6输电线路纵联保护

1、1 6 输电线路纵联保护输电线路纵联保护 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 6.2 高频保护高频保护 6.3 微波保护微波保护 6.4 光纤保护光纤保护 2 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 n前述的电流、距离保护仅反应线路一侧的电气量，不可能前述的电流、距离保护仅反应线路一侧的电气量，不可能快速区分快速区分本线末端和本线末端和 对侧母线（或相邻线始端）故障。对侧母线（或相邻线始端）故障。 n为了有选择性地切除线路上任意点的故障，需要电流、距离阶段式保护的配合，为了有选择性地切除线路上任意点的故障，需要电流、距离阶段式保护的配合， 因此不能实现全线路瞬时切除故障

2、。因此不能实现全线路瞬时切除故障。 n在双侧电源线路，瞬时切除故障范围大约只有线路全长的在双侧电源线路，瞬时切除故障范围大约只有线路全长的60左右。被保护线左右。被保护线 路其余部分短路时，只能由延时保护来切除。路其余部分短路时，只能由延时保护来切除。 n这在这在220kV及以上电压等级的电力及以上电压等级的电力 系统中难于满足系统稳定性对快速系统中难于满足系统稳定性对快速 切除故障的要求。切除故障的要求。 3 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 n带辅助带辅助通道通道的纵联差动保护，反应线路两侧的电气量，可以快速、可靠地区分的纵联差动保护，反应线路两侧的电气量，可以快速、可靠地

3、区分 本线路内部任意点短路与外部短路，有选择、快速地切除全线路任意点短路。本线路内部任意点短路与外部短路，有选择、快速地切除全线路任意点短路。 n保护需要将线路一侧电气量信息传到另一侧去，两侧的电气量同时比较、联合保护需要将线路一侧电气量信息传到另一侧去，两侧的电气量同时比较、联合 工作，也就是说在线路两侧之间发生纵向的联系，以这种方式构成的保护称之工作，也就是说在线路两侧之间发生纵向的联系，以这种方式构成的保护称之 为输电线路的纵联保护。为输电线路的纵联保护。 n保护是否动作取决于安装保护是否动作取决于安装 在输电线两端的装置联合在输电线两端的装置联合 判断的结果，两端的装置判断的结果，两端

4、的装置 组成一个保护单元，又称组成一个保护单元，又称 为输电线的单元保护为输电线的单元保护(Unit Protection)。 Unit Protection 通信通信 设备设备 通信通信 设备设备 通道通道 MN k1 k2 保护装置保护装置 保护装置保护装置 4 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 n通道类型及保护方式通道类型及保护方式 q辅助导引线辅助导引线导引线纵联保护导引线纵联保护 通过二次辅助线路，直接比较两侧通过二次辅助线路，直接比较两侧 电流的大小和相位（向量或波形）；电流的大小和相位（向量或波形）； q电力线载波电力线载波高频保护高频保护 利用载波通讯，比较两侧

5、的功率方向或者电流相位；利用载波通讯，比较两侧的功率方向或者电流相位； q微波通讯微波通讯微波保护微波保护 利用微波通讯容量大的特点，可以传送电流相位或者电流的实时波形；利用微波通讯容量大的特点，可以传送电流相位或者电流的实时波形； 考虑经济性要求，电力信息系统兼顾保护需要。考虑经济性要求，电力信息系统兼顾保护需要。 q光纤通讯光纤通讯光纤保护光纤保护 同微波保护，且抗干扰能力强，短线路优先考虑。同微波保护，且抗干扰能力强，短线路优先考虑。 Unit Protection 通信通信 设备设备 通信通信 设备设备 通道通道 MN k1 k2 保护装置保护装置 保护装置保护装置 5 6.1 输电线

6、路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 n纵联差动保护的基本原理（以短线路为例）纵联差动保护的基本原理（以短线路为例） q纵联差动保护是基于比较被保护线路始端和末端纵联差动保护是基于比较被保护线路始端和末端电流电流 的大小和相位的大小和相位的原理构成的。的原理构成的。 q在线路两端安装了具有相同型号和变比的电流互感器，在线路两端安装了具有相同型号和变比的电流互感器， 将线路两端电流互感器二次侧带将线路两端电流互感器二次侧带 号的同极性端子号的同极性端子(远远 离保护线路两端离保护线路两端)连接在一起。把线路两端电流互感器连接在一起。把线路两端电流互感器 二次侧不带二次侧不带 号的端子连接在一起，差

7、动继电器号的端子连接在一起，差动继电器KD接接 在差流回路上。在差流回路上。 n正常运行或外部故障时，继电器中没有电流；正常运行或外部故障时，继电器中没有电流； n被保护线路内部短路故障时，继电器中电流等于流向故障被保护线路内部短路故障时，继电器中电流等于流向故障 点的短路电流。点的短路电流。 6 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 n正常运行或外部发生短路故障正常运行或外部发生短路故障 q当线路正常运行或外部发生短路故障时，在理想当线路正常运行或外部发生短路故障时，在理想 情况下，差动继电器情况下，差动继电器KD流过大小相等、方向相反流过大小相等、方向相反 的两个电流，它们互相

8、抵消，所以流过继电器的两个电流，它们互相抵消，所以流过继电器KD 中的电流为零，即中的电流为零，即 q由于在正常运行情况下，上述连接方式的纵差动由于在正常运行情况下，上述连接方式的纵差动 保护二次侧的电流在导引线中形成环流，称为保护二次侧的电流在导引线中形成环流，称为 环流法纵差动保护。环流法纵差动保护。 22 1 ()0 r TA IIIII n 7 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 n发生内部故障发生内部故障 q对于单侧电源，流过继电器对于单侧电源，流过继电器KD中电流中电流 n当当 大于继电器大于继电器KD的动作电流的动作电流 时，差动时，差动 继电器继电器KD立即动作，

