高频保护
变电运行电网高频保护
重要性及应用领域
重要性
随着电力系统的规模不断扩大和复杂化，电力系统的稳定性 和可靠性变得越来越重要。变电运行电网高频保护能够及时 发现和解决电力系统的故障，减少停电等事故的发生，对于 保障电力系统的稳定运行具有重要意义。
应用领域
变电运行电网高频保护广泛应用于电力系统中的变电站、输 电线路、并网发电厂等场所，是保障电力系统稳定运行的重 要手段之一。
对未来研究和发展的建议与展望
01
深入研究高频保护技术
随着电力系统的不断发展，对高频保护技术的要求也越来越高。未来应
进一步深入研究高频保护技术，提高其检测和定位电网故障的准确性和
速度，以满足电力系统的需求。
02
推广应用新技术
随着科技的不断进步，一些新的技术和设备不断涌现，如智能传感器、
物联网技术等。未来应积极推广应用这些新技术，以提高高频保护的效
软件架构
采用分层设计，包括数据采集层 、数据处理层、控制执行层等， 实现系统的智能化控制。
主要设备及功能
主控模块
负责系统的整体控制和调 度，实现信号的采集、处 理和输出。
信号采集模块
负责采集电网的高频信号， 并进行预处理。
执行模块
根据主控模块的指令，执 行相应的动作，如跳闸等。
系统的集成与调试
系统集成
关键技术解析
01
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
02
03
高频信号检测
准确、快速地检测电网中 的高频信号是保护装置的 关键技术之一。
故障判断
通过对高频信号的分析， 判断电网是否发生故障， 是高频保护的重要环节。
保护动作触发
在故障发生时，如何准确、 快速地触发保护动作，是 保护装置性能的重要体现。
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。
高频保护的基本原理
高频保护的基本原理高频保护是指保护设备在高频干扰（EMI）下不受影响，保证设备正常运行的手段。
现代电子设备中，由于高频信号越来越多，高频保护显得尤为重要。
下面将详细介绍高频保护的基本原理。
首先，高频保护的基本原理是通过减少高频信号的干扰，保证设备正常工作。
高频信号干扰可以分为两种：一种是通过导线（电磁耦合）传递的干扰，另一种是通过空气中的辐射（电磁辐射）传递的干扰。
这两种干扰方式通常混合在一起，对电子设备的影响非常大。
为了有效地减少高频信号干扰，需要采取一系列的措施来进行保护。
下面将介绍一些常见的高频保护措施。
第一种措施是屏蔽。
屏蔽是指利用屏蔽材料将电子设备与干扰信号隔离开来，以减少干扰的传播。
屏蔽材料通常是金属或金属合金，如铜、铝等。
屏蔽的设计要考虑到高频信号的特性，包括频率范围、电磁波阻抗等，以保证有效屏蔽高频信号的干扰。
第二种措施是滤波。
滤波是指利用滤波器将高频干扰信号过滤掉，以减少对电子设备的影响。
滤波器通常是由电容和电感组成的，其作用是形成一个低通滤波器，可以阻止高频信号的传播。
滤波器的设计要考虑到滤波器的带宽、通带损耗等因素，以保证有效过滤高频信号的干扰。
第三种措施是接地。
接地是指将电子设备与地之间建立低阻抗接触，以便将高频干扰信号排放到地面上。
地面作为高频信号的无源吸收体，可以有效消除高频信号的辐射。
同时，良好的接地还可以降低电子设备的噪声干预（EMI）。
第四种措施是屏蔽环。
屏蔽环是一种通过引导电流形成电磁屏蔽的方式。
屏蔽环通常是由一个金属环组成，将电源线或信号线从中穿过，使其形成一个环路。
通过这种方式，可以有效地消除高频干扰信号。
第五种措施是布线。
布线是指布置电子设备内部和外部线路时，应避免线路交叉、并列和平行排列，以减少干扰的传播。
布线的设计要考虑到高频信号的传输特性，包括信号的波长、失真、反射等，以保证有效的防止高频信号的干扰。
综上所述，高频保护是通过一系列措施降低高频信号干扰，保证电子设备正常工作的手段。
第四章 高频保护
三、高频通道的工作方式
