高频零序方向元件讲解
电力系统继电保护原理-输电线路纵联保护
对比两侧电流相位差为0°保护动作； 对比两侧电流相位差为180°保护不动作；
4、距离纵联保护
距离Ⅱ段作为方向元件。 该保护的优点：既具有纵联保护的优点，又具有距离 保护的优点。
4.2 输电线路纵联保护两侧信息的交换
4.2.1 导引线通信（见P132图4.5）
4.2.2 电力线载波通信（见P134图4.6） “高频保护 ”
KD . Ir
. 正常、k外：Ir =
. IM2
-
. IN2
.. . d内：Ir = IM2 + IN2
线路两侧装有相同变比的TA
保护动作特性： 1）不带制动特性
I set K rel K np K er K st I k .max
2）带制动特性
动作方程：
I m I n K I m I n Iop0
2）使用线路侧电压 2、功率倒向对方向高频保护的影响
在环网或双回线路上，当一回线发生故障时，由于故障线 路两侧的断路器相继动作。造成非故障线路的短路功率改 变方向，从而有可能使得非故障线路的方向高频保护误动。
为防止在功率倒向中保护误动，采取的措施是： 一是反方向功率方向元件优先的原则。即一旦反方向元件 动作，立即闭锁正方向元件。 二是当故障发生后经过一段时间（大于本保护动作时间， 小于相邻线路断路器跳闸时间），尚未判为内部故障，则 认为是外部故障，程序转入另一模块。
protect ＆
GSX
跳闸
③跳闸讯号方式：高频讯号本身可直接使断路器跳闸
protect
பைடு நூலகம்GSX
≥1
跳闸
4.2.3 微波通道
利用150mHz到20gHz间的电磁波进行无线通信称为微波通 信。 优点： 微波通道频带宽。 微波通道独立于输电线之外，可靠。 因而用微波通道可实现传送允许信号和直接跳闸信号的 保护方式。 缺点： 微波信号的衰耗与天气有关。 必须沿线路建设微波中继站。
变电站线路单相接地故障处理及典型案例分析(扫描版)
变电站线路单相接地故障处理及典型案例分析[摘要] 在大电流接地系统中，线路单相接地故障在电力系统故障中占有很大比例.本文通过对某地区工典型故障案例进行分析,介绍了处理方法，并对相关的知识点进行阐述，为现场运行人员正确判断和分析事故原因提供了借鉴。
[关键词]大电流接地系统；小电流接地系统；判断；分析我国电压等级在110kV 及其以上的系统均为大电流接地系统，在大电流接地系统中，线路单相接地故障在电力系统故障中占有很大的比例，造成单相故障的原因有很多，如雷击、瓷瓶闪落、导线断线引起接地、导线对树枝放电、山火等。
线路单相接地故障分为瞬时性故障和永久性故障两种，对于架空线路一般配有重合闸，正常情况下如果是瞬时性故障，则重合闸会启动重合成功；如果是永久性故障将会出现重合于永久性故障再次跳闸而不再重合。
为帮助运行人员正确判断和分析大电流接地系统线路单相瞬时性故障，本案例选取了某地区一典型的220kV线路单相瞬时接地故障，并对相关的知识点进行分析。
说明，此案例分析以FHS变电站为主。
本案例分析的知识点：（1）大电流接地系统与小电流接地系统的概念。
（2）单相瞬时性接地故障的判断与分析。
（3）单相瞬时性接地故障的处理方法。
（4）保护动作信号分析。
（5）单相重合闸分析。
（6）单相重合闸动作时限选择分析。
（7）录波图信息分析。
（8）微机打印报告信息分析。
一、大电流接地系统、小电流接地系统的概念在我国，电力系统中性点接地方式有三种：（1）中性点直接接地方式。
（2）中性点经消弧线圈接地方式。
（3）中性点不接地方式。
110kV及以上电网的中性点均采用中性点直接接地方式。
中性点直接接地系统（包括经小阻抗接地的系统）发生单相接地故障时，接地短路电流很大，所以这种系统称为大电流接地系统。
采用中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，所以这种系统称为小电流接地系统。
高频保护实验的设计开发