9、断开电源侧的断路器。立即动作，断开电源侧的断路器。 q对于双侧电源线路，流过继电器对于双侧电源线路，流过继电器KD中电流中电流 n如如 ，则继电器，则继电器KD立即动作，将故障线路立即动作，将故障线路 两端断路器断开。两端断路器断开。 n纵差保护装置的保护范围：纵差保护装置的保护范围：。 在保护范围外短路，保护不动作，不需要与相邻元件的保护在保护范围外短路，保护不动作，不需要与相邻元件的保护 在动作值和动作时限上配合，可实现全线路瞬时切除故障。在动作值和动作时限上配合，可实现全线路瞬时切除故障。 n上述的接线只能用于发电机、变压器、母线和大型电动机的保护中，不能用于输电线路，因为线路有上述的接

10、线只能用于发电机、变压器、母线和大型电动机的保护中，不能用于输电线路，因为线路有 一定的长度，必须有一定的长度，必须有导引线通道导引线通道。 2 K r TA I II n r I 22 K r TA I III n ,rop r II ,op r I 8 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 n导引线纵联差动保护导引线纵联差动保护 q利用敷设在输电线路两端变电所之间的利用敷设在输电线路两端变电所之间的二次电缆二次电缆传递被保护线路各侧信息的传递被保护线路各侧信息的 通信方式称之为导引线通信，以导引线为通道的纵联保护称为导引线纵联保通信方式称之为导引线通信，以导引线为通道的纵联保护

11、称为导引线纵联保 护（简称导引线保护）。护（简称导引线保护）。 q导引线纵联保护常采用电流差动原理，可分为环流式和均压式两种。导引线纵联保护常采用电流差动原理，可分为环流式和均压式两种。 9 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 n环流式环流式 q线路两侧电流互感器的同极性端子经导引线连接起来。线路两侧电流互感器的同极性端子经导引线连接起来。 q动作线圈跨接在两根导引线之间，流过两端的动作线圈跨接在两根导引线之间，流过两端的和电流和电流起动作作用；起动作作用； 制动线圈被串接在导引线的回路中，流过两端的制动线圈被串接在导引线的回路中，流过两端的循环电流循环电流，起制动作用。，起制动

12、作用。 当继电器的动作作用大于制动作用时，保护动作。当继电器的动作作用大于制动作用时，保护动作。 q在正常运行或外部故障时，被保护线路两侧电流互感器的同极性端子的输出电流大小在正常运行或外部故障时，被保护线路两侧电流互感器的同极性端子的输出电流大小 相等而方向相反，动作线圈中没有电流流过，即处在电流平衡状态，此时导引线流过相等而方向相反，动作线圈中没有电流流过，即处在电流平衡状态，此时导引线流过 两端循环电流，故称环流式。两端循环电流，故称环流式。 q当导引线发生开路故障时保护要误动，当导引线发生开路故障时保护要误动， 导引线发生短路故障时保护却要拒动。导引线发生短路故障时保护却要拒动。 10

13、 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 n均压式均压式 q线路两端电流互感器的异极性端子经由导引线连接起来；线路两端电流互感器的异极性端子经由导引线连接起来； q继电器的动作线圈串接在导引线回路中，流过两端的继电器的动作线圈串接在导引线回路中，流过两端的差电流差电流； 制动线圈则被跨接在两根导引线之间，流过制动线圈则被跨接在两根导引线之间，流过和电流和电流。 q在正常运行或区外故障时，被保护线路两侧电流互感器极性相异的端子的输出电流大小在正常运行或区外故障时，被保护线路两侧电流互感器极性相异的端子的输出电流大小 相等且方向相同，故导引线及动作线圈中均没有电流通过，二次电流只能分别在

14、各自的相等且方向相同，故导引线及动作线圈中均没有电流通过，二次电流只能分别在各自的 制动线圈及互感器二次绕组中流过；制动线圈及互感器二次绕组中流过； q两侧导引线线芯间电压大小相等两侧导引线线芯间电压大小相等 方向相反，处在电压平衡状态，方向相反，处在电压平衡状态， 也称为电压平衡原理。也称为电压平衡原理。 q导引线发生开路时保护将拒动，导引线发生开路时保护将拒动， 导引线发生短路时保护将误动。导引线发生短路时保护将误动。 11 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 n 影响纵联差动保护正确工作的因素影响纵联差动保护正确工作的因素 q 电流互感器的误差和不平衡电流电流互感器的误差和

15、不平衡电流 n在以上分析中，是忽略电流互感器的励磁电流并假定两端的电流互感器特性完全一致的理想情在以上分析中，是忽略电流互感器的励磁电流并假定两端的电流互感器特性完全一致的理想情 况，所以在正常运行和外部故障时，流入继电器况，所以在正常运行和外部故障时，流入继电器KD中电流中电流 。 n实际上由于线路两端电流互感器特性不完全相同，将导致在二次回路中电流不相等。继电器实际上由于线路两端电流互感器特性不完全相同，将导致在二次回路中电流不相等。继电器KD 中将流过不平衡电流中将流过不平衡电流 ，即，即 n此不平衡电流在稳态负荷情况下其值较小，而在外部短路的暂态过程中，由于短路电流很大，此不平衡电流在

16、稳态负荷情况下其值较小，而在外部短路的暂态过程中，由于短路电流很大， 使电流互感器铁芯严重饱和，将达到很大的值。使电流互感器铁芯严重饱和，将达到很大的值。 u 稳态不平衡电流稳态不平衡电流 n电流互感器二次电流电流互感器二次电流: 0 r I 22runb IIII 2 2 1 () 1 () m TA m TA III n III n 12 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 u 稳态不平衡电流稳态不平衡电流 q 一次电流较小时，电流互感器不饱和，线路两端电流互感器一次电流较小时，电流互感器不饱和，线路两端电流互感器l和和2的特性曲线的特性曲线 差别不明显差别不明显。 q 当一