经常无高频电流方式（故障时发信方式）：在正常运行 时，高频通道中无高频电流通过，只在线路故障时才起 动发信机发信。因此，高频电流代表高频信号。 经常有高频电流方式（长期发信方式）：在正常运行时， 高频通道中就有高频电流通过。因此，高频电流的消失 代表高频信号。 移频方式：在正常运行时，高频发信机发出频率为f1的 高频电流，用以监视通道及闭锁保护。在线路发生故障 时，保护装置控制发信机停止发出频率为f1的高频电流， 改为发出频率为f2的高频电流。因此，频率为f2的高频 电流代表高频信号。
一、高频闭锁方向保护的基本工作原理
例如：
对于故障线路BC：两端的功率方向为正，两端 都不发闭锁信号，因此保护3和4瞬时动作于跳 闸。 对于非故障线路AB、CD：靠近故障点一端的功 率方向为负，则该端的保护2和5发出闭锁信号， 此信号一方面被自己的收信机接收，同时经过 高频通道被对端的收信机收到，使得保护1、2 和5、6都被闭锁。
二、高频通道的构成
目前广泛采用的是“导 线－大地”制高频通道， 其构成如图所示： 主要组成元件有：高频 阻波器、结合电容器、 连接滤波器、 高频电缆、 保护间隙、接地刀闸、 高频收、发信机。
高频阻波器的作用
高频阻波器是由电感线圈和可调电容组成的 并联谐振回路，串接在线路两端的工作相中， 其谐振频率就是通道所用的载波频率。 使高频电流信号被限制在被保护线路以内， 而不能穿越到相邻线路中去。
高频收发信机的作用
高频收发信机是用以发送和接收高频信号的。 高频发信机部分由继电部分控制，通常是在电力系 统发生故障时，继电部分起动之后它才发出信号。 由高频发信机发出的高频信号，通过高频通道输送 到对端，被对端的高频收信机所接收，同时也被本 端的高频收信机所接收。 高频收信机接收到本端和对端所发送的高频信号， 再经过比较判断后，从而决定保护是否动作跳闸。
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
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。
高频保护基本原理是什么？答：高频保护基本原理是反映并比较被保护线路两端电流的大小和相位。
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的对侧信号与本侧的信号进行比较，判断是内部还是外部的，从而决定保护是否动作。
一般利用输电线路本身，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方式（即正常时通道中无高频信号）。
构成高频保护通道的元件有哪些？答：构成高频保护通道的元件有：高频收发信机、高频电缆、结合滤波器、耦合电容器、阻波器和单相输电线路等。
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。
高频保护
答案: 可以。做成高频闭锁的距离保护，使得内部故 障时能够瞬时动作，而在外部故障时具有不同 的时限特性，起到后备保护的作用。
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假设线路两侧均采用三段式距离元件，I段能保护线路 全长的 85 ％， II 段能保护线路的全长并具有足够的灵敏 度，III段作为起动元件并可作为后备保护。
18
III段起动元件ZIII动作时，经KM的常闭触点起动发信机 发出高频闭锁信号， II段距离元件KZ2动作时则起动KM停止 高频发信机。距离II段动作后一方面起动时间元件KT2，可 经一定延时后跳闸，同时还可经过一收信闭锁继电器KL的闭 锁触点瞬时跳闸。
电网高频保护
1
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。
采用纵联保护 解决办法：
2
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。
8
7.高频收、发信机 高频收发信机的作用是发送和接收高频信号。发信机 部分是由继电保护来控制。高频收信机接收到由本端和对 端所发送的高频信号。经过比较判断之后，再动作于跳闸 或将它闭锁。 发信：保护启动、远方启动（远方起信） 停信：保护停信、跳位停信、其它保护停信。 高频收发信机的通道交换试验
9
三、高频信号的利用方式
19
