高频保护高频闭锁方向保护

原理与试验
2011-4-20
开场白 与本次培训有关的话题，需要占
用各位几分钟的宝贵时间，请大 家多多包、西数、日立
“责任感”
一、高频保护基本概念
高频保护（电力线载波纵联保护）：利用输电线路本身作 为保护信号的传输通道，在输送50Hz工频电能的同时叠 加传送50~300kHz的高频讯号（保护测量信号），以进 行线路两端电气量的比较而构成的保护。 由于高频通道干扰大，不能准确传送线路两端电量的全 信息，因此一般只传送两端的状态信息（如：方向，相 位）。
2、闭锁式普通方向高频保护
(1) 构成
灵敏元件1LJ：启动发讯机（整定值小）
不灵敏元件2LJ：启动跳闸回路（整定值大，
=(1.6~2.0)Idz.1LJ ）
Idz.2LJ
方向元件GJ：正方向（母线→线路）：动作于停
讯
反方向（线路→母线）：不动作
闭锁式普通方向高频保护结构示意图
(2) 采用两个启动元件的作用
• 在这两种工作方式中，以其传送的信号性 质为准，又可以分为传送闭锁信号、允许 信号和跳闸信号三种类型。
• 闭锁信号
• 所谓闭锁信号就是指：“收不到这种信号 是高频保护动作跳闸的必要条件”。
• 允许信号
• 所谓允许信号就是指：“收到这种信号是高频保 护动作跳闸的必要条件”
• 跳闸信号
• 所谓跳闸信号就是指：“收到这种信号是保护动 作于跳闸的充分而必要条件”。
2、结合电容器：其电抗Xc=1/(ωC)；通高频，阻工频。 （同时起到隔离高压线路与高频收发讯机的作用）
3、连接滤波器（由可调空心变和高频电缆侧电容组成） * 结合电容器+连接滤波器 →带通滤波器 （提取所需高频信号，滤除其余高频干扰）

2019/11/19
电力系统继电保护原理
第十三讲
4.2.4高频闭锁方向保护
一、高频闭锁方向保护的基本原理
- 1.基本分析
BC线路内发生故障时：保护3、4：正方向故障，两侧 都不发高频信号，保护动作跳3、4DL
保护2、5：反方向故障，它们发出高频闭锁信号，送 至保护1、6、2、5。AB,CD线路均保持不动
它是以由短路功率为负的一侧发出高频闭锁信号，这 个
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4.2.4方向高频保护
-采用两个灵敏度不同的起动元件
I2/I1=1.6~2
防止区外故障误跳闸
一、若采用一个起动元件，当区外接地时，由于CT误
差，起动元件误差。S+侧起动元件动作，S-侧起动元件未
动。S+侧误动
二、采用两个起动元件I1、I2，S+侧I2动作时，S-侧I1一
定动作，故可防止误动
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。
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4.2.4高频闭锁方向保护
一、高频闭锁方向保护的基本原理
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。
（功率方向继电器、方向阻抗继电器、零序功率方向继 电器 ）
保护的启动元件是电流或距离保护的第三段。
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4.2.4 方向高频保护
2.方向高频保护的组成（及动作情况分析）
-由起动元件、功率方向元件、记忆元件KT1、时间元 件KT2、与门、禁止门1、2及收发信机组成
低定值启动高频收发机 高定值启动跳闸回路
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4.2.4 方向高频保护
- 3.方向高频保护动作情况分析

