继电保护第8章

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1、第八章第八章 电网高频保电网高频保护护第一节第一节高频保护的工作原理及分类高频保护的工作原理及分类第二节第二节高频通道高频通道第三节第三节高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护第四节第四节高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护第五节第五节相差高频保护相差高频保护n了解什么是高频保护和它是怎样构成的。了解什么是高频保护和它是怎样构成的。n掌握构成高频载波通道的主要元件及其应用。掌握构成高频载波通道的主要元件及其应用。n掌握方向高频保护的基本工作原理和基本组成元件。掌握方向高频保护的基本工作原理和基本组成元件。n理解相差动高频保护闭锁角计算及相继动作问题。理解相差动高频保护闭锁角计算及相继动作问题。n了解距离

2、高频保护的基本概念。了解距离高频保护的基本概念。基本要求：基本要求：第一节第一节高频保护的工作原理及分高频保护的工作原理及分类类一、高频保护的工作原理一、高频保护的工作原理 在高压输电线路上，要求无延时地切除在高压输电线路上，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、技术上都难以长的辅助导线，这在经济上、技术上都难以实现。实现。解决办法：解决办法：解决办法：解决办法：采

3、用高频保护采用高频保护一、高频保护的工作原理一、高频保护的工作原理是是利利用用现现代代通通讯讯中中的的高高频频通通讯讯技技术术。用用高高频频载载波波代代替替辅辅助助导导线线，传传送送线线路路两两侧侧电电信信号号，所所以以高高频频保保护护的的原原理理是是反反应应被被保保护护线线路路首首末末两两端端电电流流的的差差或或功功率率方方向向信信号号，用用高高频频载载波波将将信信号号传传输输到到对对侧侧加加以以比比较较而而决决定定保保护护是是否否动作。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。故障时，保护不动，

4、区内故障全线速动。目前，高频保护是目前，高频保护是220KV220KV及以上电压级复杂电网的主保护方式。在及以上电压级复杂电网的主保护方式。在110110220KV220KV输输电线路上高频保护的动作时间为电线路上高频保护的动作时间为5050毫秒左右，在毫秒左右，在330330千伏及以千伏及以上的输电线路上动作时间在上的输电线路上动作时间在4040毫秒以下。毫秒以下。 。二、高频保护的分类二、高频保护的分类1 1、按反应工频电气量和非工频电气量分两大类。、按反应工频电气量和非工频电气量分两大类。1 1）根据比较被保护线路两端的功率方向的原理构成的保护有）根据比较被保护线路两端的功率方向的原理构

5、成的保护有f f方向比较式高频保护；方向比较式高频保护；2 2）根据比较被保护线路两端工频电流相位的原理构成的保护）根据比较被保护线路两端工频电流相位的原理构成的保护有相差高频保护；有相差高频保护；3 3）反应非工频电气量的保护有高频电流保护；反应暂态过程）反应非工频电气量的保护有高频电流保护；反应暂态过程的高频保护有脉冲数字式高频保护。的高频保护有脉冲数字式高频保护。2 2、按通道工作频率分为电力载波（、按通道工作频率分为电力载波（5050300kHz300kHz）；微波）；微波（3000300030000MHz30000MHz）。）。3 3、按高频信号作用分为闭锁信号；允许信号及跳闸信号。

6、、按高频信号作用分为闭锁信号；允许信号及跳闸信号。4 4、按通道工作方式分为线路正常运行时长期发信和只有在线、按通道工作方式分为线路正常运行时长期发信和只有在线路故障时发信的故障启动发信方式。路故障时发信的故障启动发信方式。5 5、按对高频信号的调制方式分为幅度调制和频率调制。、按对高频信号的调制方式分为幅度调制和频率调制。6 6、按对两端高频信号的频率的异同可分为单频制和双频制。、按对两端高频信号的频率的异同可分为单频制和双频制。三、高频保护的构成三、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图8-1所示。下面以反映工频电气量的高频保

7、护为例，说明继电部分和通信部分的工作情况。继继电电部部分分发信机发信机发信机发信机继继电电部部分分MN收信机收信机收信机收信机通信部分通信部分通道通道图图8-1高频保护结构方框图高频保护结构方框图三、高频保护的构成三、高频保护的构成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。继继电电部部分分发信机发信机发信机发信机继继电电部部分分MN收信机收信机收信机收信机通信部

8、分通信部分通道通道图图8-1高频保护结构方框图高频保护结构方框图第二节第二节高频通道高频通道继电保护高频通道有三种，电力载波通道；微波通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。道及光纤通道。一、输电线路高频通道一、输电线路高频通道（一）输电线路高频通道的构成方式（一）输电线路高频通道的构成方式通道载波频率在通道载波频率在5050300kHz300kHz，f50kHz,f300kHzf300kHz时，时，高频能量损耗大大增加。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，称为将收信

9、机连接在一相导线与大地之间，称为“相相- - -地地”制高频通道；另一种是将收信机连接在两相制高频通道；另一种是将收信机连接在两相导线之间，称为导线之间，称为“相相相相”制高频通道。制高频通道。二、二、“相相地地”制高频通道的主要制高频通道的主要设备设备 目前应用比较广泛的载波通道是目前应用比较广泛的载波通道是“导线一大地导线一大地”制。制。 1. 高频阻波器高频阻波器高高频频阻阻波波器器是是由由电电感感线线圈圈和和可可调调电电容容组组成成，当当通通过过载载波波频频率率时时，它它所所呈呈现现的的阻阻抗抗最最大大。对对工工频频电电流流而而言言，阻阻抗抗较较小小，因因而而工工频频电电流流可可畅畅通

10、通无无阻阻，不不会会影影响响输输电电线线路路正正常常传传输。输。2.2.结合电容器结合电容器 它它是是一一个个高高压压电电容容器器，电电容容很很小小，对对工工频频电电压压呈呈现现很很大大的的阻阻抗抗，使使收收发发信信机机与与高高压压输输电电线线路路绝绝缘缘，载载频频信信号号顺顺利利通通过过。结结合合电电容容器器与与连连接接滤滤波波器器组组成成带带通通滤滤波波器器，对对载载频频进行滤波。进行滤波。3.3.连接滤波器连接滤波器 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带通滤波器，连接滤波器起着阻抗匹配的作用，并减少高频连接滤波器起着

11、阻抗匹配的作用，并减少高频信号的损耗，增加输出功率。信号的损耗，增加输出功率。 4.4.高频电缆高频电缆用用来来连连接接户户内内的的收收发发信信机机和和装装在在户户外外的的连连接接滤滤波波器器。为为屏屏蔽蔽干干扰扰信信号号，减减少少高高频频损损耗耗，采采用用单单芯芯同同轴轴电电缆缆，其其波波阻阻抗为抗为100100。5.5.保护间隙保护间隙保保护护间间隙隙是是高高频频通通道道的的辅辅助助设设备备。用用它它来来保保护护高高频频电电缆缆和高频收发信机免遭过电压的袭击。和高频收发信机免遭过电压的袭击。6.6.接地刀闸接地刀闸 接接地地刀刀闸闸也也是是高高频频通通道道的的辅辅助助设设备备。在在调调整整

12、或或检检修修高高频频收收发发信信机机和和连连接接滤滤波波器器时时，用用它它来来进进行行安安全全接接地地，以以保保证证人人身和设备的安全。身和设备的安全。7.7.高频收、发信机高频收、发信机 高高频频收收发发信信机机的的作作用用是是发发送送和和接接收收高高频频信信号号。发发信信机机部部分分是是由由继继电电保保护护来来控控制制。高高频频收收信信机机接接收收到到由由本本端端和和对对端端所所发发送送的的高高频频信信号号。经经过过比比较较判判断断之之后后，再再动动作作于于跳跳闸闸或或将将它它闭锁。闭锁。二、微波通道二、微波通道我国继电保护的微波通道用频率为2000MHz,60008000MHz.微波通道

