线路的差动保护和高频保护概要
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线路的差动保护和高频保护
继技E术l精e华ctr保i电c网平P安ower System Relay Protection
电力系统微机保护
沈阳工程学院继电教研室
继技术精华 保电网平安
➢参考书目:
➢《电力系统微机继电保护》
高亮
➢《微型机继电保护原理》
张举
➢《微型机继电列超高压线路成套保护装置》
电压电 流模拟
量 交流量输入 与滤波插件
提供
开
+5V
关
电压 电流 数字
和
+24V 电源
量 输 入
量
CPU插件
开关量 输出
外部
操作回 回路
路插件
显示板提供人机接口
插件式结构：各插件之间通过底板走线实现电气联系。
沈阳工程学院继电教研室
继技术精华 保电网平安
1.1、硬件系统概述
1.数据采集单元:将模拟量转换为数字量。 电压形成 模拟滤波 采样保持 多路转换 模数转换
沈阳工程学院继电教研室
继技术精华 保电网平安
我国微机保护市场
➢我国自主研制较为有实力的四大集团公司 为南瑞、许继、南自、四方，南自在主变 保护等保护领域实力较强。许继在线路保 护实力很强，南瑞在主站及自动化监控方 面实力很强。四方也主要是在保护方面实 力较强。
➢ 国外的企业如西门子、施耐德、ABB等
沈阳工程学院继电教研室
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2.微机保护的特点
（１）维护调试方便 （2）可靠性高 （3）易于获得附加功能 （4）灵活性大 （5）保护性能得到很好改善 （6）经济性好
沈阳工程学院继电教研室
继技术精华 保电网平安
第一章 硬件系统
1.1 概述 一般微机保护装置采用插件式结构（分为 前插式和后插式），各插件之间通过底板 走线实现电气联系。这样设计即考虑了现 场使用的便利性又提高了装置的可靠性。
电力系统微机保护
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➢参考书目:
➢《电力系统微机继电保护》
高亮
➢《微型机继电保护原理》
张举
➢《微型机继电列超高压线路成套保护装置》
电压电 流模拟
量 交流量输入 与滤波插件
提供
开
+5V
关
电压 电流 数字
和
+24V 电源
量 输 入
量
CPU插件
开关量 输出
外部
操作回 回路
路插件
显示板提供人机接口
插件式结构：各插件之间通过底板走线实现电气联系。
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1.1、硬件系统概述
1.数据采集单元:将模拟量转换为数字量。 电压形成 模拟滤波 采样保持 多路转换 模数转换
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我国微机保护市场
➢我国自主研制较为有实力的四大集团公司 为南瑞、许继、南自、四方，南自在主变 保护等保护领域实力较强。许继在线路保 护实力很强，南瑞在主站及自动化监控方 面实力很强。四方也主要是在保护方面实 力较强。
➢ 国外的企业如西门子、施耐德、ABB等
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2.微机保护的特点
（１）维护调试方便 （2）可靠性高 （3）易于获得附加功能 （4）灵活性大 （5）保护性能得到很好改善 （6）经济性好
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第一章 硬件系统
1.1 概述 一般微机保护装置采用插件式结构（分为 前插式和后插式），各插件之间通过底板 走线实现电气联系。这样设计即考虑了现 场使用的便利性又提高了装置的可靠性。
继电保护(4章5节)
3. 闭锁式方向纵联保护的基本原理
① 闭锁式方向纵联保护概念： 以正常无高频电流而在区外故障时（短时发信）发出闭锁信 号的方式构成。此闭锁信号由短路功率为负的一侧发出，这个 信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁，故称闭锁式方向 纵联保护。
② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 11
闭锁式方向纵联保护基本原理 高频闭锁方向保护的原理接线 高频闭锁方向保护的工作分析 两端起动元件灵敏度配合问题 闭锁式方向纵联保护的构成 高频闭锁方向保护的优缺点 高频闭锁方向保护的原理改进 高频闭锁负序方向保护的原理接线 高频闭锁距离保护的原理接线 长期发信的闭锁方向高频保护
因此可以根据线路两端功率元件的方向来判别线路 内部或者外部短路。
M N
UM
IM
IN
通讯媒介
N侧 功率 方向 M侧 功率 方向
UN
WM
&
跳闸
&
WN
2、按逻辑通讯协议细分
① 闭锁式方向高频保护（高频闭锁方向保护） ② 允许式方向高频保护 ③ 跳闸式方向高频保护
分别对应常用三种高频信号。
第五节 输电线路高频保护
一．基本概念和构成 二．方向高频保护：比较被保护 线路两端的功率方向 三．相差高频保护：比较被保护 线路两端电流的相位
一、基本概念和构成
高频保护：以输电线载波通道为通信通道的纵联 保护，广泛应用于高压和超高压输电线 • 不反应于被保护输电线范围以外的故障 • 定值无需与下一条线路配合，可不带延时动作 • 与纵联差动保护（传递电气物理量本身波形或数 值，两侧电气交流回路相连）相比，信道传递的 是高频信号（逻辑信号量），不是与对端构成电 流回路（两侧逻辑信号回路相连）
电力系统继电保护第4章4-1,4-2
图4-1环流法接线的纵差保护 单相原理接线图
4.1.1 纵联差动保护原理
正常运行和外部短路： 流入差动继电器KD中的电流为：
I r I I 2 I II 2 1 I I I II 0 KTA
实际上，差动回路中还有一 个不平衡电流Iunb。差动继电器 KD的起动电流是按大于不平衡电 流整定的，所以，在被保护线路
I I I2 I I I 2 II II 2
II
正常及外部故障时差动保护不会 动作。
内部短路：流入差动保护回路的电 流为
I I I r 2M 2N I I I 1N 1M ' K KTA KTA KTA
被保护线路内部故障时，流 入差回路的电流远大于差动继电 器的起动电流，差动继电器动作， 瞬时发出跳闸脉冲，断开线路两 侧断路器。 结论： 1、差动保护灵敏度很高 2、保护范围稳定 3、可以实现全线速动 4、不能作相邻元件的后备保护
4.1.1 纵联差动保护原理
电网的纵联差动保护反应被保护 线路首末两端电流的大小和相位，保 护整条线路，全线速动。纵联差动保 护原理接线如图4-1所示。
电流互感器采用环流法接线。 流入继电器的电流为两个电流互 感器二次电流的差。即
Ir I2M I2 N 1 I1M I1N KTA
I opr K rel Kerr K st K np I K max KTA
为防止电流互感器二次断线差动保护误动，按躲开电 流互感器二次断线整定： K rel I Lmax I op KTA 灵敏度校验： K sen I K min 1.5 ~ 2
I op
4.1.4影响输电线路导引线纵联差动 保护正确动作的因素
2．暂态不平衡电流
线路的差动保护和高频保护
2016/7/30 13
第六节 相差高频保护
三、相差高频保护的相位特性 1、保护范围内部发生故障，M侧和N侧高频信号间的相位差 最大为：
l M 100 7 15 6 122 l 100
在最严重情况下，高频信号间断角是：
min
2016/7/30
l 180 (122 l ) 58 6 100
比较线路两端的功率方向 比较线路两端的电流相位
2016/7/30
方向高频保护 相差高频保护
4
第四节
高频通道及高频信号类型
一、高频通道的组成
M
1QF
输电线路 高频阻波器
耦合电容器
2QF
N
避
接 地 开 关
T
雷 器
耦合继电器
继电 部分
G
R
高频电缆 高频通道部分
G
R
继电 部分
2016/7/30
5
