第4章输电线路纵联保护第1讲

1、4.1.1 纵联保护基本原理纵联保护基本原理（一）高压输电线路对保护的要求（一）高压输电线路对保护的要求 高压输电线路故障的快速切除，对于维持同步稳定，防高压输电线路故障的快速切除，对于维持同步稳定，防止元件故障发展为系统事故具有特殊意义。止元件故障发展为系统事故具有特殊意义。 （二）反映单端电气量保护的不足（二）反映单端电气量保护的不足 距离、电流保护等反映单端电气量的保护无法识别线路距离、电流保护等反映单端电气量的保护无法识别线路末端、对侧母线、下级线路出口故障。因而无法实现全末端、对侧母线、下级线路出口故障。因而无法实现全线速动，其根本原因是其动作判据本身不具备绝对的选线速动，其根本原因

2、是其动作判据本身不具备绝对的选择性。择性。PROBLEM：如何实现全线速动 研究和实践表明，利用线路两侧的电气量可以快速、可研究和实践表明，利用线路两侧的电气量可以快速、可靠地区分本线路内部任意短路与外部短路，达到有选择、快靠地区分本线路内部任意短路与外部短路，达到有选择、快速切除全线路任意点短路的目的。速切除全线路任意点短路的目的。 为此需要将线路一侧电气量信息传到另一侧去，安装于为此需要将线路一侧电气量信息传到另一侧去，安装于两侧的保护对两侧的电气量同时比较、联合工作，也就是说两侧的保护对两侧的电气量同时比较、联合工作，也就是说在线路两侧之间发生纵向联系，以这种方式构成的保护，成在线路两侧

3、之间发生纵向联系，以这种方式构成的保护，成为为输电线路的纵联保护。输电线路的纵联保护。纵联保护的基本构成纵联保护的基本构成 纵联保护的基本构成纵联保护的基本构成双端保护双端保护实现被保护元件两端电气量的采集处理。计算本端的电实现被保护元件两端电气量的采集处理。计算本端的电气量信息，如：电流，功率方向，电流相位，故障距离气量信息，如：电流，功率方向，电流相位，故障距离等等通信设备通信设备将上述信息发送至对端的保护设备，同时接收对端保护将上述信息发送至对端的保护设备，同时接收对端保护发送的信息并送至本端保护单元发送的信息并送至本端保护单元通信信道通信信道信息传输的媒介信息传输的媒介 纵联保护的分类

4、纵联保护的分类导引线纵联保护导引线纵联保护电力载波纵保护电力载波纵保护微波纵联保护微波纵联保护光纤纵联保护光纤纵联保护按通信媒介分类按通信媒介分类方向比较式纵联保护方向比较式纵联保护纵联电流差动保护纵联电流差动保护纵联电流相位差动保护纵联电流相位差动保护距离距离纵联纵联保护保护按工作原理分类按工作原理分类4.1.2 输电线路短路时两端电气量的故障特征分析输电线路短路时两端电气量的故障特征分析4.1.2 输电线路短路时两端电气量的故障特征分析输电线路短路时两端电气量的故障特征分析所选电气量区内故障特征区外或正常运行时特征保护原理功率方向均指向被保护元件一端指向被保护元件反方向方向比较式纵联保护

5、电流纵联电流差动保护电流相位相差0度相差180度电流相位比较纵联保护测量阻抗正向II段内一端反向距离纵联保护1MNkIII0MNII 4.2.1 导引线通信导引线通信 将线路两端电流互感器二次电流直接将线路两端电流互感器二次电流直接通过专门铺设的通过专门铺设的导引线传送导引线传送至对端保护二次回路，称为至对端保护二次回路，称为导引线纵联保护导引线纵联保护。特点：特点：信息无须加工，直接传送至对端，因而基本不存在同步信息无须加工，直接传送至对端，因而基本不存在同步问题问题保护原理一般采用电流差动原理，故也称导引线差动保保护原理一般采用电流差动原理，故也称导引线差动保护。护。简单可靠，不受系统运行