13、示意图如图8-5。微波直线传播需要设中继站，50m高微波天线可以通讯距离为50km左右。定向天线连接电缆收发信机收发信机继电部分MN图图8-5微波通道示意图微波通道示意图三、光纤通讯三、光纤通讯由光纤通道构成的保护称为光纤继电保护。光纤通道由光发由光纤通道构成的保护称为光纤继电保护。光纤通道由光发送器、光纤和光接收器组成。送器、光纤和光接收器组成。信号处理信号处理光发送器光发送器光接收器光接收器信号处理信号处理光纤光纤电信号电信号输入输入电信号输出电信号输出图图8-68-6光纤通道示意图光纤通道示意图1 1、光发送器。光发送器作用是将电信号转变为光信号输出。、光发送器。光发送器作用是将电信号转

14、变为光信号输出。2 2、光光接接收收器器。光光接接收收器器作作用用是是将将光光信信号号转转变变为为电电信信号号输输出出，通通常常采采用用光光电二极管构成。电二极管构成。3 3、光光纤纤。光光纤纤用用来来传传递递光光信信号号，是是一一种种很很细细的的空空心心石石英英丝丝或或玻玻璃璃丝丝。直直径仅为径仅为100100200200五、高频通道的工作方式五、高频通道的工作方式高高频频通通道道的的工工作作方方式式分分成成三三种种，正正常常时时有有高高频频电电流流、正正常时无高频电流和移频信号三种工作方式。常时无高频电流和移频信号三种工作方式。 1、正常时无高频电流工作方式正常时无高频电流工作方式只在系统

15、故障时发信机启动发信，通道中才有高频电流通过。只在系统故障时发信机启动发信，通道中才有高频电流通过。故称为故称为“故障发信方式故障发信方式”。这种方式应用广泛。这种方式应用广泛。2、正常时有高频电流工作方式正常时有高频电流工作方式正常时通道有高频电流通过，称为正常时通道有高频电流通过，称为“长期发信方式长期发信方式”。优点。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。是通道的工作状态可以监视，可靠性高，无需发信启动元件。l在在这这两两种种工工作作方方式式中中，按按传传送送的的信信号号性性质质，又又可可以以分分为为传传送闭锁信号、允许信号和跳闸信号三种类型。送闭锁信号、允许信号和跳

16、闸信号三种类型。五、高频通道的工作方式五、高频通道的工作方式3、移频工作方式、移频工作方式在正常运行时，发信机发出频率为在正常运行时，发信机发出频率为f1的高频电流，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，用于监视通道及闭锁高频保护。当线路发生故障，保护停止发出保护停止发出f1；改发频率；改发频率f2的高频电流。这种的高频电流。这种工作方式，称为移频工作方式。工作方式，称为移频工作方式。按传递信号性质，分为直接比较方式，和间接比较按传递信号性质，分为直接比较方式，和间接比较方式。方式。五、高频通道的工作方式五、高频通道的工作方式按传输高频信号的性质，高频通道分为：按传输高频信号

17、的性质，高频通道分为：（1）直接比较方式）直接比较方式直接比较方式是将线路两端的工频交流电气量转换成高频直接比较方式是将线路两端的工频交流电气量转换成高频信号直接到对端去，在两端的保护装置中比较，以决定保信号直接到对端去，在两端的保护装置中比较，以决定保护是否动作。如电流相位差高频保护属于这一类比较方式。护是否动作。如电流相位差高频保护属于这一类比较方式。（2）间接比较方式）间接比较方式间接比较方式是线路两端保护装置只各自反应本端的交流间接比较方式是线路两端保护装置只各自反应本端的交流电气量，高频通道只是将两端保护对故障判断的高频信号电气量，高频通道只是将两端保护对故障判断的高频信号传到对端去

18、，然后两端根据本端和对端保护对短路判断的传到对端去，然后两端根据本端和对端保护对短路判断的结果进行间接比较，以决定保护是否动作。如方向高频保结果进行间接比较，以决定保护是否动作。如方向高频保护就属于这一比较方式。护就属于这一比较方式。 收收不不到到这这种种信信号号是是高高频频保保护护动动作作跳跳闸闸的的必必要要条条件。件。收到这种信号是高频保护收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件动作跳闸的必要条件。六、高频信号的作用及工作方式方式六、高频信号的作用及工作方式方式1、闭锁信号、闭锁信号：2 2、允许信号、允许信号：高频信号作用是当线路内部故障时，将保护开放，允许保高频信号作用是当线路内部故障

19、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。以分为闭锁信号、允许信号及跳闸信号。保护元件保护元件禁禁止止门门闭锁信号闭锁信号保护元件保护元件与与门门允许信号允许信号六、高频信号的作用及工作方式六、高频信号的作用及工作方式3、传送跳闸信号、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。收到这种信号是保护动作于跳闸充分而必要条件的条件。保护元件或门对端发来跳闸信号七、两端发信机工作频率的确定七、两端发信机工作频率的确定按线路两端发信机工作频率的异同，高频通道有单

20、频制和双频制两种。1、单频制高频通道中只有一个工作频率，线路两端工作频率相同，线路两端发信机发出的高频电流都能为两端的收信机所接收。单频制也存在一些问题要解决，如下面三个问题：（1）频拍现象（2）高频信号传递时间（3）高频电流反射(1)频拍现象频拍现象所谓频拍现象是指两个幅值相等而频率不同，但很接近的所谓频拍现象是指两个幅值相等而频率不同，但很接近的正弦波迭加时出现下述现象，设定线路两端送来高频信号正弦波迭加时出现下述现象，设定线路两端送来高频信号电压分别为：电压分别为：则收信机输入端的合则收信机输入端的合成电压为：成电压为：（8-4）（8-5）由式（由式（8-5）可知，）可知，u是一个脉动电

21、压，其包络线的频率为是一个脉动电压，其包络线的频率为，波形如，波形如图图8-8所示。它的幅值为所示。它的幅值为随时间在随时间在02UM之间之间变化，出现间断点。其波形不是通道中连续的发信高频电流。这种频拍现变化，出现间断点。其波形不是通道中连续的发信高频电流。这种频拍现象，会引起高频保护误动作。象，会引起高频保护误动作。(1)频拍现象频拍现象(2)高频信号传送时间高频信号传送时间高频电流在通道中传输要一定时间，可用下式计算：高频电流在通道中传输要一定时间，可用下式计算：式中 高频通道的长度，km; v高频电流传播速度，为光速。用工频电角度表示：用工频电角度表示：由上式可知，当线路长度为由上式可

22、知，当线路长度为100m100m时，高频电流在通道传送时，高频电流在通道传送时间相当于工频电角度时间相当于工频电角度6 6，这对直接比较方式高频保护将，这对直接比较方式高频保护将产生影响。产生影响。(3)(3)高频电流的反射高频电流的反射l高频电流从发信机端传送到对端，又从对端反射高频电流从发信机端传送到对端，又从对端反射回来，反射回来的高频电流经历的时间是本端到回来，反射回来的高频电流经历的时间是本端到对端时间的两倍，即有电角度的时间延迟，这对对端时间的两倍，即有电角度的时间延迟，这对直接比较式高频保护将产生不良影响。直接比较式高频保护将产生不良影响。2 2双频制双频制在高频通道中有两个工作

