第一章 线路保护1 线路纵联保护1.1纵联方向保护1.1.1 纵联方向保护基本原理 故障线路的特征是：两侧的均动作，两侧的均不动作，这在非故障线路中是不存在的而非故障线路的特征是：两侧中有一侧（近故障点的一侧）不动作、可能动作，这在故障线路中是不存在的采用闭锁信号时，在不动作或动作的这一侧一直发高频信号，如图所示 采用允许信号时，在动作且不动作的这一侧一直发高频信号1.1.2 闭锁式纵联方向保护简略原理框图 （1）高定值起动元件动作只有高定值起动元件动作后程序才进入故障计算程序，方向元件及各个逻辑功能才开始计算判断，保护才可能跳闸因此可以说只有高定值起动元件动作后纵联保护才真正开放否则保护是不开放的，程序执行的是正常运行程序在正常运行程序中安排的工作只是开入量状态的检查、通道试验等工作在正常运行程序中是不可能去跳闸的2） 元件不动作3）曾经收到过8ms的高频信号4） 元件动作同时满足上述四个条件时去停信5） 收信机收不到信号同时满足上述五个条件8ms后即可起动出口继电器，发跳闸命令• 把元件换成阻抗元件，取消元件就是纵联距离保护发跳闸命令的条件1.1.3 闭锁式纵联方向保护介绍l 为什么要用两个方向元件l 为什么要用灵敏度不同的两个起动元件；l 远方起信的设置；l 为什么要先收信8ms后才允许停信；l 收到三相TWJ动作信息后高频保护做些什么？；l 保护动作停信的作用；l 功率倒向问题；l 通道检查。
一）为什么要用两个方向元件纵联方向保护用 、 两个方向元件, 而且这两个方向元件在灵敏度和动作速度上满足上述要求，并体现反方向方向元件动作闭锁保护优先的原则后，在复杂故障情况下（例如功率倒向），有利于保护不会误动（见后面分析）另一方面在保护中有两种原理的方向元件和，在某一些区外故障时，例如双回线或环网中某故障点短路时，非故障线路两端可能不同原理的两个正方向方向继电器同时动作，但只要有一侧的某一原理的反方向方向继电器动作立即发信闭锁两侧保护就可以避免保护的误动 （二）为什么要用灵敏度不同的两个起动元件? 如果只用一个起动元件（例如定值是1A)的话，该起动元件动作后既起动发信又开放保护从理论上说总能在全系统找到某一个点，在这点短路时流过MN线路的电流恰好是1A由於各种误差的影响，可能近故障点的N侧起动元件不起动，而远离故障点的M侧起动元件起动于是M侧起动发信并开放保护此时N侧保护由于起动元件未起动一直没有发信，于是M侧保护同时满足上述跳闸的五个条件而发出跳闸命令，造成保护误动为了消除这种误动可设置两个起动元件，这两个起动元件的定值相差（1.6-2）倍现在M、N两侧都有一个1A的起动元件，还有一个2A的起动元件。
当MN线路上流过1A的电流造成M侧的1A起动元件起动而N侧的1A起动元件不起动时，那么两侧的2A起动元件都不会起动M侧的2A起动元件不起动就不会开放保护，避免了M侧保护的误动 （三）远方起信功能的设置 MN线路M侧两个起动元件起动，可是由于某种原因N侧的低定值起动元件未起动（譬如起动元件定值输错等原因）N侧由于起动元件未起动而根本未发过信，造成M侧保护误动，为避免误动，设置了远方起信功能远方起信的条件是：① 低定值起动元件未起动② 收信机收到对侧的高频信号满足这两个条件后发信10秒此时再发生上述区外故障时，M侧起动元件起动立即发信N侧由于低定值起动元件未起动，又收到了M侧发来的信号所以远方起信，也发信10秒这样M侧保护就被N侧的10秒的高频信号所闭锁不会误动在通道检查中要用到远方起信功能收发信机中的远方起信功能应该退出，使用保护装置中的远方起信功能 （四）为什么要先收到8ms高频信号后才能停信？ 假如没有这一项规定的话，在上图中发生短路后，M侧高定值起动元件起动M侧判断 元件不动， 元件动作以后就立即停信，此时对侧N侧发的闭锁信号还可能未到达M侧所以M侧保护匆忙停信后由于收信机收不到信号将造成保护误动。
