第五章輸電線路保護的全線速動保護
《電力系統繼電保護及安全自動裝置技術規程》規定
一、110～220kv中性點直接接地電力網中的線路保護，符合下列條件之一時，應裝設一套全線速動保護
1．根據系統穩定要求有必要時；
2．線路發生三相短路，如使發電廠廠用母線電壓低於允許值(一般約為70%額定電壓)，且其他保護不能無時限和有選擇地切除短路時；
3．如電力網的某些主要線路採用全線速動保護後，不僅改善本線路保護效能，而且能夠改善整個電網保護的效能。
二、對220kv線路，符合下列條件之一時，可裝設二套全線速動保護。
（一）根據系統穩定要求；
（二）複雜網路中，後備保護整定配合有困難時。
對於220kv以上電壓等級線路，應按下列原則實現主保護雙重化：
1．設定兩套完整、獨立的全線速動主保護；
2．兩套主保護的交流電流、電壓迴路和直流電源彼此獨立；
3．每一套主保護對全線路內發生的各種型別故障（包括單相接地、相間短路、兩相接地、三相短路、非全相執行故障及轉移故障等），均能無時限動作切除故障；
4．每套主保護應有獨立選相功能，實現分相跳閘和三相跳閘；
5．斷路器有兩組跳閘線圈，每套主保護分別起動一組跳閘線圈；
6．兩套主保護分別使用獨立的遠方訊號傳輸裝置。若保護採用專用收發信機，其中至少有乙個通道完全獨立，另乙個可與通訊復用。如採用復用載波機，兩套主保護應分別採用兩台不同的載波機。
三、對於330~500kv線路，應裝設兩套完整、獨立的全線速動保護。接地短路後備保護可裝設階段式或反時限零序電流保護，亦可採用接地距離保護並輔之以階段式或反時限零序電流保護。相間短路後備保護可裝設階段式距離保護。
500kv線路的後備保護應按下列原則配置
1．線路保護採用近後備方式。
2．每條線路都應配置能反應線路各種型別故障的後備保護。當雙重化的每套主保護都有完善的後備保護時，可不再另設後備保護。只要其中一套主保護無後備，則應再設一套完整的獨立的後備保護。
3．對相間短路，後備保護宜採用階段式距離保護。
4．對接地短路，應裝設接地距離保護並輔以階段式或反時限零序電流保護；對中長線路，若零序電流保護能滿足要求時，也可只裝設階段式零序電流保護。接地後備保護應保證在接地電阻不大於300ω時，能可靠地有選擇性地切除故障。
5．正常執行方式下，保護安裝處短路，電流速斷保護的靈敏係數在1．2以上時，還可裝設電流速斷保護作為輔助保護。
第一節輸電線路的縱聯差動保護
一、概述
超高壓輸電電網要求繼電保護快速動作。繼電保護的快速動作可以減輕故障元件的損壞程度，提高線路故障後自動重合閘的成功率，特別是有利於故障後電力系統的穩定性。在近幾十年，我國繼電保護工作者為提高保護的動作速度作了很大努力，取得顯著成效，其中對電力系統影響最大的是反映故障分量的超高速繼電保護原理的應用。
輸電線路保護的全線速動保護是指利用輸電線路兩端的電氣量訊號進行比較，來判斷故障點是否**路內部，以決定是否動作的一種保護。線路兩端的電氣量訊號的傳輸通道從縱聯差動保護的角度上講有四種方式，即導引線、輸電線路、微波和光纖。利用這四種通道可以構成縱差動保護（導引線保護）、高頻保護（載波保護）、微波保護和光纖保護。
這四種傳遞訊號的方式雖然不同，但結果卻是相同的，即能快速切除全線範圍內的故障，沒有後備保護作用。
輸電線路的縱聯差動保護是用輔助導線將被保護線路兩側的電氣量連線起來，通過比較被保護線路的始端與末端電流的大小及相位構成的保護，因此又叫導引線縱聯保護（又稱導引線保護）。