23、频率，即两端发信机工作频率不同，在高频通道中有两个工作频率，即两端发信机工作频率不同，线路任一端收信机只能收到对端发来的高频信号，而不能收到线路任一端收信机只能收到对端发来的高频信号，而不能收到本端发出的高频信号。这样就不会出现频拍现象了。解决了高本端发出的高频信号。这样就不会出现频拍现象了。解决了高频电流在通道传送过程中出现的时间延迟和反射信号的不良影频电流在通道传送过程中出现的时间延迟和反射信号的不良影响的问题。但是双频制的缺点是频带宽，增加了通道拥挤的困响的问题。但是双频制的缺点是频带宽，增加了通道拥挤的困难。难。第三节第三节 方向方向高频保护高频保护高高频频闭闭锁锁方方向向保保护护是是

24、通通过过高高频频通通道道间间接接比比较较被被保保护护线线路路两两侧侧的的功功率率方方向向，以以判判别别是是被被保保护护范范围围内内部部故故障障还是外部故障。还是外部故障。一、高频闭锁方向保护的基本原理一、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。从母线流向线路时为正方向，

25、由线路流向母线为负方向。一、高频闭锁方向保护的基本原理一、高频闭锁方向保护的基本原理K1K2当系统发生故障时，若功率方向为正，则高频发信机不发当系统发生故障时，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。如图信，若功率方向为负，则发信机发信。如图8-98-9所示所示 图图8-98-9高频闭锁方向保护原理示意图高频闭锁方向保护原理示意图一、高频闭锁方向保护的基本一、高频闭锁方向保护的基本原理原理如图如图8-98-9所示，在被保护线路两端都装有功率方向元件。当线路所示，在被保护线路两端都装有功率方向元件。当线路BCBC的的K K点发生短路时，靠近故障点的一端保护点发生短路时，

26、靠近故障点的一端保护2 2和和5 5功率为负，所功率为负，所以保护以保护2 2和和5 5应发出高频闭锁信号，通过高频通道送到线路对端保应发出高频闭锁信号，通过高频通道送到线路对端保护护1 1和和6 6，虽然对端，虽然对端1 1和和6 6功率方向为正，但收到对端发来的高频闭功率方向为正，但收到对端发来的高频闭锁信号，故这一端保护锁信号，故这一端保护1 1和和6 6也不会动作。对于故障线路也不会动作。对于故障线路BCBC两端保两端保护护3 3和和4 4处功率方向都是从母线流向线路，功率方向为正，两端保处功率方向都是从母线流向线路，功率方向为正，两端保护护3 3和和4 4都不发闭锁信号，故两端高频收

27、信机都收不到高频闭锁信都不发闭锁信号，故两端高频收信机都收不到高频闭锁信号，断路器号，断路器3QF3QF和和4QF4QF无延时跳闸。无延时跳闸。K二、高频闭锁方向保护的基本构成二、高频闭锁方向保护的基本构成高频闭锁方向保护的基本构成如图高频闭锁方向保护的基本构成如图8-108-10所示。线路两端保所示。线路两端保护结构相同，图护结构相同，图8-108-10中为半套保护装置，整套保护装置均中为半套保护装置，整套保护装置均由启动元件由启动元件KAKA、功率方向元件、功率方向元件KWKW、记忆元件、记忆元件1KT1KT、时间元、时间元件件2KT2KT，与门，与门1 1和禁止门和禁止门2 2、3 3及

28、收、发信机组成。及收、发信机组成。 图图8-10 8-10 高频闭锁方向保护构成原理主框图高频闭锁方向保护构成原理主框图禁止门禁止门二、高频闭锁方向保护的基本二、高频闭锁方向保护的基本构成构成1 1、在正常运行情况下，启动元件不动作，发信机不发信，跳在正常运行情况下，启动元件不动作，发信机不发信，跳闸回路不开放。闸回路不开放。2 2、当线路内部发生短路故障时，线路两端的启动元件和功率方、当线路内部发生短路故障时，线路两端的启动元件和功率方向元件均动作，与门向元件均动作，与门1 1有输出，经时间元件有输出，经时间元件2KT2KT延时延时t2t2时间后时间后有输出，通过禁止门有输出，通过禁止门2

29、2将由启动元件启动发信机的发信状态停将由启动元件启动发信机的发信状态停止，收信机收不到信号，禁止门止，收信机收不到信号，禁止门3 3开放，接通跳闸回路，跳开开放，接通跳闸回路，跳开线路两端断路器。线路两端断路器。图图8-10 8-10 高频闭锁方向保护构成原理主框图高频闭锁方向保护构成原理主框图禁止门禁止门二、高频闭锁方向保护的基本构成二、高频闭锁方向保护的基本构成3、当发生外部故障时，近故障点端的短路功率从线路指向当发生外部故障时，近故障点端的短路功率从线路指向母线，功率方向元件不启动，不满足与门母线，功率方向元件不启动，不满足与门1 1动作条件，禁动作条件，禁止门止门2 2开放。启动元件由

30、于无方向性启动，通过记忆元件开放。启动元件由于无方向性启动，通过记忆元件1KT1KT、禁止门、禁止门2 2瞬时启动发信机发信，高频信号经通道传送瞬时启动发信机发信，高频信号经通道传送到对端，对端收信机和本端收信机都收到高频信号，本端到对端，对端收信机和本端收信机都收到高频信号，本端收信机输出信号将禁止门收信机输出信号将禁止门3 3闭锁，禁止跳闸。闭锁，禁止跳闸。 图图8-10 8-10 高频闭锁方向保护构成原理主框图高频闭锁方向保护构成原理主框图禁止门禁止门灵敏度较高，用来灵敏度较高，用来起动高频发信机起动高频发信机灵敏度较低，灵敏度较低，用来起动跳闸用来起动跳闸回路回路 判断短路功率的方判断

31、短路功率的方向向在在内部故障时停内部故障时停止发出高频信号止发出高频信号用以控制保护的跳闸回路。用以控制保护的跳闸回路。只有仅当只有仅当工作线圈有电流时继电器才动作；而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当制动线圈或两组线圈同时有电流时继电器均不动作。继电器均不动作。工作工作线圈线圈制动制动线圈线圈4.4.整定计算：整定计算：起动保护继电器的动作电流应大于起动保护继电器的动作电流应大于I Iop.senop.sen 灵敏度校验灵敏度校验 : 起动发信机电流继电器的动作电流的二次值整定为起动发信机电流继电器的动作电流的二次值整定为Iop.unsen=（152）Iop.

32、sen二、高频闭锁负序方向保护二、高频闭锁负序方向保护方方向向高高频频保保护护在在系系统统振振荡荡时时可可能能误误动动，如何防止系统振荡的影响如何防止系统振荡的影响? ?解决方法：解决方法： 采用高频闭锁负序方向保护。采用高频闭锁负序方向保护。双双向向动动作作的的负负序序功功率方向继电器率方向继电器 起动发信起动发信机继电器机继电器起动闭锁起动闭锁继电器继电器1.1.区内故障区内故障 负序功率方向继电器负序功率方向继电器KPDKPD2 2触点向下闭合、停信触点向下闭合、停信，起动闭起动闭锁继电器锁继电器KLKL发出跳闸脉冲。发出跳闸脉冲。 2 2区外故障区外故障靠靠近近短短路路点点的的一一侧侧

33、负负序序功功率率继继电电器器KPDKPD2 2的的接接点点向向上上闭闭合合，起起动动发发信信机机继继电电器器向向高高频频通通道道发发信信，两两侧侧收收信信机机收收到到高高频频信信号将各自保护闭锁。号将各自保护闭锁。3 3整定计算整定计算 灵敏元件的动作电流，按躲开最大负载情况下最大负序灵敏元件的动作电流，按躲开最大负载情况下最大负序不平衡电流不平衡电流I Iunb.maxunb.max, ,整定为整定为: : 不灵敏元件的动作电流与灵敏元件相配，即不灵敏元件的动作电流与灵敏元件相配，即 第四节第四节 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护高高频频闭闭锁锁方方向向保保护护的的优优点点是是只只能能作作为