17、次电流很大时，电流互感器高度饱和，励磁电流急剧增大。由于线路两端电流互当一次电流很大时，电流互感器高度饱和，励磁电流急剧增大。由于线路两端电流互 感器励磁特性不同，即两铁芯饱和程度不同，造成两个二次电流有较大差别。感器励磁特性不同，即两铁芯饱和程度不同，造成两个二次电流有较大差别。 q 铁芯饱和程度越深，电流差别越大，不平衡电流越大。铁芯饱和程度越深，电流差别越大，不平衡电流越大。 q 在正常运行和保护区外故障进入稳态情况下，由于在正常运行和保护区外故障进入稳态情况下，由于 一次侧电流相等，而两个电流互感器励磁特性不会一次侧电流相等，而两个电流互感器励磁特性不会 完全相同，因此流入差动继电器中

18、电流为完全相同，因此流入差动继电器中电流为 q 不平衡电流为两端电流互感器励磁电流之差。不平衡电流为两端电流互感器励磁电流之差。 22 1 () rmmunb TA IIIIII n 21 ( )If I 13 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 u 稳态不平衡电流稳态不平衡电流 q 不平衡电流增大的原因：不平衡电流增大的原因： n当一次侧电流一定时，二次侧的负载阻抗越大，则要求二次侧的感应电势越大，因当一次侧电流一定时，二次侧的负载阻抗越大，则要求二次侧的感应电势越大，因 此，要求铁芯中的磁通密度越大，铁心就容易饱和。此，要求铁芯中的磁通密度越大，铁心就容易饱和。 n当二次负载

19、已确定之后，一次侧电流的升高也将引起铁芯中磁通密度增大。因此，当二次负载已确定之后，一次侧电流的升高也将引起铁芯中磁通密度增大。因此， 一次电流越大，二次电流的误差也增大。一次电流越大，二次电流的误差也增大。 q 校验：采用外部故障时，流过电流互感器的最大短路电流校验：采用外部故障时，流过电流互感器的最大短路电流 ，并保证在这种最大的一次，并保证在这种最大的一次 电流情况下，二次电流的误差不大于电流情况下，二次电流的误差不大于10。 q 最大不平衡电流的稳态值为最大不平衡电流的稳态值为 q 因此，减小稳态不平衡电流的方法是选用型号、特性完全相同的电流互感器，并按因此，减小稳态不平衡电流的方法是

20、选用型号、特性完全相同的电流互感器，并按10 误差曲线进行校验。误差曲线进行校验。 .max .max 0.1 stK unb TA K I I n 14 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 u 暂态过程不平衡电流暂态过程不平衡电流 q 由于差动保护是瞬时动作的，因此，必须进一步分析在保护区外短路的暂态过程中，差由于差动保护是瞬时动作的，因此，必须进一步分析在保护区外短路的暂态过程中，差 动回路中出现的不平衡电流。动回路中出现的不平衡电流。 q 在暂态过程中，短路电流含有指数规律衰减的非周期分量。在暂态过程中，短路电流含有指数规律衰减的非周期分量。 q 在暂态过程中，励磁电流将大

21、大超过其稳态值，并含有大量缓慢衰减的非周期分量，这在暂态过程中，励磁电流将大大超过其稳态值，并含有大量缓慢衰减的非周期分量，这 将使不平衡电流大大增加。将使不平衡电流大大增加。 q 最大不平衡电流发生在暂态过程时间的中段。最大不平衡电流发生在暂态过程时间的中段。 15 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 u 减小不平衡电流是一切差动保护的减小不平衡电流是一切差动保护的核心问题核心问题 q 在构成差动保护时，应尽可能采用型号相同、励磁特性一致、铁心截面较在构成差动保护时，应尽可能采用型号相同、励磁特性一致、铁心截面较 大的高精度的电流互感器；大的高精度的电流互感器； q 在差动回路

22、中接入具有快速饱和特性的中间变流器；在差动回路中接入具有快速饱和特性的中间变流器； q 在小容量的发电机和变压器的差动保护上，还可在差动回路中串联电阻，在小容量的发电机和变压器的差动保护上，还可在差动回路中串联电阻， 接入电阻可以减小流入差动继电器的不平衡电流，并加速衰减。接入电阻可以减小流入差动继电器的不平衡电流，并加速衰减。 16 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 n 导引线的故障和感应过电压导引线的故障和感应过电压 q 应有故障监视回路保证导引线的完好性应有故障监视回路保证导引线的完好性 n 导引线可以埋在地下电缆沟内或架空敷设，它们有发生短路或断线的可导引线可以埋在地下

23、电缆沟内或架空敷设，它们有发生短路或断线的可 能。能。 n 对于环流法接线，导引线断线将造成保护误动作。导引线短路将造成输对于环流法接线，导引线断线将造成保护误动作。导引线短路将造成输 电线内部短路时保护拒动。电线内部短路时保护拒动。 q 还应采取相应的过电压保护措施还应采取相应的过电压保护措施 n 因导引线一般与高压输电线平行敷设，在输电线短路时，短路电流可在因导引线一般与高压输电线平行敷设，在输电线短路时，短路电流可在 导引线回路中感应产生过电压。导引线回路中感应产生过电压。 n 雷电也可在导引线中感应过电压，这些过电压有可能进入保护回路，从雷电也可在导引线中感应过电压，这些过电压有可能进

