三相系統(tǒng)中測量電電壓和測量電流的的選取（6）式的成立與與故障類型無關(guān)，，即對任何類型的的故障都成立；對于不同類型和相相別的故障，故障障點的邊界條件是是不同的，即（6）式中、、和和的的取值是不同的的，下面以單相接接地故障情況為例例進(jìn)行討論。三相系統(tǒng)中測量電電壓和測量電流的的選取以A相單相接地短短路故障為例進(jìn)行行分析。在A相金金屬性接地短路的的情況下，，，式3-6a變變?yōu)椋海?）（8）得到：三相系統(tǒng)中測量電電壓和測量電流的的選取式(8)與與式(5)具有相同同的形式，，因而由、、算出的測量量阻抗能夠夠正確反應(yīng)應(yīng)故障的距距離，從而而可以實現(xiàn)現(xiàn)對故障區(qū)區(qū)段的比較較和判斷。。三相系統(tǒng)中中測量電壓壓和測量電電流的選取取由于A相接接地時、、均均不不等于零，，式(6b)和(6c)無法法變成式(5)的形形式，即若若、、或、、，，則、、或、、之之間間都不滿足足式(5)，所以兩兩非故障相相的測量電電壓、電流流不能準(zhǔn)確確地反應(yīng)故故障的距離離。三相系統(tǒng)中中測量電壓壓和測量電電流的選取取在另一方面面，由于、、均均接接近正常電電壓，而、、均均接接近正常負(fù)負(fù)荷電流，，B、C兩兩相的工作作狀態(tài)與正正常負(fù)荷狀狀態(tài)相差不不大，所以以在A相故故障時，由由B、C兩兩相電壓電電流算出的的測量阻抗抗都會比較較大，算出出的距離一一般都大于于整定距離離，由它們們構(gòu)成的距距離保護(hù)一一般都不會會動作，但但在某些特特殊的情況況下（比如如保護(hù)安裝裝處零序電電流很大時時），也有有可能動作作。三相系統(tǒng)中中測量電壓壓和測量電電流的選取取同理可以分分析B相和和C相單相相接地故障障時的情況況，分析表表明，只有有故障相電電壓與帶零零序電流補補償?shù)墓收险舷嚯娏髦g滿足（（5）式，，能夠正確確測量故障障距離，非非故障相測測出的阻抗抗接近負(fù)荷荷阻抗，一一般不會動動作。三相系統(tǒng)中中測量電壓壓和測量電電流的選取取其他類型（（兩相接地地、兩相短短路、三相相故障）的的故障的情情況也類似似，只有用用故障相的的電壓和電電流（帶零零序補償））進(jìn)行運算算時，才能能準(zhǔn)確地算算出故障距距離，計算算量中含有有非故障相相電壓、電電流時，算算出的測量量阻抗不能能準(zhǔn)確地反反映故障距距離，并且且一般情況況下都大于于實際的故故障距離，，所以不會會動作。故障環(huán)的概概念故障電流可可能流通的的通路稱為為故障環(huán)。。在單相接地地故障的情情況下，存存在一個故故障相與大大地之間的的故障環(huán)（（相—地故故障環(huán)）；；兩相接地故故障的情況況下，存在在兩個故障障相與大地地之間的相相—地故障障環(huán)和一個個兩故障相相之間的故故障環(huán)（相相—相故障障環(huán)）；兩相不接地地故障的情情況下，存存在一個兩兩故障相之之間的相——相故障環(huán)環(huán)；三相故障的的情況下，，存在三個個相—地故故障環(huán)和三三個相—相相故障環(huán)。。故障環(huán)的概概念分析表明，，距離保護(hù)護(hù)的測量電電壓、電流流取為故障障環(huán)上的電電壓、電流流時，計算算出的測量量阻抗能夠夠正確的反反映故障距距離，非故故障環(huán)上的的電壓、電電流之間算算出的測量量阻抗不能能準(zhǔn)確地反反映故障距距離，一般般情況下大大于故障距距離，不會會動作。所所以距離保保護(hù)的動作作行為應(yīng)以以故障環(huán)上上電壓、電電流計算的的結(jié)果為準(zhǔn)準(zhǔn)，非故障障環(huán)上電壓壓、電流計計算的結(jié)果果不予考慮慮。故障環(huán)的概概念在傳統(tǒng)的距距離保護(hù)中中，故障環(huán)環(huán)的選取是是靠冗余接接線來實現(xiàn)現(xiàn)的，即距距離保護(hù)的的每一段都都有三個相相間阻抗繼繼電器和三三個接地阻阻抗繼電器器組成，三三段式保護(hù)護(hù)中需要18個獨立立的阻抗繼繼電器。對對于任何一一種類型和和相別的故故障，每一一段的6個個繼電器中中，至少有有一個是在在故障環(huán)上上，它能夠夠正確測量量故障距離離，其他不不在故障環(huán)環(huán)上的繼電電器不能正正確測量，，但一般不不動作。不能正確測測量有兩個個方面的含含義，一方方面是把測測量阻抗測測大，反映映出故障距距離變遠(yuǎn)，，即不動作作；另一方方面是把測測量阻抗測測小，反映映出故障距距離變近，，可能導(dǎo)致致在區(qū)外故故障情況下下誤動作。。此處，非非故障環(huán)上上的電壓、、電流算出出的阻抗一一般是第一一種情況，，通常不會會動作故障環(huán)的概概念微機保護(hù)中中，距離保保護(hù)的硬件件接線只有有一套，故故障環(huán)的選選取是由軟軟件實現(xiàn)的的，分兩種種情況：第一種情況況是發(fā)生故故障后先進(jìn)進(jìn)行選相，，找出故障障類型和故故障相別后后，僅用故故障相（即即故障環(huán)上上）的電壓壓、電流進(jìn)進(jìn)行計算，，非故障相相環(huán)上的電電壓、電流流根本不參參與運算；；（先選相相，再計算算）第二種情況況是針對每每一個故障障，用故障障環(huán)和非故故障環(huán)上的的電壓、電電流都進(jìn)行行計算，但但僅以故障障環(huán)上電壓壓、電流計計算的結(jié)果果作為判斷斷故障距離離的依據(jù)。。（先計算算，后用選選相的結(jié)果果進(jìn)行復(fù)核核）早期的微機機保護(hù)普遍遍采用第一一種方式，，新型微機機保護(hù)傾向向于采用第第二種。