高频保护
高频保护原理
高频保护原理高频保护是指在高频电路中采取一定的措施，以防止电路受到过载、短路或其他异常情况而损坏。
在高频电路设计中，保护原理是非常重要的，它可以有效地保护电路的稳定运行，延长电路的使用寿命，提高电路的可靠性和安全性。
下面将介绍一些常见的高频保护原理及其应用。
首先，过载保护是高频电路中常见的保护原理之一。
在高频电路中，由于工作环境的复杂性，往往会出现瞬时的过载情况，如果没有有效的保护措施，电路很容易受到损坏。
因此，采用过载保护原理是非常必要的。
过载保护的实现方式有很多种，例如采用过载保险丝、过载保护电路等。
这些保护措施可以在电路受到过载时迅速切断电源，保护电路不受损坏。
其次，短路保护也是高频电路中常见的保护原理之一。
短路是指电路中两个或多个节点之间直接相连，导致电流过大，从而损坏电路。
为了防止短路对电路造成损害，可以采用短路保护原理。
短路保护的实现方式包括采用熔断器、短路保护电路等。
这些保护措施可以在电路发生短路时及时切断电源，防止电路受到损坏。
另外，过压保护也是高频电路中常见的保护原理之一。
在电路工作过程中，往往会受到外部环境的影响，导致电压超过正常范围，从而对电路造成损害。
为了防止过压对电路造成损害，可以采用过压保护原理。
过压保护的实现方式包括采用过压保护电路、过压保护器等。
这些保护措施可以在电路受到过压时迅速切断电源，保护电路不受损坏。
最后，温度保护也是高频电路中常见的保护原理之一。
在电路工作过程中，往往会产生大量的热量，如果不能有效地散热，会导致电路温度过高，从而对电路造成损害。
为了防止温度对电路造成损害，可以采用温度保护原理。
温度保护的实现方式包括采用温度传感器、温度保护电路等。
这些保护措施可以在电路温度过高时及时切断电源，保护电路不受损坏。
总之，高频保护原理在高频电路设计中起着非常重要的作用。
通过采用过载保护、短路保护、过压保护和温度保护等原理，可以有效地保护电路，延长电路的使用寿命，提高电路的可靠性和安全性。
高频保护的基本原理
高频保护的基本原理
高频保护是一种保护电路中的高频电路元件免受电路中高频电
流和高频信号干扰的技术手段。
其基本原理是通过在电路中引入一定的电感和电容元件，来阻隔高频电流和高频信号的传输，从而保护电路中的高频元件不受损坏。
具体来说，高频保护的基本原理包括以下几个方面：
1. 电感保护原理：电感具有阻抗的作用，可以对高频电流起到阻隔作用，从而保护电路中的高频元件。
在电路中引入适当的电感元件，可以有效地降低电路中的高频电流和高频信号，从而保护高频元件不受损坏。
2. 电容保护原理：电容具有对电流的滤波作用，可以对高频信号起到滤波作用，从而保护电路中的高频元件。
在电路中引入适当的电容元件，可以有效地滤波高频信号，从而保护高频元件不受损坏。
3. 屏蔽保护原理：屏蔽是一种通过引入金属屏蔽来阻隔高频信号的技术手段。
在电路中引入金属屏蔽可以有效地阻隔高频信号的传输，从而保护高频元件不受干扰和损坏。
4. 地线保护原理：地线是一种可以将电路中的电流和电信号引入地面的技术手段。
在电路中引入适当的地线可以有效地将高频电流和高频信号引入地面，从而保护高频元件不受干扰和损坏。
综上所述，高频保护的基本原理是通过引入适当的电感和电容元件，以及金属屏蔽和地线技术，来阻隔高频电流和高频信号的传输，从而保护电路中的高频元件不受损坏。
南昌大学继电保护第八章电网高频保护
(2)按通道工作频率分为电力载波通道的高频保护； 微波保护 (3)按高频信号作用分为闭锁信号、允许信号及 跳闸信号： （4)按高频通道工作方式可分为线路正常运行时 长期发信工作方式及只有在线路故障时才启动发 信的故障启动发信方式。 (5)按对高频信号的调制方式可分为幅度调制和 频率调制。 (6)按两端高频信号的频率的异同可分力单频制 和双频制。
三、高频保护的构成