N
内部故障时，线路两侧电源的电势相位大致相同， 系统阻抗角基本相同，两侧电流的相位基本相同。 外部故障时，两侧电流的相位基本相反。 收发信机在电流正半波发信，负半波停信。内部故 障时有半个周期时间停信，保护动作；外部故障，通 道总有信号闭锁保护，保护不动作。
1、非方向元件起动的高频闭锁方向保护
t1 起动 I1 元件 I2 0 t1 t2 t2 & 0 跳闸 JZ1 发信 收信 通 道
Y 方向 元件 S
SM
~
M
k1
N k2 ~
SN
2、方向元件起动的高频闭锁方向保护
t1 S0 t1 t2 S+ t2 0 跳闸 JZ1 发信 收信 通 道
SM
~
M
k1
N k2 ~
3.3 高频闭锁方向保护
一、高频闭锁方向保护的原理
高频闭锁方向保护比较线路两端的短路功率方向， 采用故障时发信方式。 在继电保护中通常规定，从母线流向线路的功率为 正方向，从线路流向母线的功率为反方向。在故障时， 保护起动元件先起动收发信机发信，功率方向为正时， 方向元件控制收发信机停信；功率方向反向时，方向元 件不动作，保护不停信。
SN
三、高频闭锁距离保护
传统的高频闭锁距离保护由可独立运行的距离保护 部分和高频闭锁部分构成。 用距离保护的起动元件作为高频保护的起动元件， 通常用距离保护的二段的阻抗继电器作为高频保护的 方向元件。 这种保护用高频保护实现全线速动，用距离保护作 为线路的后备保护。
四、高频相差保护 高频相差保护的基本原理是比较线路两侧电流的相位。 N M k1 SM ~ ~ S
ɺ Es A
QF1
B
L 1 QF2 QF3 L2 QF4
C

二、相差高频保护的相位特性和相继动作区
在电力系统的实际运行中，在被保护范围内部故障时， 两侧高频信号不会完全重叠；在外部故障时，两侧的高频 信号也不会是连续的。所以，就需要进一步分析相差高频 保护的相位特性。 相位特性：是指相位比较继电器中的电流Ir和高频信 号的相位角ф关系曲线，亦即Ir=f（ф）的曲线，称为相 位特性曲线。
第一节 高频保护的基本概念
一、概述
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、技术上都有 难以实现。
采用高频保护 解决办法：
高频保护： 是用高频载波代替二次导线，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。
一、相差高频保护的工作原理
收信机收到断续 波 时 ， CT 有 输 出 ， KDS动作，发出跳闸 脉冲。若收信机收到 连续高频波，说明是 区外故障，经检波限 幅倒相处理后，CT输 出电流为零， KDS不 动作，闭锁了保护出 口回路。
二、相差高频保护的相位特性和相继动作区
相差高频保护是通过测定通道上高频信号是否间断， 来判断是保护范围内部还是外部故障的。当间断角大于闭 锁角时，为保护范围内部故障，保护动作。反之，当间断 角小于闭锁角时，为保护范围外部故障，保护不动作。
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。
二、载波通道的构成原理
目前应用比较广泛的载波通道是“导线一大地”制。
1. 高频阻波器 高频阻波器是由电感线圈和可调电容组成，当通过载 波频率时，它所呈现的阻抗最大。对工频电流而言，阻抗 较小，因而工频电流可畅通无阻，不会影响输电线路正常 传输。

先收讯后停讯的原则
作用：防止启动元件与正方向元件动作时间 的不配合而误动（启动元件应比跳闸准备元 件动作快）。规定必须先收到信号10ms （证明通道完好）才允许正方向停信，准备 跳闸。
（1）启动元件动作首先发讯
（2）停讯必须满足2个条件
A、反方向元件不动作，正方向元件动作， 与门3有输出
（除此，还有跳位停讯、其它保护动作停讯） （3）区内故障时须满足两个条件 A、正方向元件动作，反方向元件不动作 B、先收信10ms后，无闭锁信号，与门5有输出
允许式保护一般采用键控移频的方式。 正常运行时，收信机经常收到对端发送的 频率为fG 的监频信号，其功率较小，用以 监视通道的完好性。当正方向区内故障时， 对端方向元件动作，键控发信机停发监频 信号，改发跳频信号fT，其功率提升，收 信机收到此信号后即允许本端保护跳闸。
1、高频通道的工作方式 故障时发信－－－正常时无高频电流 ，故障时有高 频电流 长期发信－－－正常时有高频电流，故障时高频电流 消失 2、高频信号的性质
闭锁信号：收不到该信号是保护跳闸的必要条件。 允许信号：收到该信号是保护跳闸的必要条件。 跳闸信号：收到该信号是保护跳闸的充分而必要
的条件。
四、高频闭锁方向保护
第一节 输电线纵联差动保护
阶段式的保护不能实现全线速动。
原因：只取一侧电气量，不能区分本线路 末端故障和相邻线路首端故障。
实现全线速动需同时获取线路首端和末端 的电气量。为此，要将线路一侧的电气量的信 息传送到另一侧去，即线路两侧之间发生纵向 的联系。这种保护称输电线的纵联保护。
（Pilot Protection）
远方启动
发讯机既可由启动元件启动，也可由收信 机的输出启动。
T1及门1 1、远方启动的作用