高频保护实验的设计开发王炳革,肖仕武,王增平(华北电力大学电气与电子工程学院,北京102206)作者简介王炳革(62),男,本科,高级工程师,2@;肖仕武(2),男,博士,讲师,2x @63;王增平(62),男,博士,博士生导师,电气与电子工程学院院长,2z @摘 要:通过对CSL -161B 型数字式线路保护装置闭锁式高频保护动作逻辑的分析,结合实验室现有设备的实际情况,设计、制作了模拟收发讯机。
模拟收发讯机与实际的收发讯机相比,具有结构简单,成本低廉等优点,非常适于在实验室内使用。
在设计、制作了模拟收发讯机基础上,开设了高频保护实验。
高频保护实验系统包括数字式线路保护装置、继电保护测试仪及模拟收发讯机,该系统可以模拟区内、区外故障,故障类型包括相间短路和接地。
该实验的开设,对于学生进一步掌握高频保护的工作原理及相关设备的调试,提供了必要条件,进一步充实了相关课程的实验教学内容,教学效果良好。
关键词:闭锁式;高频保护;收发讯机;实验教学0 引言在电力系统继电保护人才培养方面,高校中的电力系统继电保护实验室所开出的电磁型、整流型、晶体管型等各种原理的继电保护实验,对于培养学生的实际操作能力、继电保护原理的理解和掌握发挥了重要作用,但与当前继电保护的应用现状和人才的培养要求存在一定的差距。
为了使培养出的学生有能力迎接未来的各种挑战,继电保护实验教学也应该紧跟科技发展潮流,对实验内容和实验手段不断更新。
近几年,我们根据《电力系统继电保护原理》教材的体系结构与内容重新整合的情况,通过购进及自制相关设备,及时开设了数字式继电保护实验,既借鉴常规继电器形象直观的优点又能适应当今继电保护最新技术发展现状。
高频保护在我国电网中的使用较为广泛,也是《电力系统继电保护原理》教学中的重点之一,但过去由于实验室没有适用的收发讯机,致使高频保护一直没有开设,为此我们在参考兄弟院校经验及北京四方公司产品基础上,设计、制作了模拟收发讯机,解决了过去多年无条件进行高频保护实验的难题。
继电保护原理基础_第四章
负序功率方向元件的特点
(1)可反应所有不对称故障; 增加电压记忆后,也可 反应三相对称故障;
(2)没有电压死区; 保护区外故障时, 近故障侧负 序电压( 功率 )高于远故障侧负序电压 ( 功率 ), 容易实现灵敏度配合
(3)系统振荡时三相对称,不存在负序分量,负序功 率方向元件不误动
因此,负序功率方向元件在高频闭锁保护中得 到了广泛的应用
由精于度电的电流流互互感感器器，励在磁必要回时路．以还可及采二次回路电
感用中铁的心磁磁路通中不有小能气突隙变的电，流在互二感器次。回路中引起
自由非周期分量电流。
在暂态过程中，励磁电流大大超过其稳态 值，并含有大量缓慢衰减的非周期分量， 这将使不平衡电流大为增加。
第二节 输电线的高频保护
一、高频保护概述
离I段启动发讯，当其保护范围内部故 障动作于跳闸的同时，还向对端发出 跳闸信号，可以不经过其它控制元件 而直接使对端的断路器跳闸，即收讯 即可跳闸。 两端保护的构成比较简单，无需互相 配合，必须要求每端发送跳闸信号保 护的动作范围小于线路的全长．而两 端保护动作范围之和应大干线路的全 长。前者是为厂保证动作的选择性， 后者则是为了保证全线上任一点故障 的快速切除。
输电线路高频保护
3
3.1
高频闭锁距离保护和零序保护
高频闭锁距离保护的构成
高频闭锁距离保护主要由启动元件、距离元件和高频 收、发信机构成，各部分的作用： (l） 启动元件 启动元件的主要作用是在故障时启动发信机。它由距 离保护本身的启动元件起作用。在二段式距离保护中，通 常是采用负序电流元件、负序电压元件来作启动元件。而 在三段式距离保护中，则采用第Ⅲ段距离元件来作启动元 件，启动元件一般都是无方向性的。在图5.14中，采用负 序电流I2启动。
• 与CPU1~CPU4进行串行通讯 • 实现巡回检测 • 时钟同步
输电线路高频保护原理及装置
