第四章-电网的差动保护

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1、第七章第七章 电网的差动保护电网的差动保护 第一节第一节 电网的纵联差动保护电网的纵联差动保护第二节第二节 平行线路横联差动方向保护平行线路横联差动方向保护1第一节第一节 输电线纵联差动保护输电线纵联差动保护 一、基本原理一、基本原理 电流保护：电流保护：段保护范围有限段保护范围有限 距离保护：距离保护：段保护范围为线路全长的段保护范围为线路全长的8085%其余线路故障（如：其余线路故障（如：1520%），只能由第二段），只能由第二段的时限切除的时限切除 电力系统稳定运行：重要线路不允许电力系统稳定运行：重要线路不允许 实现线路全长范围内故障的无时限切除！实现线路全长范围内故障的无时限切除！2

2、 电流、电压和距离保护属于单端保护，不电流、电压和距离保护属于单端保护，不能瞬时切除保护范围内任何地点的故障。这就能瞬时切除保护范围内任何地点的故障。这就不能满足高压输电线路系统稳定的要求。如何不能满足高压输电线路系统稳定的要求。如何保证瞬时切除高压输电线路故障？保证瞬时切除高压输电线路故障？解决办法：解决办法：采用线路纵差动保护采用线路纵差动保护采用线路纵差动保护采用线路纵差动保护 线路纵差动保护是利用线路纵差动保护是利用比较被保护元件始末端电流比较被保护元件始末端电流比较被保护元件始末端电流比较被保护元件始末端电流的大小和相位的大小和相位的大小和相位的大小和相位的原理来构成输电线路保护的。

3、当在的原理来构成输电线路保护的。当在被保护范围内任一点发生故障时，它都能瞬时切除被保护范围内任一点发生故障时，它都能瞬时切除故障。故障。3被保护线路上发生短路和被保护线路被保护线路上发生短路和被保护线路外短路外短路，线线路两侧电流大小和相位是不相同的。路两侧电流大小和相位是不相同的。故比较故比较线路两侧电流大小和相位线路两侧电流大小和相位，可以区分，可以区分是线路内部短路，还是线路外部短路。是线路内部短路，还是线路外部短路。4一、纵联差动保护的工作原理一、纵联差动保护的工作原理 电网的纵联差动保护反应电网的纵联差动保护反应被保护线路首末两端被保护线路首末两端被保护线路首末两端被保护线路首末两端

4、电流的大小和相位电流的大小和相位电流的大小和相位电流的大小和相位，保护整条线路，全线速动。纵，保护整条线路，全线速动。纵联差动保护原理接线如下图所示。联差动保护原理接线如下图所示。(1)(1)线路两侧线路两侧电流互感器型号、变比电流互感器型号、变比相同，性能一致。相同，性能一致。(2)(2)辅助导引线将辅助导引线将两侧的电流互感器两侧的电流互感器二次侧按环流法连接成回路二次侧按环流法连接成回路.(3)(3)差动电流继电器接入差动电流继电器接入差动回路差动回路。5 流流入入继继电电器器的的电电流流为为I I2 2-I-I2 2，即即为为电电流流互互感感器器二二次电流的差。次电流的差。差回路：继电

5、器回路。差回路：继电器回路。6正常运行：正常运行：流入差回路的电流流入差回路的电流 外部短路：外部短路：流入差回路中的电流为流入差回路中的电流为 实际上，差回路中还有一个实际上，差回路中还有一个不平衡电流不平衡电流I Iunbunb。差动继电器。差动继电器KDKD的起动电流是按大于不平衡电的起动电流是按大于不平衡电流整定的，所以，在被保护线流整定的，所以，在被保护线路正常及外部故障时差动保护路正常及外部故障时差动保护不会动作。不会动作。7内部短路：内部短路：流入差动保护回路的电流为流入差动保护回路的电流为 被保护线路内部故障时，流入差回路被保护线路内部故障时，流入差回路的电流远大于差动继电器的

