纵联保护原理(1)，纵联保护

纵联保护原理

我们先来看一下反映一侧电气量变化的保护有什么不足?

对于反映单侧电气量变化的M侧保护来说，它无法区分是本侧线路末端故障还是下级线路始端故障。所以在保护整定上要将它瞬时段的保护范围限制在全线的70%~80%左右，也即反映单侧电气量变化的保护不能瞬时切除本线路全长内的故障。

因此，引入了纵联保护，纵联保护是综合反映线路两侧电气量变化的保护，对本线路全长范围内的故障均能瞬时切除。

为了使保护能够做到全线速动，有效的办法是让线路两端的保护都能够测量到对端保护的动作信号，再与本侧带方向的保护动作信号比较、判定，以确定是否为区内故障，若为区内故障，则瞬时跳闸。这样无论在线路的任何一处发生故障，线路两侧的保护都能瞬时动作跳闸。快速性、选择性都得到了保证。

在构成保护上，是将对侧对故障的判断量传送到本侧，本侧保护经过综合判断，来决定保护是否应该动作。有将对侧电气量转化为数字信号通过微波通道或光纤传送到本侧进行直接计算(如纵联差动保护)，有将对侧对故障是否在本线路正方向的判断量通过高频(载波、微波)通道传送到本侧，本侧保护进行综合判别(如纵联方向保护、纵联距离保护等等)

一、 实现纵联保护的方式：

1、闭锁式：也就是说收不到高频信号是保护动作和跳闸的必要条件。一般应用于超范围式纵联保护(所谓超范围即两侧保护的正方向保护范围均超出本线路全长);高频信号采用收发同频，即单频制。

2、 允许式：也就是说收到高频信号是保护动作和跳闸的必要条件。一般应用于超范围式纵联保护(所谓欠范围即两侧保护的正方向保护范围均超过本线路全长的50%以上，但没有超出本线路全长);高频信号采用收发不同频率，即双频制。

3、 直跳式：也就是说收到高频信号是保护跳闸的充分必要条件。一般应用于欠范围式纵联保护。

4、 差动式：也就是说将对侧电气量转化为数字信号传送到本侧进行直接计算

二、 故障时允许式信号、闭锁式信号的特点

闭锁式信号主要在非故障线路上传输

允许式信号主要在故障线路上传输

所以说，对于闭锁信号可以利用电力线路相-地通道构成闭锁式保护;而允许信号由于主要在故障线路上传输，则只能采用相-相通道或者是复用载波、复用微波、专用光纤通道。

三、闭锁式纵联保护原理

下面我们以MN线路为例，分析一下闭锁式纵联保护在区内故障、区外故障时的动作行为：

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纵联保护原理

我们先来看一下反映一侧电气量变化的保护有什么不足?

对于反映单侧电气量变化的M侧保护来说，它无法区分是本侧线路末端故障还是下级线路始端故障。所以在保护整定上要将它瞬时段的保护范围限制在全线的70%~80%左右，也即反映单侧电气量变化的保护不能瞬时切除本线路全长内的故障。

因此，引入了纵联保护，纵联保护是综合反映线路两侧电气量变化的保护，对本线路全长范围内的故障均能瞬时切除。

为了使保护能够做到全线速动，有效的办法是让线路两端的保护都能够测量到对端保护的动作信号，再与本侧带方向的保护动作信号比较、判定，以确定是否为区内故障，若为区内故障，则瞬时跳闸。这样无论在线路的任何一处发生故障，线路两侧的保护都能瞬时动作跳闸。快速性、选择性都得到了保证。

在构成保护上，是将对侧对故障的判断量传送到本侧，本侧保护经过综合判断，来决定保护是否应该动作。有将对侧电气量转化为数字信号通过微波通道或光纤传送到本侧进行直接计算(如纵联差动保护)，有将对侧对故障是否在本线路正方向的判断量通过高频(载波、微波)通道传送到本侧，本侧保护进行综合判别(如纵联方向保护、纵联距离保护等等)

一、 实现纵联保护的方式：

1、闭锁式：也就是说收不到高频信号是保护动作和跳闸的必要条件。一般应用于超范围式纵联保护(所谓超范围即两侧保护的正方向保护范围均超出本线路全长);高频信号采用收发同频，即单频制。

2、 允许式：也就是说收到高频信号是保护动作和跳闸的必要条件。一般应用于超范围式纵联保护(所谓欠范围即两侧保护的正方向保护范围均超过本线路全长的50%以上，但没有超出本线路全长);高频信号采用收发不同频率，即双频制。

