電力系統(tǒng)繼電保護課程設計

1、電力系統(tǒng)繼電保護課程設計題目：載波保護方法應用設計班級:姓名:學號:指導老師:張繼紅 內(nèi)蒙古科技大學課程設計任務書課程名稱電力系統(tǒng)繼電保護原理設計題目載波保護方法應用設計（第四組學生做）指導教師時間1周一、教學要求電力系統(tǒng)繼電保護課程設計是培養(yǎng)學生應用理論知識的一種綜合訓練。本課程設計教學要求是：（1）理論聯(lián)系實際；（2）學習電力系統(tǒng)保護的高頻保護（即載波保護）的元件構成及功能特性。（3）熟練掌握一類繪制電氣原理圖的工程軟件。（4）學習保護配置原則、整定方法等。通過課程設計，使學生系統(tǒng)地掌握電力系統(tǒng)載波保護中的常用方法（即閉鎖縱聯(lián)方向保護）的工作原理、整定計算方法與實現(xiàn)過程。二、設計資料及參數(shù)

2、（一）設計原始資料1、待設計電網(wǎng)或變電所系統(tǒng)圖2、系統(tǒng)運行的兩種方式 3、三相供電系統(tǒng)4、電網(wǎng)電壓等級為110kV三、設計要求及成果1、對于反映單端電氣量變化的繼電保護裝置，由于反映的是單端電氣量，所以保護不能正確地反映是本線路末端故障還是相鄰線路的首端故障。所以設計時，為了保證保護的選擇性，在全線路任意一點故障時，保護不可能都能無時限地動作，需加時限來保證。2、而對于反映雙端電氣量變化的繼電保護裝置，由于反映的是雙端電氣量，所以保護能正確地反映本線路內(nèi)任意一點故障，即在全線路任意一點故障時，保護都能無時限地動作。但此種保護的保護區(qū)只在本線路內(nèi)，所以，不能作為相鄰線路的后備保護。所以說，這兩種

3、保護各有優(yōu)缺點，一般配合使用。3、分析現(xiàn)有載波保護的元件構成及通信方式的不足，有針對性地提出可行性方案。4、按照任務書規(guī)定的內(nèi)容和進度完成。四、進度安排1、講解設計目的、要求、方法、任務分工。（2小時）2、查閱資料，熟悉用戶任務要求，（0.5天）3、設計保護方案，提出可行性報告（1天）4、查閱圖書、資料、產(chǎn)品手冊和工具書進行設備校驗，繪制繼電保護二次展開圖（1天）。5、撰寫設計說明書（2天）五、評分標準課程設計成績采用非百分制記法。主要注重量化過程考核，創(chuàng)新能力考核，評分內(nèi)容和標準如下：(1) 設計態(tài)度20%遵守勞動紀律和安全文明實訓，準時上下課，不大聲喧嘩，不隨意走動，不做與課程設計無關的事

4、。認真查找資料，主動提出問題，分析問題，解決問題。服從管理，按時完成設計任務。(2) 實踐能力20%繼電保護裝置滿足規(guī)程要求，可靠性高，設備選擇得當，計算、保護、整定等滿足要求。保護屏安裝規(guī)范，布置美觀。設計過程有創(chuàng)新，故障判斷準確，短路電流計算正確。(3) 方案設計40%課程設計報告包含兩部分，設計說明書和圖紙。設計說明書要求內(nèi)容完整，文字流暢，字跡端正，圖紙規(guī)范，尤其要突出設計創(chuàng)新，采用新方法，新工藝，新設備。設計論證充分，可靠性高。設備選擇正確合理，設計心得體會真實可信。(4) 課題說明書20%對課題考核重點理解深刻，能正確、全面地回答問題。若發(fā)現(xiàn)有抄襲或請別人代做者，取消參加考核的資格

5、，成績以零分記錄。最后總評以優(yōu)、良、中、及格、不及格記。六、建議參考資料1張保會電力系統(tǒng)繼電保護M，北京：中國電力出版社第二版，20052賀家李，宋從矩電力系統(tǒng)繼電保護原理M，北京：中國電力出版社第二版，19943楊奇遜微機型繼電保護基礎M，北京：中國電力出版社19884王維儉電力系統(tǒng)繼電保護原理M，北京：清華大學出版社，19925知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫論文 目錄摘要7關鍵詞7繼電保護的基本原理8繼電保護的作用9電力線載波通信存在的主要問題9高頻保護 （載波保護）11高頻阻波器的原理結(jié)構12高頻收、發(fā)信機13相差高頻保護14功率方向閉鎖高頻保護15高頻閉鎖方向保護概念15載波通道的工作方式171、正常時無

6、高頻電流方式172、正常有高頻電流方式173、移頻方式17電力線載波信號的種類181、閉鎖信號182、允許信號183、跳閘信號19載波保護噪聲干擾類型及抗干擾措施19(一)裝設抗干擾電容20(二)在高頻通道電纜中串接電容口20(三)裝置可靠接地20(四)限制過電壓對裝置的影響21(五)高頻位置停信加裝手合繼電器延時閉合接點21(六)相一相耦合方式中，高頻差接網(wǎng)絡必須可靠接地。21高頻保護的相關問題21載波通訊的不足：21智能小區(qū)中的應用24總結(jié)25參考文獻26摘要本文對高頻載波保護做了簡要概述，分別介紹了高頻保護的基本原理，輸電線路高頻載波保護構成 ，輸電線路高頻載波保護分類，高頻通道的構成，