直接計算與與間接判斷斷距離保護(hù)護(hù)的核心心，就是是對故障障距離進(jìn)進(jìn)行測量量，并與與整定的的距離相相比較，，以判斷斷是否有有故障，，在有故故障的情情況下，，判斷出出故障的的范圍。。在應(yīng)用測測量阻抗抗法判斷斷故障距距離時，，又有兩兩種有兩兩種不同同的方式式，即直直接計算算方式和和間接判判斷方式式。直接計算算方式是是利用采采集到的的故障環(huán)環(huán)上的電電壓和電電流，代代入測量量阻抗的的計算式式，直接接計算出出測量阻阻抗，然然后將其其與整定定阻抗相相比較，，判斷是是否有區(qū)區(qū)內(nèi)故障障；間接判斷斷方式不不需要確確切地算算出測量量阻抗，，只是通通過對測測量電壓壓和測量量電流的的計算分分析，間間接地判判斷測量量阻抗是是否在保保護(hù)的范范圍之內(nèi)內(nèi)。在理想情情況下，，在金屬屬性短路路的時候候，測量量阻抗是是與整定定阻抗同同方向的的，在這這種情況況下，算算出測量量阻抗后后直接與與整定阻阻抗比較較大小，，就能夠夠判斷出出故障的的范圍。。實際情況況下，由由于各種種誤差因因素的存存在，以以及過渡渡電阻的的影響，，測量阻阻抗可能能與整定定阻抗之之間有一一定的角角度，這這時用直直接比較較大小的的方法就就不行了了。為了保證證區(qū)內(nèi)故故障的情情況下保保護(hù)可靠靠動作，，區(qū)外故故障時可可靠不動動作，一一般將阻阻抗繼電電器的動動作范圍圍設(shè)定為為一個包包括整定定阻抗對對應(yīng)的線線段在內(nèi)內(nèi)，但在在整定阻阻抗方向向上不超超出整定定阻抗的的一個區(qū)區(qū)域，最最常用的的區(qū)域有有圓形區(qū)區(qū)域和四四邊形區(qū)區(qū)域。測量阻抗抗與整定定阻抗的的比較圓形區(qū)域又包包括方向特性性圓、全阻抗抗圓、偏移特特性圓和上拋拋特性圓等幾幾種，如下圖圖。測量阻抗與整整定阻抗的比比較|Zset/2|Zset/2ZsetRjXo圖3-7方向阻抗特性圓Zm圖3-5偏移阻抗特性圓Zset2Zset1RjXoZmZsetRjXo圖3-8全阻抗特性圓圖3-9上拋阻抗特性圓（Zset1＋Zset2）/2Zset2Zset1RjXoZm|Zset1－Zset2|/2每一種特性都都有兩種不同同的實現(xiàn)辦法法，即絕對值值比較法和相相位比較法，，以方向圓特特性為例，絕絕對值比較方方程和相位比比較方程分別別為：測量阻抗與整整定阻抗的比比較|Zset/2|Zset/2ZsetRjXoZmZset/2ZsetRjXoZm測量阻抗與整整定阻抗的比比較測量阻抗已經(jīng)經(jīng)用前述的算算法算出，整整定阻抗為事事先設(shè)定好的的常量，將兩兩者直接代入入到絕對值比比較或相位比比較的方程中中，判斷方程程是否滿足，，就可以知道道測量阻抗是是否落入到動動作區(qū)域之內(nèi)內(nèi)。在園特性的數(shù)數(shù)字式保護(hù)中中，一般采用用相位比較的的方法進(jìn)行判判斷。令：則上述的相位位比較方程變變?yōu)闇y量阻抗與整整定阻抗的比比較上述的方程又又可以表示為為即：應(yīng)用兩角差的的余弦公式，，將其展開測量阻抗與整整定阻抗的比比較上式兩端同乘乘以，，可可以得到即滿足該式，就就說明測量阻阻抗落在動作作區(qū)內(nèi)，否則則落在動作區(qū)區(qū)外。該式是由余弦弦形式導(dǎo)出的的，稱為余弦弦比相。測量阻抗與整整定阻抗的比比較下面以四方保保護(hù)采用的四四邊形特性為為例討論在四四邊形特性的的情況下如何何實現(xiàn)測量阻阻抗與整定阻阻抗的比較。。XsetoRsetRjXα1Zmα2α3α4測量阻抗與整整定阻抗的比比較設(shè)測量阻抗的的實部為，，虛虛部為，則上圖在第IV象限部分分的特性可以以表示為：第IV象限部部分的特性可可以表示為：：測量阻抗與整整定阻抗的比比較而在第I象限限部分的特性性可以表示為為：上述三式綜合合，得到：測量阻抗與整整定阻抗的比比較式中：測量阻抗與整整定阻抗的比比較若?。簞t測量阻抗與整整定阻抗的比比較則上述比較式式變?yōu)椋涸撌娇梢苑奖惚愕卦谖⑻幚砝頇C中實現(xiàn)。。間接判斷法實實現(xiàn)距離保護(hù)護(hù)比較工作電壓壓（補償電壓壓）相位法原原理以南瑞公司正正序極化原理理，說明間接接判斷法：定義工作電壓壓（補償電壓壓）如下：不同地點短路路時，工作電電壓的相位關(guān)關(guān)系如下圖所所示。k1zk2KZNG~G~k3M（a）（b）（c）（d）a）網(wǎng)絡(luò)接線；；(b)區(qū)外（k2點）短路時電電壓分布；(c)反向（k3點）短路時電電壓分布；(d)正向（k1點）短路時電電壓分布比較工作電壓壓（補償電壓壓）相位法原原理結(jié)論：區(qū)內(nèi)故障時，，與與相相位相相反；而在正向區(qū)外及及反向故障時，，與與相相位相相同。通過比較兩者之之間的相位，無無須算出具體的的測量阻抗，就就可以判斷故障障的區(qū)域。比較工作電壓（（補償電壓）相相位法原理比較工作電壓（（補償電壓）相相位法原理以作作為參考相量量，根據(jù)不同故故障情況下相相對相相位的“差異””，就可以“區(qū)區(qū)分”出故障的的區(qū)段，即與與反反相位時判斷為為區(qū)內(nèi)故障，與與同同相位時，判判斷為區(qū)外故障障。考慮到實際測量量與理論分析存存在誤差，實際際構(gòu)成保護(hù)時，，一般并不是直直接判斷同相位位還是反相位，，而是取一定的的范圍。即動作作的條件可以表表示為：比較工作電壓（（補償電壓）相相位法原理若取，，則動作作的條件變?yōu)椋海悍肿臃帜竿砸裕?，得得到比較工作電壓（（補償電壓）相相位法原理該式與方向阻抗抗繼電器的相位位比較方程完全全一致，表明在在取的的情況下，用用工作電壓與測測量電壓進(jìn)行相相位比較，就可可以實現(xiàn)與方向向阻抗繼電器完完全一樣的特性性。