24、入保护回路，从 而造成保护装置中元器件的损坏。而造成保护装置中元器件的损坏。 17 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 n 导引线的阻抗和分布电容导引线的阻抗和分布电容 q 保护装置的性能受导引线参数和使用长度影响保护装置的性能受导引线参数和使用长度影响 n 纵差保护用于较长的输电线时，导引线的阻抗增大；纵差保护用于较长的输电线时，导引线的阻抗增大； n 导引线愈长，分布电容愈大，保护装置的安全可靠性愈低；导引线愈长，分布电容愈大，保护装置的安全可靠性愈低； n 另外，导引电缆造价高，随着使用长度增加，投资剧增。另外，导引电缆造价高，随着使用长度增加，投资剧增。 q 导引线通道构

25、成的纵联保护仅用于少数重要的短线路（一般应导引线通道构成的纵联保护仅用于少数重要的短线路（一般应 在在10km以下）。以下）。 18 6.1 输电线路纵联差动保护输电线路纵联差动保护 n整定计算整定计算 q纵差保护是瞬时保护，应按躲过保护区外短路时最大不平衡电流来整定差动继电器的纵差保护是瞬时保护，应按躲过保护区外短路时最大不平衡电流来整定差动继电器的 动作电流，即动作电流，即 q当正常运行时，为防止电流互感器二次回路一相断线而导致保护误动作，当正常运行时，为防止电流互感器二次回路一相断线而导致保护误动作， 应大于被应大于被 保护线路可能流过最大负荷电流保护线路可能流过最大负荷电流 ，即，即

26、q继电器的整定值，选二者较大的计算值。继电器的整定值，选二者较大的计算值。 q保护装置灵敏系数保护装置灵敏系数 ，可按单侧电源供电情况下，保护范围末端最小短路电流来计算，可按单侧电源供电情况下，保护范围末端最小短路电流来计算， 并要求满足下式并要求满足下式 .maxop rrelunb IKI .max . relL op r TA KI I n 19 6.2 高频保护高频保护 n高频保护是将线路两端的功率方向（或者电流相位）调制成高频信号，利用高频通道将高高频保护是将线路两端的功率方向（或者电流相位）调制成高频信号，利用高频通道将高 频信号相互送到对侧，设置在每端的高频保护，将接收到的对侧的

27、信号与本侧的信号迸行频信号相互送到对侧，设置在每端的高频保护，将接收到的对侧的信号与本侧的信号迸行 比较。判断是内部故障还是外都故障，以决定保护是否动作。比较。判断是内部故障还是外都故障，以决定保护是否动作。 n按照原理不同可以分为方向高频和相差动高频；按照原理不同可以分为方向高频和相差动高频； n利用输电线路构成通道，即在输电线传送利用输电线路构成通道，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工频电流的同时，叠加传送一个高频信号 （或称载波信号（或称载波信号50400kHZ），所以高频保护又称为电力线载波纵联保护（），所以高频保护又称为电力线载波纵联保护（Power Lin

28、e Carrier Pilot）（简称载波保护）。）（简称载波保护）。 n高频保护不反应保护范围外的故障，在参数选择上不需要与下一级线路配合，因此，可以高频保护不反应保护范围外的故障，在参数选择上不需要与下一级线路配合，因此，可以 达到无时限地有选择性地切除内部的短路故障。达到无时限地有选择性地切除内部的短路故障。 n目前，高频保护是目前，高频保护是220kV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110220kV输电线路上输电线路上 高频保护的动作时间为高频保护的动作时间为50ms左右，在左右，在330kV及以上的输电线路上动作时间在及以上的输电线路上动作时间

29、在40ms以下。以下。 20 6.2 高频保护高频保护 n电力线高频通道电力线高频通道 1 阻波器阻波器 n 采用电感线圈与可调电容组成的并联谐振回路；采用电感线圈与可调电容组成的并联谐振回路； n 将高频电流阻挡在本线路以内，不至于流入相邻线路上去。将高频电流阻挡在本线路以内，不至于流入相邻线路上去。 n 而对工频电流，阻波器仅呈现电感线圈的阻抗而对工频电流，阻波器仅呈现电感线圈的阻抗(约约0.04欧欧)，不影响工频电流在输电线路上传输。，不影响工频电流在输电线路上传输。 2 耦合电容器耦合电容器 n 电容量极小，对工频信号呈现非常大电容量极小，对工频信号呈现非常大 的阻抗，同时可以防止工频

30、电压侵入的阻抗，同时可以防止工频电压侵入 高频收、发信机；对高频电流呈现小高频收、发信机；对高频电流呈现小 阻抗，高频电流可顺利通过。阻抗，高频电流可顺利通过。 3 连接滤波器连接滤波器 n 连接滤波器与耦合电容器共同组成一个连接滤波器与耦合电容器共同组成一个 带通滤波器，使所需频带的电流能够顺带通滤波器，使所需频带的电流能够顺 利通过。利通过。 21 6.2 高频保护高频保护 4 高频电缆高频电缆 n 它用来连接室内继电保护屏、高频收发信它用来连接室内继电保护屏、高频收发信 机到室外变电站的连接滤波器。机到室外变电站的连接滤波器。 5 高频收、发信机高频收、发信机 n 高频收发信机由高频收信

31、机和高频发信机高频收发信机由高频收信机和高频发信机 两部分组成，用来发送和接收高频信号。两部分组成，用来发送和接收高频信号。 发信机发出的高频信号通过高频通道传送发信机发出的高频信号通过高频通道传送 到对端，被对端和本端的收信机所接受，到对端，被对端和本端的收信机所接受， 两端的收信机既接收来自本侧的高频信号两端的收信机既接收来自本侧的高频信号 又接收来自对侧的高频信号，两个信号经又接收来自对侧的高频信号，两个信号经 比较判断后，确定继电保护动作跳闸或闭锁。比较判断后，确定继电保护动作跳闸或闭锁。 6 接地开关接地开关 n 检修或调整高频收发信机和连接滤波器时，接通接地开关，使耦合电容器下端可