7、高頻通道工作方式，高頻信號的應用。特別介紹了高頻閉鎖方向保護以及相差高頻保護，包括高頻閉鎖方向保護概念，閉鎖式方向縱聯(lián)保護的基本構成，影響方向比較式縱聯(lián)保護正確動作的因素以及相差高頻保護工作原理，相差高頻保護的構成，相差高頻保護的相位特性，高頻閉鎖方向保護的實現(xiàn)特點，其中相差高頻保護有一系列重要優(yōu)點，在輸電線路縱聯(lián)保護發(fā)展過程中起了重要作用，目前在國外仍有應用。 為了在遠距離輸電線上實現(xiàn)差動保護，必須將線路一端的電氣量傳送到另一端，廣泛采用的方法之一是利用高壓輸電線本身作通道，以50300kHz的高頻電流相互傳送兩側(cè)電氣量，這就是載波保護。又稱高頻保護。載波保護應在被保護線路兩端配置收、發(fā)信機

8、。當收信機收到的信息是保護裝置發(fā)出跳閘命令的必要條件時，則稱為允許跳閘式（簡稱允許式）；當收信機收到信息就不允許發(fā)出跳閘命令時稱為閉鎖跳閘式(簡稱閉鎖式)?？刂瓢l(fā)信的元件除應有方向性外，其正向保護范圍小于被保護線路全長者稱為欠范圍式；反之若正向保護范圍大于被保護線路全長者則稱為超范圍式。按照保護所取用的判別量，載波保護又可分為方向比較、相位比較和電流差動3種保護方式，電力線載波保護是利用高壓輸電線路為載波通道傳輸本線路各端的保護信息，并以其相互比較為 動作判據(jù)的一種線路縱聯(lián)保護。 它是迄今為止得到廣泛采用并在可預見的將來仍將使用的一種線路縱聯(lián)保護。組成安裝在本線路兩端的阻波器，阻止載頻兩端高壓

9、母線，藕合電容器隔離工頻高壓并形成載頻通路只能利用有限的帶寬，電力線載波保護只適用于傳輸“有一無”信息的方向比 較式縱聯(lián)保護或電流相位比較式縱聯(lián)保護，以及窄帶 移頻式的遠方跳閘裝置。關鍵詞 高頻載波 載波通信 高頻閉鎖方向保護 相差高頻保護繼電保護的基本原理繼電保護主要是利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時的電氣量（電流、電壓、功率、頻率等）的變化構成繼電保護動作的原理，還有其他的物理量，如變壓器油箱內(nèi)故障時伴隨產(chǎn)生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強度的增高。大多數(shù)情況下，不管反應哪種物理量，繼電保護裝置都包括測量部分（和定值調(diào)整部分）、邏輯部分、執(zhí)行部分。電力系統(tǒng)運行中的參數(shù)（如電流、電壓

10、、功率因數(shù)角）在正常運行和故障情況時是有明顯區(qū)別的。繼電保護裝置就是利用這些參數(shù)的變化，在反映、檢測的基礎上來判斷電力系統(tǒng)故障的性質(zhì)和范圍，進而做出相應的反應和處理（如發(fā)出警告信號或令斷路器跳閘等）。繼電保護裝置的原理分析：A、取樣單元-它將被保護的電力系統(tǒng)運行中的物理量（參數(shù)）經(jīng)過電氣隔離并轉(zhuǎn)換為繼電保護裝置中比較鑒別單元可以接受的信號，由一臺或幾臺傳感器如電流、電壓互感器組成。B、比較鑒別單元-包括給定單元，由取樣單元來的信號與給定信號比較，以便下一級處理單元發(fā)出何種信號。（正常狀態(tài)、異常狀態(tài)或故障狀態(tài)）比較鑒別單元可由4只電流繼電器組成，二只為速斷保護，另二只為過電流保護。電流繼電器的整

11、定值即為給定單元，電流繼電器的電流線圈則接收取樣單元（電流互感器）來的電流信號，當電流信號達到電流整定值時，電流繼電器動作，通過其接點向下一級處理單元發(fā)出使斷路器最終掉閘的信號；若電流信號小于整定值，則電流繼電器不動作，傳向下級單元的信號也不動作。鑒別比較信號“速斷”、“過電流”的信息傳送到下一單元處理。C、處理單元-接受比較鑒別單元來的信號，按比較鑒別單元的要求進行處理，根據(jù)比較環(huán)節(jié)輸出量的大小、性質(zhì)、組合方式出現(xiàn)的先后順序，來確定保護裝置是否應該動作；由時間繼電器、中間繼電器等構成。電流保護：速斷-中間繼電器動作，過電流時間繼電器動作。（延時過程）D、執(zhí)行單元-故障的處理通過執(zhí)行單元來實施

12、。執(zhí)行單元一般分兩類：一類是聲、光信號繼電器；（如電笛、電鈴、閃光信號燈等）另一類為斷路器的操作機構的分閘線圈，使斷路器分閘。E、控制及操作電源-繼電保護裝置要求有自己獨立的交流或直流電源，而且電源功率也因所控制設備的多少而增減；交流電壓一般為220伏，功率1KVA以上。繼電保護的作用隨著自動化技術的發(fā)展，電力系統(tǒng)的正常運行、故障期間以及故障后的恢復過程中，許多控制操作日趨高度自動化。這些控制操作的技術與裝備大致可分為兩大類：其一是為保證電力系統(tǒng)正常運行的經(jīng)濟性和電能質(zhì)量的自動化技術與裝備，主要進行電能產(chǎn)生過程的連續(xù)自動調(diào)節(jié)，動作速度相對遲緩，調(diào)節(jié)穩(wěn)定性高，把整個電力系統(tǒng)或其中的一部分作為調(diào)節(jié)