比較工作電壓（（補償電壓）相相位法原理方向阻抗特性的的優(yōu)點是阻抗元元件本身具有方方向性，只在正正向區(qū)內(nèi)故障時時動作，反方向向短路時不會動動作，即無須與與方向元件配合合，阻抗元件本本身就能區(qū)分故故障的方向。其其主要缺點是動動作特性經(jīng)過座座標(biāo)原點，在正正向出口或反向向出口短路時，，測量阻抗的的阻抗抗值都很小，都都會落在座標(biāo)原原點附近，正好好處于阻抗元件件臨界動作的的的邊沿上，有可可能出現(xiàn)正向出出口短路時拒動動或反向出口短短路時誤動的嚴(yán)嚴(yán)重情況。對上述電壓比較較式分析，也可可以得出類似的的結(jié)論，出口短短路時，測量電電壓的幅值接近近于0，其相位位可能因誤差等等因素而為隨機機相位，所以測測量元件可能處處于隨機動作狀狀態(tài)。比較工作電壓（（補償電壓）相相位法原理由上述的分析可可知，在上述比比較式中，電壓壓的的作用就是是作為判斷相相位的參考，所所以又稱為參考考電壓或極化電電壓。上述分析表明，，直接用作為比比相的參考電壓壓時，無法保證證出口短路時的的選擇性，因而而也就不能應(yīng)用用于實際的繼電電保護(hù)裝置中。。為克服這一缺點點，保證出口短短路時正確動作作，應(yīng)選擇相位位不隨故障位置置變化、在出口口短路時不為0的電壓量作為為比相的參考電電壓。比較工作電壓（（補償電壓）相相位法原理考慮到除了出口口三相對稱性短短路外，母線正正序電壓的量值值都不會為0，，且其相位不會會隨著短路位置置的變化而變化化，所以可以選選擇正序電壓作作為比相的參考考，即以正序電電壓作為參考電電壓或極化電壓壓。分析表明，當(dāng)取取正序電壓為故故障環(huán)上的正序序電壓時，它的的相位與故障環(huán)環(huán)上的測量電壓壓完全一致，所所以在上述比較較方程中用正序序電壓代替測量量電壓時，動作作條件不變。比較工作電壓（（補償電壓）相相位法原理以正序電壓為參參考的情況下，，動作的方程變變?yōu)椋夯虮容^工作電壓（（補償電壓）相相位法原理進(jìn)一步分析表明明，采用正序電電壓作為參考電電壓后，在正向向故障的情況下下，以阻抗形式式表示的動作方方程為對應(yīng)的動作特性性如圖所示，它它是一個包括坐坐標(biāo)原點的偏移移圓，正向出口口短路時，能夠夠可靠動作。Zset-Zm－ZM1ZsetRjXo圖3-21正序電壓極化的測量元件在正向故障時的動作特性ZmZm＋ZM1比較工作電壓（（補償電壓）相相位法原理在反向故障的情情況下，以阻抗抗形式表示的動動作方程為對應(yīng)的動作特性性如圖所示，它它是一個不包括括坐標(biāo)原點的上上拋圓，反向出出口短路時，測測量阻抗在原點點附近，可靠不不動作，反向遠(yuǎn)遠(yuǎn)處短路時，測測量阻抗在動作作區(qū)相反的方向向，也可靠不動動作。ZsetRjXo圖3-22正序電壓極化的測量元件在反向故障時的動作特性－Zm比較工作電壓（（補償電壓）相相位法原理可見，應(yīng)用正序序電壓作為極化化電壓，繼電器器具有明確的方方向性，能保證證正向出口短路路可靠動作，反反向出口短路可可靠不動。此外，用正序電電壓作為極化電電壓后，繼電器器在正向故障時時的特性變成一一個直徑較大的的偏移圓，耐受受過渡電阻的能能力明前增強。。正序電壓極化的的缺點是不能保保證出口三相短短路時的方向性性，必須采取專專門的措施。在南瑞保護(hù)中，，措施為，當(dāng)正正序電壓幅值小小于額定電壓的的15％時，投投入低壓距離元元件。比較工作電壓（（補償電壓）相相位法原理低壓距離元件是是以記憶電壓為為極化電壓來實實現(xiàn)故障判斷的的，分析表明，，它與正序極化化的繼電器具有有類似的特性，，也有明確的方方向性。應(yīng)用記憶電壓的的缺點是它僅在在短路初瞬有效效，因而不能用用在II段或III段中?；诠ゎl故障分分量

的距離保保護(hù)故障分量的基本本概念故障分量又稱為為故障附加分量量或故障疊加分分量，是指僅在在系統(tǒng)發(fā)生故障障時出現(xiàn)，而在在系統(tǒng)正常運行行及不正常運行行時不存在的電電氣分量，即它它隨著故障的出出現(xiàn)而出現(xiàn)，隨隨著故障的消失失而消失。所以以，故障分量的的存在，是電力力系統(tǒng)處于故障障狀態(tài)的表征。。應(yīng)用故障分量構(gòu)構(gòu)成繼電保護(hù)動動作判據(jù)時，只只需要尋找區(qū)內(nèi)內(nèi)故障與區(qū)外故故障的“差異””，而不必考慮慮正常及不正常常情況，因而，，保護(hù)具有較高高的靈敏度，一一般也具有較快快的動作時間和和較好的選擇性性，不必采用振振蕩閉鎖等防止止振蕩時保護(hù)誤誤動的措施。故障分量的特點點非故障狀態(tài)下不不存在故障分量量，故障分量僅僅在故障狀態(tài)下下出現(xiàn)；故障分量獨立于于非故障狀態(tài)，，受電網(wǎng)運行方方式的影響不大大（有一定的影影響，但比傳統(tǒng)統(tǒng)保護(hù)?。?；故障點的電壓故故障分量最大，，系統(tǒng)中性點處處故障分量電壓壓為零；保護(hù)安裝處故障障分量電壓電流流之間的關(guān)系，，取決于背后系系統(tǒng)的阻抗，與與故障點的遠(yuǎn)近近及過渡電阻的的大小沒有關(guān)系系（但故障分量量值的大小受過過渡電阻及故障障點遠(yuǎn)近的影響響）。故障分量的分析析方法－－疊加加原理短路狀態(tài)故障前負(fù)荷狀態(tài)態(tài)故障疊加狀態(tài)故障分量的組成成故障分量的利用用上述這些分量都都可以用來構(gòu)成成繼電保護(hù)：：即故障分量中中的工頻分量，，可以用來構(gòu)成成，工頻變化量量方向保護(hù)、工工頻變化量距離離保護(hù)、工頻變變化量差動保護(hù)護(hù)、零序保護(hù)、、負(fù)序保護(hù)等；；：即全部的故障障分量，可以用用來構(gòu)成電流突突變量起動元件件、電流突變量量選相元件、方方向行波元件、、行波距離（測測距）保護(hù)等；；：暫態(tài)分量中的的高頻部分，用用來構(gòu)成反映單單端電氣量的暫暫態(tài)保護(hù)。