4．单侧电源线
路A
BK
C
1
3
5
B侧保护3的动作情况与区内故障时情况相同，C侧保护4不启动， 不发闭锁信号，B侧保护收不到闭锁信号且本侧跳闸条件满足，则 立即跳开电源断路器，切除故障。
• 时间配合 • 延时元件的作用：等待对端高频保护信号的到来，防止区外故障
造成保护的误动作，在具有远方启动发信的高频保护中延时一般 为10ms。 • 记忆元件作用：防止外部故障切除后，近故障点的保护启动元件 先返回停止发信，而远故障点的启动元件和功率方向元件后返回 ，造成保护 误动作跳闸。（100ms） • 采用两个灵敏度不同的起动元件 • 若采用一个启动元件，当区外故障时，由于TA误差，功率方向为 正侧元件动作，为负侧不动作 ，使功率方向为正侧误动。采用 两个启动元件，S+侧的KA2动作时， S-侧的KA1动作时一定动作 ，防止误动作 。
第三节 高频闭锁方向保护
又称为闭锁式方向纵联保护
一、高频闭锁方向保护基本原理
高频闭锁方向保护是以高频通道经常无电流，而在外部故障时发闭 锁信号的方式构成的，此闭锁信号由短路功率为负的一侧发出，这 个信号被两侧的收信机所接收，而闭锁各自的保护。
二、高频闭锁方向保护的组成（常规保护）
判断短路功率的方中间继电器：在内 低灵来机定敏启值度动启较高动高频元，发高灵来向件用信定敏启：值度动启较跳极闸流组动动低闸化回时线作元，回继路才圈。件用路电。动同：器作时只：；有有部高而电用仅故频当流以当障信制时控工时号动继制作停线电保线止圈器护圈发或均的有出两不跳电
工作线圈
制动线圈
1．正常运行
A
B
C
D
1
23
45
6
正常运行时，两侧的启动元件均不启动，保护不会动作。

高频保护一、概念：高频保护是利用高频载波代替二次导线，通过电力线路传送线路两侧电信号的保护。

原理是反应被保护线路首末两端电流的差值或功率方向信号，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。

高频保护包括相差高频保护、高频闭锁距离保护和高频闭锁方向保护。

二、高频保护的组成：高频保护结构图高频保护由以下部分组成：高频阻波器；结合电容器；连接滤波器；高频电缆；保护间隙；接地刀闸；高频收、发信机。

1、高频阻波器：高频阻波器是由电感线圈和可调电容组成的并联谐振回路，其作用是阻止调频电流通过，而工频电流可以畅通无阻，即通常所说的阻高频，通低频。

在被保护线路两侧装上高频阻波器，可以把高频电流限制在被保护线路内。

2、结合电容器：结合电容器是一个高压电容器，电容很小，对工频电压呈现很大的阻抗，使收发信机与高压输电线路绝缘，载频信号顺利通过。

3、连接滤波器：它是一个可调的空心变压器，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作用，可以避免高频信号的电磁波在传输过程中发生反射，并减少调频信号的损耗，增加输出功率。

