電力系統(tǒng)繼電保護(hù)劉學(xué)軍編制4.4電網(wǎng)高頻保護(hù)4.4電網(wǎng)高頻保護(hù)1高頻保護(hù)的工作原理及分類2高頻通道3高頻通道的衰耗和裕度4高頻閉鎖距離保護(hù)5相差高頻保護(hù)4.4.1高頻保護(hù)的工作原理及分類1、高頻保護(hù)的工作原理

在高壓輸電線路上，要求無延時地切除被保護(hù)線路內(nèi)部的故障。此時電流保護(hù)和距離保護(hù)都不能滿足要求?？v聯(lián)差動保護(hù)可以實現(xiàn)全線速動。但其需敷設(shè)與被保護(hù)線路等長的輔助導(dǎo)線，這在經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上都難以實現(xiàn)。解決辦法：采用高頻保護(hù)1、高頻保護(hù)的工作原理是利用現(xiàn)代通訊中的高頻通訊技術(shù)。用高頻載波代替輔助導(dǎo)線，傳送線路兩側(cè)電信號，所以高頻保護(hù)的原理是反應(yīng)被保護(hù)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(hù)是否動作。高頻保護(hù)與線路的縱聯(lián)差動保護(hù)類似，正常運行及區(qū)外故障時，保護(hù)不動，區(qū)內(nèi)故障全線速動。目前，高頻保護(hù)是220KV及以上電壓級復(fù)雜電網(wǎng)的主保護(hù)方式。在110～220KV輸電線路上高頻保護(hù)的動作時間為50毫秒左右，在330千伏及以上的輸電線路上動作時間在40毫秒以下。

。2、高頻保護(hù)的分類1、按反應(yīng)工頻電氣量和非工頻電氣量分兩大類。1）根據(jù)比較被保護(hù)線路兩端的功率方向的原理構(gòu)成的保護(hù)有距離高頻保護(hù)；2）根據(jù)比較被保護(hù)線路兩端工頻電流相位的原理構(gòu)成的保護(hù)有相差高頻保護(hù)；3）反應(yīng)非工頻電氣量的保護(hù)有高頻電流保護(hù)；反應(yīng)暫態(tài)過程的高頻保護(hù)有脈沖數(shù)字式高頻保護(hù)。2、按通道工作頻率分為電力載波（50～300kHz）；微波（3000～30000MHz）。3、按高頻信號作用分為閉鎖信號；允許信號及跳閘信號。4、按通道工作方式分為線路正常運行時長期發(fā)信和只有在線路故障時發(fā)信的故障啟動發(fā)信方式。5、按對高頻信號的調(diào)制方式分為幅度調(diào)制和頻率調(diào)制。6、按對兩端高頻信號的頻率的異同可分為單頻制和雙頻制。3、高頻保護(hù)的構(gòu)成高頻保護(hù)由繼電部分和通信部分構(gòu)成。

通訊部分由收發(fā)信機和通道組成。構(gòu)成高頻保護(hù)的方框圖如圖4-11所示。下面以反映工頻電氣量的高頻保護(hù)為例，說明繼電部分和通信部分的工作情況。繼電部分發(fā)信機發(fā)信機繼電部分MN收信機收信機通信部分通道圖4-11高頻保護(hù)結(jié)構(gòu)方框圖3、高頻保護(hù)的構(gòu)成繼電部分根據(jù)被反應(yīng)的工頻電氣量性質(zhì)的高頻信號（這高頻信號通過通道，從線路一端傳送到另一端，對端收信機收到高頻信號后，將該高頻信號還原成繼電部分所需的工頻信號通過繼電部分進(jìn)行比較），決定保護(hù)裝置是否動作。這高頻信號也稱為載波信號，這種通信方式也稱為載波通信，其通道也稱為載波通道。繼電部分發(fā)信機發(fā)信機繼電部分MN收信機收信機通信部分通道圖2-15高頻保護(hù)結(jié)構(gòu)方框圖4.4.2高頻通道繼電保護(hù)高頻通道有三種，電力載波通道；微波通道及光纖通道。1、輸電線路高頻通道1）輸電線路高頻通道的構(gòu)成方式通道載波頻率在50～300kHz，f<50kHz,受工頻電壓干擾大，而各加工設(shè)備構(gòu)成困難；f>300kHz時，高頻能量損耗大大增加。高頻收發(fā)信機與輸電線路連接方式有兩種，一種是將收信機連接在一相導(dǎo)線與大地之間，稱為“相--地”制高頻通道；另一種是將收信機連接在兩相導(dǎo)線之間，稱為“相—相”制高頻通道?！跋唷亍敝聘哳l通道2）“相—地”制高頻通道的主要設(shè)備目前應(yīng)用比較廣泛的載波通道是“導(dǎo)線一大地”制。

高頻阻波器高頻阻波器是由電感線圈和可調(diào)電容組成，當(dāng)通過載波頻率時，它所呈現(xiàn)的阻抗最大。對工頻電流而言，阻抗較小，因而工頻電流可暢通無阻，不會影響輸電線路正常傳輸。結(jié)合電容器

它是一個高壓電容器，電容很小，對工頻電壓呈現(xiàn)很大的阻抗，使收發(fā)信機與高壓輸電線路絕緣，載頻信號順利通過。結(jié)合電容器2與連接濾波器3組成帶通濾波器，對載頻進(jìn)行濾波。連接濾波器

它是一個可調(diào)節(jié)的空心變壓器，與結(jié)合電容器共同組成帶通濾波器，連接濾波器起著阻抗匹配的作用，并減少高頻信號的損耗，增加輸出功率。

4-14“相-地”制高頻通道原理接線高頻電纜用來連接戶內(nèi)的收發(fā)信機和裝在戶外的連接濾波器。為屏蔽干擾信號，減少高頻損耗，采用單芯同軸電纜，其波阻抗為100Ω。4-14“相-地”制高頻通道原理接線保護(hù)間隙保護(hù)間隙是高頻通道的輔助設(shè)備。用它來保護(hù)高頻電纜和高頻收發(fā)信機免遭過電壓的襲擊。4-14“相-地”制高頻通道原理接線接地刀閘

接地刀閘也是高頻通道的輔助設(shè)備。在調(diào)整或檢修高頻收發(fā)信機和連接濾波器時，用它來進(jìn)行安全接地，以保證人身和設(shè)備的安全。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(hù)來控制。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。2、微波通道我國繼電保護(hù)的微波通道用頻率為2000MHz,6000～8000MHz.微波通道示意圖如圖4-5。微波直線傳播需要設(shè)中繼站，50m高微波天線可以通訊距離為50m左右。定向天線連接電纜收發(fā)信機收發(fā)信機繼電部分MN圖4-5微波通道示意圖3、光纖通訊由光纖通道構(gòu)成的保護(hù)稱為光纖繼電保護(hù)。光纖通道由光發(fā)送器、光纖和光接收器組成。信號處理光發(fā)送器光接收器信號處理光纖電信號輸入電信號輸出圖4-17光纖通道示意圖1、光發(fā)送器。光發(fā)送器作用是將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘栞敵觥?、光接收器。光接收器作用是將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栞敵?，通常采用光電二極管構(gòu)成。3、光纖。光纖用來傳遞光信號，是一種很細(xì)的空心石英絲或玻璃絲。直徑僅為100～2004.4.3高頻通道的衰耗和裕度1、高頻通道的衰耗

