继电保护高频保护

7.6.2 高频闭锁方向保护的构成原理
1、方向元件起动的高频闭锁方向保护 高频闭锁方向保护的基本构成如下图所示。线路两端保护结构相同，图中为 一侧（半套）的保护装置，功率方向元件1KW为反向元件、反向故障时动作， 起动发信机； 2KW为正向元件、正向故障时动作，准备跳闸。
（1）双侧电源，内部故障时：
7.5.2 高频通道的工作方式 只在系统故障时发信机启动发信，通道中才有高频 1、故障发信方式 电流通过。故称为“故障发信方式”。这种方式应用广泛。
2、长期发信方式
正常时通道有高频电流通过，称为“长期发信方式”。优 点是通道的工作状态可以监视，可靠性高，无需发信启动元件。
在这两种工作方式中，按传送的信号性质，又可以分为传送闭锁信号、 允许信号和跳闸信号三种类型。 3、移频方式 在正常运行 时，发信机发出频 率为f1的高频电流， 用于监视通道及闭 锁高频保护。当线 路发生故障，保护 停止发出f1；改发 频 率 f2 的 高 频 电 流。
7.4 高频保护的基本原理
7.4.2高频保护的基本原理 7.4.3高频保护的构成 高频保护由继电部分和通信部分构成。 通讯部分由收发信机和通道组成。 构成高频保护的方框图如下图所示。 继电部分根据被反应的工频电气量性质的高频信号（这高频信号通过通 道，从线路一端传送到另一端，对端收信机收到高频信号后，将该高频信号 还原成继电部分所需的工频信号通过继电部分进行比较），决定保护装置是 否动作。这高频信号也称为载波信号，这种通信方式也称为载波通信，其通 道也称为载波通道。 通信部分 M 互感器、采 继 单 样A/D转换 电 片 部 机 跳闸线圈 分 发信机 收信机 通道 N 继 单 电 片 部 机 分 互感器、采 样A/D转换 跳闸线圈
7.5.3 高频信号 高频信号作用是当线路内部故障时，将保护开放，允许保护跳闸；当线 路外部故障，把保护闭锁。
按高频信号的作用可以分为闭锁信号、允许信号及跳闸信号。
1、闭锁信号： ——是阻止保护动作跳闸的信号。收不到这种信号是高频保 护动作跳闸的必要条件。 2、允许信号： ——是允许保护动作于跳闸的信号。收到这种信号是高频保 护动作跳闸的必要条件。 3、跳闸信号 ——是直接引起跳闸的信号。收到这种信号是保护动作于跳 闸充分而必要条件。 保护动作 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1
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。两端收信机收到的高 频信号具有180°的间断角，如 图8-20（a）所示。间断角大于 比相元件整定的动作角，使保 护动作与跳闸。
“相—地”制高频通道
7.5.1 输电线路高频通道 1、高频通道的构成 2、“相—地”制高频通道的主要设备
目前应用比较广泛的载波 通道是“导线一大地”制。
（1）输电线路 ——利用三相输电线路传送高频电流信号。
1 2、“相—地”制高频通道的主要设备 f0 50Hz LC并联谐振频率： （2） 高频阻波器 2 LC 高频阻波器是由电感线圈和可调电容组成并联谐振电路，当通过载波频率 时，它所呈现的阻抗最大(约1KΩ)，将高频电流限制在两侧阻波器内。对工频电 流而言，阻抗较小(约0.4Ω)，可畅通无阻，不影响输电线路正常传输。
发信机 收信机
高频保护结构方框图
7.5 高频通道及高频信号类型
继电保护高频通道有三种，电力载波通道；微波通道及光纤通道。
7.5.1 输电线路高频通道 1、高频通道的构成 通道载波频率在50～300kHz，f<50kHz,受工频电压干扰大，而各加工设 备构成困难；f>300kHz时，高频能量损耗大大增加。 高频收发信机与输电线路连接方式有两种，一种是将收信机连接在一相 导线与大地之间，称为“相--地”制高频通道；另一种是将收信机连接在两 相导线之间，称为“相—相”制高频通道。
2QF跳闸
7.7 相差高频保护