故障分量的提取取與識別方法來自電壓互感器器TV和電流互互感器TA的電電壓電流都是故故障后的全電壓壓和全電流，構(gòu)構(gòu)成反映故障分分量的繼電保護(hù)護(hù)時，應(yīng)設(shè)法將將故障分量從全電壓和全電電流中提取出來來。在微機保護(hù)護(hù)中，故障分量量的提取方法為為（電流）：故障分量的提取取與識別方法通常情況下，取取n＝1、2或或4：n＝1：n＝2：n＝4：這樣可以計算出出故障分量的采采樣序列，利用用微機保護(hù)中的的各種算法可以以求出其幅值、、相位等特征量量。故障分量的提取取與識別方法以n＝2為例，，波形如下：工頻變化量距離離保護(hù)工頻故障分量距距離保護(hù)又稱為為工頻變化量距距離保護(hù)，是一一種通過反應(yīng)工工頻故障分量電電壓電流而工作作的距離保護(hù)。。在上述的圖(c)中，保護(hù)護(hù)安裝處的工頻頻故障分量電流流、電壓可以分分別表示為：工頻變化量距離離保護(hù)取工頻故障分量量距離元件的工工作電壓為保護(hù)區(qū)內(nèi)、外不不同地點發(fā)生金金屬性短路時電電壓故障分量的的分布情況如下下圖所示。工頻變化量距離離保護(hù)k1zZsetk2k3(a)(b)(c)(d)工頻變化量距離離保護(hù)在保護(hù)區(qū)內(nèi)k1點短路時，在保護(hù)區(qū)外k2點短路時，在保護(hù)區(qū)反向k3點短路時，工頻變化量距離離保護(hù)因為所以動作的判據(jù)據(jù)為滿足該條件，說說明為區(qū)內(nèi)故障障，否則為區(qū)外外故障工頻變化量距離離保護(hù)RjX-ZsZkZsetZs+ZmZmCRgoRjX220kV及以以上輸電線路的的繼電保護(hù)（1）輸電線路路的距離保護(hù)；；（2）輸電線路的的縱聯(lián)電流差動保保護(hù)；（3）輸電線路的的縱聯(lián)比較式保護(hù)護(hù)；（4）輸電線路的的綜合重合閘?？v聯(lián)電流差動保護(hù)護(hù)基于基爾霍夫電流流定律的縱聯(lián)電流流差動保護(hù)，是到到目前為止最為完完善的繼電保護(hù)原原理，在發(fā)電機、、變壓器、母線、、電抗器、大容量量電動機和輸配電電線路等電氣設(shè)備備中都得到了應(yīng)用用。其基本工作原原理如下：縱聯(lián)電流差動保護(hù)護(hù)的基本原理被保護(hù)設(shè)備****I-I縱聯(lián)電流差動保護(hù)護(hù)示意圖TA1TA2KD被保護(hù)設(shè)備：發(fā)電機變壓器電動機母線線路電抗器等縱聯(lián)電流差動保護(hù)護(hù)－－分析即流入到差動繼電電器KD中的電流流為0，繼電器不不會動作。正常及外部故障時時，縱聯(lián)電流差動保護(hù)護(hù)－－分析被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故故障時（區(qū)內(nèi)故障障時），流入KD的電流為為故障電流的二次次值，KD動作。。即區(qū)內(nèi)故障時，流流入KD的就等于于故障點的故障電電流，所以從這一一點上說，差動保保護(hù)是一種反映故故障分量的保護(hù)；；縱聯(lián)電流差動保護(hù)護(hù)－－問題可見，在理想情況況下，根據(jù)KD中中是否有電流，就就能夠區(qū)分出是否否有內(nèi)部故障，是是否應(yīng)將被保護(hù)設(shè)設(shè)備從系統(tǒng)中切除除。在實際情況下，由由于電流互感器誤誤差等因素的存在在，在正常運行及及外部故障時也會會有一定量的不平平衡電流流入差動動繼電器KD，特特別是在外部故障障電流互感器飽和和的情況下，誤差差將會大大增加，，會有比較大的不不平衡電流流入KD。為防止差動動保護(hù)誤動，KD的動作電流必須須按躲過外部故障障的最大不平衡電電流來整定?？v聯(lián)電流差動保護(hù)護(hù)－－問題帶來的問題是動作作值過大，內(nèi)部故故障的靈敏度降低低。采用帶制動特性的的差動保護(hù)，是解解決可靠性與靈敏敏性之間矛盾的有有效措施。即：電流差動保護(hù)－－－比率制動特性單斜率差動保護(hù)動動作特性IrestraintIzIoperate動作區(qū)制動區(qū)IsdSlope1Slope2Ir1Ir2雙斜率差動保護(hù)動動作特性123、Iunbmax電流差動保護(hù)－－－判據(jù)在圖示參考方向下下動作量：通常情況下，制動動量選為：動作表達(dá)式：K－制動系數(shù)，0＜Ｋ＜１～～MNiminD電流差動保護(hù)－－－故障分量的判據(jù)據(jù)動作量：制動量：動作方程：故障分量電流差動動保護(hù)的分析動作量：制動量：即動作量與全電流流差動保護(hù)完全一一樣。故障分量電流差動動保護(hù)－－內(nèi)部故故障內(nèi)部故障時：所以只要滿足動作條件，且且有較高的靈敏度度。kZNZM故障分量電流差動動保護(hù)－－外部故故障外部故障時：所以只要不滿足動作條件，，且有較大的裕度度。故障分量電流差動動保護(hù)－－動作特特性0.1～0.152Kres=0.8~1.0內(nèi)部故障區(qū)外部故障區(qū)域縱聯(lián)電流差動保護(hù)護(hù)－－分析被保護(hù)設(shè)備為發(fā)電電機、變壓器和母母線時，其各側(cè)的的電流互感器均在在同一個廠站內(nèi)，，這時可由兩種方方式實現(xiàn)上述的電電流差動:一種方式是直接將將設(shè)備各側(cè)的電流流接入到同一個裝裝置中，由該裝置置按照差動保護(hù)的的公式進(jìn)行分析比比較，判斷故障的的區(qū)間；另一種方式是每個個電流互感器的輸輸出都接到一個采采集裝置中，然后后通過通信網(wǎng)絡(luò)將將各個采集裝置聯(lián)聯(lián)系在一起，實現(xiàn)現(xiàn)差動算法?？