组长 ：胡阳 小组成员 ：李旺栩 张旭琦 郑尧鑫 陶佳申 胡阳
输电线路的高频保护及装置
第一节 高频保护的基本概念
第二节 高频闭锁方向保护
第三节 高频闭锁距离.零序保护 第四节 相差高频保护
1，高频保护的作用和特点
在现代大型电力系统的超高压远距离输电线路上，为了缩小故障 造成的损坏程度，满足系统并列运行稳定性的要求，常常要求在线路两 侧瞬时地切除被保护线路上任何一点的故障，即要求继电保护能实现全 线速动。 距离保护从原理上讲，不能实现全线速动；而输电线路的纵差 动保护从原理上讲，可以无时限地切除保护范围内的短路故障，但必须 敷设专用的辅助导线，一般只能用于长度不超过10km的短线路。因此，
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。
电力系统继电保护原理-高频闭锁方向保护
2019/11/19
电力系统继电保护原理
第十三讲
4.2.4高频闭锁方向保护
一、高频闭锁方向保护的基本原理
- 1.基本分析
BC线路内发生故障时：保护3、4：正方向故障，两侧 都不发高频信号，保护动作跳3、4DL
保护2、5：反方向故障，它们发出高频闭锁信号，送 至保护1、6、2、5。AB,CD线路均保持不动
它是以由短路功率为负的一侧发出高频闭锁信号，这 个
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4.2.4方向高频保护
-采用两个灵敏度不同的起动元件
I2/I1=1.6~2
防止区外故障误跳闸
一、若采用一个起动元件，当区外接地时，由于CT误
差，起动元件误差。S+侧起动元件动作，S-侧起动元件未
动。S+侧误动
二、采用两个起动元件I1、I2，S+侧I2动作时，S-侧I1一
定动作，故可防止误动
信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁。故称高频闭 锁方向保护。
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4.2.4高频闭锁方向保护
一、高频闭锁方向保护的基本原理
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。
（功率方向继电器、方向阻抗继电器、零序功率方向继 电器 ）
保护的启动元件是电流或距离保护的第三段。
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4.2.4 方向高频保护
2.方向高频保护的组成（及动作情况分析）
-由起动元件、功率方向元件、记忆元件KT1、时间元 件KT2、与门、禁止门1、2及收发信机组成
低定值启动高频收发机 高定值启动跳闸回路
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4.2.4 方向高频保护
- 3.方向高频保护动作情况分析
微机保护运行操作介绍
微机保护现场运行及操作1微机保护各插件功能：a）沟通插件：将系统电压互感器 TV 和电流互感器 TA 二次侧的电压、电流量变换为装置所用的弱电信号，传给 A/D 芯片。
b）CPU 插件：A/D 芯片将模拟量变换为数字量后送给 CPU，供 CPU 进展推断。
CPU 依据采样数据、开入量推断保护的动作行为，并驱动开出插件上的出口继电器或告警继电器，同时给出报文信息、实现故障录波等功能。
CPU1 插件实现保护功能；CPU2 插件实现启动闭锁功能。
c）治理板：或叫通信 Master 板，负责与人机对话板、CPU 插件、开入插件、开出插件上的芯片进展 CAN 网内部通信以及外部的网络通信。
组织上送遥测、遥信、SOE、大事报文、录波信息、打印信息，GPS 对时等功能。
外部网络接口包括：LON 网、RS-485 接口、电以太网接口、光以太网接口〔可选〕。
可直接出串口 103 规约。