34、为本本级级线线路路的的全全线线快快速速保保护护，缺缺点点是是不不能能作作为为下下一一级级线线路路的的后后备备保保护护。距距离离保保护护的的优优点点是是在在多多电电源源复复杂杂网网络络中中有有选选择择性性，不不但但反反应应故故障障时时电电流流增增大大而而且且反反应应故故障障时时电电压压降降低低，因因此此，灵灵敏敏性较高。缺点是快速性较差，不能实现全线速动。性较高。缺点是快速性较差，不能实现全线速动。能不能把两者结合起来，取两者的优点能不能把两者结合起来，取两者的优点, ,屏弃其缺点屏弃其缺点? ?答案答案: :可以。做成高频闭锁的距离保护，使得内部故可以。做成高频闭锁的距离保护，使得内部故障时能

35、够瞬时动作，而在外部故障时具有不同障时能够瞬时动作，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。的时限特性，起到后备保护的作用。 一、高频闭锁距离保护的工作原理一、高频闭锁距离保护的工作原理高频闭锁保护主要由启动元件、距离元件和高频收发信高频闭锁保护主要由启动元件、距离元件和高频收发信机等构成。如图机等构成。如图8-188-18所示，为短时发信、单频率高频闭锁距所示，为短时发信、单频率高频闭锁距离保护的原理框图。离保护的原理框图。第四节第四节 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护图8-18（1 1）启动元件）启动元件 启动元件的主要作用是在故障时启动发信机。启动元件的主要作用是在故障时启

36、动发信机。它由距离保护本身的启动元件兼任，在二段式距离保护中，通它由距离保护本身的启动元件兼任，在二段式距离保护中，通常采用负序电流元件、负序电压元件作启动元件，而在三段式常采用负序电流元件、负序电压元件作启动元件，而在三段式距离保护中，则采用第三段距离元件作启动元件，启动元件一距离保护中，则采用第三段距离元件作启动元件，启动元件一般是无方向性的。在图般是无方向性的。在图8-188-18中，采用负序电流元件中，采用负序电流元件KANKAN启动。启动。（2 2）距离元件）距离元件 距离元件的作用是判断故障方向，以控制发距离元件的作用是判断故障方向，以控制发信机是否停止发信。因此，距离元件必须具有

37、方向性，并能保信机是否停止发信。因此，距离元件必须具有方向性，并能保护线路全长。通常采用第护线路全长。通常采用第IIII段距离元件作为高频闭锁距离保护段距离元件作为高频闭锁距离保护的距离元件。在距离保护中，通常采用一个距离继电器，通过的距离元件。在距离保护中，通常采用一个距离继电器，通过切换方式来作为保护的第切换方式来作为保护的第IIII段。当高频部分退出工作时，应将段。当高频部分退出工作时，应将距离元件切换到第距离元件切换到第I I段，恢复距离保护第段，恢复距离保护第I I段正常工作。段正常工作。第四节第四节 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护 （3 3）高频收发信机）高频收发信机 高频收发信

38、机同高频闭锁方向保护相同。高频收发信机同高频闭锁方向保护相同。图中为距离保护简化的两段式距离保护装置。图中为距离保护简化的两段式距离保护装置。I I、IIII段距离保段距离保护的测量元件护的测量元件Z ZI I、Z ZIIII合用一组阻抗继电器合用一组阻抗继电器KZKZ，由切换继电器，由切换继电器KCWKCW实现切换。负序电流元件实现切换。负序电流元件KANKAN即是振荡闭锁回路的启动元件，即是振荡闭锁回路的启动元件，也是当距离保护独立工作时距离保护的启动元件。它的作用是也是当距离保护独立工作时距离保护的启动元件。它的作用是定时（由定时（由4KT4KT提供延时提供延时t4t4）启动切换继电器）

39、启动切换继电器KCWKCW与闭锁瞬时动作与闭锁瞬时动作于跳闸回路。于跳闸回路。当三个连接片当三个连接片1XB1XB、2XB2XB和和3XB3XB均在上方位置时（图均在上方位置时（图8-188-18中位置）中位置），保护按高频闭锁距离保护方式工作，此时通过，保护按高频闭锁距离保护方式工作，此时通过3XB3XB，经，经KCWKCW将将阻抗继电器切换在第阻抗继电器切换在第IIII段。当三个连接片段。当三个连接片1XB1XB、2XB2XB和和3XB3XB均在均在下方位置时，保护按距离保护方式独立工作。下方位置时，保护按距离保护方式独立工作。第四节第四节 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护 1 1、内部故

40、障时、内部故障时当被保护线路内部发生短路故障时，两端负序电流元件当被保护线路内部发生短路故障时，两端负序电流元件KANKAN启动。一路经时间元件启动。一路经时间元件2KT2KT及禁止门及禁止门6 6启动发信机向对端启动发信机向对端保护发出高频闭锁信号，另一路经禁止门保护发出高频闭锁信号，另一路经禁止门5 5、4 4或门或门2 2为与门为与门1 1动作准备条件。与此同时，阻抗继电器动作准备条件。与此同时，阻抗继电器KZKZ（Z ZIIII）动作后与）动作后与门门1 1开放，一方面准备发保护跳闸信号，另一方面闭锁禁止开放，一方面准备发保护跳闸信号，另一方面闭锁禁止门门6 6，使本端发信机停止发信。

41、同样，对端阻抗测量元件，使本端发信机停止发信。同样，对端阻抗测量元件ZIIZII也动作，使对端也停止发信。于是收信机收不到闭锁信号，也动作，使对端也停止发信。于是收信机收不到闭锁信号，禁止门禁止门8 8开放，经或门开放，经或门3 3保护瞬时动作于跳闸。时间元件保护瞬时动作于跳闸。时间元件2KT2KT延时延时t2=7st2=7s返回，即高频信号只允许发返回，即高频信号只允许发7s7s时间。时间。第四节第四节 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护 第四节第四节高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护2.2.外部故障时外部故障时当故障点发生在本端阻抗继电器当故障点发生在本端阻抗继电器ZIIZII保护范围以外时，

42、两端保护范围以外时，两端的负序电流元件的负序电流元件KANKAN（I I2 2）均动作，分别启动发信机，发）均动作，分别启动发信机，发出高频闭锁信号。两端阻抗继电器出高频闭锁信号。两端阻抗继电器ZIIZII均不动作，与门均不动作，与门1 1、禁止门禁止门8 8均不开放，保护装置不会误动作。均不开放，保护装置不会误动作。当故障点发生在本端阻抗继电器当故障点发生在本端阻抗继电器Z ZIIII保护范围内时，两端负序保护范围内时，两端负序电流元件电流元件KANKAN均动作，分别启动该发信机发出高频信号，均动作，分别启动该发信机发出高频信号，并开放振荡闭锁回路，本端阻抗继电器并开放振荡闭锁回路，本端阻抗

43、继电器Z ZIIII也动作，与门也动作，与门1 1开放，准备跳闸和通过禁止门开放，准备跳闸和通过禁止门6 6停止本端发信机。但对端停止本端发信机。但对端阻抗继电器阻抗继电器Z ZIIII不动作，对端发信机继续发出高频信号，所不动作，对端发信机继续发出高频信号，所以本端禁止门以本端禁止门8 8被闭锁，两端断路器不会误跳闸。若下一被闭锁，两端断路器不会误跳闸。若下一级线路的保护或断路器拒绝动作时，本端保护按级线路的保护或断路器拒绝动作时，本端保护按t tIIII时限跳时限跳闸，一般取闸，一般取t tIIII=0.5s=0.5s。第四节高频闭锁距离保护第四节高频闭锁距离保护l当电力系统振荡时，由于无

