继电保护课程设计-高频载波保护方法应用设计.doc

电力系统继电保护课程设计说明书 电力系统继电保护课程设计说明书 高频载波保护方法应用设计摘要：本文对高频载波保护做了简要概述，分别介绍了高频保护的基本原理，输电线路高频载波保护构成 ，输电线路高频载波保护分类，高频通道的构成，高频通道工作方式，高频信号的应用。特别介绍了高频闭锁方向保护以及相差高频保护，包括高频闭锁方向保护概念，闭锁式方向纵联保护的基本构成，影响方向比较式纵联保护正确动作的因素以及相差高频保护工作原理，相差高频保护的构成，相差高频保护的相位特性，高频闭锁方向保护的实现特点，其中相差高频保护有一系列重要优点，在输电线路纵联保护发展过程中起了重要作用，目前在国外仍有应用。关键词 高频载波 载波通信 高频闭锁方向保护 相差高频保护1.输电线路高频载波保护1.1 高频保护的基本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一种保护装置。1.2. 输电线路高频载波保护构成由继电保护、高频收发信机和高频通道组成。1.3. 输电线路高频载波保护分类高频闭锁方向保护以及相差高频保护等。1.4.高频通道的构成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，使高频电流限制在被保护输电线路以内。而工频电流可畅通无阻.。 2结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，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，可以避免高频信号的电磁波在传输过程中发生反射，并减少高频信号的损耗，增加输出功率。 4高频电缆用来连接户内的收发信机和装在户外的连接滤波器。 5保护间隙保护间隙是高频通道的辅助设备。用它来保护高频电缆和高频收发信机免遭过电压的袭击。 6接地刀闸接地刀闸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，通常都是在电力系统发生故障时，保护起动之后它才发出信号，但有时也可以采用长期发讯的方式。由发信机发出信号，通过高频通道为对端的收信机所接收，也可为自己一端的收信机所接收。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。 图1-1 1.5.高频通道工作方式：（1）长时发信方式正常有高频电流方式：长时发信方式是指在正常运行情况下，收、发信机一直处于发信和收信工作状态，高频通道中始终有高频电流通过。 图1-2（2）短时发信方式正常无高频电流方式：短时发信是指在正常运行情况下，收、发信机一直处于不工作状态，高频通道中没有高频电流通过。只有在系统中发生故障时，发信机才由起动元件起动，高频通道中才有高频电流通过。 图1-3（3）移频方式：移频方式是指在正常运行情况下，发信机长期发送一个频率为f1 的高频信号，其作用是闭锁保护和对通道进行连续检查。在被保护线路发生故障时，保护控制发信机移频，改为发送频率 为f2 的高频信号。 图1-41.6.高频信号的应用按作用可分为跳闸信号、允许信号和闭锁信号(1) 跳闸信号;收到高频信号是跳闸的充分条件 图a(2) 允许信号：收到高频信号是跳闸的必要条件，但不是充分条件。 图b(3) 闭锁信号;收不到高频信号是跳闸的必要条件。 图c2.高频闭锁方向保护2.1 高频闭锁方向保护概念：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出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，这个信号被两端的收信机所接收，而把保护闭锁。图2-1对BC线路：保护3和保护4的功率方向都为正，保护应动作于跳闸。 图2-2对AB线路：B侧的功率方向为负，该侧发出高频闭锁信号，被对侧和本侧保护接收，保护1、2均不动。 图2-32.2闭锁式方向纵联保护的基本构成 区外短路故障；两端供电线路区内短路故障； 单电源供电线路区内短路故障。 