6、起动电流，差的电流远大于差动继电器的起动电流，差动继电器动作，瞬时发出跳闸脉冲，断开动继电器动作，瞬时发出跳闸脉冲，断开线路两侧断路器。线路两侧断路器。结论：结论：1 1、差动保护灵敏度很高、差动保护灵敏度很高 2 2、保护范围稳定、保护范围稳定 3 3、可以实现全线速动、可以实现全线速动 4 4、不能作相邻元件的后备保护、不能作相邻元件的后备保护 8二、纵联差动保护的不平衡电流二、纵联差动保护的不平衡电流 1 1稳态情况下的不平衡电流稳态情况下的不平衡电流 该不平衡电流为两侧电流互感器励磁电流的差。差动回该不平衡电流为两侧电流互感器励磁电流的差。差动回路中产生不平衡电流最大值为路中产生不平衡

7、电流最大值为 式中式中 Kerr一电流互感器一电流互感器 10误差；误差；Kst电电流流互互感感器器的的同同型型系系数数，两两侧侧电电流流互互感感器器为为同同型号时，取型号时，取0.5，否则取，否则取l；Id max被被保保护护线线路路外外部部短短路路时时，流流过过保保护护线线路路的的最最大大短路电流。短路电流。92 2暂态不平衡电流暂态不平衡电流 纵纵联联差差动动保保护护是是全全线线速速动动保保护护，需需要要考考虑虑在在外外部部短短路路时暂态过程中差回路出现的不平衡电流时暂态过程中差回路出现的不平衡电流,其最大值为其最大值为式中式中K Knpnp非周期分量的影响系数，在接有速饱和变流器时非周

8、期分量的影响系数，在接有速饱和变流器时，取为，取为1 1，否则取为，否则取为1.51.5 2 2。10电流互感器二次侧断线电流互感器二次侧断线11 三、纵联差动保护的整定计算三、纵联差动保护的整定计算 差动保护的动作电流按躲开外部故障时的最大差动保护的动作电流按躲开外部故障时的最大不平衡电流整定不平衡电流整定 为防止电流互感器二次断线差动保护误动，按为防止电流互感器二次断线差动保护误动，按躲开电流互感器二次断线整定躲开电流互感器二次断线整定 灵敏度校验：灵敏度校验：12四、纵联差动保护的评价四、纵联差动保护的评价 优点：优点：全线速动，不受过负荷及系统振荡的影响，灵敏度全线速动，不受过负荷及系

9、统振荡的影响，灵敏度较高。较高。缺点：缺点：需敷设与被保护线路等长的辅助导线需敷设与被保护线路等长的辅助导线，且要求，且要求电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器1010的误差。这在经济上，技术上都难以实现。的误差。这在经济上，技术上都难以实现。需装设辅助导线断线与短路的监视装置，需装设辅助导线断线与短路的监视装置，辅助导线断线应将纵联差动保护闭锁。辅助导线断线应将纵联差动保护闭锁。在输电线路中，只有用其它保护不能满足要求的在输电线路中，只有用其它保护不能满足要求的短线路（一般不超过短线路（一般不超过57km 线路）才采用。线路）才采用。应用：应用：13

10、它它在在发发电电机机、变变压压器器、母母线线保保护护中中应应用用得更广泛（后述）得更广泛（后述）14第二节第二节 平行线路横联差动方向保护平行线路横联差动方向保护 一、横联差动方向保护的工作原理一、横联差动方向保护的工作原理 横横差差方方向向保保护护：是是用用于于平平平平行行行行线线线线路路路路的的保保护护装装置置，它它装装设设于于平平行行线线路路的的两两侧侧。其其保保护护范范围围为为双双回回线线的的全全长长。横横差差方方向向保保护护的的动动作作原原理理是是反反反反应应应应双双双双回回回回线线线线路路路路的的的的电电电电流流流流及及及及功功功功率率率率方方方方向向向向，有有有有选选选选择择择择

11、性性性性地瞬时切除故障线路。地瞬时切除故障线路。地瞬时切除故障线路。地瞬时切除故障线路。15正常运行及外部发生短路：正常运行及外部发生短路：两线路中的电流相等。两线路中的电流相等。两线路中的电流相等。两线路中的电流相等。两电流互感器差回路中的两电流互感器差回路中的电流仅为很小的不平衡电流，小于继电器的起动电电流仅为很小的不平衡电流，小于继电器的起动电流，电流继电器不会起动。流，电流继电器不会起动。16内部故障时内部故障时 ：如在线路如在线路WLlWLl的的d d点发生短路，点发生短路，M M侧电流继电器中的电流侧电流继电器中的电流。当当I Ir rI Iopop时，电流继电器时，电流继电器1