輸電線路載波通道由輸電線路、加工設(shè)備和收發(fā)信機組成。所謂通道衰耗是指載波信號通過上述設(shè)備時信號的衰耗。如輸電線路，在波的傳輸過程中，波幅按指數(shù)規(guī)律衰減。高頻阻波器投入運行后，由于背后母線上接有眾多電氣設(shè)備（如母線、變壓器等），它們對地電容很大，因此，母線高頻等效阻抗很小，并且阻抗性質(zhì)隨運行方式改變而變化，可能是容性的也可能是感性的。而阻波器工作點在諧振頻率f0附近，可能工作在感性狀態(tài)也可能工作在容性狀態(tài)。若母線高頻等效阻抗和阻波器阻抗性質(zhì)不同時，可能導(dǎo)致電抗部分互相抵消，使分支路阻抗下降，流經(jīng)阻波器的高頻電流增大，引起分流損耗。連接濾波器的電感、電容元件也要產(chǎn)生損耗。2、通道裕度

輸電線路高壓系統(tǒng)的斷路器操作、短路故障、遭受雷擊、電暈和絕緣子放電等情況都可能通過耦合電容和連接濾波器對高頻收發(fā)信機產(chǎn)生干擾信號。為了擋住干擾信號，在收信機輸入回路中加一門檻電壓。為了保證收信機可靠工作，發(fā)信機發(fā)出的信號減去衰耗，還要考慮留有一定的裕度。這個裕度稱為通道裕度。用下式表示：

式中pG——發(fā)信電平；

pR——收信電平；

b——通道總衰耗。

根據(jù)運行經(jīng)驗，通道裕度△b一般應(yīng)大于6.68~8.69dB,考慮到導(dǎo)線覆冰的介質(zhì)損失，使輸電線路衰耗增加，所以在易結(jié)冰地區(qū)，△b=8.69~13.03dB｛｝(4-28)3、高頻通道的工作方式高頻通道的工作方式分成三種，正常時有高頻電流、正常時無高頻電流和移頻信號三種工作方式。1、正常時無高頻電流工作方式只在系統(tǒng)故障時發(fā)信機啟動發(fā)信，通道中才有高頻電流通過。故稱為“故障發(fā)信方式”。這種方式應(yīng)用廣泛。2、正常時有高頻電流工作方式正常時通道有高頻電流通過，稱為“長期發(fā)信方式”。優(yōu)點是通道的工作狀態(tài)可以監(jiān)視，可靠性高，無需發(fā)信啟動元件。在這兩種工作方式中，按傳送的信號性質(zhì)，又可以分為傳送閉鎖信號、允許信號和跳閘信號三種類型。3、高頻通道的工作方式3、移頻工作方式在正常運行時，發(fā)信機發(fā)出頻率為f1的高頻電流，用于監(jiān)視通道及閉鎖高頻保護(hù)。當(dāng)線路發(fā)生故障，保護(hù)停止發(fā)出f1；改發(fā)頻率f2的高頻電流。這種工作方式，稱為移頻工作方式。按傳遞信號性質(zhì)，分為直接比較方式，和間接比較方式。3、高頻通道的工作方式（1）直接比較方式直接比較方式是將線路兩端的工頻交流電氣量轉(zhuǎn)換成高頻信號直接到對端去，在兩端的保護(hù)裝置中比較，以決定保護(hù)是否動作。如電流相位差高頻保護(hù)屬于這一類比較方式。（2）間接比較方式間接比較方式是線路兩端保護(hù)裝置只各自反應(yīng)本端的交流電氣量，高頻通道只是將兩端保護(hù)和對故障判斷的高頻信號傳到對端去，然后兩端根據(jù)本端和對端保護(hù)對短路判斷的結(jié)果進(jìn)行間接比較，以決定保護(hù)是否動作。如方向高頻保護(hù)就屬于這一比較方式。收不到這種信號是高頻保護(hù)動作跳閘的必要條件。收到這種信號是高頻保護(hù)動作跳閘的必要條件。1、閉鎖信號：2、允許信號：

高頻信號作用是當(dāng)線路內(nèi)部故障時，將保護(hù)開放，允許保護(hù)跳閘；當(dāng)線路外部故障，把保護(hù)閉鎖。按高頻信號的作用可以分為閉鎖信號、允許信號及跳閘信號。保護(hù)元件&

閉鎖信號保護(hù)元件≥1

允許信號3、傳送跳閘信號收到這種信號是保護(hù)動作于跳閘充分而必要條件的條件。保護(hù)元件≥1對端發(fā)來跳閘信號4、兩端發(fā)信機工作頻率的確定

按線路兩端發(fā)信機工作頻率的異同，高頻通道有單頻制和雙頻制兩種。1、單頻制高頻通道中只有一個工作頻率，線路兩端工作頻率相同，線路兩端發(fā)信機發(fā)出的高頻電流都能為兩端的收信機所接收。單頻制也存在一些問題要解決，如下面三個問題：（1）頻拍現(xiàn)象（2）高頻信號傳遞時間（3）高頻電流反射(1)頻拍現(xiàn)象所謂頻拍現(xiàn)象是指兩個幅值相等而頻率不同，但很接近的正弦波迭加時出現(xiàn)下述現(xiàn)象，設(shè)定線路兩端送來高頻信號電壓分別為：

則收信機輸入端的合成電壓為：（4-41）（4-42）由式（4-42）可知，u是一個脈動電壓，其包絡(luò)線的頻率為，波形如圖4-41所示。它的幅值為隨時間t在0～2UM之間變化，出現(xiàn)間斷點。其波形不是通道中連續(xù)的發(fā)信高頻電流。這種頻拍現(xiàn)象，會引起高頻保護(hù)誤動作。(1)頻拍現(xiàn)象圖4-41頻拍現(xiàn)象(2)高頻信號傳送時間

高頻電流在通道中傳輸要一定時間，可用下式計算：

式中——高頻通道的長度，km;

v——高頻電流傳播速度，為光速。用工頻電角度表示：

由上式可知，當(dāng)線路長度為100m時，高頻電流在通道傳送時間相當(dāng)于工頻電角度6°，這對直接比較方式高頻保護(hù)將產(chǎn)生影響。

(3)高頻電流的反射

高頻電流從發(fā)信機端傳送到對端，又從對端反射回來，反射回來的高頻電流經(jīng)歷的時間是本端到對端時間的兩倍，即有電角度的時間延遲，這對直接比較式高頻保護(hù)將產(chǎn)生不良影響。2.雙頻制