二、高频通道的工作方式 1、故障起动发信方式:在正常条件下发信机不工作，通 道中没有高频电流，只在电力系统发生故障期间才由起 动元件起动发信。
跳闸 脉冲
7
第五节 方向高频保护
一. 高频闭锁方向保护原理 通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向， 以判别是被护范围内部故障还是外部故障。
高频闭锁信号
高频闭锁信号
A
1 2
B3K4C5K26
D
对输电线路 AB和 CD来说，均为外部故障，流经2和5 当线路BC上的 K点发生故障时，它两侧的功率都是 保护的功率方向都为负， 2和5保护的发信机发信， 从母线流向输电线路，两侧保护 3和4的发信机都不 使本侧与对侧的收信机分别收到高频闭锁信号，故 发信，两侧高频收信机均收不到高频闭锁信号，断 2016/7/30 使断路器 、2和5、6都不跳闸。 路器3和41 无延时跳闸。
第六节 相差高频保护
三、相差高频保护的相位特性 1、保护范围内部发生故障，M侧和N侧高频信号间的相位差 最大为：
l M 100 7 15 6 122 l 100
在最严重情况下，高频信号间断角是：
min
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l 180 (122 l ) 58 6 100
比较线路两端的功率方向 比较线路两端的电流相位
2016/7/30
方向高频保护 相差高频保护
4
第四节
高频通道及高频信号类型
一、高频通道的组成
M
1QF
输电线路 高频阻波器
耦合电容器
2QF
N
避
接 地 开 关
T
雷 器
耦合继电器
继电 部分
G
R
高频电缆 高频通道部分
G
R
继电 部分
2016/7/30
5
二、高频通道的工作方式 1、故障起动发信方式:在正常条件下发信机不工作，通 道中没有高频电流，只在电力系统发生故障期间才由起 动元件起动发信。
跳闸 脉冲
7
第五节 方向高频保护
一. 高频闭锁方向保护原理 通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向， 以判别是被护范围内部故障还是外部故障。
高频闭锁信号
高频闭锁信号
A
1 2
B3K4C5K26
D
对输电线路 AB和 CD来说，均为外部故障，流经2和5 当线路BC上的 K点发生故障时，它两侧的功率都是 保护的功率方向都为负， 2和5保护的发信机发信， 从母线流向输电线路，两侧保护 3和4的发信机都不 使本侧与对侧的收信机分别收到高频闭锁信号，故 发信，两侧高频收信机均收不到高频闭锁信号，断 2016/7/30 使断路器 、2和5、6都不跳闸。 路器3和41 无延时跳闸。
输电线路的高频保护
2·操作元件： 操作元件的作用是将输电线路上的三相50Hz正弦电流转变为 50Hz的方波电流，然后以此方波电流对发信机中的高频电流进行操作。 此方波电流称操作电流，相差高频保护是比较线路两侧电流 “I1+KI2” 的 相位的保护。 当操作电流为负半周时，发信机不发信；当操作电流为正半周时， 发信机发信，送出高频信号。可见，操作电流所形成的方波电流控制着高 频通道的通断。因而断续的高频信号反应了线路两侧电流的相位。 (3)相位比较元件： 比相元件用于比较被保护线路两侧的电流相位。因为采用单频率 制，所以收信机同时接收两侧发信机发出的高频信号。图5—37说明线路 内外故障时，保护装置从操作发信到收信、比相的工作情况。
因此，在外部故障时，保护正确动作的必要条件是靠近故障点 一端的高频发信机必须起动，而如果两端起动元件的灵敏度不相配合， 就可能发生误动作。
4．高频闭锁距离保护和高频闭锁零序保护的基本原理 ．
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 却不能作为变电所母线和下一条线路的后备保护。 至于距离保护，正如以前所讲的，它只能在线路中间60％～70％ 的范围内瞬时切除故障，而在其余的30％～40％长度的范围内要以一端 带有第Ⅱ段的时限来切除。 由于在距离保护中所用的主要继电器(如起动元件、方向阻抗元 件等)都是实现高频闭锁方向保护所必需的，