12、1动作。动作。功率方向继电器功率方向继电器2 2承受正方向功率动作，功率方向继电器承受正方向功率动作，功率方向继电器3 3承受负功率不动作，因而跳开承受负功率不动作，因而跳开QF1QF1。17 线路线路N N侧：流过差回路中的电流侧：流过差回路中的电流 当当I Ir rI Iopop时，电流继电器动作。时，电流继电器动作。功率方向继电器功率方向继电器 2 2 承受正功率，接点闭合，跳开承受正功率，接点闭合，跳开QF 3QF 3瞬时切除故障线路瞬时切除故障线路WL1WL1，非故障线路，非故障线路WL2WL2继续运行。继续运行。18二、横联差动方向保护的相继动作区和死区二、横联差动方向保护的相继动

13、作区和死区 1 1、相继动作区、相继动作区 相继动作：线路两侧保护装置先后动作切除故障的方相继动作：线路两侧保护装置先后动作切除故障的方式。式。相继动作区：产生相继动作的范围相继动作区：产生相继动作的范围。19三、横联差动方向保护的整定计算三、横联差动方向保护的整定计算 1 1电流继电器的动作电流电流继电器的动作电流（l l）为为保保证证横横差差保保护护范范围围外外故故障障保保护护不不动动作作，横横差差保保护护的的动作电流应按躲开外部短路最大不平衡电流整定动作电流应按躲开外部短路最大不平衡电流整定电流继电器的起动电流电流继电器的起动电流（2 2）躲开单回线运行时的最大负荷电流）躲开单回线运行时

14、的最大负荷电流20四、横联差动方向保护的优缺点及应用范围四、横联差动方向保护的优缺点及应用范围 优点：优点：能够迅速而有选择性地切除平行线路上的故障，能够迅速而有选择性地切除平行线路上的故障，实现起来简单、经济，不受系统振荡的影响。实现起来简单、经济，不受系统振荡的影响。缺点：缺点：存在相继动作区，当故障发生在相继动作区存在相继动作区，当故障发生在相继动作区时，切除故障的时间增加时，切除故障的时间增加1 1倍。保护装置还存倍。保护装置还存在死区。需加装单回线运行时线路的主保护在死区。需加装单回线运行时线路的主保护和后备保护。和后备保护。适用于适用于66kV66kV及以下的平行线路上。及以下的平

15、行线路上。应用：应用：2122输电线路纵差保护输电线路纵差保护23平行输电线路横差保护平行输电线路横差保护24第八章第八章 电网高频保护电网高频保护第一节第一节 高频保护的基本概念高频保护的基本概念第二节第二节 高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护第三节第三节 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护第四节第四节 相差高频保护相差高频保护25第一节第一节高频保护的基本概念高频保护的基本概念一、概述一、概述 在高压输电线路上，要求无延时地切除被在高压输电线路上，要求无延时地切除被保护线路内部的故障。此时，电流保护和距离保护线路内部的故障。此时，电流保护和距离保护都不能满足要求。纵联差动保护可以实现保护都不能

16、满足要求。纵联差动保护可以实现全线速动。全线速动。但其需敷设与被保护线路等长的辅但其需敷设与被保护线路等长的辅但其需敷设与被保护线路等长的辅但其需敷设与被保护线路等长的辅助导线，助导线，助导线，助导线，这在经济上、技术上都有难以实现。这在经济上、技术上都有难以实现。解决办法：解决办法：采用高频保护采用高频保护26高频保护：高频保护：是是用用高高频频载载波波代代替替二二次次导导线线，传传送送线线路路两两侧侧电电信信号号，所所以以高高频频保保护护的的原原理理是是反反应应被被保保护护线线路路首首末末两两端端电电流流的的差差或或功功率率方方向向信信号号，用用高高频频载载波波将将信信号号传传输输到到对对

17、侧侧加加以以比比较较而而决决定保护是否动作。定保护是否动作。高频保护与线路的纵联差动保护类似，正高频保护与线路的纵联差动保护类似，正常运行及区外故障时，保护不动，区内故障常运行及区外故障时，保护不动，区内故障全线速动。全线速动。27二、载波通道的构成原理二、载波通道的构成原理 目前应用比较广泛的载波通道是目前应用比较广泛的载波通道是“导线一大地导线一大地”制。制。只需在一相线路上装设通道设备。缺点是高频信号的衰耗和受到的干扰都比较大。只需在一相线路上装设通道设备。缺点是高频信号的衰耗和受到的干扰都比较大。281.高频阻波器高频阻波器高高频频阻阻波波器器是是由由电电电电感感感感线线线线圈圈圈圈和

