高频闭锁方向保护

§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。