4、高频电缆：用来连接户内的收发信机和户外的连接滤波器。

5、保护间隙：保护间隙是高频通道的辅助设备，它的作用是使高频电缆和高频收发信机与线路形成一定的间隙，免受过电压的袭击。

6、接地刀闸：当高频保护检修时，利用接地刀闸来进行安全接地，保证设备和人身的安全。

7、高频收发信机：用于发送和接收高频信号的装置。

三、高频信号的分类高频信号可分为允许信号、闭锁信号和跳闸信号。

1、允许信号：收到这种信号是高频保护动作跳闸的必要条件。

即：高频保护收到这种这种允许信号后动作跳闸，收不到允许信号高频保护不动作。

2、闭锁信号：收不到这种信号是高频保护动作的必要条件下。

即收到这种信号时保护被闭锁，不动作；当保护收不到这种信号时，保护闭锁解除，高频保护动作。

3、跳闸信号：收到这种信号是保护动作跳闸的充分必要条件。

§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。

高频电缆、保护间隙及接地刀闸的作用
高频电缆是将位于室外的连接滤波器与位于 主控制室内的高频收发信机连接起来。 保护间隙与连接滤波器的一次绕组并联，用 以保护高频电缆和高频收发信机免受过电压 侵袭。 接地刀闸是在检修或调试高频收发信机和连 接滤波器时，用于安全接地，以保证人身和 设备的安全。
四、高频信号的分类
闭锁信号：只有当本端保护动作， 同时又收不到闭锁信号时，则动 作于跳闸。因此，收不到闭锁信 号是保护动作于跳闸的必要条件。 允许信号：只有当本端保护动作， 同时又有允许信号，则动作于跳 闸。因此，收到允许信号是保护 动作于跳闸的必要条件。 跳闸信号：不管本端保护是否起 动，只有收到对端发来的跳闸信 号，则动作于跳闸。因此，收到 跳闸信号是保护动作于跳闸的充 分而必要条件。
高频收发信机的作用
高频收发信机是用以发送和接收高频信号的。 高频发信机部分由继电部分控制，通常是在电力系 统发生故障时，继电部分起动之后它才发出信号。 由高频发信机发出的高频信号，通过高频通道输送 到对端，被对端的高频收信机所接收，同时也被本 端的高频收信机所接收。 高频收信机接收到本端和对端所发送的高频信号， 再经过比较判断后，从而决定保护是否动作跳闸。
一、高频闭锁方向保护的基本工作原理
例如：
对于故障线路BC：两端的功率方向为正，两端 都不发闭锁信号，因此保护3和4瞬时动作于跳 闸。 对于非故障线路AB、CD：靠近故障点一端的功 率方向为负，则该端的保护2和5发出闭锁信号， 此信号一方面被自己的收信机接收，同时经过 高频通道被对端的收信机收到，使得保护1、2 和5、6都被闭锁。
本章重点讨论高频闭锁方向保护和相差动高频保护的基本工作原理第一节高频保护的基本概念在220kv及以上电网中为了保证系统并列运行的稳定性提高输送功率减少故障损失往往要求继电保护能无延时地切除线路上任一点故障即要求继电保护能实现全线速动

高频保护⏹高频闭锁方向保护⏹相差高频保护高频闭锁方向保护采用故障时发闭锁信号方式的方向高频保护⏹基本原理⏹构成框图⏹基本原理⏹如何将功率方向转换为高频信号？电流方向代表功率方向令功率方向为正方向即由母线指向线路时作用于发信机不发信为反方向即由线路指向母线时作用于发信机发信内部故障：线路两侧短路功率方向均为正方向，两侧发信机均不发信，因而两侧收信机均无高频信号输出，两侧保护收不到闭锁信号而动作跳闸。

