線路的全線速動保護

§2—1

線路的差動保護橫差縱差一、輸電線路縱聯(lián)差動保護：1．基本工作原理A）原理接線環(huán)流法接線B）正?；蛲獠抗收蠒r繼電器不動作比較被保護的線路始端與末端電流的大小及相位

第1頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六C)內部故障(如K2點短路)

當大于繼電器動作電流時，繼電器動作，瞬時跳開線路兩側的斷路器。

（∵它不需要與相鄰線路的保護在整定值上配合）第2頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六2．縱差動保護的不平衡電流暫態(tài)穩(wěn)態(tài)A）穩(wěn)態(tài)不平衡電流產生原因：TA存在勵磁電流，并且兩側電流互感器的勵磁特性不完全一致。且。第3頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

在線路縱差動保護中減小不平衡電流及其影響的措施：采用速飽和變流器或帶制動特性的差動繼電器B）暫態(tài)不平衡電流（分析的最大值及出現(xiàn)的時間）TA鐵心嚴重飽和出現(xiàn)的原因：∵中包含周期分量非周期分量（緩慢衰減的直流分量）如圖2-2所示第4頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

下圖表示了外部短路電流ik隨時間t的變化曲線（a）

及暫態(tài)過程中的不平衡電流iunb（b）i

圖2-2外部短路暫態(tài)過程（a）外部短路電流（b）不平衡電流第5頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六3．對縱聯(lián)差動保護的評價

優(yōu)點：

能快速切除被保護線路全線范圍內故障，不受過負荷及系統(tǒng)振蕩的影響，靈敏度較高。主要缺點：

需要裝設同被保護線路一樣長的輔助導線，增加了投資。同時為了增強保護裝置的可靠性，要裝設專門的監(jiān)視輔助導線是否完好的裝置，以防當輔助導線發(fā)生斷線或短路時．縱差動保護誤動或拒動。應用：長度小于10km的線路上才考慮采用，

元件(如發(fā)電機、變壓器等)保護中得到廣泛應用第6頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六二、平行線路橫聯(lián)方向差動保護∵電力系統(tǒng)中常采用雙回線路供電方式。要求保護能判別出平行線路是否發(fā)生故障及哪條線路故障。采用原因：

判別是哪條線路故障，采用測量差回路電流的方向的方法。

判別平行線路是否發(fā)生故障，采用測量差回路電流的大小的方法；第7頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六1．橫聯(lián)方向差動保護工作原理原理接線圖見圖2-3M端：方向元件KW1、KW2判別是哪條線路故障起動元件KA1判別是否發(fā)生故障電壓線圈反極性并聯(lián)后接入接到所在母線電壓互感器的二次電壓上注意：KW繼電器電流線圈順極性串聯(lián)后接入差動回路第8頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六圖2-3平行線路橫聯(lián)方向差動保護單相原理接線圖第9頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六工作原理分析：（以M側為例）（1）正常運行或外部短路時（如K2點）M側保護的電流繼電器1KA中流過電流為：（2-4）M側的整套保護不會起動跳閘。同理N側的保護也不會動作。第10頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六（2）任一線路內部故障時（如K1點）在M側保護KA1中流過電流為：（2-5）KA1動作1KW判別為正方向故障，1KW動作

2KW判別為反方向故障，2KW不動作跳QF1第11頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六同時N側的保護：4TA流過電流為，在K1點故障時，N端3TA流過電流為，則2KA中的差電流為（5-6）

因此，L1線路故障，M側與N側保護動作，將1QF與3QF跳開。2KA動作3KW動作跳開3QF

，與上相同的分析方法，

1KA與2KW動作將2QF跳閘，

2KA與4KW動作將4QF跳閘。L2線路故障時，第12頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

差電流繼電器KA1、KA2在平行線路外部故障時不動作，而在L1線路或L2線路上故障時都動作，因此電流繼電器KA能判別平行線路內、外部故障，但不能選擇出哪一條線路故障。