在高頻通道中有兩個工作頻率，即兩端發(fā)信機工作頻率不同，線路任一端收信機只能收到對端發(fā)來的高頻信號，而不能收到本端發(fā)出的高頻信號。這樣就不會出現(xiàn)頻拍現(xiàn)象了。解決了高頻電流在通道傳送過程中出現(xiàn)的時間延遲和反射信號的不良影響的問題。但是雙頻制的缺點是頻帶寬，增加了通道擁擠的困難。

4.5高頻閉鎖方向保護(hù)高頻閉鎖方向保護(hù)是通過高頻通道間接比較被保護(hù)線路兩側(cè)的功率方向，以判別是被保護(hù)范圍內(nèi)部故障還是外部故障。4.5.1高頻閉鎖方向保護(hù)的基本原理

高頻閉鎖方向保護(hù)是通過高頻通道間接比較被保護(hù)線路兩端的功率方向，以判斷是被保護(hù)范圍內(nèi)部故障還是外部故障。保護(hù)采用故障時發(fā)信方式，并規(guī)定線路兩端功率從母線流向線路時為正方向，由線路流向母線為負(fù)方向。一、高頻閉鎖方向保護(hù)的基本原理K1K2當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，若功率方向為正，則高頻發(fā)信機不發(fā)信，若功率方向為負(fù)，則發(fā)信機發(fā)信。如圖4-19所示圖4-19高頻閉鎖方向保護(hù)原理示意圖一、高頻閉鎖方向保護(hù)的基本原理如圖4-19所示，在被保護(hù)線路兩端都裝有功率方向元件。當(dāng)線路BC的K點發(fā)生短路時，靠近故障點的一端保護(hù)2和5功率為負(fù)，所以保護(hù)2和5應(yīng)發(fā)出高頻閉鎖信號，通過高頻通道送到線路對端保護(hù)1和6，雖然對端1和6功率方向為正，但收到對端發(fā)來的高頻閉鎖信號，故這一端保護(hù)1和6也不會動作。對于故障線路BC兩端保護(hù)3和4處功率方向都是從母線流向線路，功率方向為正，兩端保護(hù)3和4都不發(fā)閉鎖信號，故兩端高頻收信機都收不到高頻閉鎖信號，斷路器3QF和4QF無延時跳閘。K圖4-194.5.2高頻閉鎖方向保護(hù)的啟動方式1、電流啟動方式

電流元件啟動的高頻閉鎖方向保護(hù)構(gòu)成框圖如圖4-20a所示。圖中1KA、2KA為電流啟動元件，KW為功率方向元件。1KA的靈敏性較高，用以啟動發(fā)信；2KA靈敏性較低，用以啟動跳閘回路。采用兩個電流元件的原因是當(dāng)外部故障時，遠(yuǎn)故障點端的保護(hù)感受到的情況與內(nèi)部故障一樣，此時主要依靠近故障點端保護(hù)發(fā)出高頻信號，將遠(yuǎn)故障點端保護(hù)閉鎖，防止其誤動作。因此，外部故障時，保護(hù)正確動作的必要條件是近故障點端的發(fā)信機必須啟動發(fā)信。1、電流啟動方式圖4-20電流元件啟動高頻閉鎖方向保護(hù)原理框圖1、電流啟動方式

如果遠(yuǎn)故障點端跳閘回路啟動，而近故障點端發(fā)信機又未啟動發(fā)信，將導(dǎo)致保護(hù)誤動作，因此，兩端的電流啟動元件的靈敏性必須要配合好。所以采用兩個電流啟動元件，用靈敏性高的1KA可靠地啟動發(fā)信，用靈敏性較低的元件2KA啟動跳閘回路，即可避免這種誤動作。啟動元件1KA的動作電流按躲開正常運行時最大負(fù)荷電流整定，即1、電流啟動方式

Krel——可靠系數(shù)，取1.2；KSS——自啟動系數(shù)，取1～1.5；K—返回系數(shù)，取0.85。

啟動元件2KA的動作電流按與1KA作靈敏性配合整定。一般取2KA的動作電流Iop。2=（1.5～2）Iop.1，并按線路末端短路進(jìn)行靈敏系數(shù)校驗，要求靈敏系數(shù)大于等于2。2、遠(yuǎn)方啟動方式

遠(yuǎn)方啟動的高頻閉鎖方向保護(hù)框圖如圖8-13所示，除保護(hù)的電流元件KA啟動外，收信機收到對端的高頻信號后，經(jīng)延時元件3KT、或門1，禁止門2也可啟動發(fā)信，這種啟動方式稱為遠(yuǎn)方啟動。圖4-22遠(yuǎn)方啟動的高頻閉鎖方向保護(hù)框圖（1）內(nèi)部故障故障時分析1）內(nèi)部故障，線路兩端KA和KW均啟動，經(jīng)禁止門2啟動發(fā)信機，延時t2后，禁止門閉鎖，發(fā)信機停止發(fā)信，收信機收不到高頻閉鎖信號，禁止門3開放兩端同時跳閘。2）對于單端電源供電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部短路故障時，電源側(cè)發(fā)信機發(fā)信，將高頻信號傳送到對端，并啟動發(fā)信機發(fā)信，電源側(cè)禁止門3連續(xù)收到高頻閉鎖信號，保護(hù)不能跳閘。這是遠(yuǎn)方啟動方式的缺點3）對于內(nèi)部故障且一端斷路器跳閘，由該端斷路器常閉輔助接點QF1將禁止門2長期閉鎖。發(fā)信機不能遠(yuǎn)方啟動。電源側(cè)保護(hù)在延時t2后跳閘。（2）外部故障故障時分析

當(dāng)外部故障時，近故障點端保護(hù)啟動元件不啟動，而對端保護(hù)的啟動元件啟動。短時發(fā)信，則近故障點端的保護(hù)可由遠(yuǎn)方啟動發(fā)信，將對端保護(hù)閉鎖。時間元件2KT的整定值必須大于高頻信號在線路上往返一次所需時間，一般取t2=20ms。這樣，在外部故障時，遠(yuǎn)故障點端的收信機才能在t2時間內(nèi)收到近故障點端用遠(yuǎn)方啟動方式發(fā)出的高頻信號閉鎖信號。將保護(hù)可靠閉鎖。

延時元件3KT瞬時啟動，經(jīng)固定時間t3延時返回。當(dāng)兩端發(fā)信機被遠(yuǎn)方啟動發(fā)信后，均自發(fā)自收，形成閉環(huán)。設(shè)置時間元件3KT可使遠(yuǎn)方啟動發(fā)信，持續(xù)時間t3，然后自動解環(huán)停信。t3按大于外部短路可能持續(xù)的最大時間整定，一般取5～8s。這是因為在外部故障切除前，若近故障點端的發(fā)信機由遠(yuǎn)方啟動的高頻發(fā)信機停止發(fā)信。對端保護(hù)因收不到高頻閉鎖信號而誤動作。（2）外部故障故障時分析