3、 直跳式：也就是说收到高频信号是保护跳闸的充分必要条件。一般应用于欠范围式纵联保护。

4、 差动式：也就是说将对侧电气量转化为数字信号传送到本侧进行直接计算

二、 故障时允许式信号、闭锁式信号的特点

闭锁式信号主要在非故障线路上传输

允许式信号主要在故障线路上传输

所以说，对于闭锁信号可以利用电力线路相-地通道构成闭锁式保护;而允许信号由于主要在故障线路上传输，则只能采用相-相通道或者是复用载波、复用微波、专用光纤通道。

三、闭锁式纵联保护原理

下面我们以MN线路为例，分析一下闭锁式纵联保护在区内故障、区外故障时的动作行为：

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一、 区内故障(系统在K1点发生故障)

两侧保护的启动元件动作，当达到低定值时，经由“与门1”向对侧发送闭锁信号(由于正常时“与门6”输出为0，故“与门1”输出为1);因为是区内故障所以两侧正方向元件动作、反方向元件不动作，当达到高定值，“与门2”输出为1、“与门3”输出为0;当向对侧发送闭锁信号时，通道存在闭锁信号，收信继电器动作，一方面闭锁“与门7”，一方面经过8ms延时电路使“或门4”动作;“或门4”同“与门2”输出均为1，则“与门5”输出为1，使“或门4”自保持，由于“与门5”输出为1、“与门3”输出为0，所以“与门6”动作，“与门6”输出为1后将“与门1”闭锁，使本侧不再向通道发送闭锁信号;这样两侧均不向通道发送闭锁信号，则收信继电器返回输出为0，同时“与门6”输出为1，所以“与门7”动作;使两侧保护均动作跳闸。

二、 区外故障(系统在K2点发生故障)

N侧保护启动元件动作，当达到低定值时，经由“与门1”向对侧发送闭锁信号(由于正常时“与门6”输出为0，故“与门1”输出为1);对于N侧保护来说K2点故障是反方向故障所以反方向元件动作、正方向元件不动作，当达到高定值，“与门2”输出为0、“与门3”输出为1;当向对侧发送闭锁信号时，通道存在闭锁信号，收信继电器动作，一方面闭锁“与门7”，一方面经过8ms延时电路使“或门4”动作;由于“与门2”输出为0，则“与门5”输出为0，“与门6”输出为0，“与门7”输出为0，所以N侧保护不会动作跳闸;同时因“与门6”输出为0不能闭锁“与门1”，使本侧继续向通道发送闭锁信号。

M侧保护分析同区内故障：“与门6”动作，“与门6”输出为1后将“与门1”闭锁，使本侧不再向通道发送闭锁信号;但由于N侧保护继续向通道发送闭锁信号，使M侧的收信继电器不能返回，输出始终为1，将“与门7”闭锁，所以M侧保护同样不会动作跳闸。

三、闭锁式纵联保护跳闸的必要条件：

通过上述分析，我们可以得到闭锁式纵联保护跳闸的必要条件：

1、 启动元件高定值动作

2、 反方向元件不动作

3、 至少收到过8ms闭锁信号

4、 正方向元件动作

同时满足上述四个条件，保护停止发信

5、 收不到闭锁信号

同时满足上述五个条件，保护动作跳闸

四、设置高、低两个启动元件的原因：

主要是防止区外故障保护误动。

低定值用于启动发信;高定值启动故障计算。假如只设一个启动元件，两侧保护的整定值相同，若因某种原因(如：保护采样误差)反方向侧保护不能启动发信，那么将造成正方向侧保护误动跳闸。所以要设置两个启动元件。

五、设置正、反两个方向元件的原因：

主要是防止功率倒向保护误动。

假如只设一个正方向元件，当在保护4出口发生短路，故障电流方向如上图示，当4DL开关先跳开后，I回线电流将由N侧流向M侧再流向故障点。

那现在我们来分析一下：当故障开始时，保护1正方向元件动作，停止发信;保护2正方向元件不动，向保护1发闭锁信号。当4DL跳开后，故障电流反向，则保护2正方向元件动作，停止发信。此时保护1正方向元件可能还没来得及返回，那么就有可能造成非故障线路“I回线”两侧保护误动。

但如果再设一个灵敏度更高的反方向元件，且反方向元件一动作立即闭锁正方向元件，则可有利于防止功率倒向问题。

六、至少收到过8ms闭锁信号的原因：

主要是考虑区外故障时可靠收到对侧的闭锁信号，防止本侧保护误动。

因为高频信号沿通道传输需要时间，最严重的情况是反方向侧保护启动元件损坏(或因某种原因没有启动)，依靠远方启信使对侧收发信机启动，此时通道信号将往返一次，并考虑一定的裕度，所以取8ms 。

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