摘要：通过对输电线路闭锁式纵联方向保护的原理的了解、保护动作过程、方向元件的要求、起动元件的要求及一些功能与问题的探讨，总结出了闭锁式纵联方向保护的本质。
关键词：闭锁式；纵联方向保护；启信；停信
1、基本原理
如果我们在输电线路的每一端都装设两个方向元件：一个是正方向元件F+，正方向故障时动作，反方向故障不动作；一个是反方向元件F-，正方向故障时不动作，反方向故障时动作（我们定义母线指向线路为正方向）。
那么在如图所示的线路上，NP线路发生短路，MN为非故障线路。通过观察我们可以发现：
对于故障线路NP，两端方向元件F+均动作，F-均不动作；
对于非故障线路MN，1端F+动作，F-不动作，而2端F+不动作，F-动作。
这也就是故障线路和非故障线路的特征区别。利用这种差别，我们可以判断区外还是区内故障，保护应该动作还是闭锁。闭锁式纵联方向保护的做法是：
在F+不动作，F- 动作的这一端持续发闭锁信号。这样，在非故障线路上至少有一端（近故障点端）会一直发闭锁信号（发信），两端保护收到该闭锁信号将会闭锁保护；在故障线路上，两端都不符合这一条件，所以闭锁信号会消失（停信），保护动作后就可以出口跳闸。
这就是闭锁式纵联方向保护的基本原理。
2、方向元件的要求
方向元件是用来判断区内/区外故障的，对于纵联方向保护至关重要，对于方向元件，需要满足以下几个要求：
（1）有明确的方向性，就是说F+只能在正方向可靠动作，F-只能在反方向可靠动作；
（2）F+元件可靠保护本线路全长；
（3）F-元件比F+元件动作得更快、更加灵敏。只要F-元件只要一动作，说明是反方向故障，立即持续发信闭锁保护。这就是反方向元件闭锁保护优先原则；
（4）F+ 动作则停止发信机发信；
3、起动元件的要求
（1）低定值起动元件动作，控制收发信机开始发信，在此之前，通道内没有闭锁信号；
（2）高定值起动元件动作后，终止正常程序，正式进入故障计算程序，保护开放；
（3）高低定值一般相差1.6~2倍。起动元件无方向性，灵敏度高；
假设上图中1、2端只设了一个起动元件，定值为1A。假设在NP上的某一点发生短路故障，产生的流过1端的故障电流恰好为1A，而流过2端的故障电流由于误差等原因略小于1A。那么会发生什么情况呢？
1端起动元件动作，发信，同时开放保护，F-不动作、F+ 动作，停信；2端起动元件一直未启动，一直没有发信。完了，很明显MN非故障线路上没有闭锁信号，保护误动作。
而如果我们设一个高定值2A，一个低定值1A，那么1端虽然低定值元件启动，发信，但是没有开放保护，这就避免了非故障线路的误动作。
4、远方启信功能
假设K点发生短路故障，MN线路上的故障电流达到1、2端起动元件高定值，高定值起动元件应动作开放保护。可万一2端（近故障点一侧）高、低定值起动元件由于某些原因都没动作，那么就不会发信，和上面的情况一样，会造成保护误动。
为了避免这种情况的发生，就设置了远方启信功能。即（1）本端低定值元件未动作；（2）收信机收到对端发的信号；满足这两个条件后，本端发信10s。这种由于收到对端信号而启动的发信，称为远方启信。也是为了防止保护误动而设置的。
5、母差、失灵保护停信的问题
如图，两侧均有电源，假设故障发生在断路器与CT之间，比如K点。K点在M端母线保护范围内，故母线保护动作跳开M母上所有开关，包括开关1。但是开关跳开后，故障点仍然没有切除。对于MN线路的纵联方向保护，M端判定为反方向故障，N端判定为正方向故障（方向判定以CT位置为参考）。所以M端持续发信，仍然闭锁N端的纵联方向保护。N端开关只能由后备保护带延时切除。这显然不是我们想要的。
为了解决这个问题，在保护装置后的端子上有“其他保护动作”的开关量输入端子。该开关量来自于母线保护和失灵保护的动作接点。母差或失灵保护一动作，该接点闭合。通知纵联方向保护得知母线保护动作后，立即停信，使N侧可以出口跳开开关2，切出故障。即使真的故障点在M母线上，那我们停信跳开N侧开关也没有什么不良后果。
但对于3/2接线方式，情况则不同。
3/2接线方式下，如果故障点真的在M母线上，那么母线保护动作后不能采取停信措施。因为此时边开关1跳开，故障点切除。而线路1、2仍然可以由N侧电源供电继续运行。如果母线保护停信，会使这两条线路停运。所以母差保护不应停信。母差保护动作接点不能接到“其他保护停信”端子上。那么如果故障点在边开关和CT之间的K点，通常的解决办法是，将失灵保护的动作接点接到“其他保护停信”端子上。K点故障，母差动作条边开关，故障点未切除，故障电流仍然存在。此时失灵保护动作跳中开关2，依靠失灵保护停信，跳线路1对侧开关。
6、结论
闭锁式纵联保护的本质：正常情况下，通道中无信号；故障时，非故障线路靠近故障点一侧发出闭锁信号，被该线路两端接受，将保护闭锁；而故障线路没有闭锁信号，保护出口跳闸。
作者简介：
王文飞（1982-），男，高级工程师，从事电力系统继电保护技术工作。
论文作者:王文飞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/4
标签：故障论文; 动作论文; 元件论文; 方向论文; 线路论文; 母线论文; 信号论文; 《电力设备》2018年第1期论文;