d）开入插件：接 24V 的开入量，包括：保护功能压板、跳位、收信输入、重合闸方式开入等。
e）开出插件：输出跳闸、合闸、启动失灵、启动重合、发信、停信、告警等接点。
f）电源插件：将 220V/110V 直流电源变换为装置所用的 24V、12V、5V 电源。
g〕人机对话板：显示保护的信息、灯光信号、按键掌握、RS-232 串口通信。
2巡察检查工程a)保护屏反面的检查工程：1)沟通电源开关位置，保护装置直流电源开关位置；2〕端子排端子、继电保护装置、空气开关应清洁、无焦味、无打火冒烟现象。
b)保护屏正面的检查工程：1）屏正面断路器操作箱、保护装置、保护接口装置指示灯正常，运行灯—“OP”、母线电压指示灯—“L1”“L2”，跳闸指示灯—“TA”、“TB”、“TC”、“CH”，电源指示灯—“DC”等等。
2）面板显示正常，无特别告警；3）通道检查正常，无特别告警；4）压板、切换把手投退正确。
3、保护投退的操作步骤1、先合装置电源空开，沟通电源空开，检查装置无特别，再投入相应保护功能压板，检查无特别，再按要求投入出口压板。
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
继电保护基本知识
第一章继电保护工作基本知识第一节电流互感器电流互感器（CT）是电力系统中很重要的电力元件，作用是将一次高压侧的大电流通过交变磁通转变为二次电流供给保护、测量、录波、计度等使用，本局所用电流互感器二次额定电流均为5A，也就是铭牌上标注为100/5，200/5等，表示一次侧如果有100A或者200A 电流，转换到二次侧电流就是5A。
电流互感器在二次侧必须有一点接地，目的是防止两侧绕组的绝缘击穿后一次高电压引入二次回路造成设备与人身伤害。
同时，电流互感器也只能有一点接地，如果有两点接地，电网之间可能存在的潜电流会引起保护等设备的不正确动作。
如图1.1，由于潜电流I X的存在，所以流入保护装置的电流I Y≠I，当取消多点接地后I X＝0，则I Y＝I。
在一般的电流回路中都是选择在该电流回路所在的端子箱接地。
但是，如果差动回路的各个比较电流都在各自的端子箱接地，有可能由于地网的分流从而影响保护的工作。
所以对于差动保护，规定所有电流回路都在差动保护屏一点接地。
图1.1电流互感器实验1、极性实验功率方向保护及距离保护，高频方向保护等装置对电流方向有严格要求，所以CT必2、变比实验须做极性试验，以保证二次回路能以CT的减极性方式接线，从而一次电流与二次电流的方向能够一致，规定电流的方向以母线流向线路为正方向，在CT本体上标注有L1、L2，接线盒桩头标注有K1、K2，试验时通过反复开断的直流电流从L1到L2，用直流毫安表检查二次电流是否从K1流向K2。
线路CT本体的L1端一般安装在母线侧，母联和分段间隔的CT本体的L1端一般都安装在I母或者分段的I段侧。
接线时要检查L1安装的方向，如果不是按照上面一般情况下安装，二次回路就要按交换头尾的方式接线。
CT需要将一次侧电流按线性比例转变到二次侧，所以必须做变比试验，试验时的标准CT是一穿心CT，其变比为（600/N）/5，N为升流器穿心次数，如果穿一次，为600/5。
对于二次是多绕组的CT，有时测得的二次电流误差较大，是因为其他二次回路开路，是CT 磁通饱和，大部分一次电流转化为励磁涌流，此时应当把其他未测的二次绕组短接即可。
高频保护原理讲解
不灵敏元件2LJ：启动跳闸回路（整定值大，
=(1.6~2.0)Idz.1LJ ）
Idz.2LJ
方向元件GJ：正方向（母线→线路）：动作于停
讯
反方向（线路→母线）：不动作
13
闭锁式普通方向高频保护结构示意图
14
(2) 采用两个启动元件的作用
* 如果用一个启动元件LJ来代替1LJ和2LJ （启讯与保护启动公用）
超高压线路都配置有线路纵联保护，实现全线快速 切除各种类型的短路故障。