6、方式影响，不受振荡影响简单可靠，不受系统运行方式影响，不受振荡影响 4.2.1 导引线通信导引线通信 工程接线之一：线路两侧电流互感器的同极性端子经导引工程接线之一：线路两侧电流互感器的同极性端子经导引线连接起来，线连接起来，保护继电器各有两个线圈，动作线圈跨接在保护继电器各有两个线圈，动作线圈跨接在两根导引线之间，流过两端的和电流，起动作作用。制动两根导引线之间，流过两端的和电流，起动作作用。制动线圈串接在导引线回路中，流过两端循环电流，起制动作线圈串接在导引线回路中，流过两端循环电流，起制动作用，当继电器动作作用大于制动作用时，保护动作。用，当继电器动作作用大于制动作用时，保护动作。 4.

7、2.1 导引线通信导引线通信 区外故障时或正常运行时，动作线圈中没有电流流过，即区外故障时或正常运行时，动作线圈中没有电流流过，即处于电流平衡状态，此时导引线流过两端循环电流，故称处于电流平衡状态，此时导引线流过两端循环电流，故称环流式。环流式。 4.2.1 导引线通信导引线通信 工程接线之二：线路两端电流互感器的异极性端子经工程接线之二：线路两端电流互感器的异极性端子经由导引线连接起来，继电器的动作线圈串接在导引线由导引线连接起来，继电器的动作线圈串接在导引线回路中，流过两端的差点流；制动线圈则被跨接在两回路中，流过两端的差点流；制动线圈则被跨接在两根导引线之间，流过和电流。根导引线之间，流

8、过和电流。 4.2.1 导引线通信导引线通信 正常运行或区外故障时，被保护线路两侧电流互感器正常运行或区外故障时，被保护线路两侧电流互感器极性相异的端子的输出电流大小相等且方向相同，故极性相异的端子的输出电流大小相等且方向相同，故导引线及动作线圈中均没有电流通过，二次电流只能导引线及动作线圈中均没有电流通过，二次电流只能分别在各自的制动线圈和二次绕组中流过。分别在各自的制动线圈和二次绕组中流过。 4.2.1 导引线通信导引线通信 缺点：缺点：需铺设专门的导引线，投资高，互感器二次负载较大。需铺设专门的导引线，投资高，互感器二次负载较大。导引线本身的故障，会引起保护的拒动或误动。导引线本身的故障

9、，会引起保护的拒动或误动。 应用：应用：高压电网超短线路（几公里或十几公里）。 4.2.2 电力线载波通信电力线载波通信 采用输电线路本身作为信息传输媒介，在传输电能的采用输电线路本身作为信息传输媒介，在传输电能的同时完成两端信息的交换。同时完成两端信息的交换。 （一）通道的构成u输电线路u阻波器（1）u耦合电容器（2）u连接滤波器（3）u高频收发信机（5）u接地开关（6）u电缆（4） 4.2.2 电力线载波通信电力线载波通信 阻波器：阻波器：为了使两端发送的高频载波信号只在本线路内传为了使两端发送的高频载波信号只在本线路内传输而不穿越到相邻的线路上去，采用电感线圈与可调电容输而不穿越到相邻的

10、线路上去，采用电感线圈与可调电容组成并联谐振回路，起阻抗与频率关系如图所示。组成并联谐振回路，起阻抗与频率关系如图所示。 4.2.2 电力线载波通信电力线载波通信 耦合电容器：耦合电容器：为了使工频对地泄漏电流减到极小，采用耦为了使工频对地泄漏电流减到极小，采用耦合电容器，它的电容量极小，对工频信号呈现非常大的阻合电容器，它的电容量极小，对工频信号呈现非常大的阻抗，同时可以防止工频电压侵入高频收、发信机，而对高抗，同时可以防止工频电压侵入高频收、发信机，而对高频载波电流呈现很小阻抗。频载波电流呈现很小阻抗。 4.2.2 电力线载波通信电力线载波通信 连接滤波器：连接滤波器：由可调电感的空心变压