7.7.1 相差高频保护的工作原理
• 采用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故障时 发信单频调幅制相差高频保护。在线路故障时，启动元件启动发信机发信， 在短路电流正半周时，由操作元件控制发信机发出高频信号，而在负半周时 则不发出高频信号，如此不断交替进行。 • • 图8-20 相差高频保护工作示意图（a）内部故障时；（b）外部故障时 当被保护线路内部发生故障时，由于两端电流相位相同，两端电流相位差 为零，两端发信机在工频电流正半周时同时发出高频信号，在工频负半周时 同时停信，两端收信机收到的高频信号具有180°的间断角，如图8-20（a） 所示。间断角大于比相元件整定的动作角，使保护动作与跳闸。
~ 1QF 动作 元件 瞬时动作 0 延时动作 1 时间 元件 收发 信机
~
故障发信方式
延时返回 0 1 0 对侧无 闭锁信号 01 瞬时返回 1 1 准备跳闸
双侧2KW动作， 1QF和2QF跳闸
7.6.2 高频闭锁方向保护的构成原理
1、方向元件起动的高频闭锁方向保护 高频闭锁方向保护的基本构成如下图所示。线路两端保护结构相同，图中为 一侧（半套）的保护装置，功率方向元件1KW为反向元件、反向故障时动作， 起动发信机； 2KW为正向元件、正向故障时动作，准备跳闸。
（1）线路外部故障时： KW为正向元件 K KW为正向元件 非方向性 起动元件 瞬时动作 N侧 1 1 N侧 0 延时动作 0 时间 元件 延时返回 1 1 0 瞬时 返回 收发 向M侧发出 信机 闭锁信号 1 1 故障发 M侧无发来 信方式 闭锁信号 0 1 0 2QF不跳闸 0
7.6.2 高频闭锁方向保护的构成原理
（3）结合电容器（耦合电容器） 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，对高频 电流则阻抗很小，使收发信机与高压输电线路绝缘，载频信号顺利通过。 结合电容器与 连接滤波器组成带 通滤波器，对载频 进行滤波。 （4）连接滤波器 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，并减 少高频信号的损耗，增加输 LC串联谐振频率：高频信号
第五节
电流相差高频保护
• 采用高频通道经常无电流，而在外部故障时发出闭锁信号 的方式构成故障时发信单频调幅制相差高频保护。在线路 故障时，启动元件启动发信机发信，在短路电流正半周时， 由操作元件控制发信机发出高频信号，而在负半周时则不 发出高频信号，如此不断交替进行。 • 图8-20 相差高频保护工作示意图（a）内部故障时；（b） 外部故障时 • 当被保护线路内部发生故障时，由于两端电流相位相同， 两端电流相位差为零，两端发信机在工频电流正半周时同 时发出高频信号，在工频负半周时同时停信，两端收信机 收到的高频信号具有180°的间断角，如图8-20（a）所 示。间断角大于比相元件整定的动作角，使保护动作与跳 闸。
（2）线路外部故障时：
~ 1QF 动作 元件 瞬时动作 N侧 1 延时动作 N侧 0 时间 元件 1 延时返回 1 0 1 对侧无 闭锁信号 0 0 瞬时返回 0 0 向M侧发 收发 闭锁信号 信机 1
N侧2KW不动 作2QF不跳闸
7.6.2 高频闭锁方向保护的构成原理
1、方向元件起动的高频闭锁方向保护 高频闭锁方向保护的基本构成如下图所示。线路两端保护结构相同，图中为 一侧（半套）的保护装置，功率方向元件1KW为反向元件、反向故障时动作， 起动发信机； 2KW为正向元件、正向故障时动作，准备跳闸。 Z3,3-4 （2）线路外部故障时：
1
有闭锁信号 无闭锁信号
PR:保护元件动作信号
7.6 方向高频保护