高频保护由继电部分和通信部分构成。继电部 分，对反应工频电气量的高频保护是在原有保护 原理上发展起来的，所以保护原理与原有保护原 则相似．而对于不反应工频电气量的高频保护来 说，则继电部分根据新原理构成。 通信部分出收发信机和通道组成。构
成高频保护的方电气量的高频保护为例，说
明继电部分和通信部分的工作情况。继电 部分根据被反应的工频电气量性质的高频
信号(它通过通道,从线路一端传送到另一端,对端 收信机收到高频信号后，将该高频信号还原成继 电部分所需的工频信号通过继电部分进行比较)， 决定保护装置是否动作.这高频信号也称为载波信 号，这种通信方式也称为载波通信，其通道也称 为载波通道。
(gp正常无高颇信号方式)；(c)“穗领”方式
所谓“短时发信”方式是指在正常运行情况 下，收、发信机一直处于不工作状态，高频通道 中没有高频信号通过。只有在系统中发生故障时， 发信机才由起动元件起动，高频通道中才有高频 信号通过。故障切除后，发信机经一定延时后自 动停止发信，通道中的高频信号也随之中断。因 此，又称为正常无高频信号方式，如图7—2(b) 所示。“短时发信”方式的优点是，可以减少对 相邻通道中信号的干扰和延长收、发信机的寿命， 但要求保护中应有快速动作的起倍元件。为了对 通道和收、发信机进行完好性的检查，要有人工 起信措施。目前我国生产的高频保护多采用“短
电力系统中电网的继电高频保护
电力系统中电网的继电高频保护高频保护的优点是动作迅速、灵敏度高，而且能瞬时地从两端切除线路上任何一点的故障，在多电源的复杂电网中也能保证选择性；缺点是价格昂贵，结构复杂，调试技术也较复杂，不能作为相邻线路的后备保护。
所以，只有在超高压远距离的输电线路上，采用其它原理的保护不能满足要求时，才考虑采用高频保护。
一、高频保护的作用及要求在现代的高压电力系统中，为了缩小故障的损害程度，满足并列运行稳定性的要求，常常自线路两侧瞬时的切除线路上的任何一点故障，以前讨论的各种保护除纵联差动保护外，都不能满足这一要求，而纵联差动保护的实现又受到技术经济条件的限制，因此，为了快速切除高压远距离输电线上的故障，必须采用高频保护。
作为超高压输电线路的主保护——高频保护必须满足在系统各种可能运行方式下被保护线路出现的各种形式短路时都可靠动作。
而在被保护线路的外部发生短路时，保护都不动作。
二、高频保护的构成及特点高频保护的结构由继电部分和通讯部分组成。
继电部分，对反应工频电气量的高频保护来说，因这类高频保护是在原有的保护原理上发展起来的，如方向高频保护、距离高频保护、电流相位差动高频保护等，所以它们的继电部分与原有的保护原理相似。
通讯部分由收发讯机和通道（包括加工结合设备）组成。
继电部分是根据被反应的工频电气量性质的高频讯号（这高频讯号通过通道，自线路的一端送到另一端，对端收讯机收到这高频讯号后，将该高频讯号还原成继电部分所需要的讯号并进行比较），以决定保护装置是否动作。
高频保护具有如下一些特点：1、在被保护线路两侧各装半套高频保护，通过高频讯号的传送和比较，以实现保护的目的，它的保护区只限于本线路；2、因高频保护不反应被保护线路以外的故障，因此，不能作下一段线路的后备保护，所以线路上还需装设其它保护做本段及下一段线路的后备保护；3、选择性好，灵敏度高，广泛应用在110—220千伏及超高压电网中作线路主保护；4、保护结构比较复杂，价格也较昂贵。
高频保护
（3）高频信号的作用
跳闸信号：
P
跳闸
P
≥1
高频信号
＆
高频信号
跳闸
高频
允许信号：
P
≥1
跳闸
闭锁信号：
P
跳闸
≥1
跳闸
P
＆
＆
跳闸
P
＆
跳闸
PLeabharlann ＆跳闸信号
高频信号
高频信号
高频信号
高频信号
3、高频闭锁方向保护 原理：根据被线路两侧的方向元件分别对短路 的方向作出判断，并利用高频信号作出综合判 断，进而决定是否跳闸的一种保护。 发信方式：国内广泛应用的高频闭锁方向保护 采用故障起动发信方式，并规定线路两端功率 由母线指向线路为正方向，由线路指向母线为 反方向。 要求：在故障时在起动元件灵敏度范围内应 可靠起动发信及起动保护。