13、對象，這就是通常理解的“電力系統(tǒng)自動化控制”。其二是當電網(wǎng)或電氣設備發(fā)生故障，或出現(xiàn)影響安全運行的異常情況時，自動切除故障設備和消除異常情況的技術與裝備，其特點是動作速度快，其性質(zhì)是非調(diào)節(jié)性的，這就是通常理解的“電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置”。電力系統(tǒng)繼電保護的基本作用是：在全系統(tǒng)范圍內(nèi)，按指定分區(qū)實時的檢測各種故障和不正常運行狀態(tài)，快速及時地采取故障隔離或告警等措施，以求最大限度地維持系統(tǒng)的穩(wěn)定，保持供電的連續(xù)性，保障人身的安全，防止或減輕設備的損壞。電力線載波通信存在的主要問題 進入八九十年代以來，我國電力事業(yè)和電力系統(tǒng)以前所末有速度迅猛發(fā)展。大電站、大機組、超高壓輸電線路不斷增加，電網(wǎng)

14、規(guī)模越來越大。電網(wǎng)的發(fā)展必然對電網(wǎng)管理和技術提出更高的要求，這就要求電力系統(tǒng)通信更加完善和先進。電力線載波由于其固有的弱點：通道干擾大、信息量小，再加上我們設備水平、管理維護等方面造成的穩(wěn)定性差、故障率高等不足，已顯得不能適應現(xiàn)代電網(wǎng)對通信多方面、多功能的要求；而與此同時，信息時代的到來，促進了全世界范圍內(nèi)電信科技的全面、多維發(fā)展，各種新興的通信技術不斷出現(xiàn)；通信設備性能越來越先進，價格越來越低廉。于是，數(shù)字微波、衛(wèi)星通信、光纖通信、移動通信、對流層散射通信、特高頻通信、擴展頻譜通信、數(shù)字程控交換機及以數(shù)據(jù)網(wǎng)等新興通信技術在電力系統(tǒng)中得以逐漸的推廣應用。 我們已經(jīng)看到，電力線載波已成為電力系統(tǒng)

15、應用最為廣泛的通信手段，當然，其缺點和不足從中也得以充分體現(xiàn)；加之和其它新興通信手段共存，更顯示出了其局限。目前對電力線載波評價不高似乎已是比較普遍的現(xiàn)象。然而，仔細分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，其原因也是多方面的：既有技術上的，也有管理上的；既有設備制造、工程設計施工上的，也有運行維護上的；既有客觀上的，也有認識上的。1、載波頻率分配使用中的問題 我國電力線載波頻率使用范圍為40500KHZ，載波頻帶帶寬為4KHZ，所以在整個載波頻率范圍內(nèi)只能不重復安排57套載波機；而我們要使用的載波機要遠大于這個數(shù)目。實際上，即使在這個頻段內(nèi)的頻率，要完全利用也非常困難。在低頻段，存在著阻波器制作上的困難；高頻段，

16、易受廣播信號的干擾，而且還要考慮線路對信號衰減的不均勻性等因素。而我們在對這有限的頻率安排使用上，可以說不少地方做得并不好，造成了一方面是頻譜緊張，一方面又浪費頻率資源。(1) 在頻率的安排上,有些地區(qū)安排頻率帶有很大的隨意性，&127;“見縫插針”，沒有長遠的計劃，以致于干擾嚴重，不斷改頻；有些則只注意本地區(qū)頻率規(guī)劃，結(jié)果即影響了別人，又影響了自己。甚至一些上級頻率主管部門，對頻率的管理也不夠重視，在分配頻率時也沒有嚴肅認真的科學態(tài)度和科學的方法。(2) 沒有全局觀念、統(tǒng)籌意識，往往就事論事，就頻率考慮頻率。如現(xiàn)在比較普遍的情況是高頻保護占據(jù)單獨一相(A相)；如果改為與載波復用，&127;則

17、可節(jié)省下保護占用的頻帶。再有，現(xiàn)在的通信網(wǎng)絡結(jié)構一般是點對點結(jié)構，通道占用多，利用率低，如改組成調(diào)度程控交換網(wǎng)，也可節(jié)省通道，并能達到靈活、可靠的效果。2、電力線載波機的問題不可否認，國產(chǎn)載波機無論是在技術性能、工藝結(jié)構還是在電路上，同國際上一些先進設備相比仍存在有很大的差距，從頻譜的利用率、自動增益控制(AGC)&127;范圍和靈敏度、載供系統(tǒng)的精度、濾波器的性能，到載波機整個通道頻率特性以及工作環(huán)境溫度范圍，都難以達到進口機的水平。實際上，比技術先進更重要的是設備的可靠性和穩(wěn)定性。國外載波機平均無故障時間(MTBF)可達幾十年，在這點國產(chǎn)機是根本無法相提并論的即使引進技術的國產(chǎn)化機如ESB

18、500恐怕也不能保證達到甚至接近進口機的水平。3、配套工程存在的問題配套工程存在的問題主要有電源的可靠性不高和容量小、防雷技術措施不完善、儀器儀表配置不完備和落后等問題。無疑，這些問題的存在也在相當大的程度上影響了通信的可靠性。比如，有些地區(qū)由于電源引起的故障竟高達三分之二！雷雨季節(jié)由于雷擊而致使通信中斷的事件也時有發(fā)生。至于儀器儀表配置不完備和落后，更是直接影響了設備正常維護測試的質(zhì)量和速度。4、管理運行上的問題管理運行上的問題是比其它問題更突出的問題。多年來，我們的工作中一直不同程度地存在著重主機輕輔機、輕配套，重設備輕人員、輕管理、輕完善等現(xiàn)象，很多必須的工作都開展不力或根本沒有開展，造

19、成新設備剛運行一段時間甚至一開始運行就出問題。舊通信系統(tǒng)、舊通道存在的問題，尤其涉及到多專業(yè)的問題，很多長期得不到解決。(1) 領導重視不夠，對通信的重要性認識不足(2) 基礎工作不扎實不健全(3) 管理體制等方面上的問題(4) 通信人員待遇低，通信隊伍穩(wěn)定性差高頻保護 （載波保護） 定義：高頻保護是用高頻載波代替二次導線，傳送線路兩側(cè)電信號的保護，原理是反應被保護線路首末兩端電流的差或功率方向信號，用高頻載波將信號傳輸?shù)綄?cè)加以比較而決定保護是否動作。高頻保護包括相差高頻保護、高頻閉鎖距離保護和功率方向閉鎖高頻保護。組成：1.高頻阻波器 2結(jié)合電容器 3連接濾波器 4高頻電纜 5保護間隙 6