以华中电网为例，500KV线路均使用允许式和混合 式，220KV省网间联络线采用允许式和闭锁式。
（一）、超范围允许式纵联保护
超范围是指构成线路纵联保护的保护装置中的方 向元件（包括零序、负序功率方向）的保护范围 大于线路长度，而方向阻抗保护范围要大于线路 长度1.3~1.5倍。载波通道中采用的允许式信号， 为了提高允许信号抗干扰能力，采用移频健控 （FSK）式传输方式。
23
4、闭锁式高频距离保护
* 以无方向性或无完全方向性的ZIII（全阻抗ZKJ或 偏移特性阻抗ZKJ）作为高频部分的启讯元件。
* 以具有完全方向性的ZII（方向ZKJ）作为高频部 分的方向判别元件。
• ZI为独立的方向阻抗特性的距离I段元件。 (1)外部故障时：两端ZIII启动，先发闭锁讯号。
远故障点端的ZII动作（正向），闭锁JZ1，停讯。 近故障点端的ZII不动（反向），不停讯。 两端皆可收到闭锁讯号→JZ2不动（高频出口不 动）。
高频保护 原理与试验
2011-4-20
1
开场白
与本次培训有关的话题，需要占 用各位几分钟的宝贵时间，请大 家多多包涵
“、西数、日立
“责任感”
2
高频零序方向元件讲解
放160ms ，之后就永久闭锁（保护整组复归时才复归），即使是在系统振荡时候再有故障也不开放，这就需要其他判据。
二、不对称故障开放元件不对称故障时的开放判据：∣I 0∣+∣I 2∣＞m ∣I 1∣ （式3.6）系统振荡时，I 0、I 2接近于零，该判据不满足。
不对称故障时，根据对称分量法作出复合序网图，可以得到短路点各序电流的关系：单相接地短路：∣I 0∣+∣I 2∣=2∣I 1∣两相短路∣I 2∣=∣I 1∣ （式3.7） 两相接地短路∣I 0∣+∣I 2∣=∣I 1∣考虑到两端电网分支系数的影响，在式3.6中m 取0.6，很好的满足式3.7。
三、对称故障开放判据 Uos=Ucos φ在保护启动160ms 后再发生三相对称短路，以上的判据都不能满足，所以需要新的判据，即采用振荡中心的电压Uos （图3.22）的大小作为判据。
无论系统是正常运行还是振荡，∣OM ∣都是M 点母线电压U ，Ucos φ都反应了振荡中心点S 的正序电压∣OS ∣。
三相短路一般都是弧光短路，弧光电阻压降小于0.05U 。
此时分析振荡中心在最不利的情况下，如何用延时来躲过振荡轨迹处于区内的问题。
该判据又分两部分：（1）－0.03U ＜Uos ＜0.08U ，延时150ms 开放。
cos φ1=0.08 , φ1=85.5°系统角171° cos φ2=－0.03 , φ2=91.7°系统角183.5°图3.23给出了此时振荡的轨迹图。
从φ1到φ2变化了6.2°，整个振荡周期φ变化是180°以最大振荡周期3〞计算，振荡周期在这个区间内停留的时间是104ms ，取延时150ms 闭锁开放，即使该区域是保护动作区保护也能躲过振荡轨迹。
（2）－0.1U ＜Uos ＜0.25U ，延时500ms 开放该判据作为（1）判据的后备分析的道理和（1）完全一致。
以上的判据在Uos 很小时候，就能很好的用延时来躲避可能是振荡原因引起的低压。
电力系统继电保护第六章第三节
6.3 方向比较式纵联保护
常以输电线载波做为通信通道，因此又称为高频保护。
方向比较式纵联保护比较的是线路两端的功率方向， 又称为方向高频保护。 距离纵联保护比较的是线路两端距离元件的动作情 况，又称为距离高频保护。
纵联方向保护既可构成闭锁式保护也能构成允许式 保护。
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
一、高频闭锁距离保护（超范围闭锁式）
能不能把两者结合起来，取两者的优点？
可以。做成闭锁式距离纵联保护(又称为高频闭锁距离保护)， 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。
I段动作直接跳闸
II段启动区内瞬时动作，区外原II段延时，保证选择性 III段启动经延时后备动作跳闸