32、靠接地，以保证设检修或调整高频收发信机和连接滤波器时，接通接地开关，使耦合电容器下端可靠接地，以保证设 备和人身的安全。备和人身的安全。 22 6.2 高频保护高频保护 n 电力线高频通道的特点电力线高频通道的特点 q 无中继通信距离长无中继通信距离长 n 电力线载波通信距离可达几百公里，中间不需要信号的中继设备。电力线载波通信距离可达几百公里，中间不需要信号的中继设备。 q 经济、使用方便经济、使用方便 n 使用电力线载波通道的装置与载波机之间的距离很近，都在同一变电所内，高频电缆短，由于使用电力线载波通道的装置与载波机之间的距离很近，都在同一变电所内，高频电缆短，由于 不需要再架信道，整个

33、投资省。不需要再架信道，整个投资省。 q 工程施工比较简单工程施工比较简单 n 输电线路建好后，装上阻波器、耦合电容器、结合滤波器，放好高频载波电缆，然后安装载波输电线路建好后，装上阻波器、耦合电容器、结合滤波器，放好高频载波电缆，然后安装载波 机，就可以进行调试。基本上不需另外进行基建工程，能较快的建立起通信。机，就可以进行调试。基本上不需另外进行基建工程，能较快的建立起通信。 q 易受到干扰易受到干扰 n 由于是直接通过高压输电线路传送高频载波电流的，因此高压输电线路上的干扰直接进入载波由于是直接通过高压输电线路传送高频载波电流的，因此高压输电线路上的干扰直接进入载波 通道，高压输电线路的

34、电晕、短路、开关操作等都会在不同程度上对载波通信造成干扰。通道，高压输电线路的电晕、短路、开关操作等都会在不同程度上对载波通信造成干扰。 q 通信速率低通信速率低 n 难于满足纵联电流差动保护实时性的要求，一般用来传递状态信号，用于构成方向比较式纵联难于满足纵联电流差动保护实时性的要求，一般用来传递状态信号，用于构成方向比较式纵联 保护和电流相位比较式纵联保护。保护和电流相位比较式纵联保护。 23 6.2 高频保护高频保护 n 电力线高频通道的工作方式电力线高频通道的工作方式 q 正常时无高频电流工作方式正常时无高频电流工作方式 n 正常运行时，发信机不发信，高频通道中无高频电流通过，正常运行

35、时，发信机不发信，高频通道中无高频电流通过， n 故障时，发信机由保护启动发信，通道中有高频电流传输。又称故障启动发信方式。故障时，发信机由保护启动发信，通道中有高频电流传输。又称故障启动发信方式。 q 正常有高频电流方式正常有高频电流方式 n 正常运行时，发信机处于发信状态，通道经常有高频电流通过。因此又称之为长期发信方式。正常运行时，发信机处于发信状态，通道经常有高频电流通过。因此又称之为长期发信方式。 n 故障时，发信机不发信，高频通道中无高频电流通过，故障时，发信机不发信，高频通道中无高频电流通过， q 移频方式移频方式 n 正常运行时，发信机发信，向对端送出频率为正常运行时，发信机发

36、信，向对端送出频率为f1的高频电流，用以监视通道及闭锁高频保护。的高频电流，用以监视通道及闭锁高频保护。 n 故障时，保护装置控制发信机停止发送频率为故障时，保护装置控制发信机停止发送频率为f1的高频电流，而另发出频率为的高频电流，而另发出频率为f2的高频电流。的高频电流。 n 又称为又称为“移频方式移频方式”。 24 6.2 高频保护高频保护 n 按传输高频信号的性质，高频通道分为直接比较方式和间接比较方式两种按传输高频信号的性质，高频通道分为直接比较方式和间接比较方式两种 q直接比较方式：线路两端的工频交流电气量直接比较方式：线路两端的工频交流电气量送到对端送到对端两端的保护装置直接进行比

37、较两端的保护装置直接进行比较 决定保护决定保护 是否动作。【电流相位差动高频保护属于这一类比较方式】。是否动作。【电流相位差动高频保护属于这一类比较方式】。 q间接比较方式：两端保护对短路故障的判断结果间接比较方式：两端保护对短路故障的判断结果传送到对端传送到对端两端根据本端和对端保护对短路判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断的结果进行间接比较决定保护是否动作。【如方向高频保护就属于这一比较方式】。决定保护是否动作。【如方向高频保护就属于这一比较方式】。 n电力线高频信号的种类电力线高频信号的种类 q闭锁信号闭锁信号 n 闭锁信号是禁止保护动作于跳闸的信号。闭锁信号是禁止保

38、护动作于跳闸的信号。 q允许信号允许信号 n 允许信号是允许保护动作于跳闸的信号。允许信号是允许保护动作于跳闸的信号。 q跳闸信号跳闸信号 n 跳闸信号是直接引起跳闸的信号跳闸信号是直接引起跳闸的信号 n 发信机工作频率发信机工作频率 （单（单/双频制双频制 ） 25 6.2 高频保护高频保护 n 方向比较式高频保护方向比较式高频保护 q 利用输电线路两端功率方向相同或相反的特征构成方向比较式高频保护。利用输电线路两端功率方向相同或相反的特征构成方向比较式高频保护。 n 在通道中传送的是逻辑信号，而不是电气量本身，传送的信息量较少，但对信息可在通道中传送的是逻辑信号，而不是电气量本身，传送的信