11、器和电容构成，可使由可调电感的空心变压器和电容构成，可使所选频带的高频电流能够顺利通过。架空线路的波阻抗约所选频带的高频电流能够顺利通过。架空线路的波阻抗约为为400欧，高频电缆的阻抗约为欧，高频电缆的阻抗约为100欧，连接滤波器可使欧，连接滤波器可使两侧的阻抗匹配，从而使高频信号在收、发信机和输电线两侧的阻抗匹配，从而使高频信号在收、发信机和输电线路间传递时不发生反射，减少高频能量的衰耗。路间传递时不发生反射，减少高频能量的衰耗。 4.2.2 电力线载波通信电力线载波通信 接地开关接地开关：当检修连接滤波器时，接通接地开关，使耦合：当检修连接滤波器时，接通接地开关，使耦合电容器下端可靠接地。

12、电容器下端可靠接地。 4.2.2 电力线载波通信电力线载波通信（二）电力线载波通道特点（二）电力线载波通道特点工作带宽窄：工作带宽窄：50-400kHz。过低易受工频干扰，过高衰。过低易受工频干扰，过高衰耗太大耗太大无中继、通信距离长。无中继、通信距离长。可达几百公里。可达几百公里。经济方便，无须铺设其他信道，可与输电线路同步建设。经济方便，无须铺设其他信道，可与输电线路同步建设。通信速率低，仅适合传送逻辑信号。通信速率低，仅适合传送逻辑信号。因而适合于纵联方因而适合于纵联方向、纵联距离、纵联相位差动保护。向、纵联距离、纵联相位差动保护。 4.2.2 电力线载波通信电力线载波通信（三）电力线载

13、波通道工作方式（三）电力线载波通道工作方式正常有高频电流方式（长期发信方式）正常有高频电流方式（长期发信方式）正常无高频电流方式（故障启动发信方式）正常无高频电流方式（故障启动发信方式）移频方式移频方式 （正常运行发（正常运行发f1，故障时发故障时发f2） 4.2.2 电力线载波通信电力线载波通信（三）高频信号的分类（三）高频信号的分类闭锁信号闭锁信号允许信号允许信号跳闸信号跳闸信号 高频电流高频电流高频信号高频信号 4.2.3 无线微波通道无线微波通道（一）微波通道构成（一）微波通道构成 4.2.3 无线微波通道无线微波通道（二）微波纵联保护的特点（二）微波纵联保护的特点 通信通道独立于输电

14、线路，通信通道独立于输电线路，通道的检修不影响输电线路通道的检修不影响输电线路运行。同时，输电线路的任何故障都不会使通道工作破运行。同时，输电线路的任何故障都不会使通道工作破坏，可以传送内部故障时的允许信号和跳闸信号。坏，可以传送内部故障时的允许信号和跳闸信号。 通信频带宽，通信频带宽，300-30000MHz ，传输速度快，传输速度快可以实现纵可以实现纵联电流分相差动保护。联电流分相差动保护。 受外界干扰的影响小，受外界干扰的影响小，工业、雷电等干扰的频谱基本上工业、雷电等干扰的频谱基本上不在微波频段内，通信误码率低，可靠性高。不在微波频段内，通信误码率低，可靠性高。低，可靠低，可靠性高。性高。 传输距离有限，传输距离有限，需加微波中继站，通道价格较贵。需加微波中继站，通道价格较贵。 4.2.3 光纤通信光纤通信（一）光纤通信的构成（一）光纤通信的构成 4.2.4 光纤通信光纤通信（二）光纤通信的特点（二）光纤通信的特点l 通信容量大。通信容量大。目前一对光纤一般可通过几百路到几千路。目前一对光纤一般可通过几百路到几千路。l 可以节约大量金属材料，可以节约大量金属材料，光纤通信的经济性佳。光纤通信的经济性佳。l 光纤通信还有保密性好光纤