二、基本工作原理
**路兩側裝設效能和變比完全相同的電流互感器，兩側電流互感器一次迴路的正極性均置於靠近母線側，二次迴路用電纜將同極性端相連，差動保護的線圈則並於電流互感器二次迴路的閉環回路上，如圖5-1所示。
當線路正常執行或外部故障時，差動保護線圈中流入的電流為兩側電流互感器二次電流之和，而兩側電流的相位卻相反，它們相互抵消，即相當於差動保護線圈中沒有電流流過。如圖5-1（a）所示，短路電流為：
＝0 （5-1）
保護不動作，實際上由於兩側電流互感器的效能不可能完全相同，因而會有乙個不平衡電流流入差動保護的差動線圈。
假設線路內部發生故障時：
（1）若輸電線路為單側電源，流入保護的電流為：
（5-2）
當流入保護中的電流大於保護的整定電流時，保護動作，斷開電源側斷路器。
（2）若線路兩側電源，流入保護的電流為：
5-3）
當電流大於保護動作電流時，保護動作，瞬時跳開線路兩側的斷路器。
三、縱聯差動保護的不平衡電流
由於電流互感器總是有勵磁電流，且勵磁特性不完全相同，即使是同一製造廠生產的相同型號、相同變比的電流互感器也是如此。因此，正常執行和外部故障時，差動線圈中流入的電流不為0。
（5-4）
電流稱為不平衡電流。它等於兩側電流互感器的勵磁電流相量差。外部短路時，短路電流使鐵芯嚴重飽和，勵磁電流急劇增大，從而使比正常執行時大很多。
四、縱聯差動保護的特點
縱聯差動保護是測量兩側電氣量的保護，能快速切除被保護全線範圍內故障，不受負荷及系統振盪的影響，靈敏度高，動作速度快，構成原理簡單。但存在兩個缺陷：一是必須裝設與一次線路等長的二次線路來構成保護迴路，極易造成二次線路的斷線和短路，從而造成保護的誤動、拒動。
二是沒有後備保護，一旦保護拒動可能造成嚴重的後果，必須裝設專門的後備保護。
為了充分利用縱聯差動保護的優點避免缺陷構成危害，輸電線路的縱聯差動保護通常應用於線路較短的重要線路上，以及發電機、變壓器、母線、電動機等元件保護上。
第二節輸電線路高頻保護概述
對於超高壓、遠距離輸電線路，為了能滿足系統的穩定性，線路上任何地方發生故障，繼電保護都應該無時限動作於跳閘。高頻保護克服了輸電線路縱聯差動保護的缺點，充當了超高壓輸電線路的主保護。所謂高頻保護是將線路兩端的電氣量轉化為高頻電流訊號（一般為50~300khz），然後利用輸電線路構成的高頻通道將此訊號送至對端進行比較，決定保護是否動作的一種保護。
目前廣泛採用的高頻保護有：高頻閉鎖方向保護、高頻閉鎖距離保護、高頻閉零序保護等。從嚴格意義上講，利用微波通道構成的微波保護和利用光纖通道構成的光纖保護都屬於高頻保護。
一、高頻保護基本知識
（一）高頻通道的構成
高頻通道從廣意上講有載波通道、微波通道和光纖通道，在此講述的是輸電線路構成的高頻通道。輸電線路高頻通道是利用輸電線路作為傳輸媒介：具有高安全性和可靠性，是我國電力排程和繼電保護最普遍使用的通道。
對繼電保護來說分專用和復用通道兩種，其基本結構如圖5-2，專用通道用相——地耦合圖5-2（a），復用通道一般為允許式圖5-2（b），常採用相——相耦合。
相——地耦合的通道是由阻波器、耦合電容器、連線濾波器、高頻電纜、高頻收、發信機組成。
（1）阻波器：由電感線圈和可變電容併聯組成，併聯諧振時，對於載波訊號電流呈現為高阻抗（大於800ω），阻止載波訊號向母線分流，使載波訊號電流沿高壓線路向對端傳送，特別是該上當母線或其他出線發生故障時，將資訊短路。對工頻電流為低阻抗（約為0.