v聯(lián)電流差動保護(hù)護(hù)－－分析發(fā)電機、變壓器一一般采用第一種方方式，母線既可以以采用第一種方式式，也可以采用第第二種方式，第二二種方式實現(xiàn)的差差動保護(hù)成為分布布式母線保護(hù)。而當(dāng)被保護(hù)設(shè)備為為輸電線路時，由由于兩端相距甚遠(yuǎn)遠(yuǎn)，需要在每一側(cè)側(cè)都裝設(shè)采集裝置置，然后利用通信信線路來交換兩端端的電流信息?？v聯(lián)電流流差動保保護(hù)－－－通信可用的通通信手段段：（1）導(dǎo)導(dǎo)引線（2）載載波（3）微微波（4）光光纖光纖通道道具有傳傳輸速率率高、抗抗干擾性性能好、、安全可可靠性高高、能保保持長期期不間斷斷地傳輸輸信號的的特點,已成為為縱聯(lián)保保護(hù)信號號傳輸通通道的首首選方式式。光纖縱聯(lián)聯(lián)保護(hù)的的信號傳傳輸方式式和技術(shù)術(shù)特點光纖縱聯(lián)聯(lián)保護(hù)的的同步數(shù)數(shù)據(jù)通信信信號傳傳輸方式式有兩大大類:專用光纖纖方式(圖1)PCM復(fù)復(fù)用方式式(圖2)。。光纖縱聯(lián)聯(lián)保護(hù)的的信號傳傳輸方式式和技術(shù)術(shù)特點專用光纖纖方式利用專用用光纖傳傳送保護(hù)護(hù)信息時時,將64kbitPs或或更高高速率(n×64kbitPs)的的保護(hù)信信號直接接調(diào)制在在發(fā)光二二極管(LED)或或半導(dǎo)體體激光器器(LD)的的輸出回回路中,并發(fā)送送至對端端。數(shù)據(jù)據(jù)接收端端直接將將光信號號解調(diào)成成64kbitPs保護(hù)信信號,如如圖1(a)所示示。光纖縱聯(lián)保護(hù)護(hù)的信號傳輸輸方式和技術(shù)術(shù)特點由于采用專用用光纖通道,64kbits數(shù)數(shù)據(jù)接口裝置置的時鐘同步步方式為:兩兩側(cè)的繼電保保護(hù)通信接口口裝置均發(fā)送送工作時鐘,數(shù)據(jù)發(fā)送采采用本機內(nèi)時時鐘,接收時時鐘從接收數(shù)數(shù)據(jù)碼流中提提取,稱為內(nèi)內(nèi)時鐘(主-主)方方式,如圖1(b)所所示。光纖縱聯(lián)保護(hù)護(hù)的信號傳輸輸方式和技術(shù)術(shù)特點PCM復(fù)用方式利用光纖通信信PCM復(fù)用用方式傳送保保護(hù)信息時,數(shù)據(jù)信號在在PCM的64kbitPs同同步數(shù)據(jù)接口口實現(xiàn)復(fù)接,占用2MbitPs接口傳送送,如圖2(a)所所示。光纖縱聯(lián)保保護(hù)的信號號傳輸方式式和技術(shù)特特點兩類光纖保保護(hù)遠(yuǎn)傳信信號傳輸方方式的技術(shù)術(shù)特點采用專用光光纖方式時時,保護(hù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)傳信號的的傳輸通道道直接由2芯光纖纖和保護(hù)裝裝置光接口口組成,通通道時延小小于1ms。其可可靠性依賴賴于站點間間直通光纜纜,當(dāng)光纜纜斷纜時保保護(hù)遠(yuǎn)傳信信號全部中中斷,無替替代傳輸路路由。光纖縱聯(lián)保保護(hù)的信號號傳輸方式式和技術(shù)特特點PCM復(fù)用用方式下,保護(hù)遠(yuǎn)傳傳信號通過過SDH光光纖通信信網(wǎng)絡(luò)傳送送,不占用用光纖芯數(shù)數(shù),故不依依賴兩站點點間的直通通光纜路由由,而且工工程設(shè)計時時一般單獨獨配置一套套保護(hù)專用用PCM裝裝置,可以以復(fù)接多路路保護(hù)遠(yuǎn)傳傳信號,容容量大。在在點對點傳傳輸時,通通道時延小小于1ms;當(dāng)當(dāng)AB兩兩站間經(jīng)過過的光纖站站點較多時時,按1個個接點延延時1ms考慮慮,只要站站點控制在在8個以以內(nèi),通道道總時延仍仍能控制在在15ms以內(nèi)內(nèi)。SDH光纖通信信網(wǎng)絡(luò)具有有傳輸容量量大、抗干干擾、傳輸輸可靠性高高等特點,并且具有有自愈切換換保護(hù)功能能。光纖縱聯(lián)保保護(hù)的信號號傳輸方式式和技術(shù)特特點保護(hù)遠(yuǎn)傳信信號復(fù)用在在PCM設(shè)設(shè)備2MbitPs接接口經(jīng)SDH環(huán)網(wǎng)網(wǎng)傳輸時,當(dāng)某一方方向光纖通通信電路故故障時,可可以經(jīng)由SDH自愈愈環(huán)保證信信息連續(xù)傳傳送至對側(cè)側(cè)。但當(dāng)相相應(yīng)站點SDH光光端機或保保護(hù)專用PCM裝置置故障時,保護(hù)遠(yuǎn)傳傳信號隨之之中斷。此此外,當(dāng)保保護(hù)遠(yuǎn)傳信信號經(jīng)光纖纖支線電路路傳輸時,則不具備備SDH光光纖電路自自愈切換保保護(hù)功能。?？v聯(lián)電流差差動保護(hù)－－－同步問問題電流差動保保護(hù)有兩種種主要的實實現(xiàn)形式，，一種是工工頻量（包包括工頻全全電流和工工頻故障分分量）構(gòu)成成差動電流流和制動電電流，稱為為相量差動動；另一種種是直接利利用瞬時采采樣值構(gòu)成成差動電流流和制動電電流，稱為為瞬時值差差動。