2.3影响方向比较式纵联保护正确动作的因素 系统非全相运行的影响 系统一相仅在一侧断开的情况 (b)负序电压分布图；(c)相量图实际非全相运行状态是一相在两侧同时断开的状态，特别是考虑分布电容的影响后，需要分析有两个断线端口的复杂故障下负序电压、电流的相位关系，结论同样是：当使用线路侧电压时，受电侧功率方向为正，送电侧的负序功率方向为负，发出闭锁信号，保护不会误动作；如果使用母线电压，两侧的负序功率方向同时为正，保护将误动作。零序功率方向在非全相运行期间与负序功率方向的特点一致。克服非全相运行期间负序、零序方向纵联保护误动的措施一般是：使用线路侧电压，这也是超高压线路电压互感器装于线路侧的主要原因；在两相运行期间退出负序、零序方向元件，仅保留使用工频突变量的方向元件。 功率倒向对方向比较式纵联保护的影响及应对措施 系统中假设故障发生在线路L1上靠近M侧k点，断路器QF3先于断路器QF4跳闸。在断路器QF3跳闸之前，线路L2中短路功率由N侧流向M侧，线路L2中N侧功率方向为负，方向元件不动作，向M侧发送闭锁信号。 在断路器QF3跳闸后QF4跳闸前，线路L2中的短路功率突然倒转方向，由M侧流向N侧，这一现象称为功率倒向。反应负序、零序和故障分量的方向元件在短路功率倒向时如果动作不协调会出现误动作。在断路器QF3跳闸后QF4跳闸前，M侧功率方向由负变为正，功率方向元件动作，停止发信并准备跳闸；此时N侧的功率方向由正变负，方向元件应立即返回并向M侧发闭锁信号，但是可能M侧的方向元件动作快，N侧的方向元件返回慢，这被称为“触点竞赛”。由于这个原因，会有一段时间两侧方向元件均处于动作状态，M侧没有闭锁信号，造成线路两端的保护误动。如果增加延时返回时间元件t1，使发信元件动作后经时间t1延时返回，就可以解决这个问题。时间t1要大于两侧方向元件动作与返回的最大时间差，再加一个适当裕度时间。3. 相差高频保护3.1相差高频保护工作原理：相差高频保护在线路有故障的情况下，起动元件动作，将保护投入工作。若为外部故障，收信机收到连续高频电流，保护不动作；而在内部故障时，收信机则收到断续的高频电流，保护动作 图a 正常运行或区外故障时波形图图b 区内故障时波形图3.2 相差高频保护的构成 起动元件 图 3-1相差高频保护的构成图1.比相元件的作用是比较被保护线路两侧操作电流的相位。因为采用单频率制，所以收信机同时接收到线路两侧发信机发出的高频信号。3.3 相差高频保护的相位特性 1、保护范围内部发生故障，M侧和N侧高频信号间的相位差最大为：在最严重情况下，高频信号间断角是： 式3-1 式3-22、保护范围外部发生故障时，可能出现的最大间断角为： 式3-33、闭锁角的确定： 式3-4 图3-5 图3-63.4 长距离输电线路的分布电容对相差高频保护的影响 由于线路具有分布电容，正常运行和外部短路时线路两端电流之和不为零，而为线路电容电流，对较短的高压架空线路，电容电流不大，线路两侧电流之和不大，纵联电流差动保护可用不平衡电流的门限值躲过它。对于高压长距离架空输电线路或电缆线路，充电电容电流很大，若用门限值躲电容电流，将极大的降低灵敏度，所以通常采用电压测量来补偿电容电流。对于一般长度的输电线路，可以将分布参数等值为集中参数。 3.5高频闭锁方向保护的实现特点 反方向元件1KW动作后立即起动发信，发出闭琐信号;正方向元件2KW动作后，准备作用于跳闸。1KW的灵敏度必须高于2KW的灵度.。间元件T1的作用是防止外部短路故障时，远离故障点侧保护误动。时间元件T2作用是防止高频闭锁信号过早解除而造成远离故障点侧保护的误动。 总结通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关高频载波保护方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可。 课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。通过这次课程设计，我掌握了高频保护的基本原理，构成及其分类。高频载波通道的构成，和相关工作方式，特别学习了高频闭锁方向保护以及相差高频保护的原理和特点，更加意识到继电保护的博大精深。在设计书中还存在很多不妥和错误，希望老师能够指点，定会努力改进。参考文