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第 四 章 输电线路纵联保护Pilot Protection for Transmission Lines  第一节 输电线路纵联保护概述 第三节 方向比较式纵联保护 第四节 纵联电流差动保护 电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering Automation) * 一、引言（ 纵联保护的提出 ） 1. 电流、距离保护的缺陷 反映：一侧电气量，即只采集线路一侧的电气量 缺陷：Ⅱ段有延时，无法实现全线速动， M N 1 2 3 ≥220kV线路 难以满足快速性要求。 k1 k2 2. 反映线路两侧电气量的纵联保护 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、联合工作的保护。即线路两侧之间有纵向联系的保护。 纵联保护两端比较的电气量可以是流过两端的电流相量、电流相位和两端功率方向等，比较两端不同电气量的差别构成不同原理的纵联保护。 纵联保护特点：可以快速、可靠地区分本线路内部任意点短路与外部短路，即可以实现全线速动。 纵联保护：又称为单元保护。 Pilot Protection 或 Unit Protection 二、输电线路纵联电流差动保护原理 根据基尔霍夫电流定律，线路两侧电流参考方向如上图所示。 （1）当线路上没有内部故障或外部故障（K2）时，线路两侧的电流之和为零，即流入线路元件的电流之和为零； （2）当线路有内部故障（K1）时，线路两侧电流之和不为零。 输电线路纵联电流差动保护的工作原理： 当差动电流 时，认为是内部故障，保护动作。 输电线路纵联电流差动保护原理的特点 1、保护范围明确。保护范围是线路两侧电流互感器之间的范围。 2、动作速度快，可实现全线速动，即全线路瞬时切除区内故障。 这是由于纵联电流差动保护不需与相邻元件的保护配合。 3、不受系统振荡、系统运行方式变化的影响。 1. 两端电流相量和 三、输电线路两侧电气量的故障特征 M N k1 区内故障 M N k2 区外故障 （正方向：母线?线路） 2. 两端功率方向 M N k1 区内故障 区外故障 M N k2 两侧功率方向均为正 一侧功率方向为负 （正方向：母线?线路） 3. 两端电流相位特征 假设：两侧系统阻抗角、电势角相同，正方向：母线?线路 M N k1 区内故障 M N k2 区外故障 4. 两端测量阻抗 区内故障：两端距离Ⅱ段 ZII 均启动 区外故障：近端距离Ⅱ段 ZII 不启动，远端启动。 四、纵联保护基本原理 利用不同特征差异的电气量可以构成不同的纵联保护原理 （1）纵联电流差动保护原理（两端电流相量的故障特征） 正常运行和外部故障时（K2）： 内部故障时（K1）： 或 （2）方向比较式纵联保护原理（两端功率方向的故障特征） 正常运行和外部故障时（K2）：一侧功率正方向，一侧负方向。 内部故障时（K1）：两侧功率都为正方向。 （3）电流相位比较式纵联保护原理（两端电流相位的故障特征） 正常运行和外部故障时（K2）：两侧电流相位相差约为180°。 内部故障时（K1）：两侧电流相位相差约为0°。 （4）距离纵联保护原理（两端测量阻抗的故障特征） 正常运行和外部故障时（K2）：两端的距离Ⅱ段测量阻抗一侧 为反方向，另一侧为正方向。 内部故障时（K1）：两端的距离Ⅱ段测量阻抗都在正方向。 五、纵联保护基本原理的分类 1. 按原理分类 （1）方向比较式纵联保护: 功率方向、测量阻抗判断结果 （2）纵联电流保护：电流相量、电流相位 方向纵联保护 距离纵联保护 逻辑信号 电流数据信号 2. 按通道分类 导引线：≤10km，二次电气量，电流差动保护 电力线载波：最广泛，输电线路，要求线路故障时能动 微波：信息量大 光纤：信息量大，抗干扰，近年来被广泛采用 第二节 纵联保护两侧信息的交换 一、导引线通信（Pilot Wire Communication） 导引线 i 制动线圈 动作线圈 i 动作线圈 制动线圈 （a）环流式 （b）均压式 保护原理：电流差动原理 制动线圈 动作线圈 制动线圈 动作线圈 适用于短线路 二、电力线载波通信（Power Line Carrier Communication） 1. 原理 功率方向（电流相位） 高频信号（50－400k