L1與L2線路內部故障時，KA1、KA2中電流方向不同，故用功率方向繼電器KW來選擇故障線路。以上分析說明：

由此可見：橫聯(lián)方向差動保護是反應平行線路短路電流差的大小和方向，有選擇性地切除故障線路的一種保護。第13頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

當保護動作跳開一回線路以后，平行線路只剩下一回線路運行時，橫聯(lián)方向差動保護要誤動作，應立即退出工作。所以，不論什么原因一回線路斷開后，通過被斷開的斷路器動合輔助觸點，切除直流電源，使該側橫差動保護退出運行。需注意：第14頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六2．橫聯(lián)方向差動保護的相繼動作區(qū)橫差保護在電源側測量的是兩線路電流差的大小，在非電源側，測量的是兩線路電流的和；因此，非電源側保護的靈敏度比電源側高。靠進母線故障時兩側保護存在相繼動作的問題。問題的提出：

等對側保護動作后短路電流重新分布，本側保護再動作叫相繼動作；可能發(fā)生相繼動作的區(qū)域叫相繼動作區(qū)。相繼動作區(qū)：第15頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

當在平行線路內部任一端母線附近發(fā)生短路時，如圖所示：線路L2線路L1M側：KA1中的電流小，保護不動。N側：

但故障并未切除，3QF斷開后，短路電流重新分布。大于動作電流，保護動作斷開QF3。M側：保護動作跳開QF1第16頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

K點故障分別由N側、M側保護先后動作于3QF、1QF而切除故障線路，這種兩側保護裝置先后動作的現(xiàn)象，稱為相繼動作。

另一種相繼動作的情況是在M側母線附近區(qū)域內發(fā)生故障，此時，N側保護不動作，而M側保護先動作于斷開QF1。QF1斷開后，增大，于是N側保護再動作于斷開QF3，故障由M、N側保護相繼動作切除。第17頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六相繼動作區(qū)總長<

線路全長的50％。3．評價缺點:

是有一回線路停止運行時，保護要退出工作，且有相繼動作區(qū)。能保證有選擇性動作，且動作迅速、接線簡單。優(yōu)點：

為了對雙回線上的橫聯(lián)方向差動保護及相鄰線路保護起后備以及作為單回線路運行時的主保護，通常，在雙回線路上還需要裝設一套接于雙回線路電流之和的三段式電流保護或距離保護。第18頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六三、平行線路的電流平衡保護問題的提出：

橫差保護用在電源側時靈敏度往往不能滿足要求；因為，電流測量元件反應的是兩線路電流的差值(及不平衡電流)。比較平行線路兩回線中電流幅值大小。定義：第19頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六1．電流平衡保護的基本工作原理

當平行線路正常運行或外部故障時，通過KAB兩線圈N1和N2的電流幅值相等，“天平”處在平衡狀態(tài)，保護不動作。KAB是一個雙動作的電平衡繼電器。

當線路L1故障時(如K1點故障)，KAB的右側觸點閉合，跳開QF1切除L1的故障。第20頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

當線路L2故障時，KAB的左側觸點閉合，跳開QF2切除L2的故障。第21頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六*2．整流型電流平衡繼電器(1)整流型電流平衡繼電器的原理接線