20、接 地刀閘 7高頻收、發(fā)信機組成 原理結(jié)構圖高頻阻波器的原理結(jié)構高頻阻波器是電力系統(tǒng)載波通信及高頻保護的專用附屬加工設備，是載波通信及高頻保護不可或缺的一個環(huán)節(jié)。它串聯(lián)在電力線路始末兩端和分支線的分支點上，用以減少變電站或分支線對高頻信號的分流(介入衰耗)，并使通道衰耗均勻，在不影響工頻電流通過，保證工頻能量傳輸?shù)那疤嵯拢乐垢哳l信號的外溢。此外，線路高頻阻波器作為高頻通道加工設備，不僅限制變電站一次系統(tǒng)對高頻通道的分流影響，減少信號衰耗，同時還隔離變電站開關操作引起的高頻暫態(tài)分量，防止他們對高頻保護系統(tǒng)形成干擾。高頻阻波器的一般結(jié)構如圖1所示，其最主要元件是一個電感線圈和一個可變電容器。電感

21、(L)和電容(C)組成的并聯(lián)諧振電路，對調(diào)諧于高頻保護頻率的高頻電流呈現(xiàn)很大的阻抗，對工頻電流呈現(xiàn)很小的阻抗(約為004)，從而防止高頻信號分流。其中電感線圈(L)為強流線圈，直接串接在輸電線路上。電容器(C)為調(diào)諧元件。Lfz為輔助線圈，起到雷擊時保護調(diào)諧電容器的作用。P為閥型避雷器的放電間隙，也起到高壓下保護調(diào)諧電容器的作用。R為閥型避雷器的非線性電阻。2高頻阻波器故障對高頻保護的影響高頻阻波器出現(xiàn)故障后，在可能的情況下母線的對地阻抗足夠大，母線的介入衰耗可能不足以影響收發(fā)信機的收發(fā)信，收發(fā)信機收信電平足夠高，線路兩端的高頻保護裝置可以依據(jù)此電平做出正確的判斷，但是這是缺乏堅實的支撐基礎的

22、3,4。這不僅僅因為母線高頻阻抗高頻收、發(fā)信機高頻收發(fā)信機的作用是發(fā)送和接收高頻信號。發(fā)信機部分是由繼電保護來控制，通常都是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，保護起動之后它才發(fā)出信號，但有時也可以采用長期發(fā)訊的方式。由發(fā)信機發(fā)出信號，通過高頻通道為對端的收信機所接收，也可為自己一端的收信機所接收。高頻收信機接收到由本端和對端所發(fā)送的高頻信號。經(jīng)過比較判斷之后，再動作于跳閘或?qū)⑺]鎖。高頻保護介紹 相差高頻保護相差高頻保護是測量和比較被保護線路兩側(cè)電流量的相位，是采用輸電線路載波通信方式傳遞兩側(cè)電流相位的。假設線路兩側(cè)的電勢同相位，系統(tǒng)中各元件的阻抗角相同。規(guī)定：電流從母線流向線路為正，從線路流向母線為負。

23、區(qū)內(nèi)故障：兩側(cè)電流同相位，發(fā)出跳閘脈沖；區(qū)外故障：兩側(cè)電流相位相差180，保護不動作為了滿足以上要求，采用高頻通道正常時無信號，而在外部故障時發(fā)出閉鎖信號的方式來構成保護。實際上，當短路電流為正半周，高頻發(fā)信機發(fā)出信號；而在負半周，高頻發(fā)信機不發(fā)出信號。當被保護范圍內(nèi)部故障時。由于兩側(cè)電流相位相同，兩側(cè)高頻發(fā)信機同時工作，發(fā)出高頻信號，也同時停止發(fā)信。這樣，在兩側(cè)收信機收到的高頻信號是間斷的，即正半周有高頻信號，負半周無高頻信號。當被保護范圍外部故障時，由于兩側(cè)電流相位相差180，線路兩側(cè)的發(fā)信機交替工作，收信機收到的高頻信號是連續(xù)的高頻信號。由于信號在傳輸過程中幅值有衰耗，因此送到對側(cè)的信號

24、幅值就要小一些。經(jīng)檢波限幅倒相處理后，電流為直流。由以上的分析可見，相位比較實際上是通過收信機所收到的高頻信號來進行的。在被保護范圍內(nèi)部發(fā)生故障時，兩側(cè)收信機收到的高頻信號重疊約10ms，于是保護瞬時的動作，立即跳閘。在被保護范圍外部故障時，兩側(cè)的收信機收到的高頻信號是連續(xù)的，線路兩側(cè)的高頻信號互為閉鎖，使兩側(cè)保護不能跳閘。 高頻閉鎖距離保護的評價：優(yōu)點：內(nèi)部故障時可瞬時切除故障，在外部故障時可起到后備保護的作用。缺點：主保護(高頻保護)和后備保護(距離保護)的接線互相連在一起，不便于運行和檢修。功率方向閉鎖高頻保護功率方向閉鎖高頻保護，是比較被保護線路兩側(cè)功率的方向，規(guī)定功率方向由母線指向某