7.6.1 概述 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。 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端的功率方向，以 判断是被保护范围内部故障还是外部故障。保护采用故障时发信方式，并规定线 路两端功率从母线流向线路时为正方向，由线路流向母线为负方向。 当系统发生故障时，若功率方向为正，则高频发信机不发信，若功率方向 为负，则发信机发信。如图7-12所示 在被保护线路两端都装有功率方向元件。当线路BC的K点发生短路时，靠近 故障点的一端保护2和5功率为负，所以保护2和5应发出高频闭锁信号，通过高频 通道送到线路对端保护1和6，虽然对端1和6功率方向为正，但收到对端发来的高 频闭锁信号，故这一端保护1和6也不会动作。对于故障线路BC两端保护3和4处功 率方向都是从母线流向线路，功率方向为正，两端保护3和4都不发闭锁信号，故 两端高频收信机都收不到高频闭锁信号，断路器3QF和4QF无延时跳闸。
7.4 高频保护的基本原理
7.4.1 问题的提出 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、技术上都难以实现。
解决办法： 采用高频保护 7.4.2高频保护的基本原理 是利用现代通讯中的高频通讯技术。用高频载波代替辅助导线，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。 高频保护与线路的纵联差动保护类似，正常运行及区外故障时，保护不 动，区内故障全线速动。目前，高频保护是220KV及以上电压级复杂电网的 主保护方式。在110～220KV输电线路上高频保护的动作时间为50毫秒左右， 在330千伏及以上的输电线路上动作时间在40毫秒以下。
组合电容器 连 接 滤 波 器
2、“相—地”制高频通道的主要设备 （5） 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。 （6）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。
（7）接地隔离开关 接地开关 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。
7.5.1 输电线路高频通道 2、“相—地”制高频通道的主要设备 （8）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。 7.5.2 高频通道的工作方式 高频通道的工作方式分成三种，故障发信方式、 长期发信方式和移频方式三种工作方式。 1、故障发信方式 只 在系统 故障 时发信机启பைடு நூலகம்发信 ， 通道中才有高频电 流通过。 2、长期发信方式 正常时通道有高 频电流通过，优点是 通道的工作状态可以 监视，可靠性高，无 需发信启动元件。
~ 1QF 动作 元件 瞬时动作 M侧 0 延时动作 M侧 1 时间 元件 0 延时返回 0 1 0 对侧有 闭锁信号 1 0 瞬时返回 1 1 收发 信机 0 N侧2KW不动 作2QF不跳闸 0 M侧收到闭锁信 号，1QF不跳闸 无向N侧发 闭锁信号
7.6.2 高频闭锁方向保护的构成原理
2、非方向元件起动的高频闭锁方向保护
2、非方向元件起动的高频闭锁方向保护
（1）线路外部故障时： KW为正向元件 K KW为正向元件 非方向性 起动元件 瞬时动作 M侧 1 1 M侧 1 延时动作 1 时间 元件 收发 向N侧停发 信机 闭锁信号 1 延时返回 0 0 故障发 0 N侧发来 信方式 1 闭锁信号 1 0 2QF不跳闸 1 0 1QF不跳闸 瞬时 准备跳闸 返回
7.6.2 高频闭锁方向保护的构成原理
2、非方向元件起动的高频闭锁方向保护
（2）双侧电源，内部故障时： KW为正向元件 ~ K ~
KW为正向元件
时间 元件 延时返回 0 收发 信机 0 0 故障发 信方式 1QF跳闸
非方向性 起动元件 瞬时动作 双侧 1 双侧 1
延时动作 1
对侧无 闭锁信号 0 1 1 1 1 瞬时 准备跳闸 返回