18、和和和可可可可调调调调电电电电容容容容组组成成，当当通通过过载载波波频频率率时时，它它所所呈呈现现的的阻阻抗抗最最大大。对对工工频频电电流流而而言言，阻阻抗抗较较小小，因因而而工频电流可畅通无阻，不会影响输电线路正常传输。工频电流可畅通无阻，不会影响输电线路正常传输。并联谐振频率（并联谐振频率（50300kHz292.2.结合电容器结合电容器 它它是是一一个个高高压压电电容容器器，电电电电容容容容很很很很小小小小，对对工工频频电电压压呈呈现现很很大大的的阻阻抗抗，使使收收发发信信机机与与高高压压输输电电线线路路绝绝缘缘，载载频频信信号号顺顺利利通通过过。结结合合电电容容器器2 2与与连连接接滤

19、滤波波器器3 3组组成成带带通通滤滤波波器器，对对载载频进行滤波。频进行滤波。303.3.连接滤波器连接滤波器 它是一个可调节的空心变压器，与结合电容器共同组成它是一个可调节的空心变压器，与结合电容器共同组成带通滤波器。带通滤波器。带通滤波器从带通滤波器从线路一侧看入的阻抗线路一侧看入的阻抗线路一侧看入的阻抗线路一侧看入的阻抗与输电线路波阻抗（约为与输电线路波阻抗（约为400）匹配，）匹配，而而从电缆一侧看入的阻抗，从电缆一侧看入的阻抗，从电缆一侧看入的阻抗，从电缆一侧看入的阻抗，与高频电缆波阻抗（与高频电缆波阻抗（100）匹配。可避免高频信）匹配。可避免高频信号的电磁波在传送中发生反射，减少

20、高频能量附加衰耗。号的电磁波在传送中发生反射，减少高频能量附加衰耗。314.4.高频电缆高频电缆用用来来连连接接户户内内的的收收发发信信机机和和装装在在户户外外的的连连接接滤滤波波器器。为为屏屏蔽蔽干干扰扰信信号号，减减少少高高频频损损耗耗，采采用用单单芯芯同同轴轴电电缆缆，其其波波阻阻抗为抗为100100。325.5.保护间隙保护间隙保保护护间间隙隙是是高高频频通通道道的的辅辅助助设设备备。用用它它来来保保护护高高频频电电缆缆和高频收发信机免遭过电压的袭击。和高频收发信机免遭过电压的袭击。336.6.接地刀闸接地刀闸 接接地地刀刀闸闸也也是是高高频频通通道道的的辅辅助助设设备备。在在调调整整

21、或或检检修修高高频频收收发发信信机机和和连连接接滤滤波波器器时时，用用它它来来进进行行安安全全接接地地，以以保保证证人人身和设备的安全。身和设备的安全。347.7.高频收、发信机高频收、发信机 高高频频收收发发信信机机的的作作用用是是发发送送和和接接收收高高频频信信号号。发发信信机机部部分分是是由由继继电电保保护护来来控控制制。高高频频收收信信机机接接收收到到由由本本端端和和对对端端所所发发送送的的高高频频信信号号。经经过过比比较较判判断断之之后后，再再动动作作于于跳跳闸闸或或将将它它闭锁。闭锁。35三、高频信号的利用方式三、高频信号的利用方式按高频通道的工作方式分成按高频通道的工作方式分成

22、在在这这两两种种工工作作方方式式中中，按按传传送送的的信信号号性性质质，又又可可以以分分为为传传送送闭闭闭闭锁锁锁锁信信信信号号号号、允允允允许许许许信信信信号号号号和和和和跳跳跳跳闸闸闸闸信信信信号号号号三三种种类型。类型。经常有高频电流经常有高频电流 经常无高频电流经常无高频电流36 收收不不到到这这种种信信号号是是高高频频保保护护动动作作跳闸的必要条件。跳闸的必要条件。三、高频信号的利用方式三、高频信号的利用方式闭锁信号：闭锁信号：37收收到到这这种种信信号号是是高高频频保保护护动动作作跳跳闸闸的必要条件的必要条件。允许信号：允许信号：38收收到到这这种种信信号号是是保保护护动动作作于于