相量差動通通常利用傅傅氏算法等等計算出差差動和制動動電流相量量，然后代代入公式比比較，該方方法性能穩(wěn)穩(wěn)定，但因因需要較長長的時間窗窗，動作速速度較慢；；瞬時值差差動時間窗窗很短，動動作速度快快，但受個個別不良數(shù)數(shù)據(jù)的影響響較大，需需要連續(xù)幾幾個點（或或多數(shù)點））動作一致致時，才能能作為最后后的判斷結(jié)結(jié)果。無論相量差差動還是瞬瞬時值差動動，都要求求對各側(cè)的的電流同時時采樣，否否則將無法法得到正確確的結(jié)果。?？v聯(lián)電流差差動保護(hù)－－－同步問問題在各側(cè)的電電流都接入入到同一個個裝置的情情況下（上上述的第一一種方式）），同步采采樣可以利利用采樣/保持器來來實現(xiàn)；在在分布式母母線保護(hù)和和輸電線路路保護(hù)的情情況下，各各電流的采采集是在不不同的裝置置中完成的的，特別是是線路保護(hù)護(hù)的情況，，電流的采采集是由安安裝在相距距甚遠(yuǎn)的兩兩地的裝置置分別采集集的，必須須采取特殊殊的同步措措施。分析析表明，如如果要求同同步角誤差差不大于0.1°，要求時間誤誤差不大于5μμs?？v聯(lián)電流差動保保護(hù)－－同步問問題目前采用的同步步方式主要有兩兩種，一種是利利用GPS同步步，另一種是精精確計及通信通通道延時，由一一側(cè)向另一側(cè)發(fā)發(fā)送同步時鐘信信號。GPS精精度較高高（時間誤差差不大于于1μs），且且接受也也比較簡簡單，但但因受制制于國外外，安全全性差，，不能作作為獨立立的同步步時鐘源源；第二種同同步方法法實現(xiàn)比比較復(fù)雜雜，且精精度較差差，但因因安全性性好，仍仍可以應(yīng)應(yīng)用。一一般考慮慮采用兩兩種方式式配合完完成時間間同步，，一般情情況下用用GPS，GPS失效效時改用用其他同同步方法法。應(yīng)用GPS實現(xiàn)現(xiàn)同步問問題GPSdeterminesauser’’spositionin3-DspaceGPSalsodeterminesauser’spositionintimeGPS接接收器in-viewof4satellitesprinciple=timedifferenceofarrivalofsignalsfromsatellitesunknowns-receivers3Dlocationanduniversaltimesince4satellites,4equationsavailablehence:-solvefor4unknownsreceiversclocklockedtoGPSuniversaltimeGPSSyncDifferentialrelayCommsGPSSyncDifferentialrelayCommsBreakersBreakersGPSreceiverGPSreceiverI1I2I1'I2'I1'I2'InternalfaultExternalfaultI2I1If=-GPSCTsCTsLossofGPSSignalunsynchronisedphasors40phaseshift25phaseshift10phaseshift采樣時刻調(diào)整法TStdtdts1tr1tmtm1ts2tr2tm2Δttr3tttm3ts3ts4tm4td采樣時刻調(diào)整法從站主站縱聯(lián)電流差動保護(hù)護(hù)－－同步問題ΔtTs：采樣間隔；；tmj：主站采樣點tsi：從站采樣點td：通道延時td=0.5×(tr2-tm1-tm)△t：主、從站采采樣時刻間的誤差差△t＝ts3-tm3=ts3-(tr3-td)為使兩站同步采樣樣，從站下次采樣樣時刻應(yīng)調(diào)整為：：ts4=(ts3+Ts)-△t縱聯(lián)電流差動保護(hù)護(hù)－－同步問題采樣數(shù)據(jù)修正法tttmtd1td2A端B端tA1tA2tA3tA4tA5tAtA6tB1tB2tBtB3tB4tB5tB3’縱聯(lián)電流差差動保護(hù)－－－同步問問題A端計算的的通道延時時：td=td1=td2=0.5(tA-tA1-tm)tB3’=(tA-td)與tA4時刻對應(yīng)的的B端電流流向量：同理可計算算出tA3時刻對應(yīng)的的B端電電流向量縱聯(lián)電流差差動保護(hù)－－－同步問問題220kV及以上輸輸電線路的的繼電保護(hù)護(hù)（1）輸電電線路的距距離保護(hù)；；（2）輸電電線路的縱縱聯(lián)電流差差動保護(hù)；；（3）輸電電線路的縱縱聯(lián)比較式式保護(hù)；（4）輸電電線路的綜綜合重合閘閘?？v聯(lián)（方向向）比較式式保護(hù)構(gòu)成縱聯(lián)（方向向）比較式式保護(hù)在被被保護(hù)設(shè)備備的每一端端都裝設(shè)一一個反映故故障方向的的測量元件件。被保護(hù)設(shè)備縱聯(lián)比較式保護(hù)示意圖被保護(hù)設(shè)備備：發(fā)電機變壓器電動機母線線路電抗器等縱聯(lián)（方向向）比較式式保護(hù)方向性測量量元件是構(gòu)構(gòu)成縱聯(lián)分分析比較式式保護(hù)的核核心，常用用的方向元元件包括：：（1）故障障分量方向向元件；（2）負(fù)序序功率方向向元件；（3）零序序功率方向向元件；（4）方向向阻抗元件件；（5）相電電壓補償式式的功率方方向元件等等；（6）在單側(cè)電電源的情況下，，按躲最大負(fù)荷荷電流整定的過過電流元件，也也能反映故障方方向。工頻變化量方向向保護(hù)－－判據(jù)據(jù)正方向元件的測測量相角表達(dá)式式：反方向元件的測測量相角表達(dá)式式：其中：下表12表示該該電氣量為正、、負(fù)序綜合分量量，無零序分量量Zd為模擬阻抗Zcom為補償阻抗。