采用遠(yuǎn)方啟動方式，只需設(shè)一個啟動元件，可以提高保護(hù)靈敏性，但采用遠(yuǎn)方啟動方式，其動作較慢，在單端電源線路內(nèi)部故障時，受電端保護(hù)由遠(yuǎn)方啟動發(fā)信，電源端保護(hù)可能被閉鎖而無法動作跳閘，這是遠(yuǎn)方啟動的缺點。但如受電端斷路器已跳開,由該端斷路器常閉輔助觸點QF1將禁止門2長期閉鎖,發(fā)信機不能遠(yuǎn)方啟動,則電源端保護(hù)可在2KT延時后跳閘。4.5.2高頻閉鎖方向保護(hù)的基本構(gòu)成高頻閉鎖方向保護(hù)的基本構(gòu)成如圖4-20所示。線路兩端保護(hù)結(jié)構(gòu)相同，圖4-20中為半套保護(hù)裝置，整套保護(hù)裝置均由啟動元件KA、功率方向元件KW、記憶元件1KT、時間元件2KT，與門1和禁止門2、3及收、發(fā)信機組成。圖4-20高頻閉鎖方向保護(hù)構(gòu)成原理主框圖禁止門禁止門4.5.2高頻閉鎖方向保護(hù)的基本構(gòu)成1、

在正常運行情況下，啟動元件不動作，發(fā)信機不發(fā)信，跳閘回路不開放。2、當(dāng)線路內(nèi)部發(fā)生短路故障時，線路兩端的啟動元件和功率方向元件均動作，與門1有輸出，經(jīng)時間元件2KT延時t2時間后有輸出，通過禁止門2將由啟動元件啟動發(fā)信機的發(fā)信狀態(tài)停止，收信機收不到信號，禁止門3開放，接通跳閘回路，跳開線路兩端斷路器。圖4-20高頻閉鎖方向保護(hù)構(gòu)成原理主框圖禁止門禁止門二、高頻閉鎖方向保護(hù)的基本構(gòu)成3、當(dāng)發(fā)生外部故障時，近故障點端的短路功率從線路指向母線，功率方向元件不啟動，不滿足與門1動作條件，禁止門2開放。啟動元件由于無方向性啟動，通過記憶元件1KT、禁止門2瞬時啟動發(fā)信機發(fā)信，高頻信號經(jīng)通道傳送到對端，對端收信機和本端收信機都收到高頻信號，本端收信機輸出信號將禁止門3閉鎖，禁止跳閘。圖4-20高頻閉鎖方向保護(hù)構(gòu)成原理主框圖禁止門禁止門4.5.3負(fù)序高頻閉鎖方向保護(hù)方向高頻保護(hù)在系統(tǒng)振蕩時可能誤動，如何防止系統(tǒng)振蕩的影響?解決方法：采用負(fù)序高頻閉鎖方向保護(hù)。4.5.3負(fù)序高頻閉鎖方向保護(hù)圖4-24負(fù)序功率高頻閉鎖方向保護(hù)原理框圖4.5.3負(fù)序高頻閉鎖方向保護(hù)圖8-14所示為一負(fù)序功率高頻閉鎖方向保護(hù)原理框圖。1KW和2KW分別為反方向和正方向負(fù)序功率方向元件。反向功率負(fù)序元件1KW用以啟動發(fā)信，正向功率負(fù)序元件2KW用以停止發(fā)信，并與負(fù)序電流啟動元件KAN一道啟動跳閘回路，以防止因2KW故障或受干擾誤啟動，引起保護(hù)誤動作。為保證外部故障時優(yōu)先發(fā)出閉鎖信號，1KW的靈敏性應(yīng)高于2KW的靈敏性，而1KW的動作時間應(yīng)比2KW的動作時間短。4.5.3負(fù)序高頻閉鎖方向保護(hù)

高頻閉鎖方向保護(hù)能反映各種短路故障，記憶元件3KT可將三相短路初瞬間出現(xiàn)的負(fù)序分量固定40～60ms。只要負(fù)序分量出現(xiàn)的時間大于正向負(fù)序功率方向元件2KW的動作時間及時間元件2KT的動作時間t2=7ms之和，保護(hù)即能可靠跳閘。記憶元件4KT用來將三相短路初瞬間出現(xiàn)的負(fù)序電流固定150ms。