44、负序电流启动，负当电力系统振荡时，由于无负序电流启动，负序电流启动元件序电流启动元件KAKA不会动作，距离元件虽然可能不会动作，距离元件虽然可能会误动作，但与门会误动作，但与门1 1不开放，断路器不会误跳闸。不开放，断路器不会误跳闸。l距离保护单独运行时，三个连接片均在下方位距离保护单独运行时，三个连接片均在下方位置，距离阻抗继电器工作在第置，距离阻抗继电器工作在第I I段。如故障发生在段。如故障发生在第第I I段保护范围内，阻抗继电器段保护范围内，阻抗继电器KRKR（Z ZI I）动作，电）动作，电流启动元件流启动元件KANKAN（I I2 2）也动作。与门）也动作。与门1 1开放，禁止开放

45、，禁止门门7 7也开放，断路器跳闸，切除故障。也开放，断路器跳闸，切除故障。 第四节第四节 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护l如果故障发生在距离保护第如果故障发生在距离保护第IIII段保护范围内，此段保护范围内，此时时KANKAN（I I2 2）元件动作，禁止门）元件动作，禁止门4 4、5 5开放，由延时开放，由延时动作的时间元件动作的时间元件3KT3KT提供提供t t3 3=0.2s=0.2s的振荡闭锁开放的振荡闭锁开放时间。在第一个时间。在第一个0.1s0.1s时间内，时间内，KCWKCW尚未切换，阻抗尚未切换，阻抗继电器工作在第继电器工作在第I I段。当第段。当第I I段工作时间已过去，

46、段工作时间已过去，时间元件时间元件4KT4KT动作，经动作，经KCWKCW将阻抗继电器切换到第将阻抗继电器切换到第IIII段（段（Z ZIIII），同时禁止门），同时禁止门7 7闭锁，保护瞬时动作跳闭锁，保护瞬时动作跳闸回路。闸回路。IIII段距离保护开放时间为由段距离保护开放时间为由0.2s0.2s振荡闭振荡闭锁时间所剩下锁时间所剩下0.1s0.1s。若在。若在IIII段保护范围内故障，段保护范围内故障，则与门则与门1 1一经动作后，由或门一经动作后，由或门2 2自保持振荡闭锁的自保持振荡闭锁的开放状态。等待到达时间开放状态。等待到达时间t tIIII后，立即使断路器跳后，立即使断路器跳闸。

47、闸。第四节第四节 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护 从以上分析表明，高频闭锁保护和距从以上分析表明，高频闭锁保护和距离保护共同构成了高频闭锁距离保护。它离保护共同构成了高频闭锁距离保护。它能瞬时从被保护线路两端切除故障；当输能瞬时从被保护线路两端切除故障；当输电线路外部故障时，其距离保护第电线路外部故障时，其距离保护第IIII段仍段仍然能起到后备保护作用。因此，它保留了然能起到后备保护作用。因此，它保留了高频保护和距离保护的优点，简化了保护高频保护和距离保护的优点，简化了保护装置。但由于两种保护接线互相连在一起，装置。但由于两种保护接线互相连在一起，当距离保护检修时，高频保护也必须退出当距离保

48、护检修时，高频保护也必须退出工作，这是它的主要缺点。工作，这是它的主要缺点。二、高频闭锁零序方向保护二、高频闭锁零序方向保护l零序电流方向保护对接地故障反应灵敏，零序电流方向保护对接地故障反应灵敏，延时短，零序功率方向元件无死区，电压延时短，零序功率方向元件无死区，电压互感器二次回路断线不会误动作，接线简互感器二次回路断线不会误动作，接线简单、可靠、系统振荡时也不会误动作，所单、可靠、系统振荡时也不会误动作，所以实现高频闭锁方案更方便以实现高频闭锁方案更方便 。二、高频闭锁零序方向保护二、高频闭锁零序方向保护l高频闭锁零序电流方向保护用零序电流保护第高频闭锁零序电流方向保护用零序电流保护第II

49、IIII段测量段测量元件即零序电流继电器元件即零序电流继电器1KAZ(I1KAZ(I00) )启动发信，用第启动发信，用第IIII段测段测量元件量元件2KAZ(I2KAZ(I00) )和零序功率方向元件和零序功率方向元件KWD(PKWD(P0 0) )共同启动跳共同启动跳闸回路。闸回路。l当内部故障时，两端保护测量元件当内部故障时，两端保护测量元件1KAZ1KAZ启动发信，两端保启动发信，两端保护的测量元件护的测量元件2KAZ2KAZ和功率方向元件零序功率继电器和功率方向元件零序功率继电器KWDKWD启启动后停止发信，并启动跳闸回路，两端断路器跳闸。动后停止发信，并启动跳闸回路，两端断路器跳闸

50、。l当外部故障时，近故障点端保护的测量元件当外部故障时，近故障点端保护的测量元件1KAZ1KAZ启动发信，启动发信，而零序功率方向继电器而零序功率方向继电器KWDKWD不启动，故跳闸回路不启动。不启动，故跳闸回路不启动。远故障点端保护的测量元件远故障点端保护的测量元件1KAZ1KAZ和功率元件和功率元件KWDKWD均启动，均启动，收到对端送来的高频信号将保护闭锁。收到对端送来的高频信号将保护闭锁。 缺点缺点：对高频闭锁距离保护的评价：对高频闭锁距离保护的评价：主主保保护护( (高高频频保保护护) )和和后后备备保保护护( (距距离离保保护护) )的的接接线线互互相相连在一起，不便于运行和检修。

51、连在一起，不便于运行和检修。 优点：优点：内部故障时可瞬时切除故障，在外部故障时可起到后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。备保护的作用。第四节第四节高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护第五节第五节 电流相差高频保护电流相差高频保护一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理电流相差差动高频保护电流相差差动高频保护（简称为相差高频保护）是根（简称为相差高频保护）是根据直接比较线路两端电流相位据直接比较线路两端电流相位而确定保护是否动作的原理构而确定保护是否动作的原理构成的。如图成的。如图8-198-19所示双电源网所示双电源网络，假设线路两端电势同相位，络，假设线路

52、两端电势同相位，系统中各元件阻抗角相同。假系统中各元件阻抗角相同。假定电流正方向是从母线流向线定电流正方向是从母线流向线路，则电流从线路流向母线则路，则电流从线路流向母线则为负。因此，装于线路两端的为负。因此，装于线路两端的电流互感器极性如图电流互感器极性如图8-8-1919（a a）所示。）所示。图8-19当当MNMN线路内部线路内部k1k1点发生短路故障点发生短路故障时，线路两端电流都从母线流向时，线路两端电流都从母线流向线路，两端电流相位差为零，其线路，两端电流相位差为零，其方向为正，如图方向为正，如图8-198-19（b b）所示）所示 当当k2k2点发生短路故障时，即外部故点发生短路

53、故障时，即外部故障时，靠近故障点障时，靠近故障点k2k2端的短路电流端的短路电流由线路流向母线，与规定方向相反由线路流向母线，与规定方向相反故为负，而远离故障点端故为负，而远离故障点端M M端的短路端的短路电流方向由母线流向线路为正，它电流方向由母线流向线路为正，它们之间相角差为们之间相角差为180180，如图，如图8-19(c)8-19(c)所示。所示。因此，可以根据线路两端电因此，可以根据线路两端电流之间相位差的不同来判断线路是流之间相位差的不同来判断线路是内部故障还是外部故障内部故障还是外部故障。一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理第五节第五节 电流相差高频保护电流相差高