25、線路為正，指向母線為負，線路內(nèi)部故障，兩側(cè)功率方向都由母線指向線路，保護動作跳閘，信號傳遞方式相同。最大優(yōu)點：是無時限的從被保護線路兩側(cè)切除各種故障；不需要和相鄰線路保護配合；相差高頻保護不受系統(tǒng)振蕩影響。高頻閉鎖方向保護.高頻閉鎖方向保護概念：高頻閉鎖方向保護是以高頻通道經(jīng)常無電流而在外部故障時發(fā)出閉鎖信號的方式構成的。此閉鎖信號由短路功率為負的一側(cè)發(fā)出，這個信號被兩端的收信機所接收，而把保護閉鎖。當區(qū)外故障時，被保護線路近短路點一側(cè)為負短路功率，向輸電線路發(fā)高頻波，兩側(cè)收信機收到高頻波后將各自保護閉鎖。如d1點短路，線路AB兩側(cè)的KA1動作，接通發(fā)信機電源，向高頻通道發(fā)信。B側(cè)的短路功率為

26、負，KPD不動作，不停信。收信機收到高頻信號，將保護閉鎖，不跳閘。 當區(qū)內(nèi)故障時，線路兩端的短路功率方向為正，發(fā)信機不向線路發(fā)送高頻波，保護的起動元件不被閉鎖，瞬時跳開兩側(cè)斷路器。如在d2點短路，兩側(cè)KA1起動，向高頻通道發(fā)信，但兩側(cè)KPD承受正方向短路功率而起動。首先停信，與此同時閉鎖繼電器起動，發(fā)出跳閘脈沖。參考下圖 這種保護的優(yōu)點是利用非故障線路一端的閉鎖信號，閉鎖非故障線路不跳閘，而對于故障線路跳閘，則不需要閉鎖信號。這樣在區(qū)內(nèi)故障伴隨有通道的破壞時，兩端保護仍可能跳閘。這是故障啟動發(fā)信閉鎖式縱聯(lián)保護得到廣泛應用的主要原因。 高頻閉鎖距離保護. 距離保護可以作為變電所母線和下級相鄰線路

27、的遠后備保護，同時由于距離保護的主要元件也可以作為實現(xiàn)閉鎖式方向縱聯(lián)保護的主要元件，因此常常把兩者結(jié)合起來構成閉鎖式距離縱聯(lián)保護，使得區(qū)內(nèi)故障時能夠瞬時切除故障，而在區(qū)外故障時則具有常規(guī)距離保護的階段式配合特性，起到后備保護的作用，從而有兩種保護的優(yōu)點，并且能簡化這個保護的接線。 閉鎖式距離縱聯(lián)保護實際上是由兩端完整的三段式距離保護附加高頻通信部分組成，它以兩端的距離保護三段繼電器動作為故障啟動發(fā)信元件，以兩端的距離保護二段為方向判別元件和停信元件，以距離保護一段作為兩端獨立跳閘段。工作原理如圖3.3所示。當保護范圍內(nèi)部故障時，兩端的起動元件動作，起動發(fā)信機，但兩端的距離II段也動作，又停止了

28、發(fā)信機。當收信機收不到高頻信號時，KL觸點閉合，使距離II段可瞬時動作于跳閘。 當保護范圍外部故障時，靠近故障點的B端距離II段不動作，不停止發(fā)信，A端II段動作停止發(fā)信，但A端收信機可收到B端送來的高頻信號使閉鎖繼電器動作，KL觸點打開，因而斷開了II段的瞬時跳閘回路，使它只能經(jīng)過II段時間元件去跳閘，從而保證了動作的選擇性。 高頻閉鎖距離保護存在著優(yōu)缺點其優(yōu)點是內(nèi)部故障時可瞬時切除故障，在外部故障時可起到后備保護的作用。缺點：主保護(高頻保護)和后備保護(距離保護)的接線互相連在一起，不便于運行和檢修。載波通道的工作方式輸電線路縱聯(lián)保護載波通道按其工作方式可分為三大類：正常無高頻電流方式、

29、正常有高頻電流方式和移頻方式。根據(jù)高頻保護對動作可靠性要求的不同特點，可以選用任意的工作方式，我國電力系統(tǒng)主要采用正常無高頻電流方式。1、 正常時無高頻電流方式在電力系統(tǒng)正常運行狀況下發(fā)信機不發(fā)信，沿通道不傳送高頻電流，發(fā)信機只在電力系統(tǒng)發(fā)生故障期間才由保護的啟動元件啟動發(fā)信，因此又稱之為故障啟動發(fā)信的方式。 在利用正常無高頻電流方式時，為確知高頻通道完好，往往采用定期檢查的方法，定期檢查又可分為手動和自動兩種。在手動檢查的調(diào)節(jié)下，值班員手動啟動發(fā)信，并檢查高頻信號是否合格，通常是每班一次。該方式在我國電力系統(tǒng)中得到了廣泛的采用。自動檢查的方法是利用專門的時間元件按規(guī)定時間自啟動發(fā)信，檢查通道

30、，并向值班員發(fā)出信號。2、正常有高頻電流方式在電力系統(tǒng)正常工作條件下發(fā)信機處于發(fā)信狀態(tài)，沿高頻通道傳送高頻電流，因此又稱之為長期發(fā)信方式。其主要優(yōu)點是使高頻保護中的高頻通道部分經(jīng)常處于被監(jiān)視的狀態(tài)，可靠性較高；此外，無需收、發(fā)信機啟動元件，使得裝置簡化。它的缺點是因為發(fā)信機經(jīng)常處于發(fā)信狀態(tài)，增加了對其他通信設備的干擾時間；因為經(jīng)常處于收信狀態(tài)，外界對高頻信號干擾的時間長，要求收信機自身有更高的抗干擾能力。 應該指出，長期發(fā)信的條件下，通道部分能否得到完善的監(jiān)視要視具體情況而定。例如，當兩端發(fā)信機的工作頻率不同時，任何一端的收信機只收對端送來的高頻電流信號，收、發(fā)信機和通道的中端能夠及時發(fā)現(xiàn)。但