反方向負(fù)序功率方向元件1KW返回后，經(jīng)時間元件1KT延時t1=100ms才停止發(fā)信。t1應(yīng)大于t3。這樣，當(dāng)外部故障時，在遠(yuǎn)故障點的正向負(fù)序功率元件2KW返回前，保證能收到近故障點端送來的閉鎖信號，因而可防止保護(hù)誤動作。時間元件2KT的動作時間t2=7ms,用來保證外部故障時，遠(yuǎn)故障點端保護(hù)能收到對端送來的閉鎖信號。并通過禁止門4將跳閘回路閉鎖，以防止保護(hù)誤動作。下面對高頻閉鎖方向保護(hù)的工作情況進(jìn)行分析:4.5.3負(fù)序高頻閉鎖方向保護(hù)(1)正常運行時線路正常運行時，沒有負(fù)序分量，故負(fù)序功率方向元件1KW、2KW都不動作，保護(hù)不會動作。（2）發(fā)生外部故障時當(dāng)發(fā)生外部故障時，近故障點端保護(hù)反向負(fù)序功率元件1KW啟動。通過或門1、記憶元件1KT、瞬時啟動發(fā)信機G發(fā)出高頻信號向?qū)Χ藗魉?，同時被本端收信機R接收，從而使線路兩端保護(hù)閉鎖。近故障點端的正向負(fù)序功率方向元件2KW不啟動，禁止門3不會被子閉鎖，發(fā)信機G不會停止發(fā)信。同時與門2無輸出，跳閘回路不啟動。4.5.3負(fù)序高頻閉鎖方向保護(hù)遠(yuǎn)故障點端保護(hù)的反向負(fù)序功率元件1KW不啟動，發(fā)信機G不發(fā)信。正向負(fù)序功率方向元件2KW及電流元件KAN啟動，與門1有輸出。在尚未收到對端傳送來的高頻信號時，禁止門4有輸出，但時間元件2KT要延時7ms后才能動作。在這段時間內(nèi)，一定能收到對端送來的高頻信號，將禁止門4閉鎖，時間元件2KT返回，跳閘回路不啟動。外部故障切除后，近故障點端保護(hù)的反向負(fù)序功率方向元件1KW及電流元件KAN返回。由于記憶元件1KT延時100ms才能返回，使發(fā)信機繼續(xù)發(fā)信100ms。遠(yuǎn)故障點端保護(hù)的正向負(fù)序功率方向元件2KW及電流元件KAN也在外部故障切除后返回。由于在故障切除后100ms內(nèi)尚能收到對端傳送來的高頻信號，從而防止了外部故障切除后，遠(yuǎn)故障點端的正向負(fù)序功率方向元件2KW比對端的反向負(fù)序功率方向元件1KW后返回引起保護(hù)誤動作。4.5.3負(fù)序高頻閉鎖方向保護(hù)(3)發(fā)生內(nèi)部故障時當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時，兩端保護(hù)動作情況相同。反向負(fù)序功率方向元件1KW不啟動，不發(fā)高頻信號。正向負(fù)序功率方向元件2KW及電流啟動元件KAN啟動，與門2有輸出，禁止門4由于未收到高頻信號而開放，經(jīng)過2KT延時t2時間后，記憶元件3KT瞬時啟動，與門5有輸出，保護(hù)動作于跳閘。由于記憶元件3KT和4KT的記憶作用，使內(nèi)部故障短路時，只要有30ms的負(fù)序功率出現(xiàn)，就能使正向負(fù)序功率方向元件2KW啟動(20～30ms),并經(jīng)2KT延時7ms，啟動跳閘回路，使斷路器可靠跳閘。內(nèi)部故障切除后，兩端正向負(fù)序功率元件2KW和電流元件KAN立即返回。正向動作回路經(jīng)3KT延時返回。負(fù)序電流閉鎖回路經(jīng)4KT延時返回。保護(hù)恢復(fù)到再次動作狀態(tài)。4.5.3負(fù)序高頻閉鎖方向保護(hù)（4）手動操作發(fā)出高頻信號手動操作發(fā)出高頻信號時，按下按鈕SB，經(jīng)或門1，記憶元件1KT，禁止門3，使發(fā)信機發(fā)信，以檢查通道是否完好。若在手動發(fā)信同時，發(fā)生內(nèi)部故障，則正向負(fù)序功率方向元件2KW啟動，閉鎖禁止門3，停止發(fā)信。由于電流元件KAN啟動，保護(hù)能動作于跳閘，即不會因檢查通道而影響保護(hù)正常工作。（5）短路功率換向時在圖8-15所示網(wǎng)絡(luò)中，在線路WL1保護(hù)的相繼動作區(qū)內(nèi)K點發(fā)生短路故障時，在斷路器1QF斷開前，通過線路2WL的功率方向從N端指向M端，如圖8-15中實線方向所示。線路2WL的M端保護(hù)的反方向功率方向元件啟動發(fā)信。N端保護(hù)的正向功率方向元件啟動，但受到M端送來的高頻閉鎖信號，保護(hù)不會動作。由于K點處于線路1WL的相繼動作區(qū)，故1QF先斷開，1QF斷開后，通過線路2WL的功率換向，為從M端流向N端，如圖中虛線方向所示。如果功率換向前，功率正方向端（N）的正向功率方向元件返回時間大于功率換向后功率正方向端（M）正向功率方向元件的動作時間，則功率換向后，將使閉鎖信號中斷，線路2WL的M端收不到閉鎖信號，誤動作跳開3QF。因此，必須保證正向功率方向元件的動作時間小于反向功率方向元件的返回時間。這樣，當(dāng)短路功率換向時，兩端信號才能相互銜接，不出現(xiàn)中斷，保證保護(hù)不誤動作。4.6高頻閉鎖距離保護(hù)和零序保護(hù)

高頻閉鎖方向保護(hù)的優(yōu)點是只能作為本級線路的全線快速保護(hù)，缺點是不能作為下一級線路的后備保護(hù)。距離保護(hù)的優(yōu)點是在多電源復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中有選擇性，不但反應(yīng)故障時電流增大而且反應(yīng)故障時電壓降低，因此，靈敏性較高。缺點是快速性較差，不能實現(xiàn)全線速動。能不能把兩者結(jié)合起來，取兩者的優(yōu)點,屏棄其缺點?答案:可以。做成高頻閉鎖的距離保護(hù)，使得內(nèi)部故障時能夠瞬時動作，而在外部故障時具有不同的時限特性，起到后備保護(hù)的作用。

1、高頻閉鎖距離保護(hù)的工作原理高頻閉鎖保護(hù)主要由啟動元件、距離元件和高頻收發(fā)信機等構(gòu)成。如圖4-25所示，為短時發(fā)信、單頻率高頻閉鎖距離保護(hù)的原理框圖。圖4-25短時發(fā)信、單頻率高頻閉鎖距離保護(hù)的原理框圖。（1）啟動元件啟動元件的主要作用是在故障時啟動發(fā)信機。它由距離保護(hù)本身的啟動元件兼任，在二段式距離保護(hù)中，通常采用負(fù)序電流元件、負(fù)序電壓元件作啟動元件，而在三段式距離保護(hù)中，則采用第三段距離元件作啟動元件，啟動元件一般是無方向性的。在圖4-25中，采用負(fù)序電流元件KAN啟動。（2）距離元件距離元件的作用是判斷故障方向，以控制發(fā)信機是否停止發(fā)信。因此，距離元件必須具有方向性，并能保護(hù)線路全長。通常采用第II段距離元件作為高頻閉鎖距離保護(hù)的距離元件。在距離保護(hù)中，通常采用一個距離繼電器，通過切換方式來作為保護(hù)的第II段。當(dāng)高頻部分退出工作時，應(yīng)將距離元件切換到第I段，恢復(fù)距離保護(hù)第I段正常工作。1、高頻閉鎖距離保護(hù)

（3）高頻收發(fā)信機高頻收發(fā)信機同高頻閉鎖方向保護(hù)相同。圖4-25中只畫出與高頻保護(hù)有關(guān)部分。圖中為距離保護(hù)簡化的兩段式距離保護(hù)裝置。I、II段距離保護(hù)的測量元件ZI、ZII合用一組阻抗繼電器KZ，由切換繼電器KCW實現(xiàn)切換。負(fù)序電流元件KAN即是振蕩閉鎖回路的啟動元件，也是當(dāng)距離保護(hù)獨立工作時距離保護(hù)的啟動元件。它的作用是定時（由4KT提供延時t4）啟動切換繼電器KCW與閉鎖瞬時動作于跳閘回路。當(dāng)三個連接片1XB、2XB和3XB均在上方位置時（圖4-25中位置），保護(hù)按高頻閉鎖距離保護(hù)方式工作，此時通過3XB，經(jīng)KCW將阻抗繼電器切換在第II段。當(dāng)三個連接片1XB、2XB和3XB均在下方位置時，保護(hù)按距離保護(hù)方式獨立工作。1、高頻閉鎖距離保護(hù)