繼電器的工作回路由TX1的二次繞組L1.2、整流橋UBl及電阻R1構成。制動回路由兩部分構成：其一是電流制動部分，由TX2的二次繞組L2.2與TXl的第二個二次繞組L1.3、整流橋UB2、電阻R2組成；其二是電壓制動部分，由TVA和UB3組成。動作量與制動量進行均壓比較，執(zhí)行元件是極化繼電器KP。第22頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六第23頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六(2)整流型電流平衡繼電器的工作原理將最大，故制動量增加，提高繼電器工作的可靠性。當故障發(fā)生在小電源側保護安裝處附近時與相反，它在R2上生一個反向壓降，欲使繼電器制動。在電流制動回路中引入工作電流是為了改善制動性能。在正常運行及外部故障時，與同相，當線路Ll的電流即工作電流流過TXl的一次繞組時，UBl的輸出端就有一個正比于的直流電壓輸出，它在R1上產生一正向壓降，欲使繼電器KP動作。同時，線路L2的電流為制動電流它流過TX2的一次繞組，在UB2輸出端有一個正比于的直流輸出電壓，制動量減小，有利于繼電器的動作。第24頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六3．對電流平衡保護的評價(4)根據其工作原理，不能在單電源平行線路受電端使用。因為單側電源平行線路的任一回線路故障時，對受電端保護來說，兩回線路中的電流只有方向的差別，而幅值大小總是相等的，故保護不能動作。電流平衡保護主要有以下優(yōu)缺點：(1)本身對判別故障線路有利，不需引入功率方向繼器。(2)接線簡單，動作迅速、靈敏度較高。(3)有相繼動作區(qū)，但較橫差方向的相繼動作區(qū)小。第25頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六§2—2高頻保護的基本原理一、高頻保護的基本原理及分類采用原因：∵電流、距離保護都不能滿足無延時地切除被保護線路內部的故障，因為只從線路的一端反應各種電氣量的變化不可能準確判斷故障在本線路的末端還是下一條線路的首端。而縱差動保護雖然能滿足但需要專門的輔助導線，故只適應短線路。第26頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

為快速切除高壓輸電線路上任一點的短路故障。將線路兩端的電氣量轉化為高頻信號，然后利用高頻通道，將此信號送至對端進行比較，決定保護是否動作，這種保護稱為高頻保護。因為它不反應被保護輸電線路范圍以外的故障，在定值選擇上也無需與下一條線路相配合，故可不帶延時。凡是同時反應線路兩側電氣量的保護均能實現(xiàn)全線速動注意：1.高頻保護的基本原理第27頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六2.高頻保護的分類方向高頻高頻閉鎖距離保護高頻閉鎖零序電流保護比較被保護線路兩端的短路功率方向高頻閉鎖方向保護相差高頻電流相位差動高頻保護比較被保護線路兩端的工頻電流相位第28頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六二、高頻通道的構成高頻通道的分類微波通道光纖載波“相一地”制“相一相”制對高頻通道的要求：(3)使信號受外來的干擾影響小。(1)高頻信號在通道中衰耗盡可能小。(2)接收端收到信號的波形盡量不失真。第29頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六（一）輸電線路高頻通道“相一地”制6．高頻收發(fā)信機1．阻波器2．耦合電容器3．連接濾波器4．放電間隙、接地刀閘5．高頻電纜第30頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

圖2—7“相一地”回路高頻通道構成接線

1一輸電線一相導線；2一高頻阻波器；3一耦合電容器；

4一連接濾波器；5一高頻電纜；6一高頻收發(fā)信機；

7一放電間隙、接地刀閘第31頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六1．阻波器對高頻信號:

工作在并聯(lián)諧振狀態(tài)。其阻抗最大。使諧振頻率為所用的高頻信號頻率，這樣它就對高頻電流呈現(xiàn)很大的阻抗，從而將高頻信號限制在輸電線路兩個阻波器之間的范圍內。作用:阻止本線路的高頻信號傳遞到外線路組成:由一電感線圈與可變電容器并聯(lián)組成

對于工頻電流:

阻波器呈現(xiàn)的阻抗很?。s為0.4Ω），不影響工頻電流的傳輸。第32頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六2．耦合電容器作用：

它與連接濾波器共同配合，將高頻信號傳遞到輸電線路上，同時使高頻收發(fā)信機與工頻高壓線路隔離。耦合電容器對工頻電流呈現(xiàn)極大的阻抗，故工頻泄漏電流極小。第33頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六3．連接濾波器組成：