因此M侧保护只有确保近故障点的N侧保护的闭锁信号到达M侧以后才允许停信，这样M侧保护才不会误动显然这等待的延时应考虑N侧闭锁信号来得最慢、最严重的情况，这种情况出现在N侧是远方起信的情况, N侧要等M侧高频信号送过来后再由远方起信起动发信，再把信号传送到M侧，M侧才允许停信这等待时间一般为（6～8)ms就足够了 （五）收到断路器跳闸位置继电器（TWJ）动作信号以后该做些什么？①如果高定值起动元件未起动，又收到了三相跳闸位置继电器都动作的信号并确认三相均无电流时，把起动发信（含远方起信）往后推迟100ms如图所示的N侧断路器处于三相断开状态，系统从M侧向线路充电过程中线路上发生短路，N侧由于断路器三相都已断开高、低定值起动元件不起动，但却收到M侧发来的高频信号，立即远方起信发信10秒，闭锁了M侧纵联方向保护如果N侧利用本措施将远方起信推迟100ms, M侧纵联方向保护就可以动作跳闸了②如果高定值起动元件已起动，又收到了任一相跳闸位置继电器动作的信号并确认该相均无电流时停信这通常称之为‘位置停信’这时说明本线路上发生了短路本侧保护动作跳闸了所以采取马上停信措施后有利于对侧纵联方向保护跳闸 （六）保护动作停信。
①母线保护动作停信当在M侧断路器与电流互感器之间发生短路时，M侧方向元件判断反方向短路，一直发信闭锁了N侧的纵联方向保护M侧断路器由母线保护动作跳闸后，短路电流的方向依然使M侧方向元件判断反方向短路，继续一直发信使N侧纵联方向保护仍然不能动作跳闸如果N侧母线保护动作后采取停信措施，N侧纵联方向保护就可以动作跳闸了将反应母线保护动作的接点接到装置的后端子上的‘其它保护动作’的开关量输入端子上 （七）功率倒向时出现的问题在下图的双回线中第Ⅱ回线路 4号保护出口发生短路，分析第Ⅰ回线两侧1、2号保护的动作行为在发生短路时第Ⅰ回线的短路功率从M流向N1号保护判断为正方向短路， 动作、 不动；2号保护判断为反方向短路，不动、动作综合比较两侧继电器动作行为满足非故障线路特征，所以两侧都不误动如果第Ⅱ回线4号保护先跳闸,在4号断路器跳开后，3号断路器尚未跳开期间，第Ⅰ回线中的短路功率是从N流向M，与4号断路器跳开前功率流向相反产生功率倒向功率倒向以后1号保护判断为反方向短路，2号保护判断为正方向短路，两侧的 、 元件的动作行为全部要翻转 在两侧的 、 元件的动作行翻转以后依然满足非故障线路特征，两侧保护也都不会误动。
问题发生在功率倒向瞬间，两侧方向元件翻转过程中由于翻转速度有快慢，有一个竞赛问题严重情况出现在2号保护的方向元件翻转速度快，元件已动作、元件已返还，而1号保护方向元件翻转速度慢一些，元件仍停留在动作状态、元件仍停留在不动作状态这样两侧保护方向元件的动作行为满足故障线路的特征，两侧都停信引起保护误动 l 对付功率倒向出现问题的对策①采用 、 两个方向元件，其中元件比 元件更加灵敏、动作速度也更快当2号保护的元件已从不动作状态转变成动作状态时，1号保护的元件已经先从不动作状态转变成动作状态了又采取反方向方向元件闭锁保护优先的原则，只要1号保护的 元件一动作马上发信闭锁保护，有利于保护不误动②如果纵联方向保护在30ms内一直收到闭锁信号，那么纵联方向保护再要动作的话要加25ms的延时前一个30ms的延时用来判断发生了区外故障用后一个25ms延时来躲过两侧方向元件的竞赛带来的影响 （八）通道检查在按下屏上的‘通道试验’按钮后的发信逻辑是先发信200ms，然后停信，等连续收信5秒后再发信10秒另一侧由于起动元件没有起动所以在收到对侧的高频信号后立即远方起信发信10秒两侧整个发信的高频信号的包络线分别如上图所示。
