1、第四章 高频载波保护,第一节 高频保护的基本原理 一、概述 220KV以上线路中，为保证系统运行的稳定性，要求保护无延时切除故障 可使用双侧电量的差动保护 关键：双侧电量的传送 导引线传送：构成导引线差动保护 高频信号传送：构成高频载波保护 微波（光纤）信号传送：构成微波（光纤）电流差动保护,二、载波通道构成原理 1.类型 “相地”制：经一相导线与大地构成高频信号的传送回路 投资少，节省通道（其余两相可作调度或远动通道） 高频信号衰减大，高频信号使用方式受限制，多用于220KV系统 “相相”制：经两相导线构成高频信号的传送回路 高频信号衰减小，用于500KV系统 ，采用复用载波通信方式,2.“
2、相地”制载波通道的构成,3.高频加工设备 实现高频信号传送的设备，包括阻波器： 单频并联谐振于工作频率，对工作频率信号表现为高阻抗，对工频频率表现为低阻抗（0.04）两侧使用阻波器后，将工作频率信号限制在被保护线路内，以减少分流衰耗，也可防止对其它线路高频保护的干扰可用高频频率范围为45KHz 500KHz，通道及频率资源紧张，考虑同一通道传送多路高频信号时，改用宽频阻波器,宽频阻波器的原理图 宽频阻波器的阻抗特性曲线,藕合电容器：完成高频信号到输电线路的传送 隔离工频高压接合滤波器与藕合电容器构成四端带通网络，允许工作频率信号通过 实现阻抗匹配（线路/高频电缆阻抗：400 /100 ）,减少
3、高频损耗高频电缆 连结户外接合滤波器与户内收发讯机，完成高频信号的传送,三、高频通道工作方式短时发讯方式正常不发讯，仅线路故障时发讯 优点：减少干扰，延长发讯机寿命 缺点：需定时手动发讯，以检查通道完好性长时发讯方式正常发讯 优点：加快保护动作速度；可实时检测通道完好性 缺点：对其它通讯干扰强；对发讯机性能要求高,混合方式正常时只发小功率监频讯号，实现对通道完好性的检测线路故障时增大发讯功率，发出跳频信号应用广泛的复用载波机均采用混合方式工作优点：减少干扰，延长发讯机寿命自动检查通道完好性,四、高频信号的作用方式1.按讯号的比较方式分类(1)直接比较方式将两侧电气量直接传送到对侧在两侧保护装置
4、内部完成两侧电气量的直接比较传送完整的交流电气量很困难(微波、光纤数字通道除外）实际使用的高频保护中只传送电流相位，实现高频相位差动保护,(2)间接比较方式两侧保护装置只反应本侧电气量各侧保护装置单独对故障方向进行判别，再将判别结果传送至对侧在两侧保护装置根据两侧保护的故障判别结果完成故障方向的间接比较故障方向判别结果以逻辑状态表示，实际使用的高频信号简单：以高频信号的“有”、“无”代表逻辑状态的“是”、“非”,2.按讯号的作用方式分类（针对间接比较）保护动作：P=1； 收讯动作：GSX=1 保护动作跳闸：L=1（1）跳闸讯号 常以一端的电流速断、 零序速断、距离I段启动 发讯，则收讯即可跳闸
5、收讯为跳闸的充分必要条件：L=P+GSX,（2）允许讯号 常以一端的电流、零序、 距离II段配合允许讯号 工作，收讯为跳闸的必 要条件：L=PGSX（3）闭锁讯号 常以一端的方向零序、 距离III段配合闭锁讯号 工作，停讯为跳闸的必 要条件：,第二节 高频闭锁方向保护 一、基本原理保护区内故障：两侧保护方向元件S+动作，均不发讯，保护动作跳闸保护区外故障：近故障侧保护方向元件S+不动作，启动发讯，闭锁对侧保护,二、电流启动方式的高频闭锁方向保护1.原理框图,2.元件功能说明故障起动元件I，I灵敏度不同I为灵敏电流元件，起动发讯I为不灵敏电流元件，开放功率方向元件 区外故障时，远故障侧 I 动作
6、时，近故障侧I必然动作，可靠起动发讯闭锁对侧S+ ：保护正方向故障时动作的功率方向元件区内故障：两侧S+ ， I 动作后停讯，经t2延时后出口跳闸区外故障：近故障侧S+ 不动作，I 动作后起动发讯闭锁对侧,延时 t1 作用： 区外故障切除后，近故障端保护继续发讯 t1 以闭锁对端保护用于防止近故障端保护I先返回（停止发讯）、远故障端S+ ， I 后返回时引起的误动 延时 t2 作用：通道配合延时 区外故障时，远故障端S+ ， I动作，需经t2延时才能出口，以保证可靠收到对侧闭锁信号,三、功率方向元件启动方式的高频闭锁方向保护1.原理框图（ S ：保护反方向故障时动作的功率方向元件）,2.动作过