如如果系統(tǒng)線路阻阻抗比Zs/ZL>0.5時，Zcom＝0，否則取Zcom為ΔZ整定阻抗的的一半工頻變化量方向向保護(hù)－－分析析～XLΔE＝0RgFΔIΔUΔEF正向短路工頻變化量方向向保護(hù)－－分析析假設(shè)Zs為電源源正序阻抗，系系統(tǒng)的正序阻抗抗等于負(fù)序阻抗抗。將工頻變化化量電壓電流分分解為對稱分量量，有：設(shè)系統(tǒng)阻抗角與與Zd阻抗角一一致時，有：工頻變化量方向向保護(hù)－－分析析反向短路RgFΔEF～ΔIΔUΔE＝0ZLZSZS’工頻變化量方向向保護(hù)－－分析析Zs’為線路至至對側(cè)系統(tǒng)的正正序阻抗，將電電流電壓分解為為對成分量：縱聯(lián)（方向）比比較式保護(hù)當(dāng)每一端的測量量元件都指示為為正向故障時，，表明故障為““區(qū)內(nèi)故障”；；任何一端的測量量元件指示為反反向故障時，表表明故障為“區(qū)區(qū)外故障”。實現(xiàn)方法：閉鎖式和允許式式兩種比較方法法?？v聯(lián)方向比較保保護(hù)－－閉鎖式式閉鎖式縱聯(lián)方向向保護(hù)的工作方方式是當(dāng)任一側(cè)側(cè)方向元件判斷斷為反方向時，，不僅本側(cè)保護(hù)護(hù)不跳閘，而且且由發(fā)信機向?qū)?cè)發(fā)出閉鎖信信號，對側(cè)保護(hù)護(hù)接收到閉鎖信信號后，閉鎖該該側(cè)保護(hù)。在外外部故障時是近近故障側(cè)的方向向元件判斷為反反方向故障，所所以是近故障側(cè)側(cè)閉鎖遠(yuǎn)故障側(cè)側(cè)；在內(nèi)部故障障時兩側(cè)方向元元件都判為正方方向，都不發(fā)送送閉鎖信號，兩兩側(cè)收信機接收收不到閉鎖信號號，也就不會去去閉鎖保護(hù)，于于是兩側(cè)方向元元件均作用于跳跳閘?？v聯(lián)方向比較保保護(hù)－－閉鎖式式ABCD12F3456I1W－&收信跳閘I2W+&&發(fā)信(閉鎖)縱聯(lián)方向比較保保護(hù)－－閉鎖式式工作過程:當(dāng)外外部故障時，如如圖所示保護(hù)1和2的情況，，在A端的保護(hù)護(hù)1功率方向為為正，在B端的的保護(hù)2功率方方向為負(fù)。此時時，兩側(cè)的起動動元件1均動作作起動發(fā)信機發(fā)發(fā)信。發(fā)信機發(fā)發(fā)出的閉鎖信號號一方面為自己己的收信機所接接收，一方面經(jīng)經(jīng)過高頻通道，，被對端的收信信機接收。當(dāng)收收到信號后，保保護(hù)被閉鎖。此此外，起動元件件2也同時動作作閉合其觸點，，準(zhǔn)備了跳閘回回路。在短路功功率方向為正的的一端(保護(hù)1)，其方向元元件動作，停止止發(fā)信。在方向向為負(fù)的一端(保護(hù)2)，方方向元件不起動動。因此，發(fā)信信機繼續(xù)發(fā)送閉閉鎖信號。縱聯(lián)方向比較保保護(hù)－－閉鎖式式在這種情況下，，保護(hù)1和保護(hù)護(hù)2均不能動作作，保護(hù)就一直直被閉鎖。待外外部故障切除，，起動元件返回回以后，保護(hù)即即復(fù)歸原狀。當(dāng)兩端供電的線線路內(nèi)部故障時時，兩端的起動動元件1和2均均動作，其作用用同上。之后兩兩端的方向元件件動作，即停止止了發(fā)信機的工工作，保護(hù)能立立即動作分別使使兩端的斷路器器跳閘。縱聯(lián)方向比較保保護(hù)－－閉鎖式式需要兩套起動元元件。由以上分分析可以看出，，在外部故障時時，距故障點較較遠(yuǎn)一端的保護(hù)護(hù)所感覺到的情情況，和內(nèi)部故故障時完全一樣樣，此時主要是是利用靠近故障障點一端的保護(hù)護(hù)發(fā)出高頻閉鎖鎖信號，來防止止遠(yuǎn)端保護(hù)的誤誤動作。因此，，在外部故障時時保護(hù)正確動作作的必要條件是是靠近故障點一一端的高頻發(fā)信信機必須起動，，而如果兩端起起動元件的靈敏敏度不相配合時時，就可能發(fā)生生誤動作。因而而保護(hù)需要兩個個起動元件1和和2，其靈敏度度選擇的不同，，靈敏度較高的的起動元件1只只用來起動高頻頻發(fā)信機以發(fā)出出閉鎖信號，而而靈敏度較低的的起動元件2則則準(zhǔn)備好跳閘的的回路。任何一一端發(fā)出閉鎖信信號的元件的靈靈敏度都應(yīng)保證證高于對端保護(hù)護(hù)動作跳閘元件件的靈敏度，也也就是說必須保保證兩端保護(hù)靈靈敏度的配合，，否則可能誤動動?？v聯(lián)方向比較保保護(hù)－－閉鎖式式單電源線路內(nèi)部部故障。當(dāng)只從從一端供電的線線路內(nèi)部故障時時，在受電端的的半套保護(hù)不起起動，也不發(fā)送送高頻閉鎖信號號，而在電源端端的保護(hù)動作情情況則和上述分分析相同，此時時能夠立即動作作使電源端的斷斷路器跳閘。單電源線路外部部故障。與雙電電源情況類似，，近故障端測量量元件反映為反反向故障，不會會誤動。縱聯(lián)方向比較保保護(hù)－－閉鎖式式通道破壞。由由于閉鎖式縱縱聯(lián)方向保護(hù)護(hù)的工作原理理是利用非故故障線路的一一端發(fā)出閉鎖鎖該線路兩端端保護(hù)的高頻頻信號，而對對于故障線路路兩端則不需需要發(fā)出高頻頻信號，這樣樣就可以保證證在內(nèi)部故障障并伴隨有通通道的破壞時時(例如通道道所在的一相相接地或是斷斷線)，保護(hù)護(hù)裝置仍然能能夠正確地動動作，這是它它的主要優(yōu)點點，也是這種種高頻信號工工作方式得到到廣泛應(yīng)用的的主要原因之之一?？v聯(lián)方向比較較保護(hù)－－閉閉鎖式系統(tǒng)振蕩。對對接于相電流流和相電壓(或線電壓)上的方向元元件，當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生振蕩且且振蕩中心位位于保護(hù)范圍圍以內(nèi)時，由由于兩端的功功率方向均為為正，保護(hù)將將要誤動，這這是一個嚴(yán)重重的缺點。