闭锁，使两侧保护不能跳闸。
继电 部分
通信部分
2、高频保护
（1）高频通道 “相-地”制高频通道的构成。
收信机
收信机
发信机
发信机
（2）高频信号与高频电流关系
故障起动方式：电力系统正常运行时收发信机 不发信，通道中无高频电流。当电力系统故障 时，起动元件起动收发信机发信。 优点：对邻近通道的影响小，可以延长收发信 机的寿命。 缺点：必须有起动元件，且需要定时检 查通道是否良好。
当短路电流为正半周时，高频发信机发出高 频信号，而在负半周时则不发出信号。 当被保护范围内部故障时，由于两侧同时发 出高频信号，也同时停止发信。在两侧收信机收 到的高频信号是间断的。 当被保护范围外部故障时，由于两侧电流 相位相差180°，线路两侧的发信机交替工作， 收信机收到的高频信号是连续的高频信号。
高频保护
高频保护
高频保护的基本原理是反映被保护线路两端的电流大小和相位，即将两端的电气量调制成高频信号，利用高频通道将高频信号相互送到对侧，再由各自的保护装置将收到对侧的信号与本侧信号进行比较，判断是内部还是外部的，从而决定保护是否动作。
一般采用输电线路的本身，采取“相—地”制方式作为高频通道，高频通道工作方式一般采用短路时发信号方式（即正常时通道中无高频信号）。
高频保护包括相差高频保护和功率方向闭锁高频保护，相差
高频保护是测量比较被保护线路两侧电流和相位的。
功率方向闭锁保护是比较保护线路两侧的功率方向，规定功
率方向由母线指向某线路为正，指向母线为负，线路内部故障，
两侧功率方向都由母线指向线路，保护动作跳闸，信号传递方向
相同。
最大优点，是无时限的从被保护线路两侧切除各种故障，不
需要相邻线路的配合，相差高频保护不受系统振荡影响。
高频保护定义及应用
高频保护概述⏹定义及应用⏹基本结构⏹高频通道的构成及工作方式⏹高频信号⏹收发信机工作方式⏹分类定义及应用⏹定义：将线路两端的电气量转换为高频信号，利用输电线路构成的高频通道，将高频信号传送至对端进行比较，从而决定是否动作的一种继电保护。
⏹应用：110KV重要线路、220KV及以上线路⏹高频保护不能单端运行。
基本结构框图高频通道的构成及工作方式构成：有“相－相”制和“相－地”制两种。
我国常用“相－地”制1、输电线路：传送工频和高频信号2、高频阻波器：将高频信号的传送范围限制在被保护线路内。
即通工频阻高频。
为由电感线圈与可变电容器组成的并联谐振回路，谐振频率为高频信号的频率。
3、耦合电容器（结合电容器）：将低压的高频收发信机与高压的输电线路隔离；与连接滤波器构成高频串联谐振回路，通高频。
即通高频阻工频。
4、连接滤波器：两侧分别构成高频串联谐振回路，通高频；两侧阻抗与连接元件的波阻抗相匹配，以减少高频能量的附加损耗。
5、放电间隙：防止过电压对收发信机的损坏。
接地刀闸：检修、调试高频保护时保证人身安全。
6、高频电缆：将室内的收发信机与室外设备连接起来并屏蔽干扰信号。
7、高频收发信机：发送和接受高频信号。
工作方式：1、故障时发信方式（正常时无高频电流方式、短期发信方式）（a）2、长期发信方式（正常时有高频电流方式）（b）3、移频方式（c）高频信号⏹定义：指线路故障时两端保护所传送的信息或命令。
⏹高频电流：频率为40～500kH Z之间的电流。
⏹利用方式根据收信机输出信号与本侧保护输出信号之间的逻辑关系分为：1、允许信号：允许保护动作跳闸的高频信号。
闭锁信号：制止保护动作将保护闭锁的高频信号。
3、跳闸信号：线路对端发来的直接使保护动作跳闸的高频信号。
收发信机工作方式⏹单频制：各侧收信机和发信机工作频率相同即收信机不仅可接受本侧发信机发送的信号还可接受对侧发信机发送的信号。