7、程说明区内故障：两侧S+ 元件动作， S不动作，经t2延时后出口跳闸区外故障：近故障侧 S+ 不动作， S 动作后起动发讯闭锁 对侧要求： S 动作灵敏度高于 S+ ，保证区外故障时近故障侧S可靠发讯,四、高频闭锁方向的功率方向元件1. 基本要求(1)可反应所有类型的故障(2)没有电压死区(3)振荡时不误动分析900接线功率方向元件有电压死区，振荡时可能误动零序功率方向元件只能反应K(1), K(1,1)都不能满足要求,2.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
8、负序电压 ( 功率 ), 容易实现灵敏度配合(3)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,3.两相运行对负序功率方向元件的影响第三章中对纵向不对称故障进行了分析。引用其分析结果，可作出负序等效网络和负序电压分布向量图如下：,结论使用母线侧电压互感器，两相运行时A、B端负序功率方向元件均判断为区内故障，高频闭锁方向保护误动作使用线路侧电压互感器，两相运行时A/端负序功率方向元件判断为区外故障，B端负序功率方向元件判断为区内故障，高频闭锁方向保护不会误动作,五、高频闭锁距离保护1、基本原理保护区内故障：两侧距离I,II,III段
9、都动作，距离II段停讯，保护动作跳闸 保护区外故障：近故障侧距离II段不动作停讯，距离III段动作启动发讯，闭锁对侧保护,2.原理框图,注意距离保护III段使用全阻抗特性，保证反方向故障时起动发讯距离保护I、II段使用方向阻抗特性，保证反方向故障时可靠停讯与III段式距离保护配合工作，即作为线路的主保护，又具有完备的后备保护功能与III段式距离保护相似，高频闭锁距离保护在系统振荡时可能误动，也需要使用振荡闭锁措施将III段式距离保护用III段式零序方向保护代替时，构成高频闭锁零序保护,六、高频闭锁零序保护原理框图,第三节 相差高频保护 1、基本原理,2.原理框图,2.元件功能说明故障起动元件(
10、I2+KI0)低定值元件为灵敏电流元件，起动发讯高定值元件为不灵敏电流元件，开放相差保护比相元件区外故障时，远故障侧高定值元件动作时，近故障侧低定值元件必然动作，可靠起动发讯闭锁对侧，防止单侧发讯导致保护误动(I2+KI0)可反应各种不对称故障；对于三相对称故障，故障初瞬(I2+KI0)短暂动作后以记忆回路保持其动作状态，或以电流、阻抗元件辅助起动,操作电流元件(I1+KI2)相差高频保护中，将三相电流综合为复合电流(I1+KI2)比相，可正确反映各种不同类型的故障(I1+KI2)控制高频发讯机发讯（对高频电流进行调制），称为操作电流 K=68，保证了各种区内各种不对称故障的灵敏性； I1 保
11、证了在区内三相对称故障时操作元件的可靠工作I1受线路两侧系统电势夹角arg(EM / EN)的影响 如果 = arg(EM / EN) ，则 = arg(IM / IN) (max=700) 两侧I2相位接近相同，故选择KI2 I1 ： = arg(IM2 / IN2) 0,2.比相闭锁角理想情况下保护区外故障时为连续波:arg(IM / IN) =1800考虑以下误差：LH误差角度 LH = 70保护装置误差角度（含滤过器） bh = 150高频信号传输延迟产生的误差角度L = ( 3600/20 10-3s ) l(km) / 3 105 (km/s)= 60 l / 100,最大误差角时
12、,有arg(IM / IN) =1800 (220+60l/100)即出现间断波，其间断角为（220+60l/100）选择比相闭锁角 b= 220+60l/100 + y考虑一定的裕度，取 y=150对300km的线路，有 b= 550相差保护通常取比相闭锁角 b= 600对应比相时间 3.3ms (见原理框图),2.相差保护相继动作区区内故障最不利情况：K(3) , max = arg(EM / EN) =700M侧考虑线路阻抗角：d = 600N侧考虑电机、变压器阻抗角：d = 900max = arg(IM / IN) = 1000考虑LH误差角、信号传输延迟产生的误差角度，有max = 1220 60 l/100,N侧保护高频信号相位差为max = 1220 60 l/100随线路长度增加而减少；高频信号间断角大于bM侧保护高频信号相位差为max = 1220 + 60 l/100随线路长度增加而增加；高频信号间断角小于b 在比相闭锁角为 b时， N侧保护动作， M侧保护拒动N侧保护动作跳闸后停止发讯， M侧保护单侧发讯，高频信号间断角为1800，可靠跳闸：称为：相继动作,