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
方向元件分析：
(3) 负序方向元件、零序方向元件 负序方向元件、零序方向元件不受系统振荡的影响，可
以反应各种不对称短路或接地短路。三相短路一般在短路开 始瞬间，总有负序或零序分量，因此对三相短路也能反应。 基本不受短路点过渡电阻的影响。
受非全相运行的影响较大，在系统非全相运行时可能误 动。解决方法：在非全相运行期间退出负序方向元件、零序 方向元件。
距离保护可以作为变电站母线和下级线路的后备，而且 其中的主要元件(启动元件、方向阻抗元件等)也可作为实现 闭锁式纵联保护的元件，但距离保护无法实现全线速动。 一般方向元件只能判别方向，动作范围必须超过线路全长， 属于超范围整定。距离元件（方向阻抗继电器）不仅可以有 方向性，还有固定的动作范围，可以超范围整定，也可以欠 范围整定。
1、闭锁式方向纵联保护的工作原理
以高频通道经常无电流而在外部故障时发出闭锁信号 的方式构成，由短路功率方向为负的一端发出，这个信号 被两端的收信机所接收，而把保护闭锁，故又称为高频闭 锁方向保护。
保护原理
保护动作原理按照保护动作原理，纵联保护可分为2类：1．3．1 方向纵联保护与距离纵联保护。
两侧保护继电器仅反应本侧的电气量，利用通道将继电器对故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保护根据两侧保护继电器的动作过程逻辑判断区分是区内还是区外故障。
可见这类保护是间接比较线路两侧的电气量，在通道中传送的是逻辑信号。
按照保护判别方向所用的继电器又可分为方向纵联保护与距离纵联保护。
1．3．2 差动纵联保护。
这类保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内还是区外故障。
可见这类保护在每侧都直接比较两侧的电气量。
类似于差动保护，因此称为差动纵联保护。
如果将两侧保护的原理图绘在一张图上（实际每侧只是整个单元保护的半套），那么前一种保护的通道是在逻辑图中将两侧保护联系起来，而后一种保护的通道是将两侧的交流回路联系起来。
2 方向纵联保护的工作方式2．1 闭锁式2．1．1 闭锁式的基本原理方向纵联保护是由线路两侧的方向元件分别对故障的方向作出判断，然后通过高频信号作出综合判断，即对两侧的故障方向进行比较以决定是否跳闸。
一般规定从母线指向线路的方向为正方向，从线路指向母线的方向为反方向。
闭锁式方向纵联保护的工作方式是当任一侧方向元件判断为反方向时，不仅本侧保护不跳闸，而且由发信机发出高频电流，对侧收信机接收后就输出脉冲闭锁该侧保护。
在外部故障时是近故障侧的方向元件判断为反方向故障，所以是近故障侧闭锁远故障侧；在内部故障时两侧方向元件都判断为正方向，都不发送高频电流，两侧收信机接收不到高频电流，也就没有输出脉冲去闭锁保护，于是两侧方向元件均作用于跳闸。
这就是故障时发信闭锁式方向纵联保护，其基本逻辑图如图1所示。
2．1．2 先收讯后停讯的原则区外故障，为防止启动元件（发讯）与正方向元件动作时间的不配合而误动作，特别是远端保护，需要近端的发讯信号闭锁，在总结多年运行经验的基础上，规定必须先收到信号10 ms 才允许正方向停讯，逻辑示意见图2。
输电线路的高频保护
td 两侧保护和高频发信机动作时间之差值;
ty 裕度时间
外t1延部时短返路回切的原除因后，线路两侧的I、I‘和S+均返回，近短路 侧延时t1返回，发信机在t1时间内继续发信。从而保证了远离 故障侧的发信机能继续收到高频闭锁信号，使否5 不开放， 保护不致误跳闸。否则，当近短路侧的I先返回而远离短路 侧的I‘、S+后返回时，该侧否5 可能开放使断路器误跳闸1。7 通常取t1=0.5s。
如果
I
' K
（ I电op流继电器的动作电流），则保护能无延时地跳1QF和2Q
