电力系统分析-电网高频保护

电气工程师中的电力系统保护电力系统是现代社会运行的重要基础设施，而电力系统保护是确保电力系统运行安全稳定的关键环节。

作为电气工程师，掌握电力系统保护的知识和技能对于保障电力系统的正常运行至关重要。

本文将介绍电力系统保护的基本概念、工作原理及在电气工程师职责中的重要性。

一、电力系统保护的基本概念电力系统保护是指通过检测和识别电力系统故障以及采取相应措施，保障电力系统各个部件和设备的安全运行。

电力系统中存在各种故障，如短路、过载、接地故障等，这些故障会对电力设备和系统造成损坏甚至引发火灾等严重后果。

电力系统保护的基本任务是在故障发生时快速、准确地检测、隔离故障，并保护其他设备免受故障的影响。

二、电力系统保护的工作原理电力系统保护的工作原理主要包括故障检测、故障识别和故障隔离三个过程。

首先，通过对电力系统的监测和检测，及时发现故障的存在。

其次，在检测到故障后，保护装置需要准确地识别故障类型和位置，以便采取正确的隔离措施。

最后，隔离故障的同时，保护装置还需要保护其他设备不受故障的影响，以确保电力系统的稳定供电。

三、电力系统保护在电气工程师职责中的重要性作为电气工程师，掌握电力系统保护的知识和技能对于保障电力系统的正常运行至关重要。

首先，电气工程师需要具备分析电力系统故障的能力，能够准确判断故障类型和位置，并根据实际情况采取相应的措施。

其次，电气工程师需要熟悉各种电力保护装置的原理和操作方法，以便进行系统的调试和维护。

此外，电气工程师还需了解电力系统保护的最新技术和标准，以保证工作的高效性和准确性。

在实际工作中，电气工程师需要做好以下几个方面的电力系统保护工作。

首先，制定并执行电力系统保护方案，确保各个设备和部件能够及时、准确地进行故障检测和隔离；其次，定期对电力系统保护装置进行检修和维护，保证其工作正常可靠；此外，与其他相关部门密切合作，共同制定和完善电力系统保护标准和规范，提升电力系统的安全性和稳定性。

电力系统中电网的继电高频保护高频保护的优点是动作迅速、灵敏度高，而且能瞬时地从两端切除线路上任何一点的故障，在多电源的复杂电网中也能保证选择性；缺点是价格昂贵，结构复杂，调试技术也较复杂，不能作为相邻线路的后备保护。

所以，只有在超高压远距离的输电线路上，采用其它原理的保护不能满足要求时，才考虑采用高频保护。

一、高频保护的作用及要求在现代的高压电力系统中，为了缩小故障的损害程度，满足并列运行稳定性的要求，常常自线路两侧瞬时的切除线路上的任何一点故障，以前讨论的各种保护除纵联差动保护外，都不能满足这一要求，而纵联差动保护的实现又受到技术经济条件的限制，因此，为了快速切除高压远距离输电线上的故障，必须采用高频保护。

作为超高压输电线路的主保护——高频保护必须满足在系统各种可能运行方式下被保护线路出现的各种形式短路时都可靠动作。

而在被保护线路的外部发生短路时，保护都不动作。

二、高频保护的构成及特点高频保护的结构由继电部分和通讯部分组成。

继电部分，对反应工频电气量的高频保护来说，因这类高频保护是在原有的保护原理上发展起来的，如方向高频保护、距离高频保护、电流相位差动高频保护等，所以它们的继电部分与原有的保护原理相似。

通讯部分由收发讯机和通道（包括加工结合设备）组成。

继电部分是根据被反应的工频电气量性质的高频讯号（这高频讯号通过通道，自线路的一端送到另一端，对端收讯机收到这高频讯号后，将该高频讯号还原成继电部分所需要的讯号并进行比较），以决定保护装置是否动作。

