高频闭锁方向保护
高频保护的通道构成
五、四端网络的输入、输出、 特性阻抗及匹配
1.四端网络 2.输入阻抗 3.输出阻抗 4.匹配 5.特性阻抗ZC
六、四端网络的各种衰耗及测定
固有衰耗 bi 介入衰耗
工作衰耗 b0 p
传输衰耗 bt
bit
分流衰耗 bs
回波衰耗 brt
反射衰耗 brf
跨越衰耗 bc
固有衰耗 bi
固有衰耗表示当四端网络匹配连 接时输入端功率与输出端功率的相 对电平。在实际工作中要保持负载 阻抗与接入端特性阻抗在整个频段 内相等是不可能的，所以固有衰耗 没有实际意义，不测量。
C1是耦合电容，属于一次设备，可以 防止高电压进入二次设备。C2是二次侧的 电容。L1是一次侧电感。L1是一次侧电感。 L2是二次侧电感。M是L1和L2间的互感。 这些元件协同工作，完成滤波和耦合作用。 它是一个不对称的四端网络，线路侧的特 性阻抗和输电线的特性阻抗匹配，电缆侧 的特性阻抗和高频电缆侧的特性阻抗匹配。 图中，R2是高频电缆的输入电阻；RL是线 路的输入电阻。
❖电平表的内阻有75Ω、150Ω、600Ω 和高阻（75kΩ） ❖常用的方法有跨接法和终端测量法。
跨接测量法 跨接法
1、高阻档。
2、宽频档（元件 测量）与窄频档 （通道测量）。
3、“1”用平衡表 记，（被测两点 均不接地）“2”、 “3”用不平衡表 记。
终端测量法
将被测物断开，用电平表代替被测物， 使电平表内阻等于被测物的输入阻抗。 一般不采用。
二、载波通道的构成
相-地耦合方式
JL 收发信机
JL 收发信机
相-相耦合方式
JL 载波机
JL 载波机
三、电平的概念
电平有相对电平和绝对电平 之分，电平的单位有分贝和奈 培。用电平单位的优点有二：
国家电网继电考题7
一. 单选题（共50题,共50分）5. 对上、下级保护之间进行灵敏度配合时，下级保护灵敏度应比上级保护灵敏度（）。
（1分）13. 《继电保护和安全自动装置技术规程》规程规定，无时限电流速断保护的最小保护范围不小于线路全长的（）。
（1分）16. 功率方向继电器与电流互感器和电压互感器之间的连接方式，称为（）。
（126. 《继电保护和安全自动装置技术规程》规定限时电流速断保护灵敏系数应29. 在发电机纵差动保护中，为了避免电流互感器二次回路断线时误动作，保护的动作电流应大于发电机的（）。
（1分）32. 我国220kV及以上系统的中性点均采用( )。
（1分）34. 输入到微机保护装置中的电压互感器二次电压信号，可通过（）变换为满足模数35. 电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，停D.延时断开★检查答案标准答案：B答题结果：正确！答题结果：错误！41. 阻抗继电器的作用是测量短路点到保护安装处的（）。
（1分）A.电压B.电流C.距离D.功率★检查答案标准答案：C答题结果：正确！答题结果：错误！42. 有一整定阻抗为的方向阻抗继电器，当测量阻抗时，该继电器处于（）状态。
（1分）A.动作B.不动作C.临界动作D.失灵状态★检查答案标准答案：A答题结果：正确！答题结果：错误！A.距离保护暂态超越44. 发电机采用低电压过电流保护与采用复合电压过电流保护进行比较，其结果是（）。
（148. 双绕组变压器纵差动保护两侧电流互感器的变比，应分别按两侧（）选择。
（150. 某35 kV系统通过输电线路向负荷供电，当线路末端发生三相短路时，短路电流为3.5 kA，二. 多选题（共5题,共5分）4. 某变压器差动保护采用带速饱和变流器的差动继电器，当空载合闸时，由于变压器容量较大，励磁涌流与故障电流相当，此时保护（）。
