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1、第四章 输电线路纵联保护,4.1 输电线路纵联保护概述,4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换,4.3 方向比较式纵联保护,4.4 纵联电流差动保护,4.1 输电线路纵联保护概述,4.1.1 输电线路纵联保护概述,1.采用纵联保护的原因 电流保护和距离保护仅利用一侧的电气量构成保护判据。这种保护方式不能快速区分本线路末端和对侧母线故障。例如，在本线路末端发生短路时，只能采用II段保护来延时切除，对于220KV及以上线路，这种保护方式难于满足系统稳定性对快速切除故障的要求。,I段,II段,4.1.1 输电线路纵联保护概述,2.纵联保护的概念,研究和实践表明，利用线路两侧的电气量可以快速、可靠的区
2、分本线路内部任一点短路与外部短路，达到有选择、快速切除全线任意点短路的目的。,为此，需要将线路一侧电气量信息传到另一侧去，安装于线路两侧的保护对两侧的电气量同时比较、联合工作，以这种方式构成的保护称之为输电线路的纵联保护。,4.1.1 输电线路纵联保护概述,输电线路的纵联保护结构如下图所示：,继电保护装置,通信设备,继电保护装置,通信设备,通信通道,一套完整的纵联保护包括：两端保护装置、通信设备和通信通道。,3.通信通道的分类,导引线通信：通过敷设电缆传送电气量信息。,电力线载波通道：以电力线作为通信通道。,微波通道,光纤通信：经济、容量大、不受干扰，是目前主流。,4.1.1 输电线路纵联保护
3、概述,4.按保护的动作原理分类,方向比较式纵联保护,方向纵联保护,距离纵联保护,纵联电流差动保护,两侧保护装置将本侧的功率方向、测量阻抗是否在规定的方向、区段内的判别结果传送到对侧，每侧保护装置根据两侧的判别结果区分是区内故障还是区外故障。传送的是判别的逻辑量，信息量较少，但对可靠性要求较高。,利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的波形和相位比较结果区分是区内故障还是区外故障。传送的是电气量，信息量较大，并且要求两侧信息同步采集，对通道要求较高。,4.1.2 输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析,纵联保护是利用线路两端的电气量在内部故障与非故障时的特
4、征差异构成的。线路发生内部故障与其它运行状态（外部故障和正常运行）相比，电力线两端电流波形、功率方向、电流相位以及两端的测量阻抗都有明显的差异，利用这些差异可以构成不同原理的纵联保护。,4.1.2 两侧电气量的故障特征分析,1.两端电流相量和的故障特征,区外故障时,根据基尔荷夫电流定律（KCL），在如图所示的中间既无电源又无负荷的正常运行或外部故障的输电线路，若不考虑分布电容和电导的影响，任何时刻两端电流向量和等于零。,4.1.2 两侧电气量的故障特征分析,1.两端电流相量和的故障特征,区内故障时,当线路发生内部故障时，故障点有短路电流流出，若规定线路两端电流正方向为由母线流向线路，不考虑电容
5、的影响，两端电流和等于流入故障点的电流。,2.两端功率方向的故障特征,若规定功率由母线流向线路为正方向，则在区内故障时，两端功率均由母线流向线路，两端功率方向相同，同为正方向。,4.1.2 两侧电气量的故障特征分析,区外故障时，远故障点功率方向为正，近故障点功率方向为负，两端功率方向相反；系统正常运行时功率方向也相反。,4.1.2 两侧电气量的故障特征分析,4.1.2 两侧电气量的故障特征分析,3.两端电流的相位特征,区内故障时,区内故障时,假定全系统阻抗角均匀、两侧电动势角相角相同，当发生区内短路时，两侧电流同相位；当正常运行和发生区外短路时，两侧电流相位差180。,4.1.2 两侧电气量的
6、故障特征分析,4.两端的测量阻抗的特征,正常负荷时测量阻抗位于II段保护范围外；区内故障时两侧的测量阻抗都落在本段的II段保护范围内，两侧II段同时启动；外部故障时有一侧保护为反方向，不启动。,4.1.3 纵联保护的基本原理,1.纵联电流差动保护 利用线路两端的电流和的特征可以构成纵联差动保护。正常运行或区外故障时，发生区内短路时，考虑到TA的误差及分布电容的影响，动作判据可写为,门槛值,4.1.3 纵联保护的基本原理,2.方向比较式纵联保护 利用输电线路两端功率方向相同或相反的特征可以构成方向比较式纵联保护。当发生故障的时候，两端的功率方向元件判别流过本端的功率方向，若由功率方向为负者发出闭
7、锁信号，闭锁两端的保护，称为闭锁式方向纵联保护；若由功率方向为正者发出允许信号，允许两端保护跳闸，称为允许式方向纵联保护。,4.1.3 纵联保护的基本原理,3.电流相位比较式纵联保护 利用两端电流相位的差异，比较两端电流的相位关系构成电流相位式纵联保护。两端保护各自将本端电流的正、负半波信息发送给对端，同时接收对端传来的电流信号与本端的电流进行相位比较。区内故障时，两端电流的相位差为0，保护动作；正常运行或区外故障时，两端电流的相位差为180，保护不动作。,4.1.3 纵联保护的基本原理,3.电流相位比较式纵联保护 由于测量误差和输电线路分布电容的影响，两端电流的实际电流的相位差不可能恰好等于0或180。所以保护的动作区和不动作区如图所示。,4.1.3 纵联保护的基本原理,4.距离纵联保护 构成原理和方向比较式纵联保护相似，只是用方向阻抗元件替代功率方向元件。对于方向阻抗元件而言，当故障发生在距离保护II段的保护范围内相应的元件才动作；否则元件不动作。相较于功率方向元件而言，方向阻抗元件减少了启动次数，提高了可靠性，简化了纵联保护。,