高频保护具有如下一些特点：1、在被保护线路两侧各装半套高频保护，通过高频讯号的传送和比较，以实现保护的目的，它的保护区只限于本线路；2、因高频保护不反应被保护线路以外的故障，因此，不能作下一段线路的后备保护，所以线路上还需装设其它保护做本段及下一段线路的后备保护；3、选择性好，灵敏度高，广泛应用在110—220千伏及超高压电网中作线路主保护；4、保护结构比较复杂，价格也较昂贵。

220KV线路高频和光纤通道保护的比较作者：李加来源：《现代营销·营销学苑》2011年第06期摘要:简单阐述了高频保护和光纤保护基本原理,着重介绍了高频通道和光纤通道的优点和不足。

关键词:高频光纤通道线路保护0.引言目前,220kV及以上电压等级的线路多采用微机高频保护,但因继电保护高频通道加工设备较多,致使其故障几率加大,而光纤通道具有中间加工设备少、可靠性高、抗干扰能力强等优点。

光纤纵差和高频保护都属于纵联保护的范畴，原理都是利用线路两端在区内故障和区外故障时流经的电流相位（方向）来实现全线的100%选择进行跳闸。

原理其实是一样的，只是通信方式不一样,传播的介质不同,一个是利用输电线路的载波构成通道, 一个是利用光纤的高频电缆构成光纤通道。

1. 高频保护和光纤保护的简单介绍1.1高频保护高频保护是220kv及以上高压输电线路的主要保护,采用一种以输电线路本身作为通道,按比较线路两端电气量的原理工作的保护装置,即高频保护装置。

高频保护的工作原理：将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号，然后，利用输电线路本身构成高频电流通道，将此信号送至对端，以比较两端电流的相位或功率方向的保护装置。

1.2光纤保护光纤保护按原理划分主要有光纤电流差动保护和光纤闭锁式、允许式纵联保护两种。

光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的，基本保护原理也是基于克希霍夫基本电流定律，它能够理想地使保护实现单元化，原理简单，不受运行方式变化的影响，而且由于两侧的保护装置没有电联系，提高了运行的可靠性。

2.高频通道和光纤通道的比较2.1高频通道2.1.1优点高频载波通道以输电线路本身作为通道，不需要专门的通信线路及通信通道维护费用，具有一定的经济优势。

通道敷设在高压线路上，与高压线路一样具有绝缘水平高，机械强度大、杆塔牢固等优点，而且在不同的相别上耦合，另外在线路旁代中运用较为成熟。

2.1.2不足首先，通道故障率高；高频通道由输电线路、线路阻波器、耦合电容器、结合滤波器、高频电缆等部分构成，其中任何一个环节比如接线松动、元件老化、导线锈蚀等问题都可能导致高频通道故障。

电力系统继电保护及故障检测方法分析发布时间：2021-10-26T08:46:41.266Z 来源：《中国电业》2021年第16期作者：成功刘通[导读] 我国历来非常重视电网建设，因此城乡电网十分健全。

如何确保电网正常运行，各电力公司都有十分有效的应对办法，而继电保护就是其中的一种。

成功刘通华能沁北发电有限责任公司河南济源 459012摘要：我国历来非常重视电网建设，因此城乡电网十分健全。

如何确保电网正常运行，各电力公司都有十分有效的应对办法，而继电保护就是其中的一种。

继电保护对于电力系统的重要性是毋庸置疑的。

如果电力系统突然出现了故障，此时，继电保护装置就会突然断开，避免故障线路处于工作状态，从而保证其他线路的正常运作，避免大面积停电的情况发生，把停电对生产生活的影响降到最低限度。