39、息量较少，但对信息可 靠性要求很高。靠性要求很高。 q 按照保护判别方向所用的原理可将方向比较式高频保护分为：按照保护判别方向所用的原理可将方向比较式高频保护分为： n 方向高频保护方向高频保护 n 距离高频保护距离高频保护 q 当系统中发生故障时，两端保护的功率方向元件判别流过本端的功率方向当系统中发生故障时，两端保护的功率方向元件判别流过本端的功率方向 n 功率方向为负者发出闭锁信号，闭锁两端的保护，称为闭锁式方向高频保护；功率方向为负者发出闭锁信号，闭锁两端的保护，称为闭锁式方向高频保护； n 功率方向为正者发出允许信号，允许两端保护跳闸，称为允许式方向高频保护。功率方向为正者发出允许信

40、号，允许两端保护跳闸，称为允许式方向高频保护。 26 6.2 高频保护高频保护 n 闭锁式方向高频保护闭锁式方向高频保护 q闭锁式方向高频保护的工作原理闭锁式方向高频保护的工作原理 n 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。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。 n 工作方式：工作方式： q正常无高频电流。正常无高频电流。 q外部故障：闭锁信号由功率方向为负的一侧发出，被两端的收信机接收，闭锁两端的保护。外部故障：闭锁信号由功率方向为负的一侧发出，被两端的收信机接收，闭锁两端的保护。 q内部故障：功率方向都为正，无闭锁信号，保护动作。

41、内部故障：功率方向都为正，无闭锁信号，保护动作。 n 保护在故障线路上不传送高频信号，而只在非故障线路上才传送高频信号保护在故障线路上不传送高频信号，而只在非故障线路上才传送高频信号 q在内部故障伴随有通道破坏，例如通道相接地或断线时，两端保护仍能可靠跳闸。在内部故障伴随有通道破坏，例如通道相接地或断线时，两端保护仍能可靠跳闸。 q 非故障线路的保护受通道损坏的影响会误动。非故障线路的保护受通道损坏的影响会误动。 故障线路：故障线路： 非故障线路：非故障线路： 两端功率方向均为正，无闭锁信号，保护动作。两端功率方向均为正，无闭锁信号，保护动作。 功率方向为负的一侧发闭锁信号，将两侧保护闭锁。功

42、率方向为负的一侧发闭锁信号，将两侧保护闭锁。 27 6.2 高频保护高频保护 n闭锁式方向高频保护的构成闭锁式方向高频保护的构成 n外部短路（线路外部短路（线路BC短路，对线路短路，对线路AB来说就是外部短路）来说就是外部短路） lB端保护端保护2：KAl动作，动作，KW+不动作，不动作，Y1无输出，无输出，Y2瞬时启动发信机，发出高频闭锁信号，收信机收瞬时启动发信机，发出高频闭锁信号，收信机收 到闭锁信号，到闭锁信号，Y3无输出，闭锁跳闸回路。无输出，闭锁跳闸回路。 lA端保护端保护l：KAl动作，随后动作，随后KA2、KW+同时动作，同时动作， Y1有输出，立即停止发信，并经有输出，立即停

43、止发信，并经t2延时后输入到延时后输入到 Y3元件，元件，B端保护端保护2不停地发闭锁信号，使不停地发闭锁信号，使A端保护的端保护的Y3无输出，无输出， A端保护不跳闸。端保护不跳闸。 KW+-功率正方向元件功率正方向元件 KA2-高定值电流启动停信元件高定值电流启动停信元件 KAl-低定值电流启动发信元件低定值电流启动发信元件 t1 -瞬时动作延时返回元件瞬时动作延时返回元件 t2-延时动作瞬时返回元件延时动作瞬时返回元件 28 6.2 高频保护高频保护 n闭锁式方向高频保护的构成闭锁式方向高频保护的构成 n两端供电线路内部短路（线路两端供电线路内部短路（线路BC内部短路）内部短路） l线路

44、两端保护线路两端保护3、4：两端的：两端的KAl都启动发信，随后都启动发信，随后KA2、功率正方向元件、功率正方向元件KW+同时动作，同时动作，Y1将将Y2闭闭 锁，发信机停止发信。输电线两端发信机都停止发信，收信机无输出，同时经锁，发信机停止发信。输电线两端发信机都停止发信，收信机无输出，同时经 t2 延时后两侧都满足延时后两侧都满足 跳闸跳闸条件，两侧均跳闸。条件，两侧均跳闸。 KW+-功率正方向元件功率正方向元件 KA2-高定值电流启动停信元件高定值电流启动停信元件 KAl-低定值电流启动发信元件低定值电流启动发信元件 t1 -瞬时动作延时返回元件瞬时动作延时返回元件 t2-延时动作瞬时

45、返回元件延时动作瞬时返回元件 29 6.2 高频保护高频保护 n闭锁式方向高频保护的构成闭锁式方向高频保护的构成 n单电源供电线路内部短路（单电源供电线路内部短路（D母线电源停运，线路母线电源停运，线路BC内部短路）内部短路） l线路两端保护线路两端保护3、4：B侧保护侧保护3的工作情况同上分析，的工作情况同上分析，C侧保护侧保护4无电流通过不启动，因而不发闭锁无电流通过不启动，因而不发闭锁 信号，信号，B侧（电源侧）保护收不到闭锁信号并且本侧跳闸条件满足，则立即跳开侧（电源侧）保护收不到闭锁信号并且本侧跳闸条件满足，则立即跳开B侧断路器，切除侧断路器，切除 故障。故障。 KW+-功率正方向元