当保护范围内部故障时(如d1点)，两端的起动元件动作， 起动发信机，但两端的距离 II 段也动作，又停止了发信机。 当收信机收不到高频信号时， KL 触点闭合，使距离 II 段可 瞬时动作于跳闸。
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高频闭锁保护原理高频闭锁保护原理闭锁保护第一节概述电网中运行的所有线路均需配备继电保护来切除故障，对于不同电压等级的线路而言，对继电保护的要求也不同。
110 千伏及以下电压等级线路，通常配备以输电线路单侧电流、电压、零序电流等电气量作为判据的距离保护、零序保护、过流保护等。
而对于220 千伏及以上电压等级线路，由于系统稳定的要求，必须能快速切除线路上任一点故障，这是普通的距离、零序保护所无法实现的。
这就需要配置利用两端电气量的纵联保护来作为线路主保护。
1、纵联保护的构成纵联保护的核心原理是利用某种通道将线路两端的保护装置连接起来，将两端的电气量进行比较，判断故障为区内还是区外故障。
2、纵联保护的分类按通道类型可以划分为导引线、载波（高频）、微波、光纤纵联保护；按构成原理分为纵联方向、距离、差动保护。
3、纵联保护的通道类型目前我省主要应用的通道是高频通道和光纤通道。
4、纵联保护的信号分类纵联保护通道传输的信号分为闭锁信号、允许信号和跳闸信号。
（1）闭锁信号：阻止保护动作于跳闸，收不到闭锁信号是跳闸的必要条件。
平时通道内不传输信号，保护启动后发闭锁信号。
线路两侧收、发频率一样，只要有一侧线路发出闭锁信号，两侧都能收到闭锁信号。
高频闭锁保护的动作原理是：保护启动――两侧发闭锁信号――正方向元件启动――停信――出口跳闸。
举例说明：A B C D E F 如上图：如果AB 线路发生故障，ABCDEF 保护启动（解释反方向也启动以及启动原理），同时发闭锁信号，A、B、D、F 正方向元件启动，停信，而C、E 则继续发闭锁信号。
因此AB 线路保护出口跳闸，而CD、EF 两条线路保护则分别由于C、E 侧保护发闭锁信号而不跳闸。
这也是我们平时在工作中经常会遇到的现象：系统发生事故，与之联络的线路高频保护会启动发信而不会跳闸。
再如下图：A B C D E F 如果CD 线路发生故障，ABCDEF 保护启动，同时发闭锁信号。
A、C、D、F 正方向元件启动，停信，而B、E 则继续发闭锁信号。
因此CD 线路保护出口跳闸，AB、两条线路保护则分别由于B、而EF E 侧保护发闭锁信号而不跳闸。
(2)允许信号：允许保护动作跳闸，收到允许信号是跳闸的必要条件。
与闭锁信号相比较，允许信号对通道的要求更高，且只能接收对侧的允许信号，而闭锁信号不然，可以自发自收，同时对侧也能收到。
因为一旦通道有异常，对于闭锁信号而言，充其量是区外故障保护失去闭锁越跳，而区内故障正常动作。
允许信号则在线路发生区内故障时由于不能发送允许信号而拒动，这是绝对不允许的，因此允许式高频保护通道平时就一直在交换信号，而闭锁式高频保护只要定期交换信号就可以了。
A B C D E F 允许式高频保护的动作原理是：保护启动――两侧发允许信号――正方向元件启动――――出口跳闸。
如图CD 线路发生故障，A、C、D、F 保护发出允许信号，A、C、D、F 正方向元件启动。
CD 线路两侧保护启动且收到允许信号，对于AB 线路而言，A 侧收不到允许信号、B 侧收到允许信号而本身保护未动作，因此AB 两侧开关均不跳闸，同样EF 线路也是如此。
（3）跳闸信号：只要收到跳闸信号即出口跳闸。
目前我国还没有使用，主要是对通道要求和对元件测量精度要求太高。
. 第二节高频闭锁保护的动作原理目前我们南通电网中使用的高频保护均是采用闭锁信号，称为高频闭锁保护。
该保护的动作条件是本侧保护动作且收不到闭锁信号，整个保护动作的过程包括：保护启动――两侧发闭锁信号――正方向元件启动――停信――出口跳闸，对应的保护装置部分是启动元件、收发信元件、方向元件、停信元件、跳闸元件。
下面对以上5 个元件逐一加以介绍：一、启动元件启动元件是当系统发生事故时启动收发信机工作的元件。
在我们系统中配置的高频保护启动元件都是以相电流突变量或者零序电流作为启动元件的，无论系统发生什么类型的故障，只要相电流发生突变或者产生零序电流（一般整定为0.1－0.5In）启动元件就会动作。