及时查找出问题、果断采取应对措施，是对一个电工维修技术的考验。

快速排除故障，确保电力系统安全运行，是电力公司追求的主要目标。

关键词：电力系统；继电保护；故障检测；方法分析1继电保护的概述在电力系统运行过程中，随时会发生各种故障或者系统发生异常。

当电力系统出现故障或者系统异常的时候，事件保护就会对系统进行检测发出警报，甚至可以直接将故障部分进行切除或者隔离，继电保护是电力系统的重要保护措施。

电力系统的正常运转，其中最主要的原因就是能及时排除这种故障，从而使电力系统远离危险的环境。

在电力系统的运行过程中，对变压器、发电机和输电线路等进行保护是极其重要的，如果对系统及其元件保护不及时，有可能导致整个电力系统的瘫痪。

在实际操作中，通常采用有触点的继电器对系统和元件进行有效保护，使整个系统运行正常，这种保护的方法人们称为继电保护。

当电力系统在运行过程中发生故障或者出现异常情况时，继电保护装置就能在最短的时间内自动从系统中切除故障部位，或者发出警报信号。

值班的工作人员根据系统发出的警报信号对故障进行跟踪并查找故障的根源，从而避免设备遭受更严重的破坏，或者对相邻地区的供电造成更大范围的影响。

电力系统继电保护常见问题解答1．线路纵联保护及特点是什么?答：线路纵联保护是当线路发生故障时，使两侧开关同时快速跳闸的一种保护装置，是线路的主保护。

它以线路两侧判别量的特定关系作为判据。

即两侧均将判别量借助通道传送到对侧，然后，两侧分别按照对侧与本侧判别量之间的关系来判别区内故障或区外故障。

因此，判别量和通道是纵联保护装置的主要组成部分。

2.纵联保护在电网中的重要作用是什么?答：由个纵联保护在电网中可实现全线速动，出此它可保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率、缩小故障造成的损坏程度、改善后备保护之间的配合性能。

3.纵联保护的通道可分为几种类型?答：可分为以下几种类型：(1)电力线载波纵联保护(简称高频保护)。

(2)微波纵联保护(简称微波保护)。

(3)光纤纵联保护(简称光纤保护)。

(4)导引线纵联保护(简称导引线保护)。

4、纵联保护的信号有哪几种?答：纵联保护的信号有以下三种：(1)闭锁信号。

它是阻止保护动作于跳闸的信号。

换言之。

无闭锁信号是保护作用于跳闸的必要条件。

只有同时满足本端保护元件动作和无闭锁信号两个条件时，保护才作用于跳闸。

(2)允许信号。

它是允许保护动作于跳闸的信号。

换言之，有允许信号是保护动作于跳闸的必要条件。

只有同时满足本端保护元件动作和有允许信号两个条件时，保护才动作于跳闸。

(3)跳闸信号。

它是直接引起跳闸的信号。

此时与保护元件是否动作无关，只要收到跳闸信号，保护就作用于跳闸，远方跳闸式保护就是利用跳闸信号。

5.相差高频保护为什么设置定值不同的两个启动元件?答：启动元件是在电力系统发生故障时启动发信机而实现比相的。

为了防止外部故障时由于两侧保护装置的启动元件可能不同时动作，先启动一侧的比相元件，然后动作一侧的发信机还未发信就开放比相将造成保护误动作，因而必须设置定值不同的两个启动元件。

高定值启动元件启动比相元件，低定值的启动发信机。

由于低定值启动元件先于高定值启动元件动作，这样就可以保证在外部短路时，高定值启动元件启动比相元件时，保护一定能收到闭锁信号，不会发生误动作。

高频保护的基本原理
高频保护是指在电力系统中，为了保护设备和线路不受到高频干扰的影响而采取的一系列措施。

高频保护的基本原理是通过对电力系统中的高频信号进行检测和分析，及时采取相应的保护措施，以确保电力系统的安全稳定运行。

首先，高频保护的基本原理是基于对电力系统中的高频信号进行监测和分析。

电力系统中存在着各种各样的高频信号，如雷电击打、电弧放电、谐波等，这些高频信号可能会对电力设备和线路造成损坏。

因此，通过对这些高频信号进行监测和分析，可以及时发现潜在的危险，从而采取相应的保护措施。

其次，高频保护的基本原理是基于对高频信号的特征进行识别和分类。

不同类型的高频信号具有不同的特征，如频率、幅值、波形等，通过对这些特征进行识别和分类，可以判断高频信号的来源和性质，从而有针对性地采取保护措施，避免对电力系统造成损害。