46、件功率正方向元件 KA2-高定值电流启动停信元件高定值电流启动停信元件 KAl-低定值电流启动发信元件低定值电流启动发信元件 t1 -瞬时动作延时返回元件瞬时动作延时返回元件 t2-延时动作瞬时返回元件延时动作瞬时返回元件 30 6.2 高频保护高频保护 n 闭锁式方向高频保护的整定闭锁式方向高频保护的整定 q 电流的整定电流的整定 n启动元件启动元件KA1 q动作电流按躲开正常运行时最大负荷电流整定动作电流按躲开正常运行时最大负荷电流整定 n启动元件启动元件KA2的动作电流的动作电流 q与与KA1作灵敏性配合整定。一般取作灵敏性配合整定。一般取KA2的动作电流的动作电流 Iop.2=（1.5

47、2)Iop.1， 并按线路末端短路进行灵敏系数校验，要求灵敏系数大于等于并按线路末端短路进行灵敏系数校验，要求灵敏系数大于等于2。 q 时间的整定时间的整定 n发信延时元件的时间发信延时元件的时间 t1 q应大于一端的启动元件返回时间与另一端启动元件和功率方向元件返回时间的应大于一端的启动元件返回时间与另一端启动元件和功率方向元件返回时间的 差值（可适量考虑时间裕度）。差值（可适量考虑时间裕度）。 n停信延时元件的时间停信延时元件的时间 t2 t本端功率方向元件和启动元件与对端启动元件的动作时间之差；本端功率方向元件和启动元件与对端启动元件的动作时间之差； tx高频信号从对端传送到本端所需时间

48、；高频信号从对端传送到本端所需时间； ty裕度时间。裕度时间。 1,max relss opL re KK II K 2xy tttt 31 6.2 高频保护高频保护 n 长期发信的闭锁式方向高频保护长期发信的闭锁式方向高频保护 q 正常运行情况下，线路保护两端保护控制发信机长期连续发出闭锁信号，闭锁两端保护。正常运行情况下，线路保护两端保护控制发信机长期连续发出闭锁信号，闭锁两端保护。 q 内部故障时，两端方向元件都判为正方向短路，都停发闭锁信号，保护可以跳闸。由于内部故障时，两端方向元件都判为正方向短路，都停发闭锁信号，保护可以跳闸。由于 在内部故障时不需要传送高频电流，故本线路短路且高频

49、通道破坏时，不影响保护的正在内部故障时不需要传送高频电流，故本线路短路且高频通道破坏时，不影响保护的正 常动作。常动作。 q 外部故障时，近故障点一端方向元件判为反方向短路，不停发闭锁信号，两端保护都不外部故障时，近故障点一端方向元件判为反方向短路，不停发闭锁信号，两端保护都不 能跳闸。能跳闸。 q 优点：优点： n保护连续不断地发送高频闭锁信号，不需要在故障时专门起动发信机的起动元件，因保护连续不断地发送高频闭锁信号，不需要在故障时专门起动发信机的起动元件，因 而可以避免故障时发信闭锁式保护中必须有两套灵敏度不同的起动元件相互配合给整而可以避免故障时发信闭锁式保护中必须有两套灵敏度不同的起动

50、元件相互配合给整 定造成的困难，同时提高保护的灵敏度。定造成的困难，同时提高保护的灵敏度。 n故障时不必等待对端发来的闭锁信号，不需加人为的延时，可提高保护的动作速度。故障时不必等待对端发来的闭锁信号，不需加人为的延时，可提高保护的动作速度。 q 缺点：缺点： n长期传输高频电流会给附近的通信线路造成一定的干扰。长期传输高频电流会给附近的通信线路造成一定的干扰。 q 在采用微波或光纤通道通信时，不会对通信产生干扰，用这种方式最为理想。在采用微波或光纤通道通信时，不会对通信产生干扰，用这种方式最为理想。 32 6.2 高频保护高频保护 n 闭锁式距离高频保护闭锁式距离高频保护 q 闭锁式方向高频

51、保护只能作为本线路的全线快速保护，不能作为变电所母线和下级线路闭锁式方向高频保护只能作为本线路的全线快速保护，不能作为变电所母线和下级线路 的后备保护。的后备保护。 q 为作为相邻线路的后备保护，可在距离保护上加设高频部分，构成高频闭锁距离保护。为作为相邻线路的后备保护，可在距离保护上加设高频部分，构成高频闭锁距离保护。 q 高频闭锁距离保护装置兼有两种保护的优点，并且能简化整个保护的接线。高频闭锁距离保护装置兼有两种保护的优点，并且能简化整个保护的接线。 n既能在内部故障时快速地切除被保护范围内的任一点故障；既能在内部故障时快速地切除被保护范围内的任一点故障； n又能在外部故障时，作为下一级

52、线路和变电站母线的后备保护，又能在外部故障时，作为下一级线路和变电站母线的后备保护， q 目前，高频闭锁距离保护是超高压输电线上广泛采用的一种主保护之一。目前，高频闭锁距离保护是超高压输电线上广泛采用的一种主保护之一。 33 6.2 高频保护高频保护 n 闭锁式距离高频保护的工作原理闭锁式距离高频保护的工作原理 框图框图 nk1点短路点短路 qA端：两端的距离保护端：两端的距离保护段继电器动作段继电器动作 启动发信元件启动发信元件两端的距离保护两端的距离保护 段也动作段也动作停止发信停止发信收信机收不到收信机收不到 高频信号高频信号A端距离保护端距离保护段的瞬时动段的瞬时动 作的与门元件满足作

53、的与门元件满足立即跳闸；立即跳闸； qB端：在距离端：在距离I段范围内，也瞬时跳闸。段范围内，也瞬时跳闸。 34 6.2 高频保护高频保护 n闭锁式距离高频保护的工作原理框图闭锁式距离高频保护的工作原理框图 nk2点短路点短路 qA端：两端的距离保护端：两端的距离保护段继电器动作段继电器动作 启动发信元件启动发信元件远离故障点的远离故障点的A端距端距 离保护离保护段动作段动作停止发信停止发信靠近故障靠近故障 点的点的B端距离保护端距离保护段不动作（不停止段不动作（不停止 发信）发信） A端收信机可收到端收信机可收到B端送来的端送来的 高频信号高频信号 A端距离保护端距离保护段的瞬时动段的瞬时动