两侧在整个15秒时间内都应该收到信号如果收信出现缺口或收信电平降低很多发通道异常告警信号1.2光纤差动保护1.2.1 差动保护原理 以母线流向被保护线路方向为正方向动作电流(差动电流)为:制动电流为 : 动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲线上方，继电器动作1.2.2线路内部短路动作电流: 制动电流: 因为 继电器动作 凡是路内部有流出的电流（如内部短路的短路电流、本线路的电容电流），都成为动作电流1.2.3 线路外部短路 动作电流:制动电流:因为 继电器不动凡是穿越性的电流（如外部短路的短路电流、负荷电流）不产生动作电流，只产生制动电流1.2.4输电线路光纤纵差保护的主要问题（一）线路电容电流的影响本线路的电容电流是从线路内部流出的电流，因此它构成动作电流所以线路投运空载合闸、区外故障和区外故障切除时，由于高频分量电容电流与工频电容电流叠加使电容电流增大很多，最容易造成保护误动解决方法：① 提高起动电流定值但这将降低内部短路的灵敏度 ② 加一个短延时，使高频分量电容电流衰减这将影响快速性③ 必要时进行电容电流补偿④ 在软、硬件设计中滤除高频分量电流。
二）重负荷情况下线路内部经高电阻接地短路，灵敏度可能不够重负荷情况下线路内部经高电阻接地短路，灵敏度可能不够负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流而不产生动作电流重负荷线路制动电流较大，经高电阻短路，短路电流很小，因此动作电流很小因而灵敏度可能不够 解决方法：采用工频变化量比率差动继电器和零序差动继电器l 工频变化量比率差动继电器 动作电流: 制动电流: 取为定值单中‘差动电流高定值、4倍实测电容电流和中的最大值由于为4倍的电容电流,依靠定值躲电容电流影响.l 零序差动继电器 动作电流: 制动电流: 差动继电器本身无选相功能，所以再另外用稳态分相差动继电器选相三）TA断线，差动保护会误动 为了在单侧电源线路内部短路时电流纵差保护能够动作，因此差动继电器在动作电流等于制动电流时应能保证动作这样在一侧TA断线时差动保护会误动 解决方法：采取措施防止TA断线时差动继电器误动某厂家采用的措施是，：只有在两侧起动元件均起动，两侧差动继电器都动作的条件下才能发出跳闸命令为此，每一侧起动元件起动、并且差动继电器动作后都要向对侧发一个允许信号。
差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件: ① 本侧起动元件起动进入故障计算程序 ② 检查到本侧差动继电器动作满足上两条件向对侧发‘差动动作’允许信号 ③ 收到对侧‘差动动作’的允许信号这样当一侧TA断线，由于电流有突变或者有‘零序电流’，起动元件可能起动，差动继电器也可能动作但对侧没有断线，起动元件没有起动，在正常运行程序中没有检查差动继电器的动作，故不能向本侧发‘差动动作’的允许信号，所以本侧不误动四）由于两侧TA暂态特性和饱和程度的差异、二次回路时间常数的差异在区外故障或区外故障切除时出现差动电流（动作电流），容易造成差动继电器误动 解决方法：提高比率制动特性的起动电流和制动系数在制动量上增加浮动门槛五）两侧采样不同步，造成不平衡电流的加大线路纵差保。