由一個可調節(jié)的空心變壓器及連接至高頻電纜一側的電容器組成。作用：

連接濾波器與耦合電容器共同組成高頻串聯(lián)諧振回路，高頻電纜側線圈的電感與電容也組成高頻串聯(lián)諧振回路，讓高頻電流順利通過。

耦合電容器與連接濾波器共同組成一個“帶通濾波器”。

從線路一側看帶通濾波器的輸入阻抗應與輸電線路的波阻抗（約400Ω）相匹配，

而從電纜一側看，則應與高頻電纜的波阻抗（約為100Ω）相匹配。從而避免高頻信號的電磁波在傳送過程中發(fā)生反射而引起高頻能量的附加衰耗，使收信機得到的高頻信號的能量最大。第34頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六4．放電間隙、接地刀閘放電間隙：是作為過電壓保護用。當線路上受雷擊產生過電壓時，通過放電間隙被擊穿而接地，保護高頻收發(fā)信機不致被擊毀。（并聯(lián)在連接濾過器兩側的）接地刀閘：是當檢查連接濾波器時，作為耦合電容器接地之用。第35頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六5．高頻電纜高頻電纜：

用來連接室內繼電保護屏高頻收發(fā)信機到室外變電站的連接濾過器。因為傳送高頻電流的頻率很高，采用普通電纜會引起很大衰耗，所以一般采用同軸電纜，它的高頻損耗小、抗干擾能力強。第36頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六6．高頻收、發(fā)信機高頻收信機：收到本端和對端發(fā)送的高頻信號后進行解調，變?yōu)楸Ｗo所需要的信號，作用于繼電保護，使之跳閘或閉鎖。高頻收、發(fā)信機是發(fā)送和接收高頻信號的裝置。高頻發(fā)信機：

將保護信號進行調制后，通過高頻通道送到對端的收信機中，也可為自己的收信機所接收。第37頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六當線路發(fā)生故障時：繼電保護動作“啟信”，觸點閉合，經“接口回路”、“邏輯回路”，控制“晶振合成”發(fā)出f0高頻信號。該信號經“前置放大”、“功率放大”放大后，通過“線路濾波”送往通道。當繼電保護送來“停信”信號時，發(fā)信回路由“接口回路”控制立即停止發(fā)f0高頻信號。高頻收發(fā)信機的型號很多，現(xiàn)以按“四統(tǒng)一”原則設計的高頻收發(fā)信機為例介紹其工作原理。其原理框圖如圖2—8所示正常運行時：沒有保護命令輸入，裝置不向通道發(fā)送高頻信號。第38頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

圖2—8高頻收發(fā)信機原理框圖第39頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

發(fā)信回路啟信時由邏輯回路送出一直流電位，控制收信濾波器中的開關門，使其關閉，拒絕接收功率放大器來的高頻大功率信號及對側送來的高頻信號。而本側的高頻信號直接從“前置放大”引入小功率信號至收信濾波器。本側停信時，開關門打開，以接收對側傳來的高頻信號。被接收的信號經過高頻解調，被解調成12kHz的中頻信號，再經中頻濾波和放大后輸出兩路信號，一路經“接口回路”作為收信輸出信號送至繼電保護另一路作為通道衰減增加超過3dB的告警指示信號。

收信回路由收信濾波器、高頻解調、收信啟動、接口回路組成。第40頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

該收發(fā)信機具有通道檢查和遠方起動功能。當按動本側“邏輯回路”面板上的試驗按鈕，發(fā)信回路瞬時起信將高頻信號送至對側，對側收信回路收到信號，通過邏輯回路使對側發(fā)信機發(fā)信，這就是遠方起動信功能。通道檢查過程為本側先發(fā)信200ms，然后本側停信5s，再發(fā)10s。本側起動發(fā)信后，遠方起動對側發(fā)信機發(fā)信10s，本側輸出端波形如圖2-9所示。本側信號與對側信號電平不同，以便于區(qū)別。

