线路高频保护

一、相差高频保护的工作原理
当被保护范围内部故障 时。由于两侧电流相位相同， 两侧高频发信机同时工作， 发出高频信号，也同时停止 发信。这样，在两侧收信机 收到的高频信号是间断的， 即正半周有高频信号，负半 周无高频信号。
一、相差高频保护的工作原理
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。由于信 号在传输过程中幅值有衰耗， 因此送到对侧的信号幅值就要 小一些。经检波限幅倒相处理 后，电流为直流。
收发信机
一、相差高频保护的工作原理
正常时:
发信机没有电源，所以 不能向高频通道发送信号。
一、相差高频保护的工作原理
系统发生故障时:
灵敏元件首先起动， 给发信机的提供电源，发 信机立刻向通道发送出故 障电流调制的断续高频波。
不灵敏元件起动后， 准备好保护跳闸出口回 路电源。
一、相差高频保护的工作原理
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第一节
一、概述
高频保护的基本概念
在高压输电线路上（主要是220KV及 以上线路），要求无延时地从线路两端切 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 保护可以瞬时动作切除保护范围内部任何 地点的故障。但纵联差动保护需敷设与被 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。
2．区内故障 （D2短路）
× √ √ √
×
× × √ √ √
× √ √
√
A保护(不动）
B保护(不动）
3．系统振荡
当系统振荡，且振荡中心在保护区内 时，保护会不会动作？
4. 整定计算：
起动发信机电流继电器的动作电流，按继电器的返 回电流大于输电线路的最大负载电流的二次值整定为
I dzlm
Kk I f max nTA K h
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。 组成： 1.高频阻波器 2．结合电容器 3．连接滤波器 4．高频电缆
5．保护间隙
6．由电感线圈和可调电容组成的并 联谐振回路，当其谐振频率为选用的载波频率时， 它所呈现的阻抗最大。对工频电流而言，高频阻波 器的阻抗仅是电感线圈的阻抗，因而工频电流可畅 通无阻，不会影响输电线路正常传输。 2．结合电容器 它是一个高压电容器，电容很小，对工频电压呈现 很大的阻抗，使收发信机与高压输电线路绝缘，载频信 号顺利通过。结合电容器2与连接滤波器3组成带通滤波 器，对载频进行滤波。
第三节 高频闭锁距离保护
下图为高频闭锁距离保护的原理说明，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。
第三节 高频闭锁距离保护
距离部分和高频部分配合的关系是：
III段起动元件ZIII动作时，经1KM的常闭触点起动发 信机发出高频闭锁信号， II段距离元件ZII动作时则起动 1KM停止高频发信机。距离II段动作后一方面起动时间元 件tII，可经一定延时后跳闸，同时还可经过一收信闭锁继 电器2KL的闭锁触点瞬时跳闸。
第三节 高频闭锁距离保护
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，2KL触 点闭合，使距离II段可瞬时动作于跳闸。
第三节 高频闭锁距离保护
当保护范围外部故障时(如d2点)，靠近故障点的B端 距离II段不动作，不停止发信，A端II段动作停止发信， 但A端收信机可收到B端送来的高频信号使闭锁继电器动 作，2KL触点打开，因而断开了II段的瞬时跳闸回路， 使它只能经过II段时间元件去跳闸，从而保证了动作的 选择性。
传送跳闸信号：收到这种信号是保护动作于跳闸充分 而必要条件的条件。
第二节 高频闭锁方向保护
一、高频闭锁方向保护的基本原理
高频闭锁方向保护是通过高频通道间接比较被保 护线路两侧的功率方向，以判别是被保护范围内部故 障还是外部故障。 当区外故障时，被保护线路近短路点一侧为负短路 功率，向输电线路发高频波，两侧收信机收到高频波 后将各自保护闭锁。
3．连接滤波器
它是一个可调节的空心变压器，与结合电容器共 同组成带通滤波器，连接滤波器起着阻抗匹配的作用， 可以避免高频信号的电磁波在传输过程中发生反射， 并减少高频信号的损耗，增加输出功率。
4．高频电缆 用来连接户内的收发信机和装在户外的连接滤波 器。为屏蔽干扰信号，减少高频损耗，采用单芯同轴 电缆，其波阻抗为100Ω。
1．区外故障
