输电线路纵联保护
2009.06 钟应贵
1、纵联保护的构成
图1输电线路纵联保护结构框图
2、两端功率方向的故障特征
当线路发生区内故障和区外故障时输电线路两端功率方向特征也有很大区别，发生区内故障时两端功率方向为由母线流向线路，两端功率方向相同，同为正方向。

发生区外故障时，远故障点端功率由母线流向线路，功率方向为正，近故障点端功率由线路流向母线，功率方向为负两端功率方向相反。

图2双端电源线路区内、区外故障功率方向
3、纵联保护分类
1）按信息通道不同分
a、导引线纵联保护
b、电力线载波纵联保护
c、微波纵联保护
d、光纤纵联保护
2）按保护动作原理分
（1）方向比较式纵联保护。

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。

这类保护在通道中传送的是逻辑信号，而不是电气量
本身。

按照保护判别方向所用的原理可将方向比较式纵联保护分为方向纵联保护
和距离纵联保护。

（2）纵联电流差动保护。

这类保护在通道中传送的是电气量，如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幅值和相位比较的结果区
分市区内故障还是区外故障。

这类故障在每侧都直接比较两侧的电气量。

4、电力线载波通信的构成
图3载波通信示意图
1—阻波器2—耦合电容器3—连接滤波器4—电缆
5—载波收发信机6—接地刀闸
阻波器：阻挡载波电波（高频电波）控制在本线路内，工频电流畅通。

耦合电容器：阻挡工频电流，允许高频电流通过。

连接滤波器：通过所需频带电波，隔离高压电，提高收发信机安全性。

载波收发信机：由继电保护控制发出预定频率的高频信号。

通常是在电力系统发生故障保护动作后发出信号。

也有采用长期发信，故障时保护动作后停信，或改变信号频率的工作方式。

接地刀闸：当检修连接滤波器时，接通接地刀闸，使耦合电容下端可靠接地。

5、载波通道的工作方式
1）正常无高频电流方式（龚站保护用此种方式）
2）正常有高频电流方式（长期发信方式）
3）移频方式
6、载波信号的种类
1）闭锁信号。

闭锁信号是阻止保护动作于跳闸的信号。

换句话说，无闭锁信号是保护动作于跳闸的必要条件。

只有同时满足两个条件才作用于跳闸。

即本端保护元件动作，无闭锁信号。

（）（）（）
图4高频保护信号逻辑图
（a）闭锁信号（b）允许信号（c）跳闸信号
2）允许信号。

允许信号是允许保护动作于跳闸的信号。

有允许信号是保护动作于跳闸的必要条件。

满足以下条件保护动作于跳闸：本端保护元件动作、有允许信号。

3）跳闸信号。

跳闸信号是直接引起跳闸的信号。

收到跳闸信号是跳闸的充要条件。

本侧保护动作要跳闸，或收到对侧跳闸信号也要跳闸。

此种保护能区分故障是否在区内外，如距离保护Ⅰ段、零序电流保护Ⅰ段。

此类保护属阶段式保护，Ⅰ段是不能保护线路全长的，若要采用跳闸信号的纵联保护，只能使用在两端保护的Ⅰ段有重叠区，才能切除线路上任意点的故障。

7、闭锁式方向纵联保护的工作原理
利用图5说明闭锁式方向纵联保护的作用原理。

假定短路发生在BC线路上，保护2、5的功率方向为负，其余保护的功率方向全为正。

保护2、5启动发信机发出闭锁信号，将A-B线路上保护1、
2闭锁，将C-D线路上保护5、6闭锁，非故障线路保护不跳闸。

故障线路B-C上保护3、4功率方向全为正，不发闭锁信号，保护3、4判定有正方向故障且没有收到闭锁信号，保护3、4分别跳闸。

图5闭锁式方向纵联保护作用原理
目前在电力系统中广泛使用由电力线载波通到实现的闭锁式方向纵联保护，采用正常无高频电流，而在区外故障时滑闭锁信号的方式构成。

工作原理如图5所示，闭锁信号由功率方向为负的一侧发出，被两端的收信机接收，闭锁两端的保护，故称为闭锁式方向纵联保护。

8、闭锁式方向纵联保护的构成
图6闭锁式方向纵联保护的原理接线图
图6为保护动作逻辑为线路一侧的装置原理框图，另一侧与此完全相同。

其中KW+为功率正
方向元件，KA2为高定值电流启动停信元件，KA1为低定值电流启动发信元件，t1为瞬时动作延时返回元件，t2为延时动作瞬时返回元件。

保护动作的工作情况分析如下：
（1）区外短路故障。

如图4所示，线路A-B上保护1、2在A端的保护1启动，元件KA1的灵敏度高，先启动发信机发出闭锁信号，但是随之启动元件KA2、功率正方向元件KW+同时
动作，Y1元件有输出，立即停止发信，并经t2延时后Y2元件的一个输入条件满足。

若收
不到对端发来的高频电流，将会跳闸。

考虑对端的闭锁信号传输需要一定的时间到达本端，
t2延时一般为4—16ms。

在B端保护2，启动元件KA1启动发信后，功率方向为负，功率
正方向元件KW+不动作,发信机不停信，Y1元件不动作，Y2的两个输入条件都不满足，保
护2不跳闸。

由于B端保护2不停地发闭锁信号，A端保护1不跳闸。

当外部故障被切除
后，A端保护的启动元件KA2、功率正方向元件KW+立即返回，A、B两端的启动元件KA1
立即返回，B端保护经t1（一般为100ms）延时后停止华信，A端保护正方向元件KW+即
使返回慢，也能确保在区外故障切除时不误动。

（2）两端供电线路区内短路。

对于图5中线路B-C两端保护3、4，两端的启动发信元件KA1都启动发信，但是两侧功率方向都为正，两侧正方向元件KW+动作后准备了跳闸回路，并
延时后两侧跳闸。

停止了发信，两侧都收不到闭锁信号，经t2（16ms）
（
（3）单电源供电线路区内短路。

两端供电线路随一端电源的停运可能变为单电源供电线路，如图5系统D母线电源停运。

当B-C线路区内短路时，B侧保护3的工作情况同（2）的分
析，C侧保护4不启动，因而不发闭锁信号，B侧（电源侧）保护收不到闭锁信号并且本
侧跳闸条件满足，则立即跳开电源侧断路器，切除故障。