“保護故障”是保護設備發(fā)生故障時送出的報警，該觸點閉合后經“接口回路”去起動發(fā)信回路發(fā)高頻信號，以閉鎖兩側的保護設備，防止誤跳閘。第41頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六圖2—9通道檢查時高頻信號示意圖第42頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

逆變電源首先將直流變?yōu)榻涣?逆變)，再經降壓、整流、穩(wěn)壓到所需電壓值。對高頻收發(fā)信機有

-40V，+24V，+15V，-15V四組電壓輸出。無論哪一組電壓失壓，都能輸出一個電源故障信號。

高頻收發(fā)信機裝置中的逆變電源是向整個裝置提供直流的穩(wěn)壓電源?；驹砜驁D如圖2—10所示第43頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

圖2-10逆變電源原理框圖第44頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六(二)微波通道

由于電力系統(tǒng)載波通信和運行的發(fā)展，現(xiàn)有電力輸電線路載波頻率已經不夠分配。為解決這個問題，在電力系統(tǒng)中還可采用微波通道。微波的頻段在300～30000MHz間，我國繼電保護的微波通道所用微波頻率一般為2000MHz.

微波通道的示意圖如圖2一11所示。微波信號由一端的發(fā)信機發(fā)出，經連接電纜送到天線發(fā)射，再經過空間的傳播，送到對端的天線，被接收后，由電纜送到收信機中。微波信號傳送距離一般不超過40～60km，若超過這個距離，就要增設微波中繼站來轉送第45頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

圖2一11微波通道示意圖1一定向天線；2一連接電纜；3一收發(fā)信機；4一繼電部分第46頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

微波通道與電力輸電線路沒有直接的聯(lián)系，這樣線路上任何故障都不會破壞通道的工作，所以不論是內部或外部短路故障時，微波通道都可以傳送信號，而且不存在防止工頻高壓對人身和二次設備的安全問題，輸電線路的檢修和運行方式的改變也不影響通道的工作。利用微波通道構成的繼電保護稱為微波保護第47頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六(三)光纖通道

光纖用來傳遞光信號，它是一種很細的空心石英絲或玻璃絲，直徑僅為100～200m。

光纖通道的通信容量大，可以節(jié)約大量有色金屬材料，敷設方便，抗腐蝕不易潮，不受外界電磁干擾。但用于長距離線路時，需采用中繼器及附加設備。

光纖通道已在繼電保護中應用。光纖通道傳送的信號頻率在1014Hz左右。由光纖通道構成的繼電保護稱為光纖繼電保護圖2—12為光纖通道的示意圖光發(fā)送器的作用是將電信號轉換為光信號輸出。光接收器是將接收的光信號轉換為電信號輸出。第48頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六圖2一12光纖通道示意圖第49頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六(四)高頻電流的傳輸衰耗1．衰耗的一般概念

高頻電流在通道上傳輸會有損耗，在高頻電路中將這種損耗稱作衰耗。其大小用電平表示

電平是一種表示功率相對大小的參數(shù)。電平值一般是指兩點間功率P1和P2比值的對數(shù)，單位是分貝(dB)或奈培(Np)。

電平的分貝值為：第50頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六2．高頻電路的分析方法

頻率越高線路長度與波長的比例越大；因此，在高頻電路中的參數(shù)不能采用集總參數(shù)，只能采用分布參數(shù)分析。3．高頻參數(shù)的測試

測試高頻參數(shù)只能采用電平表，通過電平的大小可計算出高頻功率、高頻電流、高頻電壓表。第51頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六三、高頻通道的工作方式（一）正常時無高頻電流方式（故障時發(fā)信）當電力系統(tǒng)故障時，發(fā)信機由啟動元件啟動發(fā)信，通道中才有高頻電流出現(xiàn)。正常運行時，高頻通道中無高頻電流通過；優(yōu)點：可以減少對通道中其他信號的干擾，可延長收發(fā)信機的壽命。缺點：要有啟動元件，延長了保護的動作時間，需要定期啟動發(fā)信機來檢查通道是否良好。第52頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六（二）正常時有高頻電流方式（長期發(fā)信）