（1分）三. 判断题（共25题,共25分）1. 发电机中性点有三个引出端时，定子绕组发生匝间短路故障，应装设单元件式横联差动保护。
四川大学继保讨论课
5、讨论纵联保护和阶段式保护的区别并说明纵联比较式保 护与纵联差动保护的基本原理。 纵联保护与阶段式保护的根本差别在于，阶段式保护仅 检测、反应保护安装处一端的电气量，其无延时的速动段 （即第Ⅰ段）不能保护全长，只能保护线路的一部分，另一 部分则需要依靠带有一定延时的第Ⅱ段来保护；而纵联保护 通过通信联系，同时反应被保护线路两端的电气量，无需延 时配合就能够区分出区内故障与区外故障，因而可以实现线 路全长范围内故障的无时限切除。 纵联比较式保护通过比较线路两端故障功率方向或故障 距离来区分区内故障与区外故障，当线路两侧的正方向元件 或距离元件都动作时，判断为区内故障，保护立即动作跳闸； 当任意一侧的正方向元件或距离元件不动作时，就判断为区 外故障，两侧的保护都不跳闸。
9、什么是励磁涌流，其特点有哪些，讨论防止由励磁涌流 引起保护误动作的措施。
电压突然增加（空载合闸、故障消失电压恢复）的暂态 过程中，磁通不能突变，产生暂态磁通，可能导致变压器严 重饱和，产生很大的励磁电流，可达到励磁电流的6~8倍， 称之为励磁涌流。励磁涌流完全是差动电流，可能导致差动 保护误动。特点：（1）含有很大的非周期分量。（2）波形 偏向时间轴一侧，并出现间断。（3）含有大量的高次谐波 分量，以二次谐波为主。防误动措施：（1）采用具有速饱 和铁芯的差动继电器。（2）采用涌流鉴别方法闭锁差动保 护。（3）采用不受涌流影响的主保护，例如作为变压器主 保护之一的瓦斯保护。
变压器过电流保护：(1)对并列运行的变压器，应考虑切 除一台最大容量变压器时，在其他变压器中出现的过负荷。 当各台变压器容量相同时，按负荷在剩余的变压器中平均分 配计算，有IL.max=(n/n-1)IN 式中，n为并列运行变压器的可 能最少台数；IN为每台变压器的额定电流。(2)对降压变压器， 应考虑电动机自启动时的最大电流，即IL.max=KssIL.max 式中，IL.max为正常时的最大负荷电流（一般为变压器的额 定电流）；Kss为综合负荷的自启动系数。对于110KV的降 压变电所，低压6~10KV侧取低压Kss=1.5~2.5，中压35KV 侧取Kss=1.5~2。按上述原则整定时，有可能会出现灵敏度 不足的情况，这时通常需要配置低压启动的过流保护或复合 电压启动时的过电流保护。
解答高频保护相关问题：
解答高频保护相关问题：什么是高频保护？答：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和比较被保护线路两侧电流量的相位，是采用输电线路载波通信方式传递两侧电流相位的。
功率方向闭锁高频保护，是比较被保护线路两侧功率的方向，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。
什么是相差高频保护的闭锁角?答：如图F-5(a)所示，当k点发生穿越性故障时，在理想情况下，IM与IN 相差180°，保护装置不动作。
而实际上，当线路外部故障时，由于各种因素的影响，IM与IN的相角差不是180°，收信机收到的信号有一个间断角。
根据相差高频保护的原理，当线路故障而出现间断角时，保护装置将动作。
为此，应找出外部故障可能出现的最大间断角，并按此值进行闭锁，以保证当线路外部故障时保护不误动。