23、跳跳闸闸充充分分而必要条件的条件而必要条件的条件。传送跳闸信号：传送跳闸信号：39第二节第二节 高频闭锁方向保护高频闭锁方向保护高高频频闭闭锁锁方方向向保保护护是是通通过过高高频频通通道道间间接接比比较较被被保保护护线线路路两两侧侧的的功功率率方方向向，以以判判别别是是被保护范围内部故障还是外部故障。被保护范围内部故障还是外部故障。一、高频闭锁方向保护的基本原理一、高频闭锁方向保护的基本原理40 当当区外故障时区外故障时，被保护线路，被保护线路近短路点一近短路点一侧侧为负短路功率，向输电线路发高频波，两为负短路功率，向输电线路发高频波，两侧收信机收到高频波后将各自侧收信机收到高频波后将各自保护

24、闭锁保护闭锁。41 当当区内故障时区内故障时，线路两端的短路功率方，线路两端的短路功率方向为正，发信机不向线路发送高频波，保护向为正，发信机不向线路发送高频波，保护的起动元件不被闭锁，瞬时跳开两侧断路器。的起动元件不被闭锁，瞬时跳开两侧断路器。42记忆元件记忆元件记忆元件记忆元件延时元件延时元件延时元件延时元件正常运行时正常运行时正常运行时正常运行时内部故障时内部故障时内部故障时内部故障时外部故障时外部故障时外部故障时外部故障时43记忆元件记忆元件记忆元件记忆元件延时元件延时元件延时元件延时元件44a.a.记忆元件记忆元件1KT1KT的作用的作用防止线路防止线路外部故障切除外部故障切除外部故障

25、切除外部故障切除后后近故障侧近故障侧近故障侧近故障侧电流元件电流元件KAKA先返回，先返回，而远离故障侧的而远离故障侧的KAKA和十和十KWKW后返回所引起的非故障线路远后返回所引起的非故障线路远离故障侧保护的误跳闸。离故障侧保护的误跳闸。t1常取常取0.5s。45 防止线路防止线路外部短路外部短路外部短路外部短路时远离故障侧的保护在时远离故障侧的保护在未收到近故未收到近故未收到近故未收到近故障侧发讯机传送过来障侧发讯机传送过来障侧发讯机传送过来障侧发讯机传送过来的高频讯号而误动作，故远离故障侧的高频讯号而误动作，故远离故障侧保护应延时保护应延时t2t2秒，等待对侧是否传送高频电流闭锁讯号。秒

26、，等待对侧是否传送高频电流闭锁讯号。b.2KTb.2KT的作用的作用t2t2取取416ms,416ms,大于高频讯号在被保护线路上的传输时间。大于高频讯号在被保护线路上的传输时间。4647解决这个问题的一个办法是，采用解决这个问题的一个办法是，采用远方启动远方启动的高频的高频闭锁方向保护。闭锁方向保护。电流启动高频闭锁方向保护主要缺点电流启动高频闭锁方向保护主要缺点当线路外部发生故障时，当线路外部发生故障时，若非故障线近故障侧若非故障线近故障侧的的电流元件电流元件KAKA因某种原因某种原因因拒动拒动而不能启动发讯机，则而不能启动发讯机，则远离故障侧远离故障侧的的保护启动保护启动(KA(KA和和

27、KWKW动作动作)，t2t2后因收不到高后因收不到高频闭锁信号，将频闭锁信号，将误跳间误跳间。4849何谓远方发信何谓远方发信?远方发信是指每一侧的发信机，不但可以远方发信是指每一侧的发信机，不但可以由本侧的发由本侧的发信元件信元件将它投人工作，而且还可以将它投人工作，而且还可以由对侧的发信元件由对侧的发信元件借助借助于高频通道将它投人工作，以保证于高频通道将它投人工作，以保证“发信发信”的可靠性。的可靠性。50例如，例如，区外故障时区外故障时区外故障时区外故障时，由于某种原因，近故障点侧，由于某种原因，近故障点侧“发信发信”元件拒动，这时该侧的发信机就不能发信，导致正方向侧元件拒动，这时该侧