另外，高频保护的基本原理还包括对高频信号进行定位和定量分析。

通过对高频信号的定位和定量分析，可以确定高频信号的发生位置和强度，从而有针对性地采取相应的保护措施，最大程度地减少对电力设备和线路的影响。

最后，高频保护的基本原理还包括对高频信号进行响应和处理。

一旦发现电力系统中存在高频信号的干扰，高频保护系统会立即做出相应的响应和处理，如切断故障回路、调整设备参数、发出警报等，以保护电力系统的安全稳定运行。

综上所述，高频保护的基本原理是通过对电力系统中的高频信号进行监测、分析、识别、分类、定位、定量分析和响应处理，以确保电力系统的安全稳定运行。

通过科学合理地应用高频保护技术，可以有效地减少设备损坏和线路故障，提高电力系统的可靠性和稳定性。

章 高频保护什么叫高频保护高频保护就是将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成一个高频电流通道，将此信号送至对端，以比较两端电流相位或功率方向的一种保护。

．高频保护是如何分类的按照工作原理分两大类，即方向高频保护和相差高频保护。

①方向高频保护：比较被保护线路两侧的功率方向。

②相差高频保护：比较被保护线路两侧的电流相位。

在高压电网中，高频保护的作用是什么高频保护用在远距离高压输电线路上，对被保护线路上任一点各类故障均能瞬时由两侧切除，从而提高电力系统运行的稳定性和重合闸的成功率。

第６什么叫高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护的基本原理是利用增量元件作为启动元件，在故障时启动高频收发信机，发送高频闭锁信号，利用距离段或段方向阻抗继电器作为故障功率判别元件，如果内部故障，两侧距离保护段或段测量元件动作，停发高频闭锁信号，瞬时跳闸切除故障。

如果外部故障，正方向侧距离段方向阻抗继电段或器动作，停止发信，但反方向侧方向阻抗元件不动作，继续发信以闭锁对侧保护。

这样，高频闭锁距离保护既具有高频保护全线速动的功能，段又有距离保护①跳闸信号：跳闸）所示，高频信号是跳闸的充分条件。

②允许信号：跳闸）所示，高频信号是跳闸的必要条件。

③闭锁信号：跳闸）所示，收不到高频信号是跳闸的必要条件。

做相邻后备保护的功能。

高频闭锁距离保护的主要缺点是高频保护和距离保护的接线互相连在一起不便于运行维护和检修。

试述高频信号的分类及应用按高频信号的应用分三类，即跳闸信号、允许信号及闭锁信号。

高频信号逻辑图如图所示。

跳闸门“或”门）跳闸与跳闸“非”门图高频信号逻辑图“或”，如图“与”门，如图“非”，如图试述高频闭锁方向保护的基本原理双电源网络接线如图所示。

当内部接地时，保护动，两侧都不发高频信号，保护动作跳外部接地时，保护动，它们发出高频闭锁信号，送至保护线路均保持不动。

图双电源网络接线这种保护是以由短路功率为负的一侧发出高频闭锁信号，这个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。

1、运行中的变压器做哪些工作时应将重瓦斯保护改投信号位置？运行中变压器进展滤油、加油、更换呼吸器的硅胶时，或瓦斯保护回路有工作以及继电器本身存在缺陷、操作瓦斯继电器连接收上的阀门时，应将重瓦斯保护改投信号位置，工作完毕2小时后，带空气放尽，方可将重瓦斯保护投入跳闸位置。