这个最大间断角就叫相差高频保护的闭锁角。
如图F-5(b>所示保护的动作区φop为(180°-β)＞φop＞(180°+β)，闭锁角即为β。
在具有远方起动的高频保护中为什么要设置断路器三跳停信回路?答：(1)在发生区内故障时，一侧断路器先跳闸，如果不立即停信，由于无操作电流，发信机将发生连续的高频信号，对侧收信机也收到连续的高频信号，则闭锁保护出口，不能跳闸。
(2)当手动或自动重合于永久性故障时，由于对侧没有合闸，于是经远方起动回路，发出高频连续波，使先合闸的一侧被闭锁，保护拒动。
为了保证在上述情况下两侧装置可靠动作，必须设置断路器三跳停信回路。
耦合电容器在高频保护中的作用是什么?答：耦合电容器是高频收发信机和高压输电线路之间的重要连接设备。
由于它的电容量很小，对工频电流具有很大的阻抗，可防止工频高电压对收发信机的侵袭，而对高频信号呈现的阻抗很小，不妨碍高频电流的传送。
耦合电容器的另一个作用是与结合滤过器组成带通滤过器。
高频闭锁方向保护
第三节 高频闭锁方向保护
又称为闭锁式方向纵联保护
一、高频闭锁方向保护基本原理
高频闭锁方向保护是以高频通道经常无电流，而在外部故障时发闭 锁信号的方式构成的，此闭锁信号由短路功率为负的一侧发出，这 个信号被两侧的收信机所接收，而闭锁各自的保护。
二、高频闭锁方向保护的组成（常规保护）
判断短路功率的方中间继电器：在内 低灵来机定敏启值度动启较高动高频元，发高灵来向件用信定敏启：值度动启较跳极闸流组动动低闸化回时线作元，回继路才圈。件用路电。动同：器作时只：；有有部高而电用仅故频当流以当障信制时控工时号动继制作停线电保线止圈器护圈发或均的有出两不跳电
工作线圈
制动线圈
1．正常运行
A
B
C
D
1
23
45
6
正常运行时，两侧的启动元件均不启动，保护不会动作。
2．区外故障
A
BK
C
D
1
23
45
6
B侧的短路功率为负，功率方向继电器不动作，不停信。收信 机收到高频信号，将保护闭锁，不跳闸。
3．区内故障
A
BK
C
D
1
23
45
6
两侧KW承受正方向短路功率起动而停信，保护发出跳闸脉冲。
4．单侧电源线
路A
BK
C
1Hale Waihona Puke 35B侧保护3的动作情况与区内故障时情况相同，C侧保护4不启动， 不发闭锁信号，B侧保护收不到闭锁信号且本侧跳闸条件满足，则 立即跳开电源断路器，切除故障。
• 时间配合 • 延时元件的作用：等待对端高频保护信号的到来，防止区外故障
造成保护的误动作，在具有远方启动发信的高频保护中延时一般 为10ms。 • 记忆元件作用：防止外部故障切除后，近故障点的保护启动元件 先返回停止发信，而远故障点的启动元件和功率方向元件后返回 ，造成保护 误动作跳闸。（100ms） • 采用两个灵敏度不同的起动元件 • 若采用一个启动元件，当区外故障时，由于TA误差，功率方向为 正侧元件动作，为负侧不动作 ，使功率方向为正侧误动。采用 两个启动元件，S+侧的KA2动作时， S-侧的KA1动作时一定动作 ，防止误动作 。
高频闭锁方向保护
内部故障时，线路两侧电源的电势相位大致相同， 系统阻抗角基本相同，两侧电流的相位基本相同。 外部故障时，两侧电流的相位基本相反。 收发信机在电流正半波发信，负半波停信。内部故 障时有半个周期时间停信，保护动作；外部故障，通 道总有信号闭锁保护，保护不动作。
1、非方向元件起动的高频闭锁方向保护
t1 起动 I1 元件 I2 0 t1 t2 t2 & 0 跳闸 JZ1 发信 收信 通 道