高频保护具有如下特点： 高频保护具有如下特点：
1)在被保护线路两侧各装半套高频保护，通过高频信号的传送和比较， 以实现保护的目的。保护范围只限于本线路。 2)保护因有收、发信机等部分，接线比较复杂，价格比较昂贵。
2．高频保护的分类 高频保护按比较信号的方式可分为直接比较式高频保护和间接 比较式高频保护两类。 直接比较式高频保护是将两侧的交流电量经过转换后直接传送 到对侧去，装在两侧的保护装置直接对交流电量进行比较。如电流相位 比较式高频保护，简称相差动高频保护。 间接比较式高频保护:有高频闭锁方向保护、高频闭锁距离保护、 高频远方跳闸。
线路光纤差动保护(RCS-931)概要
电流纵差保护的主要问题（3）
（3）弱电侧电流纵差保护存在的问题 • 当有一侧是弱电源侧或无电源侧，在线路内部 短路时，无电源侧起动元件可能不起动。例如 无电源侧变压器中性点不接地，短路前线路空 载，短路后由于既无电流突变量又无零序电流， 起动元件不动作。起动元件不动作，程序在正 常运行程序。此时无电源侧差动继电器没有进 行计算，不会向对侧发允许信号。导致电源侧 电流纵差保护拒动。
‘长期有差流’信号
满足下述条件发‘长期有差流’信号： ① 差流元件动作； ②差流元件的动作相（只有一个差流元件动作，它涉及的 那一相）或动作相间（有两个差流元件动作，它们涉及的两 相）的电压大于0.6倍的额定电压； ③ 满足上两条件达10秒钟。 第一个条件证明有差动电流（动作电流），第二个条件证 明系统没有短路。于是经延时发告警信号。需要指出，在TA 断线或装置内的某相电流数据采样通道故障时都可满足上述 条件。故发的是‘长期有差流’信号。 当TA断线时无论是断线侧还是未断线侧，在主程序中如果有 压差流元件动作，10秒后都可发出‘长期有差流’的告警信 号。 当装置发出‘长期有差流’信号后根据定值单中的‘TA断 线闭锁差动’控制字的情况对电流差动保护进行不同处理： 当该控制字为“1”时，闭锁差动保护，当该控制字为“0”时， 不闭锁差动保护但将差动继电器的起动电流抬高到‘TA断线 差流定值’。显然该定值应大于线路两侧母线发生短路后的 最大短路电流，才能避免这种情况下差动继电器的误动。
N
电容电流补偿
对于较长的输电线路，电容电流较大，为提高经大过 渡电阻故障时的灵敏度，需对每相差动电流进行电容 电流补偿。电容电流补偿量由下式计算而得：
U M U M 0 U M 0 U N U N 0 U N 0 2X 2 X 2 X 2 X C1 C0 C1 C0
第四章 电网差动保护和高频保护
第四章 电网差动保护和高频保护4.1纵联差动保护（一）线路纵联差动保护原理阶段式保护不能够瞬时切除全线任意处故障，为实现全线速动，应该采用差动保护。
如图4.1所示，图4.1 线路纵联差动保护(a)(b)其原理是比较线路两侧电流的大小和相位。
当区外短路（k 1）时，流入继电器的电流d I 为零；当区内短路（k 2）时，流入继电器的电流d I 为总的短路电流。
线路纵联差动保护瞬时动作，且动作电流可以整定得很小，灵敏度很高。
差动保护不受系统振荡的影响。
因为需要辅助导线，所以其不适用于长线路。
（二）不平衡电流在正常情况或外部故障时由于线路两侧的电流互感器特性不可能完全相同，或受暂态过程的影响，继电器中会有电流存在，该电流被称为不平衡电流unbI 。
稳态不平衡电流 发生在正常情况或外部故障时，⎪⎪⎭⎫⎝⎛--⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=---='-'=m TA m TA TA TA mTA m TA unb I K I K I K I K I I K I I K I I I 22112211221111211111)(1)(1 （4.1-1）式中，m I 1 和mI 2 是两侧电流互感器的励磁电流。
式（4.1-1）中，第一部分是两侧电流互感器的传变特性差异，第二部分是两侧电流互感器的励磁特性差异。
暂态不平衡电流 主要源于非周期分量的影响。