外部故障：靠近故障点侧的短路功率方向为反方向，该侧发信机发信，发送的信号一方面被本侧收信机接收，另一方面沿高频通道传送被对侧收信机接收，两侧保护均收到闭锁信号，将保护闭锁。

构成框图起动元件：故障时起动发信机发送闭锁号。

范围广（包括被保护线路全长）常规保护：电流元件：采用两个灵敏度不同的电流元件低定值起动发信高定值起动跳闸方向元件：微机保护：相电流差突变量元件⏹方向元件：用于判断短路功率方向，在正方向故障时准备好跳闸回路。

⏹时间元件T1（记忆元件）：瞬时动作延时返回的时间电路。

推迟停信时间，以防止外部故障切除后，远离故障点端的保护误动作。

⏹时间元件T2：延迟动作瞬时返回。

推迟开放跳闸的时间，以等待闭锁信号的到来。

相差高频保护⏹构成原理⏹工作原理⏹构成框图⏹闭锁角构成原理比较线路两端电流之间的相位角可判断是内部故障还是外部故障。

工作原理⏹如何将电流相位转换为高频信号？⏹工作原理理想情况下1、内部故障时：两侧电流同相位，两侧发信机同时发信同时停信，两侧收信机收到和输出的是间断的信号。

在信号间断的时间内，由于无闭锁信号，保护动作跳闸。

2、外部故障时：两侧电流相位相反，两侧发信机交错发信和停信，两侧收信机接收和输出的是连续的信号。

由于一直有闭锁信号，保护被闭锁。

构成框图起动元件：判断系统是否发生故障。

故障时起动发信机发信并开放比相元件。

为保证外部故障时，保护可靠不动作，需采用两个灵敏性不同的起动元件。

分析措施⏹操作元件：将被保护线路的工频三相电流变换成单相的操作电压，控制发信机在高频正半周发信、负半周停信。

第二节高频闭锁方向保护一、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。

当区外故障时，被保护线路近短路点一侧为负短路功率，向输电线路发高频波，两侧收信机收到高频波后将各自保护闭锁。

当区内故障时，线路两端的短路功率方向为正，发信机不向线路发送高频波，保护的起动元件不被闭锁，瞬时跳开两侧断路器。

高频闭锁方向保护的原理接线图起动发信继电器：灵敏度较高，用来起动高频发信机起动跳闸继电器: 灵敏度较低，用来起动跳闸回路功率方向继电器: 判断短路功率的方向停信继电器:在内部故障时停止发出高频信号闭锁继电器5：用以控制保护的跳闸回路,带有工作线圈和制动线圈.只有当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继电器均不动作1．区外故障如在D1点短路，被保护线路AB两侧的起动发信机电流继电器，向高频通道发信，近短路点B侧的短路功率是负的，功率方向继电器不动作，不去停信。

输电线路AB两侧方向高频保护的收信机收到高频信号，将各自的保护闭锁，不发出跳闸脉冲。

2．区内故障如在D2点短路，两侧起动发信机继电器1及起动跳闸继电器2动作，，向高频通道发信，两侧收信机收到高频信号后，立刻将保护闭锁，但两侧方向继电器3承受正方向短路功率而起动。

首先停信，解除闭锁，与此同时闭锁继电器起动，发出跳闸脉冲。

3．系统振荡二、高频闭锁负序方向保护高频闭锁负序方向保护单端原理接线如下图所示。

它由：双向动作的负序功率方向继电器KPD2、起动发信机继电器1K、闭锁保护继电器2KL、口继电器3KOM 等组成。

1．区内故障负序功率方向继电器KPD2触点向下闭合、停信，起动闭锁继电器2KL发出跳闸脉冲。

2．区外故障靠近短路点的一侧负序功率继电器KPD2的接点向上闭合，起动发信机继电器向高频通道发信，两侧收信机收到高频信号将各自保护闭锁。

3．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不平衡电流 I bpmax整定为I2dz.lm=0.1I f.max不灵敏元件的动作电流与灵敏元件相配，即I2dz.blm=（1.5～2）I2dz.lm。