4ω），暢通無阻。
（2）耦合電容器：與阻波器相反，對載波訊號為低阻抗，暢通無阻，對工頻電流為高阻抗，阻止分流，防止高電壓對通訊裝置的危害。
（3）連線濾波器：耦合電容器與連線濾波器共同組成乙個「帶通濾波器」。主要是阻抗匹配作用，由於220kv輸電線路的波阻抗約為400ω左右，330kv、500 kv線路，沿線路阻抗約為300ω左右。
系統中用的高頻電纜一般有75ω，100ω等，需要進行阻抗匹配，防止電磁波在傳送過程中產生反射，以減少高頻訊號的衰耗，提高傳輸效率。
（4）高頻電纜：用來連線高頻收發信機和連線濾波器。高頻電纜採用同軸電纜，早期阻抗為100ω，近年按通訊標準採用75ω，一是減少高頻訊號的衰耗，二是減少外部訊號對高頻訊號的干擾。
（5）高頻收、發信機
高頻收、發信機是專門用於傳送和接收高頻訊號的裝置。高頻發信機將保護訊號進行調製後，通過高頻通道送到對端的收信機中，也可為自己的收信機所接收，高頻收信機收到本端和對端傳送的高頻訊號後進行解調，變為保護所需要的訊號，作用於繼電保護，使之跳閘或閉鎖。
高頻收發信機的型號有很多，現以按「四統一」原則設計的高頻收發信機為例，介紹其工作原理。原理圖見5-3所示。正常執行時，沒有保護命令輸入，裝置不向通道傳送高頻訊號。
當線路發生故障時，繼電保護動作「起動發信機」，觸點閉合，經「介面迴路」、「邏輯迴路」，控制「晶振合成」發出f0高頻訊號。該訊號經「前置放大」、「功率放大」放大後，通過「線路濾波」送往通道。當繼電保護送來「停信」訊號時，發信迴路由「介面迴路」控制立即停止發f0高頻訊號。
收信機迴路由收信濾波器、高頻解調、收信起動、介面迴路組成。發信迴路發信時由邏輯迴路送出一直流電位，控制收信濾波器中的開關門，使其關閉，拒絕接收功率放大器來的高頻大功率訊號及對側送來的高頻訊號。而本側的高頻訊號直接從「前置放大」引入小功率訊號至收信機濾波器。
本側停信時，開關門開啟，以接收對側傳來的高頻訊號。被接收的訊號經過高頻解調，被解調成12kz的中頻訊號，再經中頻濾波和放大後輸出兩路訊號，一路經「介面迴路」作為收信輸出訊號送至繼電保護，另一路作為通道衰減增加超過3bb的告警指示訊號。
「保護故障」是保護裝置發生故障時送出的報警，該觸點閉合後經「介面迴路」去起動發信迴路發高頻訊號，以閉鎖兩側的保護裝置，防止誤跳閘。
該收發信機具有通道檢查和遠方起動功能。當按動本側「邏輯迴路」面板上的試驗按鈕，發信機迴路瞬時起信將高頻訊號送至對側，對側收信迴路收到訊號，通過邏輯迴路使對側發信機發信，這就是遠方起動功能。通道檢查過程是本側先發200ms，然後本側停信5s，再發10 s，本側輸出端訊號波形如圖5-4所示。
本側訊號與對側訊號電平不同，以便於區別。
高頻收發信機裝置中的逆變電源是向整個裝置提供直流的自穩壓電源。它的基本原理框圖如圖5-5所示。逆變電源首先將直流變為交流（逆變），再經降壓、整流、自穩壓到所需電壓值。
對高頻收發信機有-40v、+24v、+15v、-15v四組電壓輸出。無論哪一組電壓失壓，都能輸出乙個電源故障訊號。
全線速動保護
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