正常運行時，發(fā)信機發(fā)信，通道中有高頻電流通過優(yōu)點：

使高頻通道處于經常的監(jiān)視狀態(tài)，可靠性較高；保護裝置中無需收發(fā)信機的啟動元件，使保護簡化，并可提高保護的靈敏度。缺點：收發(fā)信機的使用年限減少，通道間的干擾增加第53頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六（三）

移頻方式

當線路發(fā)生短路故障時，高頻保護控制發(fā)信機移頻，發(fā)出f2頻率的高頻電流。

正常運行時，發(fā)信機發(fā)出f1頻率的高頻電流，用以監(jiān)視通道及閉鎖高頻保護。

移頻方式能經常監(jiān)視通道情況，提高通道工作的可靠性，加強了保護的抗干擾能力。第54頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六四、高頻信號對于移頻方式，故障時發(fā)出的某一頻率的高頻電流為有信號。高頻信號與高頻電流是不同的概念信號是在系統(tǒng)故障時，用來傳送線路兩端信息的對于故障時發(fā)信方式，有高頻電流，就是有信號；對于長期發(fā)信方式，無高頻電流，就是有信號。按高頻信號的作用允許信號跳閘信號閉鎖信號第55頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六1．閉鎖信號

由于這一方式只要求外部故障時通道才傳送高頻信號，而內部故障時則不傳遞高頻信號。因此，線路故障對傳送閉鎖信號無影響，通道可靠性高。所以，在輸電線路作高頻通道時，廣泛采用故障啟動發(fā)信方式。是制止保護動作將保護閉鎖的信號

當線路內部故障時，兩端保護不發(fā)出閉鎖信號，通道中無閉鎖信號，保護作用于跳閘。無閉鎖信號是保護動作于跳閘的必要條件邏輯圖如圖2—13(c)所示

當線路外部短路故障時，通道中有高頻閉鎖信號，兩端保護不動作。第56頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六(c)閉鎖信號(b)允許信號(a)跳閘信號第57頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六2．允許信號

這一方式在外部故障時不出現(xiàn)因允許信號使保護誤動作的問題，不需要進行時間配合，因此保護的動作速度可加快。是允許保護動作于跳閘的高頻信號收到高頻允許信號是保護動作于跳閘的必要條件圖2—13(b)是允許信號的邏輯圖從圖中可見：

只有在繼電保護動作的同時又有允許信號時，保護才能動作于跳閘。第58頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六3．跳閘信號

只要收到對端發(fā)來的跳閘信號，保護就動作于跳閘，不管本端保護是否啟動。，它與本端繼電保護部分具有“或”邏輯關系。是線路對端發(fā)來的直接使保護動作于跳閘的信號跳閘信號的邏輯圖如圖2—13(a)所示第59頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六一、高頻閉鎖方向保護的基本原理§2—3高頻閉鎖方向保護比較線路兩端的短路功率方向保護采用故障時發(fā)信方式

當系統(tǒng)發(fā)生故障時，接受反向功率的那一側發(fā)高頻信號，收信機收到高頻信號保護不動作(收信機采用單頻制，及本側收信機既可接收本側發(fā)信機發(fā)出的信號也可接收對側發(fā)信機發(fā)出的信號)，故稱為高頻閉鎖方向保護。規(guī)定:從母線流向線路正方向從線路流向母線負方向第60頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六現(xiàn)以圖2-14為例來說明保護裝置的工作原理

設在線路BC上發(fā)生故障．則短路功率的方向如圖所示。安裝在線路BC兩端的高頻閉鎖方向保護3和4的功率方向為正，故保護3、4都不發(fā)出高頻閉鎖信號，保護動作，瞬時跳開兩端的斷路器。但對非故障線路AB和CD，其靠近故障一端的功率方向為由線路流向母線，即功率方向為負，則該端的保護2和5發(fā)出高頻信號。此信號一方面被自己的收信機接收，同時經過高頻通道把信號分別送到對端的保護1和6，使得保護裝置1、2和5、6都被高頻信號閉鎖，保護不動作。