⏹双频制：各侧收信机和发信机工作频率不同即收信机只接受对侧发信机发送的信号。
8.电网的高频保护
高频方向保护
高频闭锁方向保护通过高频通道间接比 较被保护线路两端的功率方向，以判断 是保护范围内部故障还是外部故障。 保护采用故障时发信方式，并规定线路 两端功率从母线流向线路时为正方向， 由线路流向母线为负方向。
高频方向保护
当系统发生故障时，若功率方向为正，则高 频发信机不发信，
输 电 线 路 保 护 小 结
对继电保护装置的四个基本要求，最重要的是 可靠性，也是电力系统作保护配置时应首先考 虑的因素。
对于35kV以下的小电流接地系统输电线路保护，要 求发生任何类型的相间短路时跳三相，并进行三相 一次自动重合闸，一般配置电流速断、过电流保护 及三相一次自动重合闸装置；对于单相接地故障， 要求配置单相接地选线保护装置。当有两个以上电 源并联运行时，为获得切除故障的选择性，要求电 流保护具有方向性，即方向电流保护。对于双回平 行输电线路，根据需要配置横差动保护。 对于大电流接地系统110kV环网输电线路，发生任何 类型的相间、接地故障均要求切除三相，并进行检 定重合闸装置，一般配置相间距离保护和反应接地 故障的零序方向电流保护及检定重合闸装配。
高频保护的分类
按高频信号作用分为闭锁信号、允许信 号、跳闸信号； 按高频通道工作方式分为线路正常运行 时长期发信工作方式及只有在线路故障 时才启动发信的故障启动发信方式。 按对高频信号的调制方式可分为幅度调 制和频率调制； 按两端高频信号的频率的异同分为单频 制和双频制。
发展及应用
自20世纪的20年代末和30年代初，高频闭锁方 向保护和电流相位差动高频保护相继问世。从 20世纪50年代起，这两种高频保护得到不断改 进和发展。 目前，高频闭锁方向保护和电流相位差动高频 保护（其中包括高频距离保护）已成为220KV及 以上电网的主保护，在110-220kv输电线路上高 频保护的动作时间为50ms左右，在330kv及以上 线路为40ms以下。它们对于电力系统的稳定运 行和安全可靠的工作起了十分重要作用。
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闭锁，使两侧保护不能跳闸。
长期发信方式：电力系统正常运行时，收发信 机连续发信，高频电流持续存在，用于监视通 道是否完好。而高频电流的消失代表高频信号。 优点：通道的工作状态受到监视，可能性高。 缺点：增大了通道间的干扰，并降低了收发信 机的使用年限。 正常运行时发出频率 f 1 移频发信方式: 的高频电流，用于监视通道。 故障时，收发信机发出频率为 f 2 的高频 电流，频率为 f 2 的高频电流代表高频信号。
起动 元件
禁 止 门 ＆ 禁 止 门
发信机 收信机 跳闸
通道
功率方 向元件
对于保护1的方向元件判断故障为正方向，与 门有输出，经t2延时后使本侧高频收、发信机 停信，另一方面经禁止门2准备出口跳闸。因 保护2的方向元件判断故障为反方向，与门无 输出，高频收、发信机连续发出高频信号，闭 锁本侧保护。
起动 元件
4、相差高频保护
原理：比较被保护线路两侧电流的相位，即 利用高频信号将电流的相位传送到对侧去进 行比较，称为相差高频保护。 假设：线路两侧的电势同相，系统各元件的 阻抗角相同（实际上有差别的）。
IM
K1
IN
保护
K2
保护
IM IM
IN
同相
IN
反向， 相位差 度。 180
为实现比相，须把线路对端的电流的信号传送 到本端且能代表原工频电流的相位，由比相系 统给出比较结果。 若两侧电流相位差近于0°时，保护判断为被 保护范围内部故障，应瞬时动作切除故障。 若两侧流相位差接近于180°时，保护判断 为外部故障，应可靠将保护闭锁。
（1）高频保护构成
通道（线路） 跳 闸 跳 闸
继电 部分
收信机 发信机 通信部分号
收信机 发信机
继电 部分
（2）微波保护