如在D1点短路，被保护线路AB两侧的起动发信机电流继电器 1动作，接通发信机的功放级电源，向高频通道发信，并将方向高 频保护闭锁。对AB线路来说，近短路点B侧的短路功率是负的，功 率方向继电器不动作，不去停信。输电线路AB两侧方向高频保护的 收信机收到高频信号，将各自的保护闭锁，不发出跳闸脉冲。
一、相差高频保护的工作原理
区内故障：两侧电流同相位，发出跳闸脉冲； 区外故障：两侧电流相位相差180°，保护不动作 。
一、相差高频保护的工作原理
为了满足以上要求，采用 高频通道正常时无信号，而在 外部故障时发出闭锁信号的方 式来构成保护。 实际上，当短路电流为正 半周，高频发信机发出信号； 而在负半周，高频发信机不发 出信号。
1．区外故障 （D1短路）
× √ √ √
× × √
× √
× × √
√
√
A保护(不动）
B保护(不动）
2．区内故障
被保护线路AB区内故障如在D2点短路，两侧起动发信机继电 器1及起动跳闸继电器2动作，继电器1起动，向高频通道发信，两 侧收信机收到高频信号后，立刻将保护闭锁，但两侧方向继电器3 承受正方向短路功率而起动。首先停信，解除闭锁，与此同时闭锁 继电器起动，发出跳闸脉冲。
第五章
电网高频保护
本章基本要求 学习内容 复习思考题
本章基本要求
1、了解什么是高频保护和它是怎样构成的。 2、掌握构成高频载波通道的主要元件的名称及其应用。 3、掌握方向高频保护的基本工作原理和基本组成元件。 4、掌握相差高频保护的基本工作原理和基本组成元件。 5、了解相差动高频保护闭锁角的计算及相继动作问题。 6、了解距离高频保护的基本概念。
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IJ和高频信号的相位角ф 关系曲线，亦即IJ=f（ф）的曲线， 称为相位特性曲线。
当区内故障时，线路两端的短路功率方向为正， 发信机不向线路发送高频波，保护的起动元件不被闭 锁，瞬时跳开两侧断路器。
高频闭锁方向保护的原理接线图
起动发信继电器1： 灵敏度较高，用来起动高频发信机 起动跳闸继电器2： 灵敏度较低，用来起动跳闸回路 功率方向继电器3： 判断短路功率的方向 在内部故障时停止发出高频信号 停信继电器4： 闭锁继电器5： 用以控制保护的跳闸回路。 带有工作线圈和制动线圈， 只有当工作线圈有电流时继电器才动作； 而当制动线圈或两组线圈同时有电流时继电器均不动作。
5．保护间隙
保护间隙是高频通道的辅助设备。用它来保护 高频电缆和高频收发信机免遭过电压的袭击。
6．接地刀闸 接地刀闸也是高频通道的辅助设备。在调整或检修 高频收发信机和连接滤波器时，用它来进行安全接地， 以保证人身和设备的安全。
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。
第三节 高频闭锁距离保护
高频闭锁距离保护的评价：
优点： 内部故障时可瞬时切除故障，在外部故障 时可起到后备保护的作用。 缺点：
主保护(高频保护)和后备保护(距离保护)的 接线互相连在一起，不便于运行和检修。
第四节 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而决定跳闸与 否。
二、相差高频保护的相位特性和相继动作区
1．相差高频保护在线路两侧操作电流的相位关系
(1)外部三相短路: 电流互感器约有φTA＝7°角误差，复合滤过器及保 护约有φbh＝15°角误差。高频信号在输电线路上传输 需要时间，以光速V＝3.0×108 m/s传送至对侧所需时间 t产生的延迟角误差 l wt 360 50 0.06 l V TA bh 7 15 0.06l 总误差角为
一、相差高频保护的工作原理
如果内部故障时高频通道遭破坏， 会不会影响保护跳闸？
一、相差高频保护的工作原理
相差高频保护的组成： 反应不对称短路的灵敏元件I3和不灵敏元件I4 反应对称短路的灵敏元件I1和不灵敏元件I2
负序电流滤过器
综合电流I1+KI2滤过器 比相闭锁继电器KDS 比相输出变压器XB 操作互感器T
起动保护继电器的动作电流应大于Idzlm，以保证先 发信，防止保护误动，其动作电流为
I dzblm (1.4 ~ 2) I dzlm
灵敏度校验 :
I 2 d min K lm 2 I dzblm
二、高频闭锁负序方向保护
方向高频保护在系统振荡时可能 误动，如何防止系统振荡的影响?
解决方法： 采用高频闭锁负序方向保护。反应负序功 率方向元件不受系统振荡的影响，它可以 反应各种不对称短路。三相短路一般在短 路开始瞬间．总有一个不对称过程，如采 用瞬时固定措施，则对三相短路也能反应。
高频闭锁负序方向保护组成: 双向动作的负序功率方向继电器KPD2 起动发信机继电器1K 闭锁保护继电器2KL 出口继电器3KOM