28、的发信机就不能发信，导致正方向侧收信机收不到高频闭锁信号，而使正方向侧高频保护误动。收信机收不到高频闭锁信号，而使正方向侧高频保护误动。为了消除上述缺陷，就采用了远方发信的办法。为了消除上述缺陷，就采用了远方发信的办法。51为什么要采用远方发信为什么要采用远方发信?考虑到当发生故障时，如果只采用本侧考虑到当发生故障时，如果只采用本侧“发信发信”元件将发元件将发信机投人工作，再由信机投人工作，再由“停信停信”元件的动作状态来决定它是元件的动作状态来决定它是否应该发信，实践证明这种否应该发信，实践证明这种“发信发信”方式是不可靠的。方式是不可靠的。52C C侧发信机被侧发信机被B B侧发讯机的高频

29、信号远方启动后，侧发讯机的高频信号远方启动后，不不能自行关闭能自行关闭，致使，致使B B侧保护一直收到侧保护一直收到C C侧发讯机的高侧发讯机的高频闭锁讯号而频闭锁讯号而无法动作跳闸。无法动作跳闸。远方启动高频闭锁方向保护的远方启动高频闭锁方向保护的主要问题主要问题双电源变单电源运行双电源变单电源运行(如如B B侧有电源，侧有电源，C C侧无电源侧无电源)发生内部故障时发生内部故障时53第四节第四节 高频闭锁距离保护高频闭锁距离保护 高高 频频 闭闭 锁锁 方方 向向 保保 护护 的的 优优 点点、缺缺 点点 距离保护的优点、缺点距离保护的优点、缺点能能不不能能把把两两者者结结合合起起来来，取

30、取两两者者的的优优点点,屏弃其缺点屏弃其缺点?答案答案:可以。可以。做成高频闭锁的距离保护做成高频闭锁的距离保护做成高频闭锁的距离保护做成高频闭锁的距离保护，使得内部故，使得内部故障时能够瞬时动作，而在外部故障时具有不同障时能够瞬时动作，而在外部故障时具有不同的时限特性，起到后备保护的作用。的时限特性，起到后备保护的作用。545556575859606162 缺点：缺点：高频闭锁距离保护的评价：高频闭锁距离保护的评价：主主保保护护(高高频频保保护护)和和后后备备保保护护(距距离离保保护护)的的接接线线互互相相连连在一起，不便于运行和检修。在一起，不便于运行和检修。优点：优点：内部故障时可瞬时切

31、除故障，在外部故障时可起到后内部故障时可瞬时切除故障，在外部故障时可起到后备保护的作用。备保护的作用。63第四节第四节 相差高频保护相差高频保护一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理比比较较被被保保护护线线路路两两侧侧电电流流的的相相位位，即即利利用用高高频频信信号号将将电电流流的的相相位位传传送送到到对对侧侧去进行比较而决定跳闸与否。去进行比较而决定跳闸与否。64区内故障：两侧电流同相位，发出跳闸脉冲；区内故障：两侧电流同相位，发出跳闸脉冲；区外故障：两侧电流相位相差区外故障：两侧电流相位相差180180，保护不，保护不动作动作 。一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工

32、作原理65 为了满足以上要求，采用为了满足以上要求，采用高频通道正常时无信号，而在高频通道正常时无信号，而在外部故障时发出闭锁信号的方外部故障时发出闭锁信号的方式来构成保护。式来构成保护。实际上，当短路电流为实际上，当短路电流为正半周，高频发信机发出信正半周，高频发信机发出信号；而在负半周，高频发信号；而在负半周，高频发信机不发出信号。机不发出信号。一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理66 当被保护范围内部故当被保护范围内部故障时。由于两侧电流相位障时。由于两侧电流相位相同，两侧高频发信机同相同，两侧高频发信机同时工作，发出高频信号，时工作，发出高频信号，也同时停止发信。这样，

33、也同时停止发信。这样，在两侧收信机收到的高频在两侧收信机收到的高频信号是间断的，即正半周信号是间断的，即正半周有高频信号，负半周无高有高频信号，负半周无高频信号。频信号。一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理67当当被被保保护护范范围围外外部部故故障障时时，由由于于两两侧侧电电流流相相位位相相差差180180，线线路路两两侧侧的的发发信信机机交交替替工工作作，收收信信机机收收到到的的高高频频信信号号是是连连续续的的高高频频信信号号。经经检检波波限限幅幅倒倒相相处处理理后后，电电流为直流。流为直流。一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理68由由以以上上的的分分析析可可