跳 闸 通道（空间） 继电 部分 收信机 发信机 通信部分 收信机 发信机 继电 部分
跳 闸
（3）光纤保护构成
跳 闸
跳 闸
继电 部分
收信机 发信机
光电 转换
通道（光纤）
光电 转换
禁 止 门 ＆ 禁 止 门
发信机 收信机 跳闸
பைடு நூலகம்
通道
功率方 向元件
延时元件KT2的作用是等待对侧高频信号的到 保护3，4的功率方向元件判断故障为正 记忆元件KT1的作用是防止外部故障切除后， 来，防止区外故障造成保护的误动作。 方向，因此，两侧的收、发信机均停信 近故障点侧的保护起动元件先返回停止发信， “禁2”开放，两侧保护分别动作于出口跳 而远故障点侧的起动元件和功率方向元件后 闸。 返回，造成保护误动作跳闸。
收信机 发信机
继电 部分
通信部分
2、高频保护
（1）高频通道 “相-地”制高频通道的构成。
收信机 发信机
收信机 发信机
（2）高频信号与高频电流关系
故障起动方式：电力系统正常运行时收发信机 不发信，通道中无高频电流。当电力系统故障 时，起动元件起动收发信机发信。 优点：对邻近通道的影响小，可以延长收发信 机的寿命。 缺点：必须有起动元件，且需要定时检 查通道是否良好。
４.4 高频保护
线路纵联差动保护只适用于短线路，对 于长线路纵联差动保护不能采用。 广义高频保护就是很好解决了纵联差动 保护的辅助导引线问题的一类保护。随着解 决方式的不同，称谓也不一样，即高频保护、 微波保护、光纤保护等。
1、广义高频保护原理及构成
其工作原理：将线路两端的电流相位或功 率方向转换成高频信号（高频保护信号频 率为40KHz~500KHZ、微波保护信号频率 6 为 300MHz ~ 30000MHz 、光纤频率高达 10 GHz ， 利用线路、空间或光纤通道传送到对侧， 解调出相位或功率方向信号，比较两端电 流相位或功率方向，决定保护是否动作。
.
.
A侧 频 号 高信
t
t
.
.
.
.
B侧 频 号 高信
t
t
.
.
.
.
两 收信 收 侧 机 到 高频 号 的 信
t
.
t
.
结 论
保护区内故障：两侧收信机收到的高频 信号重叠约10ms，于是保护瞬时动作， 立即跳闸。即使内部故障时高频通道遭 破坏，不能传送高频信号，但收信机仍 能收到本侧发信机发出的间断高频信号， 因而不会影响保护跳闸。 保护区外故障：两侧的收信机收到的高频 信号是连续的，线路两侧的高频信号互为
（3）高频信号的作用
跳闸信号：
P 高频信号
≥1
跳闸
P 高频信号
＆
跳闸
高频
允许信号：
P
跳闸
闭锁信号：
P
跳闸
≥1
≥1
跳闸
P
＆
＆
跳闸
P
＆
P 跳闸
＆
跳闸
信号
高频信号
高频信号
高频信号
高频信号
3、高频闭锁方向保护 原理：根据被线路两侧的方向元件分别对短路 的方向作出判断，并利用高频信号作出综合判 断，进而决定是否跳闸的一种保护。 发信方式：国内广泛应用的高频闭锁方向保护 采用故障起动发信方式，并规定线路两端功率 由母线指向线路为正方向，由线路指向母线为 反方向。 要求：在故障时在起动元件灵敏度范围内应 可靠起动发信及起动保护。
方向元件：正向时使高频收、发信机停信。反向 时，高频收、发信机继续发信。 电力系统正常运行时，起动元件不起动，高频收、 高频闭锁方向保护原理框图： 发信机不发信，保护不开放。
起动 元件
禁 止 门 ＆ 禁 止 门
发信机 收信机 跳闸
通道
功率方 向元件
当BC线路故障时：线路AB、BC上的高频保 护均分别起动发信。
IM IM
IN
反相 同相
IN
当短路电流为正半周时，高频发信机发出高 频信号，而在负半周时则不发出信号。 当被保护范围内部故障时，由于两侧同时发 出高频信号，也同时停止发信。在两侧收信机收 到的高频信号是间断的。 当被保护范围外部故障时，由于两侧电流 相位相差180°，线路两侧的发信机交替工作， 收信机收到的高频信号是连续的高频信号。