输电线路的高频保护

输电线路的高频保护一、高频保护的作用和分类二、高频通道三．方向高频保护的作用原理四、相差动高频保护的基本原理五、相差动高频保护装置1，高频保护的作用和特点 在现代大型电力系统的超高压远距离输电线路上，为了缩小故障造成的损坏程度，满足系统并列运行稳定性的要求，常常要求在线路两侧瞬时地切除被保护线路上任何一点的故障，即要求继电保护能实现全线速动。距离保护从原理上讲，不能实现全线速动；而输电线路的纵差动保护从原理上讲，可以无时限地切除保护范围内的短路故障，但必须敷设专用的辅助导线，一般只能用于长度不超过10km的短线路。因此，为了快速切除超高压、远距离输电线路的故障，利用输电线路传递代表两侧电量的高频信号，以省去专用的辅助导线，这样就构成了高频保护。高频保护具有如下特点：1)在被保护线路两侧各装半套高频保护，通过高频信号的传送和比较，以实现保护的目的。保护范围只限于本线路。2)保护因有收、发信机等部分，接线比较复杂，价格比较昂贵。2．高频保护的分类 高频保护按比较信号的方式可分为直接比较式高频保护和间接比较式高频保护两类。 直接比较式高频保护是将两侧的交流电量经过转换后直接传送到对侧去，装在两侧的保护装置直接对交流电量进行比较。如电流相位比较式高频保护，简称相差动高频保护。 间接比较式高频保护:有高频闭锁方向保护、高频闭锁距离保护、高频远方跳闸。 目前通常是利用输电线路本身作为高频通道，即在输电线传送50HZ工频电流的同时，叠加传送一个高频信号(或称载波信号)，高频信号一般采用40～300kHz的频率，以便与输电线路的工频相区别。 输电线可作为高频通道。高频通道的构成有以导线的相与相之间构成通路的“相一相”制和导线一相与大地间构成通路的“相一地”制两种方式。 前者需要的高频加工设备多，不大经济，但信号传输衰耗小。后者则相反，需用加工设备少、经济，但衰耗较大。 我国主要使用后一种方式。二、高频通道高频通道就是指高频电流流通的路径，是用来传送高频信号电流的。目前广泛采用的是输电线路载波通道。如图5-1中所示2．高频闭锁负序方向保护

利用负序功率可以反应于各种不对称短路，又不受系统振荡的影响，对于三相短路，由于对称短路的开始瞬间总有一个不对称的过程，因此，只要负序方向元件能够起动，并把它们的动作固定下来，则也是可以的。3．方向高频保护的作用原理左图为用功率方向元件启动的高频收发讯机方框原理图。GFX为高频发讯机，GSX为高频收讯机。当功率由线路流向母线时，S-有输出，使该侧发信机发信，送高频信号至对侧和本侧收讯机，闭锁断路器跳闸回路。当功率由母线流向线路时，S+动作,经t2延时后输出，若收不到对侧闭锁讯号，则接通断路器跳闸回路跳闸。 如图所示，线路BC的K点短路，因BC两侧的功率都从母线流向线路，两侧S+动作,S-不动作，于是BC两侧发信机均不发信，当两侧收信机收不到高频信号时；3QF和4QF经t2延时跳闸。对AB和CD线路来说，k点短路均为外部故障，这时流经2QF和5QF的短路功率均从线路流向母线，(规定为负，以S-表示)。2QF和5QF侧发信机发信，于是1QF、2QF、5QF、6QF侧的收发信机均能收到高频信号，使保护闭锁，直至K点故障切除，方向元件返回。这种种保保护护在在故故障障线线路路上上不不传传送送高高频频信信号号，，而而只只在在非非故故障障线线路路上上才才传传送送高高频频信信号号，，因因此此，，故故障障线线路路高高频频通通道道破破坏坏时时，，收收不不到到对对侧侧闭闭锁锁讯讯号号，，不不会会影影响响保保护护的的正正常常工工作作。。图中中tl延时时返返回回的的原原因因是是在在外外部部故故障障切切除除后后，，保保证证远远离离故故障障侧侧的的发发信信机机继继续续收收到到高高频频信信号号，，使使保保护护不不误误跳跳闸闸。。t2延时时动动作作的的原原因因是是保保证证外外部部故故障障时时，，远远离离故故障障侧侧的的发发信信机机能能在在t2时间间内内收收信信，，使使保保护护闭闭锁锁，，不不误误跳跳闸闸。。t2一般般为为10～20ms。因此此，，在在外外部部故故障障时时，，保保护护正正确确动动作作的的必必要要条条件件是是靠靠近近故故障障点点一一端端的的高高频频发发信信机机必必须须起起动动，，而而如如果果两两端端起起动动元元件件的的灵灵敏敏度度不不相相配配合合，，就就可可能能发发生生误误动动作作。。4．高高频频闭闭锁锁距距离离保保护护和和高高频频闭闭锁锁零零序序保保护护的的基基本本原原理理高频频闭闭锁锁方方向向保保护护可可以以快快速速地地切切除除保保护护范范围围内内部部的的各各种种故故障障，，但但却却不不能能作作为为变变电电所所母母线线和和下下一一条条线线路路的的后后备备保保护护。。至于于距距离离保保护护，，正正如如以以前前所所讲讲的的，，它它只只能能在在线线路路中中间间60％～～70％的的范范围围内内瞬瞬时时切切除除故故障障，，而而在在其其余余的的30％～～40％长长度度的的范范围围内内要要以以一一端端带带有有第第Ⅱ段的的时时限限来来切切除除。。