34、见见，相相位位比比较较实实际际上上是是通通过过收收信信机机所所收收到到的的高高频频信信号号来来进进行行的的。在在被被保保护护范范围围内内部部发发生生故故障障时时，两两侧侧收收信信机机收收到到的的高高频频信信号号重重叠叠约约10ms10ms，于于是是保保护护瞬瞬时时的的动动作作，立立即即跳跳闸闸。在在被被保保护护范范围围外外部部故故障障时时，两两侧侧的的收收信信机机收收到到的的高高频频信信号号是是连连续续的的，线线路路两两侧侧的的高高频频信信号号互互为为闭闭锁锁，使使两两侧侧保保护护不不能跳闸。能跳闸。一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理69 如果内部故障时高频如果内部故障时高频

35、通道遭破坏，会不会影响通道遭破坏，会不会影响保护跳闸？保护跳闸？一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理70一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理71正常时正常时:发信机没有电源，所以不能向高频通道发送发信机没有电源，所以不能向高频通道发送信号信号。一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理72 灵灵敏敏元元件件首首先先起起动动，给给发发信信机机的的提提供供电电源源，发发信信机机立立刻刻向通道发送出故障电流调制的断续高频波。向通道发送出故障电流调制的断续高频波。系统发生故障时系统发生故障时:不不灵灵敏敏元元件件起起动动后后，准准备备好好保保护护跳跳闸闸出出口

36、口回回路电源。路电源。一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理73 收收信信机机收收到到断断续续波波时时，CTCT有有输输出出，KDSKDS动动作作，发发出出跳跳闸闸脉脉冲冲。若若收收信信机机收收到到连连续续高高频频波波，说说明明是是区区外外故故障障，经经检检波波限限幅幅倒倒相相处处理理后后，CTCT输输出出电电流流为为零零，KDSKDS不不动动作作，闭闭锁锁了了保保护护出出口回路。口回路。一、相差高频保护的工作原理一、相差高频保护的工作原理74二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 相相差差高高频频保保护护是是通通过过测测定定通通道道上上高高

37、频频信信号号是是否否间间断断，来来判判断断是是保保护护范范围围内内部部还还是是外外部部故故障障的的。当当间间断断角角大大于于闭闭锁锁角角时时，为为保保护护范范围围内内部部故故障障，保保护护动动作作。反反之之，当当间间断断角小于闭锁角时，为保护范围外部故障，保护不动作。角小于闭锁角时，为保护范围外部故障，保护不动作。75在在电电力力系系统统的的实实际际运运行行中中，在在被被保保护护范范围围内内部部故故障障时时，两两侧侧高高频频信信号号不不会会完完全全重重叠叠；在在外外部部故故障障时时，两两侧侧的的高高频频信信号号也也不不会会是是连连续续的的。所所以以，就就需需要要进进一一步步分分析析相相差差高高

38、频频保护的相位特性。保护的相位特性。相位特性：是指相位比较继电器中的电流相位特性：是指相位比较继电器中的电流I Ir r和高频信号和高频信号的相位角的相位角关系曲线，亦即关系曲线，亦即I Ir r=f=f（）的曲线，称为相位特）的曲线，称为相位特性曲线。性曲线。二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 761.1.相差高频保护在线路两侧操作电流的相位关系相差高频保护在线路两侧操作电流的相位关系(1)(1)外部三相短路外部三相短路:总误差角为总误差角为 为了保证保护的选择性，应考虑一定的裕度，令为了保证保护的选择性，应考虑一定的裕度，令y y1515 电流互感

39、器约有电流互感器约有TATA77角误差，复合滤过器及保护约角误差，复合滤过器及保护约有有bhbh1515角误差。高频信号在输电线路上传输需要时间，角误差。高频信号在输电线路上传输需要时间，以光速以光速V V3.0103.0108 8 m/sm/s传送至对侧所需时间传送至对侧所需时间t t产生的延迟角产生的延迟角误差误差二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 77外外部部故故障障：两两侧侧操操作作电电流流的的相相位位差差不不是是180180，收收到到的的两两侧侧断断续续高高频频波波不不是是连连续续的的，而而是是180+180+，即即出出现现间间断断角为角为二

