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1、4.1.1 引言,输电线路的纵联保护将线路一侧电气量信息传到另一侧去，两侧电气量同时比较、联合工作，也就是说在线路两侧之间发生纵向的联系，以这种方式构成的保护称之为输电线路的纵联保护。,以两端输电线路为例，一套完整的纵联保护其一般构成如右图所示： TV电压互感器 TA电流互感器,保护装置通过TV获取本端电压,保护装置通过TA获取本端电压,形成或提取电气量特征,将本端电气量传送到对端,接收对端发送来的电气量,比较两端电气量特征,跳开本端断路器并告知对端,不动作,不符合动作条件,符合动作条件,纵联保护分类,方向纵联和距离纵联保护,纵联电流差动保护,按保护动作原理划分,导引线保护,电力线载波保护,微
2、波保护,光纤保护,按通信通道划分,输电线路纵联保护,1. 各种传送信息通道的特点,(1)导引线通道,这种通道需要铺设电缆,其投资随线路长度而增加。当线路较长(超过10km以上)时不经济。导引线越长,安全性越低。导引线中传输的是电信号。在中性点接地系统中,除了雷击外,在接地故障时地中电流会引起地电位升高,也会产生感应电压,对保护装置和人身安全构成威胁,从而造成保护不正确动作。所以导引线的电缆必须有足够的绝缘水平(例如15kV的绝缘水平),这就使投资增大。导引线直接传输交流电量,故导引线保护广泛采用差动保护原理,但导引线的参数(电阻和分布电容)直接影响保护性能,从而在技术上也限制了导引线保护用于较
3、长的线路。,(2)电力线载波通道,这种通道在保护中应用最广。载波通道由高压输电线及其信息加工和连接设备(阻波器、结合电容器及高频收发信机)等组成。高压输电线机械强度大,十分安全可靠。但是在线路发生故障时通道可能遭到破坏(高频信号衰减增大),为此需考虑在此情况下高频信号是否能有效传输的问题。 当载波通道采用“相-地”制,在线路中点发生单相短路接地故障时衰减与正常时基本相同,但在线路两端故障时衰减显著增大。 当载波通道采用“相-相”制,在单相短路接地故障时高频信号能够传输,但在三相短路时仍然不能。为此载波保护在利用高频信号时应能使保护在本线路故障信号中断的情况下仍能正确动作。,(3)微波通道,微波
4、通道与输电线没有直接的联系,输电线发生故障时不会对微波通信系统产生任何影响,因而利用微波保护的方式不受限制。微波通信是一种多路通信系统,可以提供足够的通道,彻底解决了通道拥挤的问题。微波通信具有很宽的频带,线路故障时信号不会中断,可以传送交流电的波形。采用脉冲编码调制(PCM)方式可以进一步扩大信息传输量,提高抗干扰能力,也更适合于数字保护。微波通信是理想的通信系统,但是保护专用微波通信设备是不经济的,应当与远动等在设计时兼顾起来。同时还要考虑信号衰耗的问题。,(4)光纤通道,光纤通道与微波通道有相同的优点。光纤通信也广泛采用(PCM)调制方式。当被保护线路很短时,通过光缆直接将光信号送到对侧
5、,在每半套保护装置中都将电信号变成光信号送出,又将所接收之光信号变为电信号供保护使用。由于光与电之间互不干扰,所以光纤保护没有导引线保护的问题,在经济上也可以与导引线保护竞争。,2. 纵联保护分类,1) 方向纵联保护与距离纵联保护,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、区段内的判断结果传送到对侧, 每侧保护装置根据两侧的判别结果，区分是区内还是区外故障。这类保护是间接比较线路两侧的电气量,在通道中传送的是逻辑信号。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与距离纵联保护。,2)纵联电流差动保护,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
6、保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。可见这类保护在每侧都直接比较两侧的电气量。类似于差动保护,因此称为纵联电流差动保护。,4.1.2 输电线路短路时两侧电气量的故障特征分析,纵联保护需要利用线路两端的电气量在故障与非故障时的特征差异构成保护。,内部故障 外部故障,4.1.3 纵联保护的基本原理,1 纵联电流差动保护,内部故障,利用两端电流波形和或电流相量和的特征构成纵联电流差动保护,正常运行或外部短路,考虑CT误差、线路分布电容等因素的影响，动作判据实际上应为：,线路两端电流相量和,门槛值,2 方向比较式纵联保护,闭锁式方向纵联保护两端保护各安装功率方向元件，当系统
7、中发生故障时，两端功率方向元件判别流过本端短路电流的功率方向，功率方向为负者发出闭锁信号，闭锁两端保护。,允许式方向纵联保护功率方向为正者发出允许信号，允许两端保护跳闸,3 电流相位比较式纵联保护,两端保护各将本侧电流的正负半波转换为表示电流相位并利于传送的信号，送往对端，同时接受对端送来的电流相位信号与本侧相位信号比较。,内部短路,两端电流相角差为0度,保护动作，跳开本端断路器,正常运行或外部故障时,两端电流相 角差为180度,考虑电流电压互感器误差及输电线分布电容等影响，保护的动作区一般如上图所示。,保护不动作,4 距离纵联保护,其基本原理构成和方向比较式纵联保护基本原理相似，只是用阻抗元件替代功率方向元件。,优点：只有当故障发生在段范围内时相应方向阻抗元件才起动，减少了方向元件的起动次数从而提高了保护的可靠性；一般高压线路配备距离保护为后备保护，距离保护的段为方向元件，简化了纵联保护（主保护）的实现。 不足：后备保护检修时主保护被迫停运的。,