54、 作的与门元件不满足跳闸条件作的与门元件不满足跳闸条件只能经只能经 过距离保护过距离保护段的时间元件延时跳闸，段的时间元件延时跳闸， 保证了动作的选择性。保证了动作的选择性。 qB端：由于端：由于B端距离保护端距离保护段不动作，段不动作， 所以不论是瞬时跳闸还是延时跳闸的条所以不论是瞬时跳闸还是延时跳闸的条 件均不满足，不动作。件均不满足，不动作。 35 6.2 高频保护高频保护 n 闭锁式负序方向高频保护闭锁式负序方向高频保护 q KPD2为双方向动作的负序功率方向元件；为双方向动作的负序功率方向元件； q 1KM为串接于起动发信机回路中带延时返回的中间继电器；为串接于起动发信机回路中带延时

55、返回的中间继电器； q 2KM为具有工作线圈和制动线圈的极化继电器；为具有工作线圈和制动线圈的极化继电器； q 3KM为出口跳闸继电器。为出口跳闸继电器。 n内部故障：内部故障：KPD2的接点向下闭合，的接点向下闭合，2KM的工作线圈带电，由于两侧的的工作线圈带电，由于两侧的1KM均不均不 动作，两端的发信机均不起动，动作，两端的发信机均不起动， 收信机收不到闭锁信号，收信机收不到闭锁信号，2KM 即可动作接通即可动作接通3KM去跳闸。去跳闸。 n外部故障：近故障点一端的外部故障：近故障点一端的KPD2 的接点向上闭合，经的接点向上闭合，经1KM的电流的电流 线圈起动发信机，线圈起动发信机，1

56、KM的接点闭的接点闭 合后，又经电阻合后，又经电阻R实现对发信机的实现对发信机的 附加起动，发出闭锁信号，从而附加起动，发出闭锁信号，从而 把两端的保护闭锁。把两端的保护闭锁。 36 6.2 高频保护高频保护 q 实现原理与闭锁式距离高频保护相同：实现原理与闭锁式距离高频保护相同： q 利用零序电流保护第利用零序电流保护第段测量元件即零序电流继电器启动发信；段测量元件即零序电流继电器启动发信； q 利用第利用第段测量元件和零序功率方向元件共同启动跳闸回路。段测量元件和零序功率方向元件共同启动跳闸回路。 n内部故障：两端保护内部故障：两端保护段测量元件启动发信，两端段测量元件启动发信，两端段保护

57、的测量元件和功率方段保护的测量元件和功率方 向元件零序功率继电器启动后停止发信，并启动跳闸回路，两端断路器跳闸。向元件零序功率继电器启动后停止发信，并启动跳闸回路，两端断路器跳闸。 n外部故障：近故障点端保护的外部故障：近故障点端保护的段测量元件启动发信，而零序功率方向继电器不段测量元件启动发信，而零序功率方向继电器不 启动，故跳闸回路不启动，远故障点端保护的启动，故跳闸回路不启动，远故障点端保护的段测量元件和功率元件均启动，段测量元件和功率元件均启动， 收到对端传送来的高频信号将保护闭锁。收到对端传送来的高频信号将保护闭锁。 q 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，电压互

58、感器二次回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，不需要采取防止路断线不会误动作，接线简单、可靠、系统振荡时也不会误动作，不需要采取防止 振荡闭锁措施，实现用高频闭锁方案比距离保护更方便。振荡闭锁措施，实现用高频闭锁方案比距离保护更方便。 n 闭锁式零序方向高频保护闭锁式零序方向高频保护 37 6.2 高频保护高频保护 n 影响方向比较式高频保护正确工作的因素及采取措施影响方向比较式高频保护正确工作的因素及采取措施 q非全相运行对方向比较式高频保护的影响及应对措施非全相运行对方向比较式高频保护的影响及应

59、对措施 n 采用单相重合闸的高压线路，在重合闸过程中将出现非全相运行，闭锁式负序方向高频保护的采用单相重合闸的高压线路，在重合闸过程中将出现非全相运行，闭锁式负序方向高频保护的 情况与保护用电压互感器装设的位置有关，假设情况与保护用电压互感器装设的位置有关，假设A相在相在M端断开，等值电路如（端断开，等值电路如（b）：）： q当电压互感器当电压互感器TV接于母线侧时（负序电压）接于母线侧时（负序电压） q相当于内部故障。两端正向负序相当于内部故障。两端正向负序 功率方向元件启动，保护动作于功率方向元件启动，保护动作于 跳闸。跳闸。 q当电压互感器接于线路侧时当电压互感器接于线路侧时 n 相当于

60、相当于M端的外部故障。端的外部故障。M端反向负序功率方向元件启动发信，将两端保护闭锁。端反向负序功率方向元件启动发信，将两端保护闭锁。 q为避免在单相重合闸过程中负序功率高频闭锁方向保护误动作，应将电压互感器为避免在单相重合闸过程中负序功率高频闭锁方向保护误动作，应将电压互感器TV接于接于线路侧线路侧。 222 222 MMM NNN UIZ UIZ 2222 222 () MMLN NNN UIZZ UIZ 38 6.2 高频保护高频保护 n 功率倒向对方向比较式高频保护的影响及应对措施功率倒向对方向比较式高频保护的影响及应对措施 q假设故障发生在线路假设故障发生在线路L1上上M侧的侧的k点