综合考虑上述情况，一般在外部三相短路的情况下计算最大不平衡电流 ，TAk np er st unb K I K K K I )3(max.max .=（4.1-2）式中，st K 是同型系数，两侧电流互感器型号相同时取0.5，否则取1；er K 是电流互感器最大误差，取0.1； np K 是非周期分量影响系数，取1~1.5。
（三）整定原则和灵敏度校验①按躲过保护区外故障时的最大不平衡电流整定max .unb rel op I K I = （4.1-3）式中，可靠系数取1.2~1.3。
输电线路的高频保护
先收讯后停讯的原则
作用：防止启动元件与正方向元件动作时间 的不配合而误动（启动元件应比跳闸准备元 件动作快）。规定必须先收到信号10ms （证明通道完好）才允许正方向停信，准备 跳闸。
（1）启动元件动作首先发讯
（2）停讯必须满足2个条件
A、反方向元件不动作，正方向元件动作， 与门3有输出
（除此，还有跳位停讯、其它保护动作停讯） （3）区内故障时须满足两个条件 A、正方向元件动作，反方向元件不动作 B、先收信10ms后，无闭锁信号，与门5有输出
允许式保护一般采用键控移频的方式。 正常运行时，收信机经常收到对端发送的 频率为fG 的监频信号，其功率较小，用以 监视通道的完好性。当正方向区内故障时， 对端方向元件动作，键控发信机停发监频 信号，改发跳频信号fT，其功率提升，收 信机收到此信号后即允许本端保护跳闸。
1、高频通道的工作方式 故障时发信－－－正常时无高频电流 ，故障时有高 频电流 长期发信－－－正常时有高频电流，故障时高频电流 消失 2、高频信号的性质
闭锁信号：收不到该信号是保护跳闸的必要条件。 允许信号：收到该信号是保护跳闸的必要条件。 跳闸信号：收到该信号是保护跳闸的充分而必要
的条件。
四、高频闭锁方向保护
第一节 输电线纵联差动保护
阶段式的保护不能实现全线速动。
原因：只取一侧电气量，不能区分本线路 末端故障和相邻线路首端故障。
实现全线速动需同时获取线路首端和末端 的电气量。为此，要将线路一侧的电气量的信 息传送到另一侧去，即线路两侧之间发生纵向 的联系。这种保护称输电线的纵联保护。
（Pilot Protection）
远方启动
发讯机既可由启动元件启动，也可由收信 机的输出启动。
T1及门1 1、远方启动的作用
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2017/10/29 9
第五节 方向高频保护
三. 高频闭锁方向保护的框图说明
2 KW ( M侧）
M
1QF
K1
2QF
N
K2
1KW ( M侧） 2 KW ( N侧）
当 K1点发生故障时，两侧的正方向元件 2KW动作，反方向 当发生 K2故障时，N侧的1KW动作，发出闭琐信号，在时 元件 1KW 不动作，不发闭琐信号，于是两侧的 2KW通过时M 间元件 T1 有输出前到达M侧收信输出端,从而保证了虽然 间元件 T1 和禁止门JZ2将两侧的断路器 1QF、2QF跳开； 侧的2KW 动作，但不会发出跳开 1QF的跳闸脉冲。
1、当线路正常运行或外部故障时:
M
I M
I N
N
K
I m
I n
2、当线路内部故障时:
M
I M
K
I N
N
I g I m I n I unb
2017/10/29 g
I m
I g
I n
I I m I n I k / nTA
2017/10/29 10
第五节 方向高频保护
四. 高频闭锁方向保护的实现特点 反方向元件1KW动作后立即起动发信， 发出闭琐信号;正方向元件2KW动作后，准 备作用于跳闸。 1KW的灵敏度必须高于2KW的灵度。 时间元件T1的作用是防止外部短路故 障时，远离故障点侧保护误动。 时间元件T2作用是防止高频闭锁信号 过早解除而造成远离故障点侧保护的误动。
1、闭锁信号：阻止保护 动作跳闸的信号，无闭锁 信号是保护作用于跳闸的 必要条件。
PR
闭锁 信号
&
跳闸 脉冲
2、允许信号：允许保护 动作跳闸的信号，是保护 作用于跳闸的必要条件。 3、跳闸信号：直接引起 跳闸的信号，是保护作用 于跳闸的充分条件。
2017/10/29
PR
允许 信号