方向比较式纵联保护
6.3 方向比较式纵联保护
常以输电线载波做为通信通道，因此又称为高频保护。
方向比较式纵联保护比较的是线路两端的功率方向， 又称为方向高频保护。 距离纵联保护比较的是线路两端距离元件的动作情 况，又称为距离高频保护。
纵联方向保护既可构成闭锁式保护也能构成允许式 保护。
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
一、高频闭锁距离保护（超范围闭锁式）
能不能把两者结合起来，取两者的优点？
可以。做成闭锁式距离纵联保护(又称为高频闭锁距离保护)， 使得内部故障时能够瞬时动作，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。
I段动作直接跳闸
II段启动区内瞬时动作，区外原II段延时，保证选择性 III段启动经延时后备动作跳闸
6.3.2 闭锁式方向比较式纵联保护
方向元件分析：
(3) 负序方向元件、零序方向元件 负序方向元件、零序方向元件不受系统振荡的影响，可
以反应各种不对称短路或接地短路。三相短路一般在短路开 始瞬间，总有负序或零序分量，因此对三相短路也能反应。 基本不受短路点过渡电阻的影响。
受非全相运行的影响较大，在系统非全相运行时可能误 动。解决方法：在非全相运行期间退出负序方向元件、零序 方向元件。
距离保护可以作为变电站母线和下级线路的后备，而且 其中的主要元件(启动元件、方向阻抗元件等)也可作为实现 闭锁式纵联保护的元件，但距离保护无法实现全线速动。 一般方向元件只能判别方向，动作范围必须超过线路全长， 属于超范围整定。距离元件（方向阻抗继电器）不仅可以有 方向性，还有固定的动作范围，可以超范围整定，也可以欠 范围整定。
1、闭锁式方向纵联保护的工作原理
以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，由短路功率方向为负的一端发出，这个信号 被两端的收信机所接收，而把保护闭锁，故又称为高频闭 锁方向保护。

式中: tp 高频信号沿通道传送的时间;
td 两侧保护和高频发信机动作时间之差值;
ty 裕度时间
外t1延部时短返路回切的原除因后，线路两侧的I、I‘和S+均返回，近短路 侧延时t1返回，发信机在t1时间内继续发信。从而保证了远离 故障侧的发信机能继续收到高频闭锁信号，使否5 不开放， 保护不致误跳闸。否则，当近短路侧的I先返回而远离短路 侧的I‘、S+后返回时，该侧否5 可能开放使断路器误跳闸1。7 通常取t1=0.5s。
如果
I
' K
（ I电op流继电器的动作电流），则保护能无延时地跳1QF和2Q
F ，由于引入继电器的电流是被保护线路两端电流之差，故这种保护称为
电流纵差动保护。
电流纵差动保护的优缺点： 无延时切除被保护线路任何点的故障，
长线需路要，用在与经输济电上线是路不同合样算长的的，辅在助技导术线上来也传有送一电定流的困和I难M' 。，因此I N' ，用于
第五节 高频相差动保护
工作原理
相差高频保护的构成
高频相差动保护的相位特性和相继动作区
1
5、1 高频保护基本原理
5.1.1 高频保护的作用原理
2021/9/15
2
图5.1 输电线路内外短路示意图
电流纵差动保护
如图5. 2 所示。当被保护线路M——N 外部短路或正常运行
时式如中（：图nT5A.2—a)—)Ir, 电IMI流=M' I互N，I感N'流器入n的1T继A变(电I比M器。的IN 电) 流0 为：
线路对侧，使该侧保护不跳闸（闭锁）。内部短路时，线路两侧发信机
均不启动，不发高频闭锁信号，输电线路不传送高频信号，保护可以跳