而而對于反應(yīng)故故障分量或負(fù)負(fù)序、零序的的方向元件，，則不受振蕩蕩的影響。縱聯(lián)方向比較較保護(hù)－－閉閉鎖式動作速度。根根據(jù)繼電保護(hù)護(hù)動作的要求求，閉鎖信號號只有在外部部故障時才傳傳送。所以為為了保證保護(hù)護(hù)在外部故障障時不誤動，，必須等到確確定已無閉鎖鎖信號，才能能送出跳閘脈脈沖。因此必必須延緩跳閘閘時間以保證證時間配合，，這樣就使高高頻保護(hù)的動動作時間增長長，降低了保保護(hù)的動作速速度，這也是是這種保護(hù)的的主要缺點。?？傊?，閉鎖式式縱聯(lián)保護(hù)的的主要優(yōu)點是是動作可靠性性高，缺點是是需要兩端元元件的動作時時間和靈敏度度配合，故較較復(fù)雜和動作作速度慢?？v聯(lián)方向比較較保護(hù)－－閉閉鎖式由于閉鎖式縱縱聯(lián)方向保護(hù)護(hù)采用短時發(fā)發(fā)信方式，故故高頻發(fā)信機機需用起動元元件。常用的的起動元件有有故障分量電電流起動元件件、序分量電電流元件、反反方向的功率率方向元件等等。此外通常常還采用遠(yuǎn)方方起動方式，，保證只要一一側(cè)的起動元元件動作，兩兩側(cè)的發(fā)訊機機都會發(fā)信。。對起動元件的要求求：應(yīng)保證線路正正常運行與系統(tǒng)振振蕩時起動元件不不動作，而在發(fā)生生其他所有故障時時均能夠靈敏地動動作?？v聯(lián)方向比較保護(hù)護(hù)－－閉鎖式ABCD12F3456I1W－&收信跳閘I2W+&&發(fā)信(閉鎖)t1縱聯(lián)方向比較保護(hù)護(hù)－－允許式允許式縱聯(lián)方向保保護(hù)利用通道傳送送允許信號，收到到允許信號是保護(hù)護(hù)作用于跳閘的必必要條件。在外部部故障時近故障方方向元件判斷為反反方向，不僅本側(cè)側(cè)保護(hù)不跳閘，也也不向?qū)?cè)發(fā)送允允許信號，對側(cè)收收信機接收不到允允許信號，就不允允許其側(cè)保護(hù)跳閘閘；在內(nèi)部故障時時兩側(cè)方向元件均均判斷為正方向，，又都向?qū)?cè)發(fā)送送允許信號，兩側(cè)側(cè)收信機都收到允允許信號，為各側(cè)側(cè)保護(hù)跳閘提供條條件，原理框圖如如下。縱聯(lián)方向比較保護(hù)護(hù)－－允許式ABCD12F3456收信跳閘IW+&&發(fā)信(允許)縱聯(lián)方向比較保護(hù)護(hù)－－允許式工作過程:當(dāng)外部部故障時，如圖所所示保護(hù)1和2的的情況，在A端的的保護(hù)1功率方向向為正，在B端的的保護(hù)2功率方向向為負(fù)。此時，A端的起動元件及及方向元件均動作作，一方面自身準(zhǔn)準(zhǔn)備跳閘，另一方方面向?qū)?cè)發(fā)送允允許信號；但是B端方向元件不動動，一方面自己不不會跳閘，也不會會向A端發(fā)送允許許信號，所以兩側(cè)側(cè)都不會動作跳閘閘?？v聯(lián)方向比較保護(hù)護(hù)－－允許式當(dāng)內(nèi)部故障時，，如圖所示保護(hù)護(hù)3和4的情況況，兩端的方向向元件均反映為為正向故障。此此時，B端（3處）的起動元元件及方向元件件均動作，一方方面自身準(zhǔn)備跳跳閘，另一方面面向?qū)?cè)發(fā)送允允許信號；C端端（4處）的情情況也一樣，所所以兩端的方向向元件都動作，，都能夠收到對對側(cè)發(fā)來的允許許信號，所以都都會動作跳閘，，將故障切除。。縱聯(lián)方向比較保保護(hù)－－允許式式在允許式保護(hù)中中，若方向測量量元件為阻抗元元件，則稱為是是允許式距離保保護(hù)，在這種情情況下，有兩種種構(gòu)成方式，即即欠范圍允許和和超范圍允許，，欠范圍允許在在阻抗I段動作時，一方方面本側(cè)直接跳跳閘，另一方面面向?qū)?cè)發(fā)送允允許信號，對側(cè)側(cè)在接到允許信信號后與其II段阻抗元件“相相與”，當(dāng)收到到允許信號且II段阻抗元件動作作時，動作跳閘閘?？v聯(lián)方向比較保保護(hù)－－允許式式MNZIMZINZIIZI≥1&ReTr≥1跳閘通道1QF縱聯(lián)方向比較保保護(hù)－－允許式式超范圍允許用阻阻抗II段或帶方向特性性的阻抗III段起動發(fā)允許信信號。當(dāng)收到允允許信號且II段阻抗元件動作作時，動作跳閘閘?？v聯(lián)方向比較保保護(hù)－－允許式式MNZIIMZIINZIIZI≥1&ReTr≥1跳閘通道1QF縱聯(lián)方向比較保保護(hù)－－允許式式允許式保護(hù)具有有以下幾個特點點：（1）動作速度度快。因為在正正常條件下沒有有信號，又因為為允許信號只有有內(nèi)部故障時才才傳送，在外部部故障時不出現(xiàn)現(xiàn)允許信號。因因此毋須時間配配合，這就可使使高頻保護(hù)的動動作時間縮短。。這是允許式保保護(hù)的最大優(yōu)點點。（2）不不適用于于單電源源輸電線線。在單單端電源源條件下下，當(dāng)線線路內(nèi)部部故障時時，受電電端正向向方向元元件由于于靈敏度度不夠而而不動作作，不向向送電端端發(fā)出允允許信號號，從而而使對端端保護(hù)拒拒動，必必須采取取措施予予以解決決（弱饋饋保護(hù)））?？v聯(lián)方向向比較保保護(hù)－－－允許式式（3）可靠性較較低。對對于故障障起動發(fā)發(fā)信方式式的保護(hù)護(hù)，采用用閉鎖信信號時，，在外部部故障時時傳送高高頻電流流，而采采用允許許信號時時，在內(nèi)內(nèi)部故障障時傳送送高頻電電流，由由于內(nèi)部部故障時時可能引引起通道道破壞，，所以允允許