40、、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 78 (2)(2)内部故障内部故障:双侧电源系统在双侧电源系统在d d点发生三相短路时，线点发生三相短路时，线路两侧电势路两侧电势E EM M和和E EN N之间的相角差为之间的相角差为o o，角一般不超过角一般不超过70 70。M M侧侧电电流流I IM M落落后后于于E EM MdMdM60,60,N N侧侧到到短短路路点点dNdN=90=90。两两侧侧电电流流的的相相位位差差将将达达到到100100。电电流流互互感感器器的的最最大大误误差差角角TATA=7=7，保保护护装装置置的的角角误误差差bhbh=15=15

41、，高高频频信信号号沿沿输输电电线线路传输需要时间，造成的延迟误差角路传输需要时间，造成的延迟误差角=0.06=0.06l l。二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 79 N N侧收到两侧高频载波信号的最大角相差为侧收到两侧高频载波信号的最大角相差为M M侧为侧为 二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 80内内部部故故障障时时，理理论论上上接接收收两两侧侧断断续续高高频频波波的的间间断断角角为为180180，由由于于两两侧侧电电源源电电势势的的相相位位差差、电电流流互互感感器器和和保保护护装装置的角误差，所以间断角仅

42、为置的角误差，所以间断角仅为二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 81收收信信机机收收到到两两调调频频信信号号的的相相位位差差与与线线路路的的长长度度有有关关，保保护范围之外故障时，间断角为护范围之外故障时，间断角为 要求保护不动作，保护范围内故障时，要求保护不动作，保护范围内故障时，M M侧的间断角为侧的间断角为 要求保护动作要求保护动作,线路的临界长度为线路的临界长度为 l=175km 即当线路长度即当线路长度175km175km时，被保护线路内部故障时，被保护线路内部故障M M侧的保侧的保护将不动作，但护将不动作，但N N侧保护间断角增大，保护动作

43、，当侧保护间断角增大，保护动作，当N N侧断路侧断路器跳开以后，器跳开以后，M M侧收发信机自发自收，其间断角为侧收发信机自发自收，其间断角为180180，则，则M M侧保护动作。侧保护动作。2.2.保护的相继动作区保护的相继动作区82在在理理想想情情况况，相相位位特特性性曲曲线线I Ir r=f=f（）是是如如下下图图所所示示的的直直线线（虚虚线线1 1所所示示）。但但实实际际上上不不是是直直线线而而是是曲曲线线，如如下下图图中实线中实线2 2所示。所示。二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 3 3保护闭锁角保护闭锁角83设设继继电电器器KDSKDS的

44、的动动作作电电流流为为I IOPOP，则则它它与与相相位位特特性性曲曲线线有有两两个个交交点点。在在交交点点上上部部，I Ir rIIopop，继继电电器器的的动动作作。交交点点下下部部，I Ir r IIopop，继继电电器器不不会会动动作作。图图中中的的角角b b称称为为保保护护的的闭闭锁锁角角，opop角角称称为为保保护的动作角。护的动作角。二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 84闭闭锁锁角角b b必必须须满满足足；外外部部故故障障时时保保证证保保护护不不动动作作，内内部故障时保证保护能正确动作。因此，部故障时保证保护能正确动作。因此，b b应整

45、定为应整定为上上式式表表明明，线线路路越越长长，闭闭锁锁角角越越大大，而而闭闭锁锁角角越越大大，对对保护动作的灵敏度的影响就越不利。保护动作的灵敏度的影响就越不利。二、相差高频保护的相位特性和相继动作区二、相差高频保护的相位特性和相继动作区 85复习思考题：复习思考题：5-1 5-1 什么是高频通道的经常无高频电流方式和长期发信方什么是高频通道的经常无高频电流方式和长期发信方 式？式？5-2 5-2 高频通道是由哪几部分组成的？各部分有什么作用？高频通道是由哪几部分组成的？各部分有什么作用？5-3 5-3 简述高频闭锁方向保护的工作原理。简述高频闭锁方向保护的工作原理。5-4 5-4 简述相差高频保护的工作原理。简述相差高频保护的工作原理。5-5 5-5 什么是相差高频保护的闭锁角？什么是相差高频保护的闭锁角？86