&
跳闸 脉冲
PR
跳闸 信号
2017/10/29 11
第六节 相差高频保护
一、相差高频保护的工作原理
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，这种保护称为相差高 频保护。
M
I M
K1
I N
N
i
I M
I M
I N
I N
I N
o
2017/10/29
t
I N
内部故 障相位 相同外 部故障 相位差 为180°
2
第二节平行双回线路横联保 护
一、双回线路内部故障的特点
1、在正常运行或区外故障时: 2、当平行双回线内部故障时:
M
' I '' II
I I I II 或 I I
I
1QF
I
K
I
' I
N
5QF
I II
I
2QF '' II
I I I II 时，判别为线路I故障； I II I I 时，判别为线路Ⅱ故障。
8
第五节 方向高频保护
二. 高频闭锁方向保护的框图
1KW
高频收发信机
至通道
T2
0
t2
&
JZ 1
G
R
&
跳闸
2 KW
T1
t1 0
JZ 2
1KW 为反方向元件，反向短路故障时动作，起动发信机； 时间元件 T1 延时t1动作，瞬时返回；时间元件T2瞬时t2 2KW 为正方向元件，正向短路故障时动作，准备跳闸。 动作，延时返回。二者的作用是防止区外故障误动；
2、长期发信方式:在正常工作条件下发信机始终处于发 信状态，沿高频通道传送高频电流。
3、移频方式:在正常工作条件下，发信机向对侧传送频 率为f1的高频电流；当发生故障时，继电保护装置控制 发信机移频，停止发送频率为f1的高频电流，而发出频 率为f2的高频电流。
2017/10/29 6
三、高频通道及高频信号类型
跳闸 脉冲
7
第五节 方向高频保护
一. 高频闭锁方向保护原理 通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向， 以判别是被护范围内部故障还是外部故障。
高频闭锁信号
高频闭锁信号
A
1 2
B
3
K
4
C
5
K2
6
D
对输电线路 AB和 CD来说，均为外部故障，流经2和5 当线路BC上的 K点发生故障时，它两侧的功率都是 保护的功率方向都为负， 2和5保护的发信机发信， 从母线流向输电线路，两侧保护 3和4的发信机都不 使本侧与对侧的收信机分别收到高频闭锁信号，故 发信，两侧高频收信机均收不到高频闭锁信号，断 2017/10/29 使断路器 、2和5、6都不跳闸。 路器3和41 无延时跳闸。
第七章
线路的差动保护和高频保护
本章主要内容
一、输电线路的纵差动保护 二、平行双回线路横联差动保护 三、高频保护的基本原理 四、高频通道及高频信号类型 五、方向高频保护 六、相差高频保护
2017/10/29 1
第一节输电线路的纵差动保护
一、纵差动保护的基本原理 纵差动保护的 不平衡电流等 基本原理是基 于比较被保护 于两侧电流互 线路始端和末 感器的励磁电 端电流的大小 和相位原理构 流之差。 成的。
12
第六节 相差高频保护
二、相差高频保护的构成
操作元件
&
Y
至
G
起 动 元 件
T2 t2 0
通 道
R
T1
低定值 高定值
t1 0
比相元件
跳闸
操作元件的作用是将输电线路上的 起动元件的作用是故障时起动发信机和开放比相回路， 50Hz电流转变为一个 比相元件的作用是比较被保护线路两侧操作电流的相位。 并且要求起动发信机要比开放比相回路更为灵敏，动 50Hz 的方波电流，然后以此工频方波电流对发信机中的 因为采用单频率制，所以收信机同时接收到线路两侧发 作更为迅速。 高频电流进行调制。 信机发出的高频信号。
比较线路两端的功率方向 比较线路两端的电流相位
2017/10/29
方向高频保护 相差高频保护
4
第四节
高频通道及高频信号类型
一、高频通道的组成
M
1QF
输电线路 高频阻波器
耦合电容器
2QF
N
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
避
接 地 开 关
T
雷 器
耦合继电器
继电 部分
G
R
高频电缆 高频通道部分