3、如图所示为电流启动的高频闭锁方向保护的 原理框图。试说明： （1）I及I´两个电流元件的灵敏度如何配合才 能保证保护的正确动作？ （2）框图中为什么要设置两个时间元件？
第3题图
三、功率方向元件的选择
要求：不准误动—重负荷、系统振荡时不准误动 不准拒动—不能有死区，灵敏度足够，对各种故障
均能反应
GJ----90°,有死区，振荡、重负荷时会误动 GJ0---无死区，振荡、重负荷时不会误动；相间故障不 动作。
方向阻抗继电器---无死区，振荡时闭锁，重负荷时 不误动，相间、接地要分开，接线复杂
高频闭锁方向保护构成框图
3、记忆元件t1，0.5s
当外部故障切除后，B侧S+返回慢，C侧S-返回快，C 侧停止发闭锁信号，C侧一停闭锁信号，B侧就跳闸，造成 误动。

4、否门，由于记忆元件t1的作用，当内部故障又有干扰 信号时，使S-误动，使保护延时0.5s，为此应增加否门。
5、S-应较S+灵敏 为防止区外故障时保护误动
第十四讲第十四讲输电线路的方向高频保护输电线路的方向高频保护主要内容1掌握高频闭锁方向保护的工作原理和构成2掌握高频闭锁方向保护各元件的作用3了解高频闭锁方向保护的启动方式和方向元件的选择一工作原理高频闭锁方向保护的作用原理s动作起动发信机反应反方向故障s动作起动保护跳闸反应正方向故障方向元件起动的高频闭锁向保护的方框原理图a方框原理图的动作区二高频保护的构成及各元件的作用1s正功率方向元件动作保护动作准备跳闸无高频信号时跳闸s负功率方向元件动作起动发信机发闭锁信号闭锁保护2延时元件t416ms12004800km当区外故障时b侧s动作快c侧s动作慢b侧在收到高频闭锁信号前已经跳闸造成b侧误动
f—至高频通道；g—跳闸

试述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一、什么是高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护是电力系统中一种常见的保护方式，主要用于保护输电线路和变电站等设备。

其基本原理是通过在电路中加入高频差动变送器、比率变压器和滤波器等装置，实现检测输电线路两侧电流的方向和大小，从而对电路进行闭锁和保护的一种电气保护措施。

二、高频闭锁方向保护的原理高频闭锁方向保护的原理可以概括为以下几点:1.基本电路结构: 高频闭锁方向保护的基本电路包括差动变送器、比率变压器、滤波器、连接继电器等部分。

差动变送器实现输出高频电压，并根据输电线路两侧电流的差异，产生高频电压的大小和相位不同。

比率变压器主要用于改变高频电压的大小，滤波器用于滤掉杂频信号，从而使高频闭锁方向保护与其他电力设备进行隔离。

2.差动保护原理: 高频闭锁方向保护利用差动保护原理，即检测输电线路两侧电流的差异，核实电路中是否存在故障。

根据KVL原理，若电路正常，输电线路两侧电流相等，即差电流为0。

但在输电线路存在故障时，差电流不为0，高频闭锁系统便能够通过检测差电流并对其进行判别，实现对整个电路的有效闭锁。

3.实现保护控制: 高频闭锁方向保护通常设置在主保护之前，用于在故障发生后尽快进行闭锁并停止电流流动，从而有效避免事故的扩大。

高频闭锁系统通常配合OMS等电力系统管理软件进行监测和控制，可以实现保护设置和参数调整等功能。

三、高频闭锁方向保护的应用高频闭锁方向保护已经被广泛地应用于电力系统中，特别是在输电线路、变电站等重要设备的保护中。

相对于传统的保护方式，高频闭锁方向保护具有检测速度快、灵敏度高、可编程控制等优点，能够有效地提升电力系统的安全性和可靠性，对保障用户用电安全以及电力系统正常运行起到了重要的作用。