Y 方向 元件 S
SM
~
M
k1
N k2 ~
SN
2、方向元件起动的高频闭锁方向保护
t1 S0 t1 t2 S+ t2 0 跳闸 JZ1 发信 收信 通 道
SM
~
M
k1
N k2 ~
3.3 高频闭锁方向保护
一、高频闭锁方向保护的原理
高频闭锁方向保护比较线路两端的短路功率方向， 采用故障时发信方式。 在继电保护中通常规定，从母线流向线路的功率为 正方向，从线路流向母线的功率为反方向。在故障时， 保护起动元件先起动收发信机发信，功率方向为正时， 方向元件控制收发信机停信；功率方向反向时，方向元 件不动作，保护不停信。
SN
三、高频闭锁距离保护
传统的高频闭锁距离保护由可独立运行的距离保护 部分和高频闭锁部分构成。 用距离保护的起动元件作为高频保护的起动元件， 通常用距离保护的二段的阻抗继电器作为高频保护的 方向元件。 这种保护用高频保护实现全线速动，用距离保护作 为线路的后备保护。
四、高频相差保护 高频相差保护的基本原理是比较线路两侧电流的相位。 N M k1 SM ~ ~ S
ɺ Es A
QF1
B
L 1 QF2 QF3 L2 QF4
C
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
二、相差高频保护的相位特性和相继动作区
在电力系统的实际运行中，在被保护范围内部故障时， 两侧高频信号不会完全重叠；在外部故障时，两侧的高频 信号也不会是连续的。所以，就需要进一步分析相差高频 保护的相位特性。 相位特性：是指相位比较继电器中的电流Ir和高频信 号的相位角ф关系曲线，亦即Ir=f（ф）的曲线，称为相 位特性曲线。
第一节 高频保护的基本概念
一、概述
在高压输电线路上，要求无延时地切除 被保护线路内部的故障。此时，电流保护和 距离保护都不能满足要求。纵联差动保护可 以实现全线速动。但其需敷设与被保护线路 等长的辅助导线，这在经济上、技术上都有 难以实现。
采用高频保护 解决办法：
高频保护： 是用高频载波代替二次导线，传送线路两侧电信号，所 以高频保护的原理是反应被保护线路首末两端电流的差或功 率方向信号，用高频载波将信号传输到对侧加以比较而决定 保护是否动作。
一、相差高频保护的工作原理
收信机收到断续 波 时 ， CT 有 输 出 ， KDS动作，发出跳闸 脉冲。若收信机收到 连续高频波，说明是 区外故障，经检波限 幅倒相处理后，CT输 出电流为零， KDS不 动作，闭锁了保护出 口回路。
二、相差高频保护的相位特性和相继动作区
相差高频保护是通过测定通道上高频信号是否间断， 来判断是保护范围内部还是外部故障的。当间断角大于闭 锁角时，为保护范围内部故障，保护动作。反之，当间断 角小于闭锁角时，为保护范围外部故障，保护不动作。
高频保护与线路的纵联差动保护类似，正常运行及区外 故障时，保护不动，区内故障全线速动。
二、载波通道的构成原理
目前应用比较广泛的载波通道是“导线一大地”制。
1. 高频阻波器 高频阻波器是由电感线圈和可调电容组成，当通过载 波频率时，它所呈现的阻抗最大。对工频电流而言，阻抗 较小，因而工频电流可畅通无阻，不会影响输电线路正常 传输。
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§3·3 高频闭锁方向保护
一、高频闭锁方向保护的基本原理
基本原理：是比较线路两端的短路功率方向，保护采用故障时发信方式。
在继电保护中规定，从母线流向线路的短路功率为正方向，从线路流向母线的短路功率为负方向。