G
R
继电 部分
2017/10/29
5
二、高频通道的工作方式 1、故障起动发信方式:在正常条件下发信机不工作，通 道中没有高频电流，只在电力系统发生故障期间才由起 动元件起动发信。
3QF
II
4QF
同样，利用母线电压降低、两回线电流大小不等这一 特点，也可判别出故障线路。
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第三节 高频保护的基本原理
将线路两端的电流相位或功率方向转 化为高频信号，然后，利用输电线路本身 构成高频电流通道，将此信号送至对端， 以比较两端电流的相位或功率方向的一种 保护装置。按工作原理可分为:方向高频 保护和相差高频保护。
第五节 方向高频保护
三. 高频闭锁方向保护的框图说明
2 KW ( M侧）
M
1QF
K1
2QF
N
K2
1KW ( M侧） 2 KW ( N侧）
当 K1点发生故障时，两侧的正方向元件 2KW动作，反方向 当发生 K2故障时，N侧的1KW动作，发出闭琐信号，在时 元件 1KW 不动作，不发闭琐信号，于是两侧的 2KW通过时M 间元件 T1 有输出前到达M侧收信输出端,从而保证了虽然 间元件 T1 和禁止门JZ2将两侧的断路器 1QF、2QF跳开； 侧的2KW 动作，但不会发出跳开 1QF的跳闸脉冲。
1、当线路正常运行或外部故障时:
M
I M
I N
N
K
I m
I n
2、当线路内部故障时:
M
I M
K
I N
N
I g I m I n I unb
2017/10/29 g
I m
I g
I n
I I m I n I k / nTA
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第五节 方向高频保护
四. 高频闭锁方向保护的实现特点 反方向元件1KW动作后立即起动发信， 发出闭琐信号;正方向元件2KW动作后，准 备作用于跳闸。 1KW的灵敏度必须高于2KW的灵度。 时间元件T1的作用是防止外部短路故 障时，远离故障点侧保护误动。 时间元件T2作用是防止高频闭锁信号 过早解除而造成远离故障点侧保护的误动。
1、闭锁信号：阻止保护 动作跳闸的信号，无闭锁 信号是保护作用于跳闸的 必要条件。
PR
闭锁 信号
&
跳闸 脉冲
2、允许信号：允许保护 动作跳闸的信号，是保护 作用于跳闸的必要条件。 3、跳闸信号：直接引起 跳闸的信号，是保护作用 于跳闸的充分条件。
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PR
允许 信号
&
跳闸 脉冲
PR
跳闸 信号
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第六节 相差高频保护
一、相差高频保护的工作原理
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，这种保护称为相差高 频保护。
M
I M
K1
I N
N
i
I M
I M
I N
I N
I N
o
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t
I N
内部故 障相位 相同外 部故障 相位差 为180°
2
第二节平行双回线路横联保 护
一、双回线路内部故障的特点
1、在正常运行或区外故障时: 2、当平行双回线内部故障时:
M
' I '' II
I I I II 或 I I
I
1QF
I
K
I
' I
N
5QF
I II
I
2QF '' II
I I I II 时，判别为线路I故障； I II I I 时，判别为线路Ⅱ故障。
8
第五节 方向高频保护
二. 高频闭锁方向保护的框图
1KW
高频收发信机
至通道
T2
0
t2
&
JZ 1
G
R
&
跳闸
2 KW
T1
t1 0
JZ 2
1KW 为反方向元件，反向短路故障时动作，起动发信机； 时间元件 T1 延时t1动作，瞬时返回；时间元件T2瞬时t2 2KW 为正方向元件，正向短路故障时动作，准备跳闸。 动作，延时返回。二者的作用是防止区外故障误动；