四、高频闭锁方向保护的优缺点优点1.检测速度快：高频闭锁方向保护采用高频差动变送器进行检测，可以快速反应输电线路的异常情况，从而及时实现闭锁和保护。

（1）高频保护构成
跳 闸
继电 部分
通道（线路）
收信机 发信机
通信部分号
收信机 发信机
跳 闸
继电 部分
（2）微波保护
跳 闸
继电 部分
收信机 发信机
通道（空间） 通信部分
收信机 发信机
跳 闸
继电 部分
（3）光纤保护构成
跳 闸
继电 部分
跳 闸
收信机 发信机
光电 通道（光纤） 光电
转换
转换
通信部分
收信机 发信机
结 能收到本侧发信机发出的间断高频信号， 论 因而不会影响保护跳闸。
保护区外故障：两侧的收信机收到的高频
信号是连续的，线路两侧的高频信号互为
闭锁，使两侧保护不能跳闸。
若两侧电流相位差近于0°时，保护判断为被 保护范围内部故障，应瞬时动作切除故障。
若两侧流相位差接近于180°时，保护判断 IM 为外部故障，应可靠将保护闭锁。
IM
IN
同相
反相
IN
当短路电流为正半周时，高频发信机发出高 频信号，而在负半周时则不发出信号。
当被保护范围内部故障时，由于两侧同时发 出高频信号，也同时停止发信。在两侧收信机收 到的高频信号是间断的。
4、相差高频保护
原理：比较被保护线路两侧电流的相位，即 利用高频信号将电流的相位传送到对侧去进 行比较，称为相差高频保护。
假设：线路两侧的电势同相，系统各元件的 阻抗角相同（实际上有差别的）。
IM
K1
IN
K2
保护
保护
IM
IM
IN
同相
IN
反向， 相位差180度。
为实现比相，须把线路对端的电流的信号传送 到本端且能代表原工频电流的相位，由比相系 统给出比较结果。

解答高频保护相关问题：什么是高频保护？答：高频保护包括相差高频保护和功率方向闭锁高频保护。

相差高频保护是测量和比较被保护线路两侧电流量的相位，是采用输电线路载波通信方式传递两侧电流相位的。

功率方向闭锁高频保护，是比较被保护线路两侧功率的方向，规定功率方向由母线指向某线路为正，指向母线为负，线路内部故障，两侧功率方向都由母线指向线路，保护动作跳闸，信号传递方向相同。

什么是相差高频保护的闭锁角?答：如图F-5(a)所示，当k点发生穿越性故障时，在理想情况下，IM与IN 相差180°，保护装置不动作。

而实际上，当线路外部故障时，由于各种因素的影响，IM与IN的相角差不是180°，收信机收到的信号有一个间断角。

根据相差高频保护的原理，当线路故障而出现间断角时，保护装置将动作。

为此，应找出外部故障可能出现的最大间断角，并按此值进行闭锁，以保证当线路外部故障时保护不误动。

这个最大间断角就叫相差高频保护的闭锁角。

如图F-5(b>所示保护的动作区φop为(180°-β)＞φop＞(180°+β)，闭锁角即为β。

在具有远方起动的高频保护中为什么要设置断路器三跳停信回路?答：(1)在发生区内故障时，一侧断路器先跳闸，如果不立即停信，由于无操作电流，发信机将发生连续的高频信号，对侧收信机也收到连续的高频信号，则闭锁保护出口，不能跳闸。

(2)当手动或自动重合于永久性故障时，由于对侧没有合闸，于是经远方起动回路，发出高频连续波，使先合闸的一侧被闭锁，保护拒动。

为了保证在上述情况下两侧装置可靠动作，必须设置断路器三跳停信回路。

耦合电容器在高频保护中的作用是什么?答：耦合电容器是高频收发信机和高压输电线路之间的重要连接设备。

由于它的电容量很小，对工频电流具有很大的阻抗，可防止工频高电压对收发信机的侵袭，而对高频信号呈现的阻抗很小，不妨碍高频电流的传送。

耦合电容器的另一个作用是与结合滤过器组成带通滤过器。