由于于在在距距离离保保护护中中所所用用的的主主要要继继电电器器(如起起动动元元件件、、方方向向阻阻抗抗元元件件等等)都是是实实现现高高频频闭闭锁锁方方向向保保护护所所必必需需的的，，因此此，，在在某某些些情情况况下下，，把把两两者者结结合合起起来来，，做做成成高高频频闭闭锁锁的的距距离离保保护护，，使使得得在在内内部部故故障障时时能能够够瞬瞬时时动动作作，，而而在在外外部部故故障障时时具具有有不不同同的的时时限限特特性性，，起起到到后后备备保保护护的的作作用用，，就就可可以以兼兼有有两两种种保保护护的的优优点点，，并并且且能能简简化化保保护护的的接接线线。。高频频闭闭锁锁零零序序保保护护的的工工作作原原理理与与高高频频闭闭锁锁距距离离保保护护相相同同，，只只需需用用三三段段式式零零序序元元件件代代替替上上述述三三段段式式距距离离元元件件并并和和高高频频部部分分相相配配合合即即可可实实现现。。设电电流流从从母母线线流流向向线线路路为为正正，，由由线线路路流流向向母母线线为为负负。。被保保护护线线路路内内部部短短路路时时，，如如图图(a)所示示，，两两端端电电流流IM与IN都从从母母线线流流向向线线路路，，同同为为正正方方向向。。iM与iN如图图，，相位位差差Φ=0°°，两两端端保保护护动动作作。。外部部短短路路时时，，如如图图(b)所示示，，IM从母母线线流流向向线线路路为为正正，，IN从线线路路流流向向母线线为为负负，，相相位位差差Φ=180°°，两两端端保保护护不不动动作作。。相差差动动高高频频保保护护的的基基本本原原理理五、相相差差动动高高频频保保护护装装置置相差差动动高高频频保保护护装装置置由由继继电电部部分分、、收收发发信信机机、、通通道道设设备备三三部部分分组组成成。。三三者者之之间间的的逻逻辑辑关关系系如如图图5-38所示示。。保护护的的继继电电部部分分由由3个主主要要元元件件组组成成，，即启启动动元元件件、、操操作作元元件件、、比比相相元元件件、、此此外外还还有有信信号号回回路路、、出出口口回回路路及及电电源源等等辅辅助助设设备备。。1．启启动动元元件件为了了在在系系统统发发生生对对称称及及不不对对称称故故障障时时保保护护都都能能正正确确反反应应，，装装置置采采用用负负序序电电流流启启动动元元件件和和零零序序电电流流启启动动元元件件反反应应不不对对称称故故障障；；采采用用阻阻抗抗元元件件或或相相电电流流突突变变量量元元件件加加相相电电流流元元件件2(用切切换换片片QP切换换)反应应对对称称故故障障。。负序序、、零零序序电电流流启启动动元元件件及及相相电电流流元元件件又又都都分分低低定定值值元元件件与与高高定定值值元元件件，，相相差差高高频频保保护护采采用用两两个个灵灵敏敏度度不不同同的的过过量量继继电电器器作作为为启启动动元元件件。。低定定值值元元件件启启动动发发信信，，高高定定值值元元件件启启动动比比相相，，准准备备好好跳跳闸闸回回路路。。2·操作元件件：操作元件件的作用用是将输输电线路路上的三三相50Hz正弦电流流转变为为50Hz的方波电电流，然然后以此此方波电电流对发发信机中中的高频频电流进进行操作作。此方方波电流流称操作作电流，，相差高高频保护护是比较较线路两两侧电流流“I1+KI2”的相位的的保护。。当操作电电流为负负半周时时，发信信机不发发信；当当操作电电流为正正半周时时，发信信机发信信，送出出高频信信号。可可见，操操作电流流所形成成的方波波电流控控制着高高频通道道的通断断。因而而断续的的高频信信号反应应了线路路两侧电电流的相相位。(3)相位比较较元件：：比相元件件用于比比较被保保护线路路两侧的的电流相相位。因因为采用用单频率率制，所所以收信信机同时时接收两两侧发信信机发出出的高频频信号。。图5—37说明线路路内外故故障时，，保护装装置从操操作发信信到收信信、比相相的工作作情况。。线路外部部故障时时，如图图中a和b所示，两两端工频频操作电电流相位位相反。。各端发发信机均均于工频频操作电电流正半半周时发发信，于于负半时时停信，，如图中中c和d所示，因而两端端收信机机收到的的高频信信号是连连接不断断的，如如图5-37中e所示。经逻辑电电路，使使收信机机输出电电流为零零，如图图中f所示。两侧继电电器线圈圈中均无无电流通通过，如如g所示，故故两侧保保护均不不动作。。当线路内内部故障障时，两两端工频频操作电电流相位位相同，，两端发发信机均均于工频频操作电电流正半半波时发发信，于于负半波波时停信信，两端端收信机机均收到到断续信信号，此此时收信信机输出出断续的的电流方方波，经经逻辑电电路，使使两侧继继电器线线圈中有有电流通通过，故故保护动动作跳闸闸。总之，相相差高频频保护是是直接比比较线路路两侧电电流相位位的保护护。内部部故障时时，两侧侧电流同同相；外外部故障障时，两两侧电流流相差180°°。相差高高频保护护就是把把电流相相位的变变化变成成高频信信号，通通过通道道传送到到对