31、是到兩端發(fā)信機在同一頻率時，由于任何一端的收信機不僅收到對端送來的高頻電流，同時也收到本端發(fā)信機發(fā)出的高頻電流，因此，任何一個發(fā)信機或通道工作的中斷都不能直接從收信結(jié)果判斷出來，仍需采用其他附加的措施才能達到完全監(jiān)視的目的。2、 移頻方式 在電力系統(tǒng)正常運行的工況下，發(fā)信機處在發(fā)信狀態(tài)，向?qū)Χ怂统鲱l率f1的高頻電流，這一高頻電流可作為通道的連續(xù)檢查或閉鎖保護之用。在線路發(fā)生故障時，保護裝置控制發(fā)信機停止送出頻率f1的高頻電流，改為頻率為f2的高頻電流。這種方式能監(jiān)視通道的工作情況，提高了通道工作的可靠性，并且抗干擾能力較強；但是他占用的頻率帶寬，通道利用率低。移頻方式在國外已得到了廣泛的應用。

32、 電力線載波信號的種類按照高頻載波通道傳送的信號在縱聯(lián)保護中所起作用的不同，將電力線載波信號分為閉鎖信號、允許信號、和跳閘信號，下面來介紹這三種信號。1、 閉鎖信號閉鎖信號就是阻止保護動作于跳閘的信號。同時滿足以下兩個條件保護作用于跳閘：a本端保護元件動作；b無閉鎖信號。表示閉鎖信號的邏輯方框圖如圖a外部故障時，近故障端發(fā)出閉鎖信號，另一端收到閉鎖信號，盡管保護元件動作，但不作用于跳閘；內(nèi)部故障時，任一端都不發(fā)送閉鎖信號，兩端保護元件動作后即作用于跳閘。2、 允許信號允許信號就是允許保護動作于跳閘的信號。同時滿足以下兩個條件保護作用于跳閘：a本端保護元件動作；b有允許信號。 表示允許信號的邏輯

33、方框圖b內(nèi)部故障時：兩端都互送允許信號，保護元件動作后即作用于跳閘。外部故障時：近故障端不發(fā)允許信號，保護元件也不動作，不能跳閘；遠故障端收不到允許信號，也不能動作于跳閘。 3、跳閘信號跳閘信號就是直接引起跳閘的信號。滿足以下兩條件之一保護作用于跳閘：a 本端保護元件動作；b有跳閘信號。表示跳閘信號的邏輯方框圖c本端保護元件動作即作用于跳閘，與有無跳閘信號無關；收到跳閘信號即作用于跳閘，與本端保護元件動作與否無關；本側(cè)和對側(cè)保護元件都具有直接區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障的能力。載波保護噪聲干擾類型及抗干擾措施干擾源類型：(一)高壓隔離開關和斷路器的操作。這些操作可能在母線或線路上引起含有多種頻率分量

34、的衰減震蕩波，母線(或電氣設備間的連線)相當于天線，將暫態(tài)電磁場的能量向周圍空間輻射，同時通過連接在母線或線路上的測量設備直接耦合至二次回路。斷路器操作產(chǎn)生的電磁干擾頻率一般為0.1-80mhz，每串電磁干擾波的持續(xù)時間為101as 10ms。由理論分析和實測數(shù)據(jù)可得出如下規(guī)律：1、暫態(tài)電磁場的幅值隨電壓等級的增高而增高，主導頻率隨電壓等級增高而降低；2、與隔離開關操作相比，斷路器操作所引起暫態(tài)電磁場的幅值小，主導頻率高、脈沖總數(shù)少；3、快速隔離開關比慢速隔離開關產(chǎn)生的暫態(tài)重復頻率低、持續(xù)時間短。慢速隔離開關一次操作中可能產(chǎn)生上萬個脈沖，而快速隔離開關只產(chǎn)生幾十個脈沖。(二)雷擊線路、構架和控

35、制樓。直接雷擊到戶外線路或構架，會有大電流流入接地網(wǎng)，二次電纜的屏蔽層在不同的接地點接地時，就會因地網(wǎng)電阻的存在而產(chǎn)生流過屏蔽層的暫態(tài)電流，從而在二次電纜的心線中感應出干擾電壓，線路感應的過電壓也會通過測量設備引入二次回路。由雷擊變電所在二次回路中產(chǎn)生的干擾電壓可高達30kv，其頻率可達幾兆赫。(三)系統(tǒng)短路故障。系統(tǒng)短路故障與雷擊構架一樣會引起地網(wǎng)電位的升高，從而在二次電纜中引起干擾電壓。變電所內(nèi)高壓母線單相接地時，在二次電纜 Ii,線上產(chǎn)生的干擾電壓可以從幾十伏到近萬伏，暫態(tài)干擾電壓的頻率約千赫到幾百千赫。(四)靠近高壓線路受其工頻電磁場作用。這對于電子束類的顯示設備產(chǎn)生電磁干擾是十分明顯

36、的。在戶外變電所中，高壓線路或匯流排會產(chǎn)生工頻電磁場。一般而言，電壓等級越高，產(chǎn)生的電場也越大，但磁場相反減小。(五)局部放電產(chǎn)生頻率較高的電磁輻射，可能在電子設備的線路中引起電磁干擾?？垢蓴_措施：(一)裝設抗干擾電容(二)在高頻通道電纜中串接電容口高頻閉鎖式保護的原理是線路本側(cè)收到對側(cè)信號且對側(cè)停信時，由“收訊輸出”給出保護動作的一對接點信號，該過程中高頻信號存在大約5ms的間斷，此間斷將作為出口動作的判據(jù)。對于采用高頻變量器直接耦合的高頻通道(結(jié)合濾波器及收發(fā)信機高頻電纜側(cè)均無電容器)，在其通道的電纜芯回路中串接一個電容器(約005 ，交流耐壓2kV，lmin)。由于高頻電纜層兩點接地，當