54、频保护外部故障时发出闭锁信号的方式构成故障时发信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。时则不发出高频信号，如此不断交替进行。当被保护线路内部发生故障时，由于两端电流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

55、时发出高频信号，在工频负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半周时同时停信，两端收信机收到的高频信号具有有180180的间断角，如图的间断角，如图8-208-20（a a）所示。间断角大）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。于比相元件整定的动作角，使保护动作与跳闸。实际上，当短路电流为正实际上，当短路电流为正半周，高频发信机发出信号；半周，高频发信机发出信号；而在负半周，高频发信机不发而在负半周，高频发信机不发出信号。出信号。两端收信机收到的高两端收信机收到的高频信号具有频信号具有180180的间断角，如的间断角，如图图8-2

56、08-20（a a）所示。间断角大于）所示。间断角大于比相元件整定的动作角，使保比相元件整定的动作角，使保护动作与跳闸。护动作与跳闸。一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理 为了满足以上要求，采用高为了满足以上要求，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障时发出闭锁信号的方式来构成保护。护。K 当被保护范围内部故障当被保护范围内部故障时。由于两侧电流相位相同，时。由于两侧电流相位相同，相位差为零。两侧高频发信相位差为零。两侧高频发信机同时工作，发出高频信号，机同时工作，发出高频信号，也同时停止发信。这样，在也同时停止发信。

57、这样，在两侧收信机收到的高频信号两侧收信机收到的高频信号是间断的，即正半周有高频是间断的，即正半周有高频信号，负半周无高频信号。信号，负半周无高频信号。一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理KMIKMIKN当当被被保保护护范范围围外外部部故故障障时时，由由于于两两侧侧电电流流相相位位相相差差180180，线线路路两两侧侧的的发发信信机机交交替替工工作作，收收信信机机收收到到的的高高频频信信号号是是连连续续的的高高频频信信号号。经经检检波波限限幅幅倒倒相相处处理理后后，电流为直流。电流为直流。一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理K由由以以上上的的分分析析可可见见，相

58、相位位比比较较实实际际上上是是通通过过收收信信机机所所收收到到的的高高频频信信号号来来进进行行的的。在在被被保保护护范范围围内内部部发发生生故故障障时时，两两侧侧收收信信机机收收到到的的高高频频信信号号重重叠叠约约10ms10ms，于于是是保保护护瞬瞬时时的的动动作作，立立即即跳跳闸闸。在在被被保保护护范范围围外外部部故故障障时时，两两侧侧的的收收信信机机收收到到的的高高频频信信号号是是连连续续的的，线线路路两两侧侧的的高高频频信信号号互互为为闭闭锁锁，使使两两侧侧保保护护不不能跳闸。能跳闸。一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理相差高频保护装置主要由高频收、发信机、操作元件、启

59、动元件和比相元件等构成。操作元件的作用是将输电线路中50Hz工频电流转变成为50Hz的方波电流，对发信机中高频电流进行调制（继电保护中称为操作），此工频方波电流称为操作电流。对操作电流的要求是（1）能反应所有类型的故障；（2）线路内部故障时，两端操作电流相位差；(3)线路外部故障时，两端操作电流相位差。通常将三相电流综合成单一电流作为操作电流，最普通的是将正序电流和负序电流的复合相序电流作为操作电流。二、相差高频保护的构成二、相差高频保护的构成二、相差高频保护的构成二、相差高频保护的构成I1+KI2由复合相序电流滤过器取得。在I1+KI2中，正序电流I1能反应各种短路故障，KI2能反应不对称短

60、路。I1虽然能反应各种短路，但是当内部故障时，两端正序电流相位并非相同；有时相差很大，不利于保护工作。而内部故障时，两端负序电流基本同相，有利于保护动作。二、相差高频保护的构成二、相差高频保护的构成正序电流正序电流I IM M和和I IN N的的相位差相位差两端负序电流两端负序电流二、相差高频保护的构成二、相差高频保护的构成若忽略ZM2和ZN2的相位差，则IM2与IN2同相位，与两端电动势的相位差无关，为了使内部发生不对称短路时，两端的操作电流接近于同相，且保证线路内部任何一处发生各种类型短路时，都有I1+KI2不为0，则K值通常取68。在I1+KI2为正半周时，允许发高频信号，在负半周时不允

61、许发高频信号。三、启动元件相差高频保护的启动元件有以下作用1、正常情况下，禁止发信机发信，将保护闭锁；2、系统故障时，启动发信机发信，并开放比相元件；3、空载投入线路时，防止电容充电电流使保护误动作。启动元件应能反应各种短路故障，并具有足够的灵敏性。采用负序电流元件反映不对称短路故障，负序电流元件具有接线简单、灵敏性高、不反应系统振荡等优点。采用接于一相电流的相电流元件反应对称短路故障，当相电流元件灵敏性不够时，可采用阻抗元件。启动元件由负序电流元件启动元件由负序电流元件KAN（I2）和相电流元件）和相电流元件KAP（I1）构成。负序电）构成。负序电流元件有高整定值和低整定值，低整定值的元件灵

62、敏性高，用以启动发信，并通流元件有高整定值和低整定值，低整定值的元件灵敏性高，用以启动发信，并通过延时返回的时间元件过延时返回的时间元件1KT，保证在，保证在t1=57s时间内发信机连续发信。时间内发信机连续发信。1KT的作的作用是防止当外部故障时低定值元件先于高定值元件返回，导致保护误动作。用是防止当外部故障时低定值元件先于高定值元件返回，导致保护误动作。负序高定值元件启动后经或门负序高定值元件启动后经或门2、延时元件、延时元件3KT，延时，延时t3=10ms启动比相启动比相回路，它的作用是防止故障初瞬间短路电流波形畸变，使比相元件不能正确回路，它的作用是防止故障初瞬间短路电流波形畸变，使比

63、相元件不能正确比相而引起保护误动作。相电流元件与负序高定值元件、记忆元件比相而引起保护误动作。相电流元件与负序高定值元件、记忆元件2KT一起构一起构成对称短路故障的启动元件。成对称短路故障的启动元件。启动发信启动发信图图8-22相差高频保护起动元件原理框图相差高频保护起动元件原理框图2KT的作用是将对称故障发生瞬间负序高定值元件的动作记忆一段时间，t2=10ms，保证在对称短路故障时，可靠启动比相元件。相电流启动元件的启动电流应躲过线路最大负荷电流与合闸空载线路的电容电流。并保证线路末端对称短路时有足够的灵敏性。为防止外部故障时，有一端发信机不发信而造成保护装置跳闸，在实际保护中还可以增加以采

64、用远方启动方式启动发信机。图图8-228-22相差高频保护启动元件原理框图相差高频保护启动元件原理框图启动发信启动发信四、比相元件四、比相元件（一）对比相元件的基本要求（一）对比相元件的基本要求对比相元件的要求是，外部故障时应可靠不动作，而内部对比相元件的要求是，外部故障时应可靠不动作，而内部故障时应灵敏动作。一般要先满足外部故障时可靠不动作，故障时应灵敏动作。一般要先满足外部故障时可靠不动作，再满足内部故障的灵敏性动作要求。再满足内部故障的灵敏性动作要求。为了保证外部故障时比相元件不动作，必须使外部故障时为了保证外部故障时比相元件不动作，必须使外部故障时两端操作电流相位差为满足下式要求，即两