評價：

利用非故障線路功率為負的一側發(fā)高頻信號，閉鎖非故障線路的保護防其誤動，這樣就可以保證在內部故障并伴隨有通道的破壞時，故障線路的保護裝置仍然能夠正確動作。這是它的主要優(yōu)點．也是高頻閉鎖信號工作方式得到廣泛應用的主要原因之一。第61頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六二、高頻閉鎖方向保護的啟動方式及工作原理啟動元件主要用于故障時啟動發(fā)信機，發(fā)出高頻閉鎖信號；主要測量故障方向，在保護的正方向故障時準備好跳閘回路。方向元件構成高頻閉鎖方向保護按啟動元件的不同可以分為三種：1．非方向性啟動元件的高頻閉鎖方向保護電流元件啟動的高頻閉鎖方向保護構成框圖如圖2—15所示

被保護線路兩側裝有相同的半套保護。圖中KA1、KA2為電流啟動元件，故障時啟動發(fā)信機和跳閘回路，KA1的靈敏度高(整定值小)，用于啟動發(fā)信；KA2的靈敏度較低(整定值較高)，用于啟動跳閘。S為方向元件，只有測得正方向故障時才動作。第62頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

圖2—15電流元件啟動的高頻閉鎖方向保護原理(a)原理框圖(b)系統(tǒng)圖第63頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

區(qū)外故障，啟動元件動作，啟動發(fā)信機發(fā)信，但靠近故障點的那套保護接受的是反方向電流，方向元件S不動作，兩側收信機均能收到這側發(fā)信機發(fā)出的高頻信號，保護被閉鎖，有選擇地不動作。圖2—15所示保護的工作原理如下：

正常運行時，啟動元件不動作，發(fā)信機不發(fā)信，保護不動作。(3)內部故障時，兩側保護的啟動元件啟動。KA1啟動發(fā)信，KA2啟動跳閘回路，兩側方向元件均測得正方向故障而動作，經t2延時后，將控制門JZ1閉鎖，使兩側發(fā)信機均停信，此時兩側收信機收不到信號，兩側控制門JZ2均開放，故兩側保護都動作于跳閘。第64頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

采用兩個靈敏度不同的電流啟動元件，是考慮到被保護線路兩側電流互感器的誤差不同和兩側電流啟動元件動作值的誤差。如果只用一個電流啟動元件，在被保護線路外部短路而短路電流接近啟動元件動作值時，近短路點側的電流啟動元件可能拒動，導致該側發(fā)信機不發(fā)信；而遠離短路側的電流啟動元件可能動作，導致該側收信機收不到高頻信號，從而引起該側斷路器誤跳閘。采用兩個動作電流不等的電流啟動元件，就可以防止這種無選擇性動作。用動作電流較小的電流啟動元件KA1去啟動發(fā)信機，用動作電流較大的啟動元件KA2啟動跳閘回路，這樣，被保護線路任一側的啟動元件KA2動作之前，兩側的啟動元件KA1都已先動作，從而保證了在外部短路時發(fā)信機能可靠發(fā)信，避免了上述誤動作。第65頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

時間元件KT1是瞬時動作、延時返回的時間電路，它的作用是在啟動元件返回后，使接收反向功率那一側的發(fā)信機繼續(xù)發(fā)閉鎖信號。這是為了在外部短路切除后，防止非故障線路接收正向功率的那一側，方向元件在閉鎖信號消失后來不及返回而發(fā)生誤動。時間元件KT2是延時動作、瞬時返回的時間電路，它的作用是為了推遲停信和接通跳閘回路的時間，以等待對側閉鎖信號的到來。在區(qū)外故障時，讓遠故障點側的保護收到對側送來的高頻閉鎖信號，從而防止保護誤動。第66頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六2．遠方啟動