1、內(nèi)部故障時當(dāng)被保護(hù)線路內(nèi)部發(fā)生短路故障時，兩端負(fù)序電流元件KAN啟動。一路經(jīng)時間元件2KT及禁止門6啟動發(fā)信機向?qū)Χ吮Ｗo(hù)發(fā)出高頻閉鎖信號，另一路經(jīng)禁止門5、4或門2為與門1動作準(zhǔn)備條件。與此同時，阻抗繼電器KZ（ZII）動作后與門1開放，一方面準(zhǔn)備發(fā)保護(hù)跳閘信號，另一方面閉鎖禁止門6，使本端發(fā)信機停止發(fā)信。同樣，對端阻抗測量元件ZII也動作，使對端也停止發(fā)信。于是收信機收不到閉鎖信號，禁止門8開放，經(jīng)或門3保護(hù)瞬時動作于跳閘。時間元件2KT延時t2=7s返回，即高頻信號只允許發(fā)7s時間。1、高頻閉鎖距離保護(hù)

1、高頻閉鎖距離保護(hù)

2.外部故障時當(dāng)故障點發(fā)生在本端阻抗繼電器ZII保護(hù)范圍以外時，兩端的負(fù)序電流元件KAN（I2）均動作，分別啟動發(fā)信機，發(fā)出高頻閉鎖信號。兩端阻抗繼電器ZII均不動作，與門1、禁止門8均不開放，保護(hù)裝置不會誤動作。當(dāng)故障點發(fā)生在本端阻抗繼電器ZII保護(hù)范圍內(nèi)時，兩端負(fù)序電流元件KAN均動作，分別啟動該發(fā)信機發(fā)出高頻信號，并開放振蕩閉鎖回路，本端阻抗繼電器ZII也動作，與門1開放，準(zhǔn)備跳閘和通過禁止門6停止本端發(fā)信機。但對端阻抗繼電器ZII不動作，對端發(fā)信機繼續(xù)發(fā)出高頻信號，所以本端禁止門8被閉鎖，兩端斷路器不會誤跳閘。若下一級線路的保護(hù)或斷路器拒絕動作時，本端保護(hù)按tII時限跳閘，一般取tII=0.5s。1、高頻閉鎖距離保護(hù)

當(dāng)電力系統(tǒng)振蕩時，由于無負(fù)序電流啟動，負(fù)序電流啟動元件KA不會動作，距離元件雖然可能會誤動作，但與門1不開放，斷路器不會誤跳閘。

距離保護(hù)單獨運行時，三個連接片均在下方位置，距離阻抗繼電器工作在第I段。如故障發(fā)生在第I段保護(hù)范圍內(nèi)，阻抗繼電器KR（ZI）動作，電流啟動元件KAN（I2）也動作。與門1開放，禁止門7也開放，斷路器跳閘，切除故障。1、高頻閉鎖距離保護(hù)

如果故障發(fā)生在距離保護(hù)第II段保護(hù)范圍內(nèi)，此時KAN（I2）元件動作，禁止門4、5開放，由延時動作的時間元件3KT提供t3=0.2s的振蕩閉鎖開放時間。在第一個0.1s時間內(nèi)，KCW尚未切換，阻抗繼電器工作在第I段。當(dāng)?shù)贗段工作時間已過去，時間元件4KT動作，經(jīng)KCW將阻抗繼電器切換到第II段（ZII），同時禁止門7閉鎖，保護(hù)瞬時動作跳閘回路。開放2KT時間回路。II段距離保護(hù)開放時間為由0.2s振蕩閉鎖時間所剩下0.1s。若在II段保護(hù)范圍內(nèi)故障，則與門1一經(jīng)動作后，由或門2自保持振蕩閉鎖的開放狀態(tài)。等待到達(dá)時間tII后，立即使斷路器跳閘。1、高頻閉鎖距離保護(hù)從以上分析表明，高頻閉鎖保護(hù)和距離保護(hù)共同構(gòu)成了高頻閉鎖距離保護(hù)。它能瞬時從被保護(hù)線路兩端切除故障；當(dāng)輸電線路外部故障時，其距離保護(hù)第III段仍然能起到后備保護(hù)作用。因此，它保留了高頻保護(hù)和距離保護(hù)的優(yōu)點，簡化了保護(hù)裝置。但由于兩種保護(hù)接線互相連在一起，當(dāng)距離保護(hù)檢修時，高頻保護(hù)也必須退出工作，這是它的主要缺點。目前我國生產(chǎn)的高頻閉鎖距離裝置有ZQ-1、GBJ-2、GBJ-2/G、PXH-15和GJLZ-20等型式的。二、高頻閉鎖零序方向保護(hù)

零序電流方向保護(hù)對接地故障反應(yīng)靈敏，延時短，零序功率方向元件無死區(qū)，電壓互感器二次回路斷線不會誤動作，接線簡單、可靠、系統(tǒng)振蕩時也不會誤動作，所以不需要采取防止振蕩閉鎖措施，實現(xiàn)用高頻閉鎖方案時距離保護(hù)更方便。2、高頻閉鎖零序方向保護(hù)高頻閉鎖零序電流方向保護(hù)用零序電流保護(hù)第III段測量元件即零序電流繼電器1KAZ(I0Ⅲ)啟動發(fā)信，用第II段測量元件2KAZ(I0Ⅱ)和零序功率方向元件KWD(P0)共同啟動跳閘回路。當(dāng)內(nèi)部故障時，兩端保護(hù)測量元件1KAZ啟動發(fā)信，兩端保護(hù)的測量元件2KAZ和功率方向元件零序功率繼電器KWD啟動后停止發(fā)信，并啟動跳閘回路，兩端斷路器跳閘。當(dāng)外部故障時，近故障點端保護(hù)的測量元件1KAZ啟動發(fā)信，而零序功率方向繼電器KWD不啟動，故跳閘回路不啟動。遠(yuǎn)故障點端保護(hù)的測量元件1KAZ和功率元件KWD均啟動，收到對端送來的高頻信號將保護(hù)閉鎖。

缺點：對高頻閉鎖距離保護(hù)的評價：主保護(hù)(高頻保護(hù))和后備保護(hù)(距離保護(hù))的接線互相連在一起，不便于運行和檢修。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(hù)的作用。4.6高頻閉鎖距離保護(hù)和零序保護(hù)4.7電流相差高頻保護(hù)4.7.1相差高頻保護(hù)的工作原理電流相差差動高頻保護(hù)（簡稱為相差高頻保護(hù)）是根據(jù)直接比較線路兩端電流相位而確定保護(hù)是否動作的原理構(gòu)成的。如圖8-19所示雙電源網(wǎng)絡(luò)，假設(shè)線路兩端電勢同相位，系統(tǒng)中各元件阻抗角相同。假定電流正方向是從母線流向線路，則電流從線路流向母線則為負(fù)。因此，裝于線路兩端的電流互感器極性如圖4-26（a）所示。圖4-26電流相差高頻保護(hù)的工作原理當(dāng)MN線路內(nèi)部k1點發(fā)生短路故障時，線路兩端電流都從母線流向線路，兩端電流相位差為零，其方向為正，如圖4-26（b）所示