2、主变差动保护动作后现象及处理方法？故障现象：主变两侧跳闸，音响报警，在监控画面上相应的开关图形闪烁，有故障报告显示。

检查处理：a. 记录时间，恢复音响，检查并记录所发信号及保护动作情况，向调度和领导汇报。

b. 检查主变差动保护范围内的设备，查找故障原因，如发现有明显的故障点，应尽快隔离。

c. 如无明显故障点，查找保护装置情况，如保护误动，与调度联系，退出差动压板、将相关低压开关断开，试送高压侧开关，如试送不成功不得再送，汇报调度，通知检修处理。

d. 将故障处理步骤详细记录备查。

3、主变本体、有载瓦斯保护动作现象和处理方法？现象：主变两侧跳闸，音响报警，在监控画面上相应的开关图形闪烁，有故障报告显示。

处理：a. 记录时间，恢复音响，检查并记录所发信号及保护动作情况，向调度和领导汇报。

b. 检查压力释放阀有无喷油，油面是否降低，油色有无变化及本体有无大量漏油。

c. 如油面下降引起瓦斯保护动作，应及时补油。

d. 检查是否好似不畅或排气未尽。

e. 检查保护及二次回路是否正常。

f. 检查瓦斯继电器中积聚气体是否可燃。

g. 重瓦斯和差动保护同时动作未经检查或试验合格前，不得将变压器送电。

4、设备异常运行情况下巡视变电设备有哪些危险点？1．系统谐振、接地、雷击：〔1〕系统谐振易引起爆炸；〔2〕接地、雷击等引起的跨步电压、接触电压伤人。

2．电流互感器开路引起爆炸或二次高电压伤人3．SF6泄漏气体中毒4．充油设备异常声响：〔1〕设备爆炸伤人；〔2〕起火溅油伤人。

5．电容器爆炸伤人5电压互感器二次回路断线时怎样处理？交流电压二次回路断线时，相应的继电保护和自动装置会发出告警信号〔如保护装置故障信号〕，运行人员应立即对相应保护和自动装置所接的PT进展检查，并采取相应的处理措施。