65、端操作电流相位差为满足下式要求，即（8-15）（8-16）式中式中闭锁角闭锁角保证内部故障时，比相元件动作条件为保证内部故障时，比相元件动作条件为四、比相元件四、比相元件l比相元件闭锁角动作范围比相元件闭锁角动作范围如图如图8-23所示，以所示，以M端电端电流为基准，若流为基准，若N端电流落端电流落在阴影内，则有，比相元在阴影内，则有，比相元件不动作，若落在阴影区件不动作，若落在阴影区外，则有，比相元件动作。外，则有，比相元件动作。阴影区为闭锁区，无阴影阴影区为闭锁区，无阴影区部分为比相元件的动作区部分为比相元件的动作区。闭锁角由下列因素决区。闭锁角由下列因素决定：定：0图图8-23 8-23

66、 比相元件闭锁角与动作范围比相元件闭锁角与动作范围一般取一般取 a= a= 。（4 4）考虑未计及误差等因素，取一个裕度角，一般取）考虑未计及误差等因素，取一个裕度角，一般取 。根据以上因素，取外部故障时线路两端高频信号最大相角差为闭锁角根据以上因素，取外部故障时线路两端高频信号最大相角差为闭锁角 ，按下，按下式计算式计算： 一般规定闭锁角一般规定闭锁角 为为为为45456060。由此确定。由此确定 ，在外部故障时，保护不该，在外部故障时，保护不该动作，在内部故障时，保护灵敏动作，按最不利条件进行相应的校验判断。动作，在内部故障时，保护灵敏动作，按最不利条件进行相应的校验判断。四、比相元件四、

67、比相元件闭锁角由下列因素决定：闭锁角由下列因素决定：（1 1）两端电流互感器的误差。线路外部故障时，即使两端一次电）两端电流互感器的误差。线路外部故障时，即使两端一次电流相位差为流相位差为180180，则两端电流互感器二次侧电流相位也并非，则两端电流互感器二次侧电流相位也并非180 180 ，因为电流互感器按，因为电流互感器按10%10%误差曲线选择，其角度误差不误差曲线选择，其角度误差不大于大于77电角。一般取电角。一般取TATA相位误差角相位误差角7 7 。（2 2）两端操作元件角度误差，一般取）两端操作元件角度误差，一般取=15=15。（3 3）高频电流从线路一端传送到另一端所需延时决定

68、相角差）高频电流从线路一端传送到另一端所需延时决定相角差a a， （8-17）四、比相元件四、比相元件比相元件构成原理比相元件构成原理1 1时间积分比相元件时间积分比相元件图图8-248-24所示为按时间积分原理构成的比相元件原理框图，由时间元件所示为按时间积分原理构成的比相元件原理框图，由时间元件1KT1KT、2KT2KT和出口回路构成。和出口回路构成。时间元件时间元件1KT1KT的作用是时间测定，当线路外部故障时，收信机送来连的作用是时间测定，当线路外部故障时，收信机送来连续或间断时间（续或间断时间（t t）不长的信号，如果信号间断时间小于）不长的信号，如果信号间断时间小于t1t1的整定时

69、的整定时间（假定闭锁角为间（假定闭锁角为6060，则，则t1=3.3mst1=3.3ms）则时间元件）则时间元件1KT1KT无输出，比相元无输出，比相元件不动作。若为内部故障，收信机送来间断时间较长（大于件不动作。若为内部故障，收信机送来间断时间较长（大于t1=3.3mst1=3.3ms）的信号，则积分时间电路有每一个周期输出一个脉冲，该间断信号通过的信号，则积分时间电路有每一个周期输出一个脉冲，该间断信号通过2KT2KT（2KT2KT为脉冲展宽电路为脉冲展宽电路, ,脉冲展开完时，脉冲展开完时，t2=22mst2=22ms）展宽成连续信号。）展宽成连续信号。保证断路器可靠跳闸。保证断路器可靠

70、跳闸。图图8-24四、比相元件四、比相元件l在外部故障转换或切除外部故障的暂态过程中，系统出现在外部故障转换或切除外部故障的暂态过程中，系统出现暂态分量，使线路两端电流波形发生畸变。使收信机的输暂态分量，使线路两端电流波形发生畸变。使收信机的输出波形的间断角有可能大于闭锁角，使保护误动作。采用出波形的间断角有可能大于闭锁角，使保护误动作。采用二次比相的方法可避免这种误动作，因而可以提高比相元二次比相的方法可避免这种误动作，因而可以提高比相元件的可靠性。件的可靠性。图图8-258-25二次比相原理框图二次比相原理框图三、相差高频保护的相位特性和三、相差高频保护的相位特性和相继动作区相继动作区相相

71、差差高高频频保保护护是是通通过过测测定定通通道道上上高高频频信信号号是是否否间间断断，来来判判断断是是保保护护范范围围内内部部还还是是外外部部故故障障的的。当当间间断断角角大大于于闭闭锁锁角角时时，为为保保护护范范围围内内部部故故障障，保保护护动动作作。反反之之，当当间间断断角小于角小于闭锁角时，为保护范围外部故障，保护不动作。闭锁角时，为保护范围外部故障，保护不动作。在在电电力力系系统统的的实实际际运运行行中中，在在被被保保护护范范围围内内部部故故障障时时，两两侧侧高高频频信信号号不不会会完完全全重重叠叠；在在外外部部故故障障时时，两两侧侧的的高高频频信信号号也也不不会会是是连连续续的的。所

72、所以以，就就需需要要进进一一步步分分析析相相差差高高频频保护的相位特性。保护的相位特性。相差高频保护的相位特性和相继动作区相差高频保护的相位特性和相继动作区 相位特性：是指相位比较继电器中的电流相位特性：是指相位比较继电器中的电流I Ir r和高频信号的和高频信号的相位角相位角 关系曲线，亦即关系曲线，亦即 的曲线，称为相位特性曲的曲线，称为相位特性曲线。线。二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 K (1)(1)内部故障内部故障: : 双侧电源系统在双侧电源系统在K K点发生三相短路时，线点发生三相短路时，线路两侧电势路两侧电势E EM M和和E EN

73、N之间的相角差为之间的相角差为, 角一般不超过角一般不超过7070。 设设短短路路点点靠靠近近N端端， M M侧侧电电流流I IM M落落后后于于E EM M , , N N侧侧到到短短路路点点 。两两侧侧电电流流的的相相位位差差将将达达到到100100。电电流流互互感感器器的的最最大大误误差差角角 ，保保护护装装置置的的角角误误差差p=15=15，高高频频信号沿输电线路传输需要时间，造成的延迟误差角信号沿输电线路传输需要时间，造成的延迟误差角lN N侧收到两侧高频载波信号的最大角相差为侧收到两侧高频载波信号的最大角相差为M M侧为侧为 二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的

74、相位特性和相继动作区 l内内部部故故障障时时，理理论论上上接接收收两两侧侧断断续续高高频频波波的的间间断断角角为为180180，由由于于两两侧侧电电源源电电势势的的相相位位差差、电电流流互互感感器器和和保保护护装装置的角误差，所以间断角仅为置的角误差，所以间断角仅为收收信信机机收收到到两两调调频频信信号号的的相相位位差差与与线线路路的的长长度度有有关关，保保护范围之外故障时，间断角为护范围之外故障时，间断角为 要求保护不动作，保护范围内故障时，要求保护不动作，保护范围内故障时，M M侧的间断角为侧的间断角为 要求保护动作要求保护动作, , 线路的临界长度为线路的临界长度为 即当线路长度即当线路