2、长期发信方式:在正常工作条件下发信机始终处于发 信状态，沿高频通道传送高频电流。
3、移频方式:在正常工作条件下，发信机向对侧传送频 率为f1的高频电流；当发生故障时，继电保护装置控制 发信机移频，停止发送频率为f1的高频电流，而发出频 率为f2的高频电流。
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三、高频通道及高频信号类型
跳闸 脉冲
7
第五节 方向高频保护
一. 高频闭锁方向保护原理 通过高频通道间接比较被保护线路两侧的功率方向， 以判别是被护范围内部故障还是外部故障。
高频闭锁信号
高频闭锁信号
A
1 2
B
3
K
4
C
5
K2
6
D
对输电线路 AB和 CD来说，均为外部故障，流经2和5 当线路BC上的 K点发生故障时，它两侧的功率都是 保护的功率方向都为负， 2和5保护的发信机发信， 从母线流向输电线路，两侧保护 3和4的发信机都不 使本侧与对侧的收信机分别收到高频闭锁信号，故 发信，两侧高频收信机均收不到高频闭锁信号，断 2017/10/29 使断路器 、2和5、6都不跳闸。 路器3和41 无延时跳闸。
第七章
线路的差动保护和高频保护
本章主要内容
一、输电线路的纵差动保护 二、平行双回线路横联差动保护 三、高频保护的基本原理 四、高频通道及高频信号类型 五、方向高频保护 六、相差高频保护
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第一节输电线路的纵差动保护
一、纵差动保护的基本原理 纵差动保护的 不平衡电流等 基本原理是基 于比较被保护 于两侧电流互 线路始端和末 感器的励磁电 端电流的大小 和相位原理构 流之差。 成的。
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第六节 相差高频保护
二、相差高频保护的构成
操作元件
&
Y
至
G
起 动 元 件
T2 t2 0
通 道
R
T1
低定值 高定值
t1 0
比相元件
跳闸
操作元件的作用是将输电线路上的 起动元件的作用是故障时起动发信机和开放比相回路， 50Hz电流转变为一个 比相元件的作用是比较被保护线路两侧操作电流的相位。 并且要求起动发信机要比开放比相回路更为灵敏，动 50Hz 的方波电流，然后以此工频方波电流对发信机中的 因为采用单频率制，所以收信机同时接收到线路两侧发 作更为迅速。 高频电流进行调制。 信机发出的高频信号。
比较线路两端的功率方向 比较线路两端的电流相位
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方向高频保护 相差高频保护
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第四节
高频通道及高频信号类型
一、高频通道的组成
M
1QF
输电线路 高频阻波器
耦合电容器
2QF
N
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
避
接 地 开 关
T
雷 器
耦合继电器
继电 部分
G
R
高频电缆 高频通道部分
G
R
继电 部分
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二、高频通道的工作方式 1、故障起动发信方式:在正常条件下发信机不工作，通 道中没有高频电流，只在电力系统发生故障期间才由起 动元件起动发信。
3QF
II
4QF
同样，利用母线电压降低、两回线电流大小不等这一 特点，也可判别出故障线路。
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第三节 高频保护的基本原理
将线路两端的电流相位或功率方向转 化为高频信号，然后，利用输电线路本身 构成高频电流通道，将此信号送至对端， 以比较两端电流的相位或功率方向的一种 保护装置。按工作原理可分为:方向高频 保护和相差高频保护。