在外部短路時，任何一側啟動元件啟動后，不僅啟動本側發(fā)信機，而且通過高頻通道用本側發(fā)信機發(fā)出的高頻信號啟動對側發(fā)信機，在兩側相互遠方起信后，為了使發(fā)信機固定啟動一段時間，設置了時間元件KT3該元件瞬時啟動，經t3固定時間返回，時間t3就是發(fā)信機固定啟動時間。在收信機收到對側發(fā)來的高頻信號時，時間元件K13立即發(fā)出一個持續(xù)時間t3的脈沖，經或門H、JZl，使發(fā)信機發(fā)信。經過時間t3后，遠方啟動回路就自動切斷。t3的時間應大于外部短路可能持續(xù)的時間，一般取5~8S.圖2—16為遠方啟動方式的高頻閉鎖方向保護原理框圖

這種啟動方式只有一個啟動元件KA，發(fā)信機既可由啟動元件啟動；也可由收信機收到對側高頻信號后，經延時元件KT3，或門H，禁止門JZl啟動發(fā)信，這種啟動方式稱為遠方啟動。第67頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

圖2—16遠方啟動的高頻閉鎖方向保護原理框圖第68頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

在外部短路時，如果近故障側啟動元件不動作，遠離短路側的啟動元件啟動，則近故障點側的保護可由遠方啟動，將對端保護閉鎖，防止遠短路點側的保護誤動作。為此在t2延時內，一定要收到對側發(fā)回的高頻信號，以保證JZ2一直閉鎖。因此，t2的延時應大于高頻信號在高頻通道上往返一次所需的時間。遠方啟動方式的主要缺點是在單側電源下內部短路時，受電側被遠方啟動后不能停信，這樣就會造成電源側保護拒動。因此，單側電源輸電線路的高頻保護不采用遠方啟動方式。第69頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六3．方向元件啟動的高頻閉鎖方向保護

方向元件啟動的高頻閉鎖方向保護原理框圖如圖2—17所示，它的工作原理與圖2一15的工作原理基本相同，所不同的是將啟動元件換成了S_。線路兩側裝設完全相同的兩個半套保護，采用故障時發(fā)信并使用閉鎖信號的方式。圖中s_為反方向短路動作的方向元件，即反方向短路時，s_有輸出，用以啟動發(fā)信。s+為正方向短路動作的方向元件，即正方向故障時，s+有輸出，啟動跳閘回路。為區(qū)分正常運行和故障，方向元件一般采用負序功率方向元件，保護裝置動作過程如下。第70頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六第71頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

正常運行時，兩側保護的方向元件均不動作，既不起動發(fā)信，也不開放跳閘回路。

區(qū)外故障時（K點），遠故障點M側的正方向元件SM+有輸出，準備跳閘；近故障點側的反方向元件SN-有輸出，起動發(fā)信機發(fā)出高頻閉鎖信號。兩側收信機均收到閉鎖信號后，將控制門JZ2關閉，兩側保護均被閉鎖。

區(qū)內故障時，兩側反方向短路方向元件SM-、SN-都無輸出，兩側的發(fā)信機都不發(fā)信，收信機收不到信號，控制門JZ2開放，同時兩側正方向短路方向元件均有輸出，經t2延時后，兩側斷路器同時跳閘。單側電源線路區(qū)內故障時，受電側肯定不發(fā)信，不會造成保護拒動。

第72頁，共78頁，2023年，2月20日，星期六

設置t2延時電路的目的，與圖3-15中t2相同。t2延時動作后將控制門JZ1關閉，這可防止區(qū)外故障的暫態(tài)過程中，保護動作。設置t1延時返回電路的目的是，在區(qū)外故障切除后，繼續(xù)一段時間發(fā)信，避免遠故障點側的保護因高頻閉鎖信號過早消失及本側的方向元件遲返回而造成誤動。由于起動元件換成了方向元件，僅判別方向，沒