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第4章输电线路的纵联保护4.1概述4.2纵联保护基本原理4.4纵联差动保护4.5纵联方向保护4.3纵联保护通道4.6纵联距离、零序方向保护4.1概述图4-1线路两端距离保护的共同覆盖区域220KV以上输电线路的保护必须采用全线速动保护。即任何一处发生故障，线路两端的保护都能瞬时动作，跳开线路两端的断路器，切除故障。仅反映线路一侧的电气量是不可能区分本线路末端和对侧母线(或相邻线路始端)故障的，只有反映线路两侧的电气量才能区分上述两点故障，达到有选择性地快速切除全线故障的目的。为此需要将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去,即在线路两侧之间发生纵向的联系。这种保护装置就称为输电线的纵联保护。4.2纵联保护基本原理双侧测量线路保护的基本原理主要有以下3种：①以基尔霍夫电流定律为基础的电流差动保护；②比较线路两侧电流相位关系的相位差动保护；③比较两侧线路保护故障方向的纵联方向保护。1．纵联差动保护图4-2电流差动保护原理电路差动原理用于线路纵联差动保护、线路光纤分相差动保护以及变压器、发电机、母线等元件保护2．纵联方向保护图4-3纵联方向保护原理3．纵联相位保护图4-4相位差动保护原理4.3纵联保护通道1．导引线（常用电压电缆）图4-5“相地制”电力线载波通道示意图4.3纵联保护通道2．无线电通道（利用无线电发信机和收信机实现信息的传递）3．高频载波通道图4-5“相地制”电力线载波通道示意图载波通道是利用电力线路，结合加工设备和收、发信机构成的一种有线通道。以载波通道构成的线路纵联保护也称为高频保护。（1）高频阻波器（LC并联谐振，呈高阻抗）（2）耦合电容器（通过高频电流信号）（3）结合滤波器（电气隔离与阻抗匹配）（4）电缆（同轴电缆）（5）保护间隙（过电压保护）（6）接地刀闸（检修时合上，保证人身安全）图4-7收信机原理框图图4-6发信机原理框图4．光纤通道图4-9光纤结构与光缆结构图4-8光纤通信原理用作电源线或传输电信号图4-11数字复接方式连接（单侧示意图）图4-10专用光纤方式连接光纤通信有以下几个方面的优点。①频带宽，信息容量大。②传输损耗低，传输距离远。③制造光纤、光缆的原材料资源丰富，可节约大量制造电缆所需要的铜和铅。④光缆具有体积小、重量轻的优点，便于通信线路的敷设。⑤光纤通信系统抗干扰能力强，使用安全。光纤通信有以下缺点。①光纤弯曲半径不能过小，一般不小于30mm。②光纤的切断和连接工艺要求高。③分路、耦合复杂。4.4纵联差动保护4.4.1导引线保护4.4.2光纤分相差动保护4.4.1导引线保护1．基本工作原理图4-12导引线保护接线原理2．不平衡电流（1）不平衡电流形成原因线路正常运行及外部故障时，差动电流不为零，是一个较小的数值，原因是存在不平衡电流以及线路电容电流。（2）不平衡电流计算4.4.2光纤分相差动保护1．光纤分相差动保护原理图4-13差动电流元件动作特性图4-14外部故障图4-15内部故障（4）采样同步问题电流信号由光纤通道传输时会有ms级的延时，需考虑两侧保护信息的同步问题。两侧装置一侧作为同步端，另一侧作为参考端。以同步方式交换两侧信息，参考端采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息。同步端随时调整采样间隔，如果满足同步条件，就向对侧传输三相电流采样值；否则，启动同步过程，直到满足同步条件为止。2．分相电流差动保护原理框图图4-16分相电流差动保护原理框图（1）内部故障情况（2）外部故障情况（3）TA断线情况（4）通道异常（5）本侧三相跳闸情况图4-17手合于故障线路情况4.5纵联方向保护4.5.1纵联方向保护工作原理4.5.2纵联方向保护基本原则4.5.3“闭锁式”纵联方向保护基本逻辑结构4.5.4允许式纵联方向保护基本逻辑结构图4-19闭锁式纵联方向保护原理示意图图4-18纵联方向保护原理图4.5.1纵联方向保护工作原理图4-20允许式纵联方向保护原理示意图4.5.2纵联方向保护基本原则纵联保护采用双侧测量原理，不能单侧工作。采用两套定值启动发信、跳闸回路，当高定值条件满足准备跳闸时，由于高、低定值间考虑足够的配合系数（高定值一般为低定值的1.5～2倍），如果低定值元件未损坏，可以认为两侧低定值元件均已启动发信。这样就保证纵联保护准备跳闸时是在两侧保护均已启动的状态下。1．启动元件设置图4-21外部故障切除情况2．远方启动远方启动是指收到对侧信号而本侧启动发信元件未启动时，由收信启动本侧发信回路。由于发信是因为收到了对侧信号而启动的，称远方启动。（1）更加可靠地防止纵联保护单侧工作（2）方便手动检查通道3．延时保护停信图4-22闭锁式纵联保护收信示意图保护正方向元件动作，停止发出闭锁信号，这称为保护停信。纵联方向保护要求收到信号8ms后才开放保护停信回路。4．其他保护停信(零序方向电流、距离等)5．断路器位置停信图4-23一侧先合闸于故障线路情况6．弱馈线路（在弱电侧，投入反方向距离元件，当故障电压低于30伏，且反向元件不动作，则判为正方向停止发信）本侧断路器跳开后，应该由断路器位置停止发信，称为断路器位置停信。4.5.3“闭锁式”纵联方向保护基本逻辑结构1．程序流程图图4-24程序流程图闭锁式方向纵联保护的原理接线图2．保护未启动情况图4-25闭锁式纵联方向保护正常运行程序框图D2输出至收、发信机或光/电转换设备启动发信，有3种启动发信情况：（1）系统扰动时由保护低定值启动发信；（2）检查通道时手动启动发信；（3）收到对侧信号，由收信远方启动发信，当本侧断路器打开或处于弱电源侧时，延时100ms远方启动，这样发生图4-23所示情况时，对侧保护有足够的时间跳闸。图4-26手动检查通道情况3．保护启动后情况保护启动后转入故障测量程序，故障测量程序原理框图如图4-27所示。图4-27闭锁式纵联方向保护故障测量程序框图停信有以下3种情况。①保护停信（D4）②其他保护停信（T5、D16）③断路器位置停信（D14、D16），断路器为跳闸位置时始终停信。图4-28“功率倒向”示意图图4-29允许式纵联方向保护原理框图4.5.4允许式纵联方向保护基本逻辑结构4.6纵联距离、零序方向保护图4-30闭锁式纵联距离零序保护故障测量程序框图图4-31允许式纵联距离零序保护故障测量程序框图