当保护区外故障时，接受反向功率的那一侧发高频信号，收信机收到高频信号(收信机采用单频制，及本侧受信机既可接受本侧发信机发出的信号也可接收对侧发信机发出的信号)保护不动作，故称为高频闭锁方向保护。
保护装置的工作原理说明。
设在线路BC上发生故障
优点：利用非故障线路功率为负的一端发高频信号，闭锁非故障线路的保护，防其误动，这样就可以保证在内部故障并伴随有通道的破坏时，故障线路的保护装置仍然能够正确地动作。
这是它的主要优点，也是高频闭锁信号工作方式得到广泛应用的主要原因之一。
二、高频闭锁方向保护的构成及工作原理
继电部分主要元件组成：起动元件，方向元件。
起动元件：主要用于故障时起动发信机，发出高频闭锁信号。
方向元件：主要测量故障方向，在保护的正方向故障时准备好跳闸回路。
高频闭锁方向保护按起动元件的不同可以分为三种。
1·非方向性起动元件的高频闭锁方向保护
电流元件起动的高频闭锁方向保护
I1、I2为电流起动元件，故障时起动发信机和跳闸回路。
I1的灵敏度高 (整定值小)，用于起动发信;I2的灵敏度较低 (整定值较高)，
用于起动跳闸。
S为方向元件，只有测得正方向故障时
才动作。
工作原理:
(1)正常运行时，起动元件不动作，发信机不发信，
保护不动作。
(2)区外故障，起动元件动作，起动发信机发信，但靠近故障点的那套保护接受的是反方向电流，方向元件S不动作，两侧收信机均能收到这侧发信机发出的高频信号，保护被闭锁，有选择地动作。
(3)内部故障时，两侧保护的起动元件起动。
I1起动发信，I2起动跳闸回路，两侧方向元件均测得正方向故障，保护动作，经t2延时后，将控制门JZl闭锁，便两侧发信机均停信，此时两侧收信机收不到信号，两侧控制门JZ2均开放，故两侧保护都动作于跳闸。
采用两个灵敏度不同的电流起动元件原因：是考虑到被保护线路两侧电流互感器的误差不同和两侧电流起动元件动作值的误差。
如果只用一个电流起动元件，在被保护线路外部短路而短路电流接近起动元件动作值时，近短路点侧的电流起动元件可能拒动，导致该侧发信机不发信；而远离短路侧的电流起动元件可能动作，导致该侧收信机收不到高频信号，从而引起该侧断路器误跳闸。
采用两个动作电流不等的电流起动元件，就可以防止这种无选择性动作。
用动作电流较小的电流起动元件I1去起动发信机，用动作电流较大的起动元件I2起动跳闸回路，这样被保护线路任一侧的起动元件I2动作之前，两侧的起动元件I1都已先动作，从而保证了在外部短路时发信机能可靠发信，避免了上述误动作。
t1作用：是在起动元件返回后，使接受反向功率那一侧的发信机继续发闭锁信号。
这是为了在外部短路切除后，防止非故障线路接受正向功率那一侧的方向元件在闭锁信号消失后来不及返回而发生误动。
t2作用：是为了推迟停信和接通跳闸回路的时间，以等待对侧闭锁信号的到来。
在区外故障时，让远故障点侧的保护收到对侧送来的高频闭锁信号，从而防止保护误动。
2·远方起动
这种起动方式只有一个起动元件I，发
信机即可由起动元件起动，也可由收信机收
到对侧高频信号后，经延时元件t3、或门H、
禁止门JZl起动发信。
这种起动方式称为远方起动。
在外部短路时，任何一侧起动元件起动后，不仅起动本侧发信机，而且通过高频通道用本侧发信机发出的高频信号起动对侧发信机。
t3应大于外部短路可能持续的时间，一般取5~8s。
t3应大于高频信号在高频通道上往返一次所需的时间。
主要缺点：在单侧电源下内部短路时，受电侧被远方起动后不能停信，这样就会造成电源侧保护拒动。