75、长度175km175km时，保护间断角减少，被保护线路时，保护间断角减少，被保护线路内部故障内部故障M M侧的保护将不动作，但侧的保护将不动作，但N N侧保护间断角增加，保护侧保护间断角增加，保护动作，当动作，当N N侧断路器跳开以后，侧断路器跳开以后，M M侧收发信机自发自收，侧收发信机自发自收，则则M M侧保护动作。侧保护动作。2.2.保护的相继动作区保护的相继动作区 电流互感器约有角误差电流互感器约有角误差 ，复合滤过器及保护约，复合滤过器及保护约有有P1515角误差。高频信号在输电线路上传输需要时间，角误差。高频信号在输电线路上传输需要时间，以光速以光速V V3.03.010108 8

76、 m/sm/s传送至对侧所需时间传送至对侧所需时间t t产生的延迟角产生的延迟角误差误差(2)(2)外部三相短路外部三相短路: :总误差角为总误差角为 ：为了保证保护的选择性，应考虑一定的裕度，取为了保证保护的选择性，应考虑一定的裕度，取 。三、相差高频保护的相位特性和相继动作区三、相差高频保护的相位特性和相继动作区 外外部部故故障障：两两侧侧操操作作电电流流的的相相位位差差不不是是180180，收收到到的的两侧断续高频波不是连续的，即出现间断角为两侧断续高频波不是连续的，即出现间断角为二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 在在理理想想情情况况，相相位位

77、特特性性曲曲线线 是是如如下下图图所所示示的的直直线线（虚虚线线1 1所所示示）。但但实实际际上上不不是是直直线线而而是是曲曲线线，如如下下图图中实线中实线2 2所示。所示。 二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 3 3保护闭锁角保护闭锁角图图8-298-29相差高频保护的相位特性曲线相差高频保护的相位特性曲线 二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区设设继继电电器器KDSKDS的的动动作作电电流流为为 ，则则它它与与相相位位特特性性曲曲线线有有两两个个交交点点。在在交交点点上上部部， ，继继电电器器的的动动作作。交交

78、点点下下部部， ，继继电电器器不不会会动动作作。图图中中的的角角 称称为为保保护护的的闭闭锁锁角角， 角角称称为保护的动作角。为保护的动作角。图图8-30 8-30 动作电流和闭锁角的选择动作电流和闭锁角的选择根据以前分析，在最不利情况下，对位于电势相位超前的根据以前分析，在最不利情况下，对位于电势相位超前的M M端，端，相位差可达，相位差可达， 对于对于N N端，则端，则 为保证保护装置可靠动作，要求为保证保护装置可靠动作，要求 和和 均小于保护装置的动均小于保护装置的动作角作角 ，并留有一定裕度。，并留有一定裕度。 闭闭锁锁角角 必必须须满满足足；外外部部故故障障时时保保证证保保护护不不动

79、动作作，内内部部故障时保证保护能正确动作。因此，故障时保证保护能正确动作。因此， 应整定为应整定为上上式式表表明明，线线路路越越长长，闭闭锁锁角角越越大大，而而闭闭锁锁角角越越大大，对对保护动作的灵敏度的影响就越不利保护动作的灵敏度的影响就越不利二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 (8-20)由式8-20可知，当线路越长，闭锁角的整定值越大。而动作角则越小。当在保护范围内部故障时，当线路长度超过一定距离时，就可能出现M端高频相位差 情况，此时M端保护将不能动作，相反，N端收到高频信号的相位差是随着线路长度 增加而减少，因此，N端的相位 差 ，N端保护仍

80、能可靠动作。当N端保护跳闸的同时，立即停止自已发信机发出高频信号，在N端停信以后，M端的发信机只能收到它自已所发出的高频信号，由于这个信号是间断的，因此，M端的保护也立即跳闸。保护装置的这种情况，即当一端保护动作跳闸以后，另一端的保护才能再动作于跳闸，称之为相继动作。按相继动作切除线路内部故障，使保护动作时间增大，这对保护不利，这是相差高频保护的一个缺点。二、相差高频保护的相位特性和相继二、相差高频保护的相位特性和相继动作区动作区五、相差高频五、相差高频保护原理框图保护原理框图举例举例一、保护的组成一、保护的组成1、启动元件、启动元件（负序元件（负序元件KAN、相电、相电流元件流元件KA及及阻

81、抗元件阻抗元件KR)2、操作元件、操作元件（I1+KI2)3、比相元件、比相元件4、远方启动发、远方启动发信回路信回路5、停信控制器、停信控制器3KM和和4KM组成。组成。二、保护装置二、保护装置运行情况分运行情况分析析图图8-31 8-31 相差高频保护原理框图举例相差高频保护原理框图举例3KM4KM六、对相差高频保护的评价六、对相差高频保护的评价（一）相差保护的主要优点（1 1）相差保护不反应系统振荡，因为振荡时，流过线路两端电流是同一）相差保护不反应系统振荡，因为振荡时，流过线路两端电流是同一个电流，与外部故障时情况一样。同时，振荡过程中无负序电流，个电流，与外部故障时情况一样。同时，振

82、荡过程中无负序电流，启动元件不启动。因此，保护装置中不需要设置振荡闭锁装置，启动元件不启动。因此，保护装置中不需要设置振荡闭锁装置，使保护构造简单，同时也提高了保护的可靠性。使保护构造简单，同时也提高了保护的可靠性。（2 2）相差保护在非全相运行时不会误动作，这是因为此时线路两端通过）相差保护在非全相运行时不会误动作，这是因为此时线路两端通过同一负序电流，相位差为同一负序电流，相位差为180180。在使用单相重合闸或综合重合。在使用单相重合闸或综合重合闸时的超高压输电线路上，相差高频保护这一优点对系统安全运闸时的超高压输电线路上，相差高频保护这一优点对系统安全运行有很大好处，保护无需加非全相闭

83、锁装置，简化接线。同时在行有很大好处，保护无需加非全相闭锁装置，简化接线。同时在系统振荡过程中，被保护线路发生故障或在线路单相跳闸后非全系统振荡过程中，被保护线路发生故障或在线路单相跳闸后非全相运行过程中线路内部发生故障时，相差高频保护能瞬时切除故相运行过程中线路内部发生故障时，相差高频保护能瞬时切除故障。障。（3 3）相差高频保护工作状态不受电压回路影响，因为相差高频保护均反）相差高频保护工作状态不受电压回路影响，因为相差高频保护均反应电流量，无电压回路，因此，其工作状态不受电压回路断线影应电流量，无电压回路，因此，其工作状态不受电压回路断线影响。响。六、对相差高频保护的评价六、对相差高频保

84、护的评价（二）相差高频保护的主要缺点（二）相差高频保护的主要缺点（1 1）受负载电流影响。在线路重负荷时，发生内部故障时）受负载电流影响。在线路重负荷时，发生内部故障时其两端电流相位差较大，因此不能保证相差高频保护其两端电流相位差较大，因此不能保证相差高频保护正确动作。正确动作。（2 2）在线路较长时，保护范围内部故障时，相差高频保护）在线路较长时，保护范围内部故障时，相差高频保护有可能工作在相继动作状态，增加了切除故障时间。有可能工作在相继动作状态，增加了切除故障时间。（3 3）相差高频保护不能作为相邻线路的后备保护。）相差高频保护不能作为相邻线路的后备保护。应用：应用：相差高频保护适用于相差高频保护适用于200km200km内的内的110110220kv220kv输电线路，特别输电线路，特别是装有单相自动重合闸或综合重合闸的线路上更有利。是装有单相自动重合闸或综合重合闸的线路上更有利。在在220kv220kv以上长距离线路上不宜采用这种装置。以上长距离线路上不宜采用这种装置。