當(dāng)k2點發(fā)生短路故障時，即外部故障時，靠近故障點k2端的短路電流由線路流向母線，與規(guī)定方向相反故為負(fù)，而遠(yuǎn)離故障點端M端的短路電流方向由母線流向線路為正，它們之間相角差為180°，如圖4-26(c)所示。因此，可以根據(jù)線路兩端電流之間相位差的不同來判斷線路是內(nèi)部故障還是外部故障。4.7.1相差高頻保護(hù)的工作原理

4.7.1相差高頻保護(hù)的工作原理采用高頻通道經(jīng)常無電流，而在外部故障時發(fā)出閉鎖信號的方式構(gòu)成故障時發(fā)信單頻調(diào)幅制相差高頻保護(hù)。在線路故障時，啟動元件啟動發(fā)信機發(fā)信，在短路電流正半周時，由操作元件控制發(fā)信機發(fā)出高頻信號，而在負(fù)半周時則不發(fā)出高頻信號，如此不斷交替進(jìn)行。

圖4-27相差高頻保護(hù)工作示意圖（a）內(nèi)部故障時；（b）外部故障時

當(dāng)被保護(hù)線路內(nèi)部發(fā)生故障時，由于兩端電流相位相同，兩端電流相位差為零，兩端發(fā)信機在工頻電流正半周時同時發(fā)出高頻信號，在工頻負(fù)半周時同時停信，兩端收信機收到的高頻信號具有180°的間斷角，如圖8-20（a）所示。間斷角大于比相元件整定的動作角，使保護(hù)動作與跳閘。實際上，當(dāng)短路電流為正半周，高頻發(fā)信機發(fā)出信號；而在負(fù)半周，高頻發(fā)信機不發(fā)出信號。兩端收信機收到的高頻信號具有180°的間斷角，如圖8-20（a）所示。間斷角大于比相元件整定的動作角，使保護(hù)動作與跳閘。4.7.1相差高頻保護(hù)的工作原理

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(gòu)成保護(hù)。K

當(dāng)被保護(hù)范圍內(nèi)部故障時。由于兩側(cè)電流相位相同，相位差為零。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(fù)半周無高頻信號。4.7.1相差高頻保護(hù)的工作原理KMIKMIKN當(dāng)被保護(hù)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。經(jīng)檢波限幅倒相處理后，電流為直流。4.7.1相差高頻保護(hù)的工作原理K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(jìn)行的。在被保護(hù)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(hù)瞬時的動作，立即跳閘。在被保護(hù)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(hù)不能跳閘。4.7.1相差高頻保護(hù)的工作原理

如果內(nèi)部故障時高頻通道遭破壞，會不會影響保護(hù)跳閘？4.7.1相差高頻保護(hù)的工作原理

相差高頻保護(hù)裝置主要由高頻收、發(fā)信機、操作元件、啟動元件和比相元件等構(gòu)成。操作元件的作用是將輸電線路中50Hz工頻電流轉(zhuǎn)變成為50Hz的方波電流，對發(fā)信機中高頻電流進(jìn)行調(diào)制（繼電保護(hù)中稱為操作），此工頻方波電流稱為操作電流。對操作電流的要求是（1）能反應(yīng)所有類型的故障；（2）線路內(nèi)部故障時，兩端操作電流相位差；(3)線路外部故障時，兩端操作電流相位差。通常將三相電流綜合成單一電流作為操作電流，最普通的是將正序電流和負(fù)序電流的復(fù)合相序電流作為操作電流。4.7.2相差高頻保護(hù)的構(gòu)成4.7.2相差高頻保護(hù)的構(gòu)成I1+KI2由復(fù)合相序電流濾過器取得。在I1+KI2中，正序電流I1能反應(yīng)各種短路故障，KI2能反應(yīng)不對稱短路。I1雖然能反應(yīng)各種短路，但是當(dāng)內(nèi)部故障時，兩端正序電流相位并非相同；有時相差很大，不利于保護(hù)工作。而內(nèi)部故障時，兩端負(fù)序電流基本同相，有利于保護(hù)動作。4.7.2相差高頻保護(hù)的構(gòu)成正序電流IM1，IN1的相位差兩端負(fù)序電流圖4-28內(nèi)部不對稱短路時線路兩端電流相位a)系統(tǒng)圖；b)正序網(wǎng)絡(luò)圖；c)負(fù)序網(wǎng)絡(luò)圖4.7.2相差高頻保護(hù)的構(gòu)成構(gòu)成

若忽略ZM2和ZN2的相位差，則IM2與IN2同相位，與兩端電動勢的相位差無關(guān)，為了使內(nèi)部發(fā)生不對稱短路時，兩端的操作電流接近于同相，且保證線路內(nèi)部任何一處發(fā)生各種類型短路時，都有I1+KI2不為0，則K值通常取6～8。

在I1+KI2為正半周時，允許發(fā)高頻信號，在負(fù)半周時不允許發(fā)高頻信號。4.7.3啟動元件

相差高頻保護(hù)的啟動元件有以下作用1、正常情況下，禁止發(fā)信機發(fā)信，將保護(hù)閉鎖；2、系統(tǒng)故障時，啟動發(fā)信機發(fā)信，并開放比相元件；3、空載投入線路時，防止電容充電電流使保護(hù)誤動作。

啟動元件應(yīng)能反應(yīng)各種短路故障，并具有足夠的靈敏性。采用負(fù)序電流元件反映不對稱短路故障，負(fù)序電流元件具有接線簡單、靈敏性高、不反應(yīng)系統(tǒng)振蕩等優(yōu)點。采用接于一相電流的相電流元件反應(yīng)對稱短路故障，當(dāng)相電流元件靈敏性不夠時，可采用阻抗元件。