因此，单侧电源输电线路的高频保护不采用远方起动方式。
3·方向元件起动的高频闭锁方向保护
方向元件起动的高频闭锁方向保护原理框图如图
3-17所示。
它的工作原理与图3-15的工作原理基本相同，
所不同的是将起动元件换成了S-。
线路两侧装设完全相同
的两个半套保护。
采用故障时发信并使用闭锁信号的方
式。
图中s-为反方向短路动作的方向元件，即反方向短路时，s-有输出，用以起动发信。
s+为正方向短路动作的方向元件，即正方向故障时，s+有输出，起动跳闸回路。
为区分正常运行和故障，方向元件一般采用负序功率方向元件。
保护装置动作过程如下。
正常运行时，两侧保护的方向元件均不动作，即不起动发信，也不开放跳闸回路。
区外故障时(k点)，远故障点M侧的正方向元件SM+有输出，准备跳闸;近故障点N侧的反方向元件SN-有输出，起动发信机发出高频闭锁信号。
两侧收信机均收到闭锁信号后，将控制门JZ2关闭，两侧保护均被闭锁。
双侧电源线路区内故障时，两侧反方向短路方向元件SM-、SN-都无输出，两侧的发信机都不发信，收信机收不到信号，控制门JZ2开放，同时两侧正方向短路方向元件均有输出，经的延时后，两侧断路器同时跳闸。
单侧电源线路区内故障时，受电侧肯定不发信，不会造成保护拒动。
设置t2延时电路的目的，与图3-15中t2相同。
t2延时动作后将控制门JZl 关闭，这可防止区外故障的暂态过程中保护误动作。
设置t1延时返回电路的目的是，在区外故障切除后的一段时间继续发信，避免远故障点侧的保护因高频闭锁信号过早消失及本侧的方向元件迟返回而造成误动。
由于起动元件换成了方向元件，仅判别方向，没有定值，所以灵敏度高。
三、高频闭锁距离保护
高频闭锁方向保护可以快速地切除保护范
围内部的各种故障，但不能作为下一条线路的
后备保护。
对距离保护，当内部故障时，利用
高频闭锁保护的特点，能瞬时切除线路任一点
的故障;而当外部故障时，利用距离保护的特
点，起到后备保护的作用。
高频闭锁距离保护兼有高频方向和距离两种保护的优点，并能简化保护的接线。
高频闭锁距离保护原理框图如图3-18所示。
它由距离保护和高频闭锁两部分组成。
距离保护为三段式，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段都采用独立的方向阻抗继电器作为测量元件。
高频闭锁部分与距离保护部分共用同一个负序电流起动元件I2，方向。
判别元件与距离保护的第Ⅱ段 (也可用第Ⅲ段)共用方向阻抗继电器Z
Ⅱ当被保护线路发生区内故障时，两侧保护的负序电流起动元件仍和测量元件都起动，经tl延时，分别跳开两侧断路器。
其高频闭锁部分工作情况与前述
Z
Ⅱ
基本相同。
此时线路一侧或两侧 [故障发生在线路中间 (60%~70%)长度以内时]
、出口跳闸继电器KOM)也可动作于跳闸，但要受振荡闭的距离Ⅰ段保护(I2、Z
l
锁回路的控制。
不起动、跳闸回路不会若发生区外故障时，近故障点侧保护的测量元件Z
Ⅱ
起动。
近故障点侧的负序电流起动元件I2起动发信，两侧收信机收到信号，闭锁两侧跳闸回路。
此时，远故障点侧距离保护的Ⅱ或Ⅲ段可以经出口继电器KOM 跳闸，作相邻线路保护的后备。
高频闭锁距离保护能正确反应并快速切除各种对称和不对称短路故障，且保护有足够的灵敏度。
高频闭锁距离保护中的距离保护，可兼作相邻线路和元件的远后备保护。
当高频部分故障时，距离保护仍可继续工作，对线路进行保护。
图3-18中的1和2端子如果与零序电流方向保护的有关部分相连，则可构成高频闭锁零序电流方向保护。