37、高壓電網(wǎng)發(fā)生接地故障，接地電流通過變電站地網(wǎng)時，在該兩接地點間的工頻地電位差將形成縱向電壓引入高頻電纜回路，可能會使收發(fā)信機高頻變量器飽和，引起發(fā)信中斷，造成100Hz頻率收信缺口，使高頻閉鎖保護誤動。因此，需在該回路中串接一電容，以阻斷該工頻電流。 (三)裝置可靠接地由于變電所的接地網(wǎng)并非實際的等電位面，因而在不同點之間會出現(xiàn)電位差，當較大的接地電流注入接地網(wǎng)時，各點之間可能有較大的電位差，如果同一個連接的回路在變電所的不同點同時接地，地網(wǎng)地電位差將竄入該連通地回路，造成不應有地分流。在有些情況下，還可能將其在一次系統(tǒng)并不存在的地電壓引入繼電保護裝置的檢測回路中，或者因分流引起保護裝置在故障

38、過程中拒動或者誤動，所以對于微機保護裝置來說，保護屏必須要求可靠接地，而高頻保護也應按部頒要求加裝接地銅排或銅絞線(線徑不小于lOOmm )，以保證裝置在故障情況下的可靠判斷。(四)限制過電壓對裝置的影響為防止雷擊時產(chǎn)生過電壓，可在通道入口處并聯(lián)適當?shù)碾娙?，由于電容具有兩端電壓不能突變的性質(zhì)，當靜電感應產(chǎn)生的過電壓出現(xiàn)時，首先要向并聯(lián)電容充電。隨著充電過程的進行，副邊電壓才會慢慢升起來，由于靜電感應過電壓一般出現(xiàn)的時間都很短，并聯(lián)電容兩端電壓(即副邊電壓)還沒有升到足夠高時，過電壓己消失，這樣就能大大限制地電壓對高頻收發(fā)訊機的侵害。(五)高頻位置停信加裝手合繼電器延時閉合接點當空載線路手動合閘

39、時，由于線路的分布電容，將產(chǎn)生較大的電容電流，此電流有時會達到高頻保護的啟動值，此時會造成高頻保護誤動，導致線路合不上斷路器。為防止此類現(xiàn)象的發(fā)生，可在送電側(cè)斷路器保護裝置對位置停信略帶延時，使位置停信延時停信，所以應將手合繼電器的一對常閉接點(延時斷開，瞬時閉合)串入裝置的位置停信回路中，對裝置進行高頻保護閉鎖。(六)相一相耦合方式中，高頻差接網(wǎng)絡必須可靠接地。高頻保護的相關問題 載波通訊的不足： 1、高頻信號易受電磁干擾、天氣環(huán)境的影響。為了防止高頻通道上產(chǎn)生干擾信號導致保護錯判造成拒動或誤動，許多線路保護的設備廠家都采用了延時的方法。如PSL 600G 系列保護為防止通道上的干擾，保護中

40、設置了信號確認的延時時間，分為兩級延時，一是保護必須在收到閉鎖信號5ms 后才允許停信，二是保護停信后要連續(xù)8ms 收不到閉鎖信號才動作出口。而光纖通道抗干擾性能本身較強，同時軟件處理時也能夠?qū)鬏數(shù)臄?shù)字信號有校驗防誤功能，在抗干擾上無過多的延時。配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個配電 變壓器區(qū)域內(nèi)范圍內(nèi)傳送；2、 不同信號藕合方式對電力載波信號損失不同，藕合方式有線-地藕合和線-中線藕合。線-地藕合方式與線-中線藕合方式相比，電力載波信號少損失十幾dB，但線-地藕合方式不是所有地區(qū)電力系統(tǒng)都適用； 3、電力線存在本身因有的脈沖干擾。目前使用的交流電有50HZ 和6

41、0HZ，則周期為20ms 和16.7ms，在每一交流周期中，出現(xiàn)兩次峰值，兩次峰值會帶來兩次脈沖干擾，即電力線上有固定的100HZ 或120HZ 脈沖干擾，干擾時間約2ms， 因定干擾必須加以處理。 有一種利用波形過0點的短時間內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ捎谶^0點時間短，實際應用與交流波形同步不好控制，現(xiàn)代通訊數(shù)據(jù)幀又比較長，所以難以應用； 4、電力線對載波信號造成高削減。當電力線上負荷很重時，線路阻抗可達1歐姆以下，造成對載波信號的高削減。實際應用中，當電力線空載時，點對點載波信號可傳輸?shù)綆坠?。但當電力線上負荷很重時，只能傳輸幾十米。 電力載波的應用前景 市場需求- 作為通訊技術的一個應用領

42、域，電力載波通訊技術近幾年才在中國真正出現(xiàn)。由于它的實用性以及在中國巨大的市場前景，迅速被各家公司爭相采用。 - 一戶一表，取消用電中間層，降低居民用電價格，消除用電過程腐敗現(xiàn)象。配合中國的用電制度改革，以計算機為基礎的自動抄表系統(tǒng)成為電力部門響應國家這一政策的解決方法。自動抄表系統(tǒng)目前主要有有線通訊技術和電力載波通訊技術。有線通訊技術作為傳統(tǒng)方法，以其穩(wěn)定性占有優(yōu)勢。但有線通訊鋪線工程浩大，而且容易被人為損壞；同時居民樓已建成，再在墻壁表面拉線，難以讓居民接受。電力載波通訊技術能有效解決上述問題，它利用現(xiàn)有交流電源線作為通訊線路，省去了不切實際的鋪線工程，優(yōu)勢明顯。自動抄表系統(tǒng)還適用于水表、