圖4-29所示為啟動元件原理框圖。啟動元件由負(fù)序電流元件KAN（I2）和相電流元件KAP（I1）構(gòu)成。負(fù)序電流元件有高整定值和低整定值，低整定值的元件靈敏性高，用以啟動發(fā)信，并通過延時返回的時間元件1KT，保證在t1=5～7s時間內(nèi)發(fā)信機連續(xù)發(fā)信。1KT的作用是防止當(dāng)外部故障時低定值元件先于高定值元件返回，導(dǎo)致保護(hù)誤動作。負(fù)序高定值元件啟動后經(jīng)或門2、延時元件3KT，延時t3=10ms啟動比相回路，它的作用是防止故障初瞬間短路電流波形畸變，使比相元件不能正確比相而引起保護(hù)誤動作。相電流元件與負(fù)序高定值元件、記憶元件2KT一起構(gòu)成對稱短路故障的啟動元件。圖4-29相差高頻保護(hù)起動元件原理框圖2KT的作用是將對稱故障發(fā)生瞬間負(fù)序高定值元件的動作記憶一段時間，t2=10ms，保證在對稱短路故障時，可靠啟動比相元件。相電流啟動元件的啟動電流應(yīng)躲過線路最大負(fù)荷電流與合閘空載線路的電容電流。并保證線路末端對稱短路時有足夠的靈敏性。為防止外部故障時，有一端發(fā)信機不發(fā)信而造成保護(hù)裝置跳閘，在實際保護(hù)中還可以增加以采用遠(yuǎn)方啟動方式啟動發(fā)信機。圖8-22相差高頻保護(hù)啟動元件原理框圖4.7.4比相元件1、對比相元件的基本要求

對比相元件的要求是，外部故障時應(yīng)可靠不動作，而內(nèi)部故障時應(yīng)靈敏動作。這個要求兩個方面是矛盾的，一般要先滿足外部故障時可靠不動作，再滿足內(nèi)部故障的靈敏性動作要求。為了保證外部故障時比相元件不動作，必須使外部故障時兩端操作電流相位差為滿足下式要求，即（8-15）（8-16）式中——閉鎖角

保證內(nèi)部故障時，比相元件動作條件為1、對比相元件的基本要求

比相元件閉鎖角動作范圍如圖8-23所示，以M端電流為基準(zhǔn)，若N端電流落在陰影內(nèi)，則有，比相元件不動作，若落在陰影區(qū)外，則有，比相元件動作。陰影區(qū)為閉鎖區(qū)，無陰影區(qū)部分為比相元件的動作區(qū)。閉鎖角由下列因素決定：圖4-30比相元件閉鎖角與動作范圍一般取a=。（4）考慮未計及誤差等因素，取一個裕度角，一般取。

根據(jù)以上因素，取外部故障時線路兩端高頻信號最大相角差為閉鎖角，按下式計算：

一般規(guī)定閉鎖角為為45°～60°。由此確定，在外部故障時，保護(hù)不該動作，在內(nèi)部故障時，保護(hù)靈敏動作，按最不利條件進(jìn)行相應(yīng)的校驗判斷。1、對比相元件的基本要求閉鎖角由下列因素決定：（1）兩端電流互感器的誤差。線路外部故障時，即使兩端一次電流相位差為180°，則兩端電流互感器二次側(cè)電流相位也并非，因為電流互感器按10%誤差曲線選擇，其角度誤差不大于7°電角。一般取TA相位誤差角。（2）兩端操作元件角度誤差，一般取=15°。（3）高頻電流從線路一端傳送到另一端所需延時決定相角差a，（8-17）2、比相元件的構(gòu)成原理比相元件構(gòu)成原理

1．時間積分比相元件

圖4-31所示為按時間積分原理構(gòu)成的比相元件原理框圖，由時間元件1KT、2KT和出口回路構(gòu)成。

時間元件1KT的作用是時間測定，當(dāng)線路外部故障時，收信機送來連續(xù)或間斷時間（tλ）不長的信號，如果信號間斷時間小于t1的整定時間（假定閉鎖角為60°，則t1=3.3ms）則時間元件1KT無輸出，比相元件不動作。若為內(nèi)部故障，收信機送來間斷時間較長（大于t1=3.3ms）的信號，則積分時間電路有每一個周期輸出一個脈沖，該間斷信號通過2KT（2KT為脈沖展寬的電路脈沖展開完時，t2=22ms）展寬成連續(xù)信號。保證斷路器可靠跳閘。圖4-31時間積分比相元件的原理框圖2、比相元件的構(gòu)成原理在外部故障轉(zhuǎn)換或切除外部故障的暫態(tài)過程中，系統(tǒng)出現(xiàn)暫態(tài)分量，使線路兩端電流波形發(fā)生畸變。使收信機的輸出波形的間斷角有可能大于閉鎖角，使保護(hù)誤動作。采用二次比相的方法可避免這種誤動作，因而可以提高比相元件的可靠性。圖8-25二次比相原理框圖2、比相元件的構(gòu)成原理相差高頻保護(hù)是通過測定通道上高頻信號是否間斷，來判斷是保護(hù)范圍內(nèi)部還是外部故障的。當(dāng)間斷角大于閉鎖角時，為保護(hù)范圍內(nèi)部故障，保護(hù)動作。反之，當(dāng)間斷角小于閉鎖角時，為保護(hù)范圍外部故障，保護(hù)不動作。在電力系統(tǒng)的實際運行中，在被保護(hù)范圍內(nèi)部故障時，兩側(cè)高頻信號不會完全重疊；在外部故障時，兩側(cè)的高頻信號也不會是連續(xù)的。所以，就需要進(jìn)一步分析相差高頻保護(hù)的相位特性。4.7.6相差高頻保護(hù)的相位特性和相繼動作區(qū)相位特性：是指相位比較繼電器中的電流Ir和高頻信號的相位角關(guān)系曲線，亦即的曲線，稱為相位特性曲線。4.7.6相差高頻保護(hù)的相位特性和相繼動作區(qū)

K

(1)內(nèi)部故障:雙側(cè)電源系統(tǒng)在K點發(fā)生三相短路時，線路兩側(cè)電勢EM和EN之間的相角差為δ,

δ角一般不超過70°。

設(shè)短路點靠近N端，M側(cè)電流IM落后于EM,N側(cè)到短路點。兩側(cè)電流的相位差將達(dá)到100°。電流互感器的最大誤差角，保護(hù)裝置的角誤差δp

=15°，高頻信號沿輸電線路傳輸需要時間，造成的延遲誤差角N側(cè)收到兩側(cè)高頻載波信號的最大角相差為M側(cè)為

4.7.6相差高頻保護(hù)的相位特性和相繼動作區(qū)

內(nèi)部故障時，理論上接收兩側(cè)斷續(xù)高頻波的間斷角為180°，由于兩側(cè)電源電勢的相位差、電流互感器和保護(hù)裝置的角誤差，所以間斷角僅為收信機收到兩調(diào)頻信號的相位差與線路的長度有關(guān)，保護(hù)范圍之外故障時，間斷角為要求保護(hù)不動作，保護(hù)范圍內(nèi)故障時，M側(cè)的間斷角為

要求保護(hù)動作,線路的臨界長度為

即當(dāng)線路長度>175km時，被保護(hù)線路內(nèi)部故障M側(cè)的保護(hù)將不動作，但N側(cè)保護(hù)間斷角增大，保護(hù)動作，當(dāng)N側(cè)斷路器跳開以后，M側(cè)收發(fā)信機自發(fā)自收，其間斷角為180°，則M側(cè)保護(hù)動作。2.保護(hù)的相繼動作區(qū)