，二、收发信元件高频保护收发信机收信和发信是独立的功能，收信由收信机独立完成，发信则包括保护启动发信、远方启动发信和通道检查发信。
保护启动发信是在保护启动后和保护整组复归前进行的强制发信。
远方启动发信是对侧发信后启动本侧发信机发信。
使用远方发信的作用主要有：(1)提高被保护线路两侧装置配合的可靠性，防止在下列情况下保护误动作：发生区外故障，近故障侧保护启动发信元件未能启动发信，此时远故障侧保护将误动（见图，无闭锁信号）。
具备了远方启动条件后，只要一侧发信机启动，则另一侧发信机也发信，确保区外故障不会误动作。
（２）可以方便通道检查，不必由两侧值班人员同时配合进行，尤其是在改成监控中心值班模式之后，显得更加方便了。
通道检查发信是用来进行通道检测的，必须满足以要
求：（1）线路每侧都能单独进行通道检查（2）应能分别检查对侧单独发信、两侧同时发信及本侧单独发信时的通道工作情况。
（3）通道检查应能在线路正常运行、单侧断开、双侧断开时都可进行。
（4）通道检查过程中如遇系统故障，应能立即转入保护启动发信、停信状态。
（5）通道检查既能手动进行，也能保护按定时自动进行。
三、方向元件方向元件在高频保护中主要是用来判别故障是区外还是区内，有正方向元件和反方向元件之分，正方向元件在区内故障时动作，反方向元件在区外故障时动作。
纵联保护的方向元件应该满足下列要求：（1）要有明确的方向性，如果方向判别错误将会导致误动或者拒动。
（2）要确保在本线路全长范围内发生各种故障都能可靠动作，只有这样，才能做到全线速动。
（3）反方向元件要闭锁正方向元件。
防止区外故障时保护误动，缺点是区外故障转区内故障时需等区外故障切除方能切除本线路的区内故障。
（4）本侧的反方向元件比本侧的正方向元件更灵敏。
（5）本侧的反方向元件比对侧的正方向元件更灵敏。
停信元件四、停信元件高频闭锁保护的停信元件包括正方向元件动作停信、其他保护动作停信、本保护动作停信、断路器位置停信和弱馈保护停信五种实现方式。
1、正方向元件动作停信高频闭锁保护在正方向元件动作后就会停发闭锁信号。
2、其他保护动作停信母差保护动作停信，目的是防止故障发生在开关和CT 之间或者母线上开关拒动，此时高频保护会将母线故障视为“区内故障” ，如为单相故障，高频保护动作后会重合一次。
需要说明的是此时高频保护并不是肯定动作。
3、本保护动作停信本保护是指保护装置的后备保护，比如距离、零序等，本保护动作停信的作用：如果正方向和反方向同时发生故障，反方向元件闭锁正方向元件，导致高频保护不能停信，则由距离或零序保护动作停信，确保两个故障都能快速切除。
4、三跳位置停信三跳位置停信是指开关在断开的情况下使其收发信机处于停信状态，解除远方启动发信元件的作用。
例如手动充电合闸于故障线路时，本侧保护启动发信，同时远方启动对侧发信机发信，本侧正方向元件启动停信，而对侧无法停信导致本侧开关也无法跳闸。
5、弱馈保护停信弱馈保护的定义：线路弱电源或无电源端，或者说线路发生区内故障时某一端保护的所有正方向元件灵敏度都不够。
目的：使线路发生区内故障时能做到全线速动。
弱馈侧是否跳闸可以根据运行的需要进行选择，称为“弱馈跳闸” 。
通俗的说，弱馈功能就是当线路发生故障时，由于线路某侧短路容量不够，正方向元件无法启动，因而无法停信，也无法跳闸。
此时采用的弱馈停信能在区内故障时停信不拒动，区外故障时发信不误动。
6、功率倒向问题及其处理方法1 甲线2 3 乙线4 所谓功率倒向：如图示，乙线发生故障，保护1 正方向启动并停信，保护２反方向元件动作发闭锁信号。
保护3、4 正方向元件启动跳闸。
如果此时4 开关跳闸后而3 开关尚未跳开，会造成甲线上短路电流由原来的1－２变为2－１，对于 1 保护而言反方向元件动作，发闭锁信号；对于 2 保护而言，反方向元件返回，正方向元件动作，停信。
如果 2 保护停信快于 1 保护发信的话，就会造成1、2 保护误动。
这就是说发生功率倒向时有可能造成纵联保护误动，必须采取措施避免。
简单介绍一种措施：由于功率倒向时必然存在一个反方向元件转为正方向元件动作的过程，采用延时停信或者延时跳闸的方法，就可以避免保护误动了。
五、跳闸元件跳闸元件在纵联保护中相对较为简单，有正方向元件动作跳闸和弱馈保护跳闸两种。