F ，由于引入继电器的电流是被保护线路两端电流之差，故这种保护称为
电流纵差动保护。
电流纵差动保护的优缺点： 无延时切除被保护线路任何点的故障，
长线需路要，用在与经输济电上线是路不同合样算长的的，辅在助技导术线上来也传有送一电定流的困和I难M' 。，因此I N' ，用于
第五节 高频相差动保护
工作原理
相差高频保护的构成
高频相差动保护的相位特性和相继动作区
1
5、1 高频保护基本原理
5.1.1 高频保护的作用原理
2021/9/15
2
图5.1 输电线路内外短路示意图
电流纵差动保护
如图5. 2 所示。当被保护线路M——N 外部短路或正常运行
时式如中（：图nT5A.2—a)—)Ir, 电IMI流=M' I互N，I感N'流器入n的1T继A变(电I比M器。的IN 电) 流0 为：
线路对侧，使该侧保护不跳闸（闭锁）。内部短路时，线路两侧发信机
均不启动，不发高频闭锁信号，输电线路不传送高频信号，保护可以跳
变电站线路单相接地故障处理及典型案例分析
变电站线路单相接地故障处理及典型案例分析[摘要] 在大电流接地系统中，线路单相接地故障在电力系统故障中占有很大比例.本文通过对某地区工典型故障案例进行分析,介绍了处理方法，并对相关的知识点进行阐述，为现场运行人员正确判断和分析事故原因提供了借鉴。
[关键词]大电流接地系统；小电流接地系统；判断；分析我国电压等级在110kV 及其以上的系统均为大电流接地系统，在大电流接地系统中，线路单相接地故障在电力系统故障中占有很大的比例，造成单相故障的原因有很多，如雷击、瓷瓶闪落、导线断线引起接地、导线对树枝放电、山火等。
线路单相接地故障分为瞬时性故障和永久性故障两种，对于架空线路一般配有重合闸，正常情况下如果是瞬时性故障，则重合闸会启动重合成功；如果是永久性故障将会出现重合于永久性故障再次跳闸而不再重合。
为帮助运行人员正确判断和分析大电流接地系统线路单相瞬时性故障，本案例选取了某地区一典型的220kV线路单相瞬时接地故障，并对相关的知识点进行分析。
说明，此案例分析以FHS变电站为主。
本案例分析的知识点：（1）大电流接地系统及小电流接地系统的概念。
（2）单相瞬时性接地故障的判断及分析。
（3）单相瞬时性接地故障的处理方法。
（4）保护动作信号分析。
（5）单相重合闸分析。
（6）单相重合闸动作时限选择分析。
（7）录波图信息分析。
（8）微机打印报告信息分析。
一、大电流接地系统、小电流接地系统的概念在我国，电力系统中性点接地方式有三种：（1）中性点直接接地方式。
（2）中性点经消弧线圈接地方式。
（3）中性点不接地方式。
110kV及以上电网的中性点均采用中性点直接接地方式。
中性点直接接地系统（包括经小阻抗接地的系统）发生单相接地故障时，接地短路电流很大，所以这种系统称为大电流接地系统。
采用中性点不接地或经消弧线圈接地的系统，当某一相发生接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往比负荷电流小得多，所以这种系统称为小电流接地系统。
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各序电流的关系：
单相接地短路：∣I0∣+∣I2∣=2∣I1∣
两相短路∣I2∣=∣I1∣
（式3.7）
两相接地短路∣I0∣+∣I2∣=∣I1∣
Байду номын сангаас
考虑到两端电网分支系数的影响，在式3.6中m取0.6，很好的满足式
3.7。
三、对称故障开放判据 Uos=Ucosφ
在保护启动160ms后再发生三相对称短路，以上的判据都不能满足，
图3.22
φ
S O N M EN EM
该判据又分两部分：
（1）－0.03U＜Uos＜0.08U，延时150ms开放。 cosφ1=0.08 , φ1=85.5°系统角171°