43、煤氣表等家用生活表。 - 智能大廈、智能小區(qū)已成為市場熱點，各公司紛紛加入這一新興領域。智能大廈、智能小區(qū)是一個綜合性的系統(tǒng)工程，包含許多小系統(tǒng)。各家各戶、每一房間也存在鋪設通訊線路問題，例如消防報警系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)等，把各報警點集中起來統(tǒng)一處理，采用電力載波通訊有其無法比擬的優(yōu)越性。因此對智能大廈、智能小區(qū)底層通訊方式的選取，各公司不約而同把電力載波通訊作為首選。- 在有些干擾大、布線困難的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，采用電力載波通訊方式能達到事半功倍的效果。電力載波通訊技術適用范圍相當廣泛，電力線在現(xiàn)代生活中已無處不在，只要能滿足通訊要求，而又不便布線，都可采用電力載波通訊技術。 電力線通訊特點

44、- 電力線是給用電設備傳送電能的，而不是用來傳送數(shù)據(jù)的，所以電力線對數(shù)據(jù)傳輸有許多限制。 - 1配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個配電變壓器區(qū)域范圍內(nèi)傳送。 - 2三相電力線間有很大信號損失（10dB-30dB）。通訊距離很近時，不同相間可能會收到信號。一般電力載波信號只能在單相電力線上傳輸。 - 3不同信號藕合方式對電力載波信號損失不同，藕合方式有線-地藕合和線-中線藕合。線-地藕合方式與線-中線藕合方式相比，電力載波信號少損失十幾dB，但線-地藕合方式不是所有地區(qū)電力系統(tǒng)都適用。 - 4電力線存在本身固有的脈沖干擾。目前使用的交流電有50Hz和60Hz，則周期為

45、20ms和16.7ms。在每一交流周期中，出現(xiàn)兩次峰值，兩次峰值會帶來兩次脈沖干擾，即電力線上有固定的100Hz或120Hz脈沖干擾，干擾時間約2 ms，固定干擾必須加以處理。有一種利用波形過0點的短時間內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ捎谶^0點時間短，實際應用與交流波形同步不好控制，現(xiàn)代通訊數(shù)據(jù)幀又比較長，所以難以應用。 - 5電力線對載波信號造成高削減。當電力線上負荷很重時，線路阻抗可達1歐姆以下，造成對載波信號的高削減。實際應用中，當電力線空載時，點對點載波信號可傳輸?shù)綆坠?。但當電力線上負荷很重時，只能傳輸幾十米。因此，只有進一步提高載波信號功率來滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?，提高載波信號功率會增加產(chǎn)品

46、成本和體積。而且，單一提高載波信號功率往往并不是有效的方法。 - 6電力線上存在高噪聲。電力線上接有各種各樣的用電設備，阻性的、感性的、容性的，有大功率的、小功率的。各種用電設備經(jīng)常頻繁開閉，就會給電力線上帶來各種噪聲干擾，而且幅度比較大。用藕合電感從電力線上藕合下來的噪聲一般就在10mV以上，而一般傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號會削減到1mV，如不采用電力線專用modem芯片來解調(diào)數(shù)據(jù)信號，通訊距離會相當短。 - 7電力線引起數(shù)據(jù)信號變形。電力線是一個分布參數(shù)的網(wǎng)絡，不同點對數(shù)據(jù)信號影響不一樣，同時電力線是時刻動態(tài)變化的，不同時間對數(shù)據(jù)信號影響也不一樣，這就使發(fā)出的規(guī)則數(shù)據(jù)信號經(jīng)過電力線后，接收到的信號是嚴

47、重變形、參差不齊的信號，所以必須加以特殊處理。 - 電力線上的高削減、高噪聲、高變形，使電力線成一個不理想的通訊媒介，但由于現(xiàn)代通訊技術的發(fā)展，使電力線載波通訊成為可能，其中數(shù)據(jù)信號的信噪比決定傳輸距離的遠近。電力線載波通訊的關鍵就是設計出一個功能強大的電力線載波專用modem芯片。電力載波在路燈電纜防盜監(jiān)控系統(tǒng)中的應用 近年來，隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市基礎設施的不斷完善，遍布城鄉(xiāng)各地的各種電力農(nóng)用電纜、路燈電纜、高速公路電纜等逐步鋪設到位，為人民群眾的生產(chǎn)生活帶來極大的方便，促進了國民經(jīng)濟更快更好的發(fā)展。但與此同時，由于監(jiān)管手段等原因，各種電纜的被盜情況日益嚴重，電纜被盜割現(xiàn)像時有發(fā)生，

48、嚴重影響了人民群眾了生產(chǎn)生活，危害了國家財產(chǎn)安全，如何有效地對電纜的安全進行監(jiān)控，預防或者減少危害的發(fā)生，已經(jīng)成為管理層必須面臨的嚴峻課題。本路燈電纜防盜的基本原理是采用電力載波通訊技術，在電纜的首未兩端分別設置載波發(fā)送與接收裝置，首端的設備向未端的載波設備定時發(fā)送詢問數(shù)據(jù)包，未端的載波設備收到詢問數(shù)據(jù)后，立即回應首端的載波設備，這樣形成了一來一回的數(shù)據(jù)應答，如果載波通訊成功，那么證明電纜處于正常狀態(tài)，如果通訊失敗，則發(fā)生了斷纜警情，首端設備立即發(fā)出報警信號。電力載波通訊（PLC）技術作為無線、有線之外的另外一項通訊技術，具有非常廣闊的應用前景，在國民經(jīng)濟各個領域得到廣泛的應用。電力載波通訊技術（PLC）利用既有的電力線作為通訊介質(zhì)，具有免布線，工程實施速度快等特點。目前國內(nèi)外有多種載波技術可供選擇，本系統(tǒng)經(jīng)過廣泛實驗對比，采用了目前比較成熟的電力載波通