电力系统继电保护原理课目录绪论0.1 继电保护的作用0.2 对电力系统继电保护的基本要求0.3 继电保护的基本原理及保护装置的组成第1章电网的电流电压保护1.2 电网相间短路的方向性电流保护1.3 大接地电流系统的零序电流保护2.1 距离保护的基本原理2.2 阻抗继电器2.3 影响距离保护 确工作的因素及防 方法第3章输电线路的纵联保护3.1 概述3.2 输电线的纵联差 保护3.3输电线路的高频保护3.4 高频闭锁方向保护3.5 高频闭锁负序方向保护3.6 高频闭锁距离保护和零序保护3.7 高频相差 保护3.8 光纤差 保护第4章输电线路的自 重合闸4.1 自 重合闸概述4.2 相自 重合闸4.3 综合自 重合闸第5章电力 压器的保护5.1 电力 压器的故障异常 行状态及 保护方式5.2 压器内部故障的差 保护5.3 压器零序保护5.5 高压厂用 压器保护第6章发电机保护6.2 相间短路的纵联差 保护6.3 发电机定子绕组匝间短路保护6.5 发电机 励失磁保护6.6 励磁回路一点接地保护6.8 转子表层过热(负序电流)保护6.9 发电机的逆功率保护6.10 发电机失步异常 行保护6.11 定子绕组对称过负荷保护6.12 发电机 压器组公用继电保护7.2 带制 特性的母线差 保护7.3 JMH—1型母线差 保护装置的基本原理7.4 电流相 比较式母线保护第8章异步电 机和电容器的保护8.1 异步电 机的保护8.2 电力电容器的保护第9章继电保护装置的整定计算9.1 概述9.3 110～220 kV中性点直接接地电网线路保护的配置 整定计算9.4 330～550 kV中性点直接接地电网线路保护的配置 整定计算9.5 发电机保护的配置 整定计算9.6 压器保护的配置 整定计算9.7 母线保护及断路器失灵保护的配置 整定第10章继电保护装置的基本元 电路10.2 换器10.3 对称分量滤过器10.4 综合器第11章模拟型继电保护装置11.1 模拟型继电保护装置总论第12章微机保护装置原理12.2 微机保护的硬 构成原理12.3 数字滤波器12.4 微机保护的算法12.5 微机保护的抗干扰措施第13章 电站综合自 化技术13.3 电站综合自 化系统的结构参考文献0.1 继电保护的作用电力系统的 行要求安全可靠 电能质量高 经济性好 自然条 设备及人 因素的影响，可能出现各种故障和 常 行状态 故障中最常见 危害最大的是各种形式的短路•0.2 对电力系统继电保护的基本要求0.2.1 选择性图0-1 电网保护选择性 作(1) 保护(2)后备保护1)远后备图0-2 后备保护的构成方式(a)远后备保护(b) 后备保护2) 后备(3)辅 保护0.2.2 速 性0.2.3 灵敏性0.3 继电保护的基本原理及保护装置的组成图0-3 应一端电气量的保护及 行工况(a) 常 行状态(b)故障状态0.3.2 应两端电气量的保护0.3.3 应非电气量的保护图0-4 应两端电气量的保护的 行工况图0-5 继电保护装置组成方框图第1章电网的电流电压保护1.1 单侧电源网 的相间短路的电流电压保护1.1.1 电流继电器返回系数：即继电器的返回电流 作电流的比值1.1.2 无时限电流速断保护(电流 段)图1-1 电流速断保护 作特性的分析相短路电流可表示图1-2 无时限电流速断保护的单相原理接线图图1-3 系统 行方式的 化对电流续断保护的影响图1-4 被保护线路长短 同对电流速断保护的影响图1-5 线路- 压器组的电流速断保护图1-6 电流电压联锁速断保护的单相原理接线图图1-7 电流电压联锁速断保护的 作特性分析电流继电器的 作电流• 电压继电器的 作电压应• 1.1.3 限时电流速断保护(电流 段)•(1)工作原理和整定计算的基本原则图1-8 单侧电源线路限时电流速断保护的配合整定图(3)保护装置灵敏性的校验•(4)限时电流速断保护的单相原理接线图图1-9 限时电流速断保护的单相原理接线图1.1.4 定时限过电流保护(电流 段) (1)工作原理和整定计算的基本原则图1-10 定时限过电流保护起 电流和 作时限的配合图1-11 最大负荷说明图(2)按选择性的要求整定定时限过电流保护的 作时限图1-12 单侧电源串联线路中各过电流保护 作时限的确定•(3)过电流保护灵敏系数的校验• 1.1.5 段式电流保护的应用图1-13 阶段式电流保护的配合和实际 作时间的示意图图1-14 有电流速断 限时电流速断和过电流保护的单相原理接线图•1.2 电网相间短路的方向性电流保护1.2.1 方向性电流保护的基本原理图1-15 侧电源供电网 (a) f 1点短路时的电流分布(b) f 2点短路时的电流分布(c)各保护 作方向的规定(d)方向过电流保护的阶梯形时限特性1-15.tif图1-16 方向过电流保护的单相原理接线图1.2.2 功率方向继电器的工作原理图1-17 方向继电器工作原理的分析(a)系统网 接线图(b) f 1点短路(c) f 2点短路图1-18 功率方向继电器的工作原理图1-19 相短路的相量图• 1.2.3 对方向性电流保护的评图1-20 侧电源线路 电流速断保护的整定(1) 增电流的影响图1-21 有 增电流时，限时电流速断保护的整定•(2)外汲电流的影响图1-22 有外汲电流时，限时电流速断保护的整定。