cosφ2=－0.03 , φ2=91.7°系统角183.5° 图3.23给出了此时振荡的轨迹图。从φ1到φ2变化了6.2°，整个振荡周 期φ变化是180°以最大振荡周期3〞计算，振荡周期在这个区间内停留的 时间是104ms，取延时150ms闭锁开放，即使该区域是保护动作区保护 也能躲过振荡轨迹。 Φ2
θ δ θ φ
可见，U1与U2相加就是母线电压U，结合图2.26，如果R不是纯电感 性质，则U1与U2之间的角度不再是90°而是线路的阻抗角δ，因此Ucosφ 也不再是弧光电阻U2，作一个矢量U3，让U3⊥U2，则θ =90° δ ，Ucos(φ +θ)=U3 , U3﹤U2，U3是振荡中心的电压，U2是弧光电压，当然用U3来 代替U2把Ucosφ的范围缩小了，判据仍然有效，不会造成振荡时保护误 动。θ就是补偿角。在运行中，U和φ是保护采集量，δ是整定值，所以 U3的大小能够计算出来，说明这个判据也是实用的。 －
Uc
3I0*ZD 3U0 3U0
180°
Ib Ic
φ φ
Uc Ua
3I0 Ia Ub
另外从图3.26可以分析出，当线路阻抗角为90°时，A、B、C三点合 一，即δ=90°，则θ=0°，不需要补偿，这和前面讲的公式是一致的。
四、非全相时的振荡判据 分相操作电网系统中，还要考虑非全相运行的情况。由于是非全相 运行，选相元件会一直选中断开相，此时系统振荡不会误动，若此时健 全相再故障，选相元件就会选中故障相，因此可以用选相元件在不在断 开相来开放闭锁元件。
图3.24 D C B A －0.1 －0.03 0.08 0.25 判据（2） 判据（1） M S N
φ1
图3.23
（2）－0.1U＜Uos＜0.25U，延时500ms开放 该判据作为（1）判据的后备分析的道理和（1）完全一致。 以上的判据在Uos很小时候，就能很好的用延时来躲避可能是振荡原 因引起的低压。从而保证保护不会误动。
所以需要新的判据，即采用振荡中心的电压Uos（图3.22）的大小作为
判据。
无论系统是正常运行还
是振荡，∣OM∣都是M点
母线电压U，Ucosφ都反应
了振荡中心点S的正序电压
∣OS∣。三相短路一般都
是弧光短路，弧光电阻压降
小于0.05U。此时分析振荡
中心在最不利的情况下，如
何用延时来躲过振荡轨迹处
于区内的问题。
以上的分析都是基于线路阻抗角为90°状态下。在南瑞技术书上提到 如果线路阻抗角不为90°时，φ角需要补偿，这里解释一下补偿的原因。
三相短路时，M点测得的电压实际上是一个呈感抗性质的线路压降与 一个纯电阻性质的弧光电阻压降，一次系统图如图3.25
图3.25 M
U R Rg U2 U2 图3.26 U3 O U1 U2 U B A C
如何更好的理解（1）、（2）两个判据的关系，如图3.24振荡轨迹 是由A到B到C到D的单向运动，进入A点即（2）判据开始工作，接着进 入B点，（1）判据也开始 ，如果是故障进入B点后150ms后（1）判据动 作，如果是振荡或者故障条件不满足（1）的判据，轨迹继续进入C点， 如果是故障，在进入A点开始后的500ms时（2）判据动作。如果是振 荡，则进入D点继续运行。
另外，也可以采用测量健全相电流的工频变化量来判断是否开放非 全相的振荡闭锁。
第1节 高频零序方向元件（0++）
零序方向元件由零序功率P0决定，P0=3 U0*3 I0*ZD。ZD是一个幅值 为1，相角为78°的补偿阻抗。
在正方向A相金属性接地故障时的电气量如图3.27，三相合成的零序 电压和零序电流如图3.28，φ角为线路阻抗角，一般为78°，I0在补偿了 78°之后P0的矢量图如图3.29。
放160ms，之后就
永久闭锁（保护整组复
归时才复归），即使是
在系统振荡时候再有故
障也不开放，这就需要
其他判据。
二、不对称故障开放元件
不对称故障时的开放判据：∣I0∣+∣I2∣＞m∣I1∣ （式3.6）
系统振荡时，I0、I2接近于零，该判据不满足。
不对称故障时，根据对称分量法作出复合序网图，可以得到短路点