繼電保護課程設計---高頻載波保護方法應用設計

1、<p>　　高頻載波保護方法應用設計</p><p>　　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，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，閉鎖式方向縱聯保護的基本構成，影響方向比較式縱聯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

2、構成，相差高頻保護的相位特性，高頻閉鎖方向保護的實現特點，其中相差高頻保護有一系列重要優(yōu)點，在輸電線路縱聯保護發(fā)展過程中起了重要作用，目前在國外仍有應用。</p><p>　　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</p><p>　　1.輸電線路高頻載波保護</p><p>　　1.1 高頻保護的基本原理</p><p

3、>　　將線路兩端的電流相位或功率方向轉化為高頻信號，然后，利用輸電線路本身構成高頻電流通道，將此信號送至對端，以比較兩端電流的相位或功率方向的一種保護裝置。</p><p>　　1.2. 輸電線路高頻載波保護構成</p><p>　　由繼電保護、高頻收發(fā)信機和高頻通道組成。</p><p>　　1.3. 輸電線路高頻載波保護分類</p><

4、p>　　高頻閉鎖方向保護以及相差高頻保護等。</p><p>　　1.4.高頻通道的構成</p><p><b>　　1、高頻阻波器</b></p><p>　　高頻阻波器是由電感線圈和可調電容組成的并聯諧振回路，使高頻電流限制在被保護輸電線路以內。而工頻電流可暢通無阻.。 </p><p><b>　　

5、2．結合電容器</b></p><p>　　它是一個高壓電容器，電容很小，對工頻電壓呈現很大的阻抗，使收發(fā)信機與高壓輸電線路絕緣，載頻信號順利通過。 </p><p><b>　　3．連接濾波器</b></p><p>　　它是一個可調節(jié)的空心變壓器，與結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，可以避免高頻信號的電

6、磁波在傳輸過程中發(fā)生反射，并減少高頻信號的損耗，增加輸出功率。 </p><p><b>　　4．高頻電纜</b></p><p>　　用來連接戶內的收發(fā)信機和裝在戶外的連接濾波器。 </p><p><b>　　5．保護間隙</b></p><p>　　保護間隙是高頻通道的輔助設備。用它來保護高頻

7、電纜和高頻收發(fā)信機免遭過電壓的襲擊。 </p><p><b>　　6．接地刀閘</b></p><p>　　接地刀閘也是高頻通道的輔助設備。在調整或檢修高頻收發(fā)信機和連接濾波器時，用它來進行安全接地，以保證人身和設備的安全。 </p><p><b>　　7．高頻收、發(fā)信機</b></p><p>

8、;　　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。經過比較判斷之后，再動作于跳閘或將它閉鎖。</p><p><b>　　圖1-1 </b></p

9、><p>　　1.5.高頻通道工作方式：</p><p>　?。?）長時發(fā)信方式—正常有高頻電流方式：長時發(fā)信方式是指在正常運行情況下，收、發(fā)信機一直處于發(fā)信和收信工作狀態(tài)，高頻通道中始終有高頻電流通過。</p><p><b>　　圖1-2</b></p><p>　　（2）短時發(fā)信方式—正常無高頻電流方式：短時發(fā)信是指在

10、正常運行情況下，收、發(fā)信機一直處于不工作狀態(tài)，高頻通道中沒有高頻電流通過。只有在系統(tǒng)中發(fā)生故障時，發(fā)信機才由起動元件起動，高頻通道中才有高頻電流通過。</p><p><b>　　圖1-3</b></p><p>　?。?）移頻方式：移頻方式是指在正常運行情況下，發(fā)信機長期發(fā)送一個頻率為f1 的高頻信號，其作用是閉鎖保護和對通道進行連續(xù)檢查。在被保護線路發(fā)生故障時，保

11、護控制發(fā)信機移頻，改為發(fā)送頻率 為f2 的高頻信號。</p><p><b>　　圖1-4</b></p><p>　　1.6.高頻信號的應用</p><p>　　按作用可分為跳閘信號、允許信號和閉鎖信號</p><p>　　跳閘信號;收到高頻信號是跳閘的充分條件</p><p>&

12、lt;b>　　圖a</b></p><p>　　允許信號：收到高頻信號是跳閘的必要條件，但不是充分條件。 </p><p><b>　　圖b</b></p><p>　　(3) 閉鎖信號;收不到高頻信號是跳閘的必要條件。</p><p><

13、;b>　　圖c</b></p><p>　　2.高頻閉鎖方向保護</p><p>　　2.1 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發(fā)出，這個信號被兩端的收信機所接收，而把保護閉鎖。</p><p><b>　　圖2-1</b><

14、/p><p><b>　　對BC線路：</b></p><p>　　保護3和保護4的功率方向都為正，保護應動作于跳閘。</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p><b>　　對AB線路：</b></p><p>　　B側的功率方向為負，該

15、側發(fā)出高頻閉鎖信號，被對側和本側保護接收，保護1、2均不動。</p><p><b>　　圖2-3</b></p><p>　　2.2閉鎖式方向縱聯保護的基本構成 </p><p><b>　　⑴區(qū)外短路故障；</b></p><p>　　⑵兩端供電線路區(qū)內短路故障； </p><

16、;p>　?、菃坞娫垂╇娋€路區(qū)內短路故障。 </p><p>　　2.3．影響方向比較式縱聯保護正確動作的因素 </p><p>　?、畔到y(tǒng)非全相運行的影響 </p><p>　　系統(tǒng)一相僅在一側斷開的情況</p><p>　　(b)負序電壓分布圖；(c)相量圖</p><p>　　實際非全相運行狀態(tài)是一相在兩側同

17、時斷開的狀態(tài)，特別是考慮分布電容的影響后，需要分析有兩個斷線端口的復雜故障下負序電壓、電流的相位關系，結論同樣是：當使用線路側電壓時，受電側功率方向為正，送電側的負序功率方向為負，發(fā)出閉鎖信號，保護不會誤動作；如果使用母線電壓，兩側的負序功率方向同時為正，保護將誤動作。零序功率方向在非全相運行期間與負序功率方向的特點一致。</p><p>　　克服非全相運行期間負序、零序方向縱聯保護誤動的措施一般是：使用線路側電

18、壓，這也是超高壓線路電壓互感器裝于線路側的主要原因；在兩相運行期間退出負序、零序方向元件，僅保留使用工頻突變量的方向元件。 </p><p>　?、乒β实瓜驅Ψ较虮容^式縱聯保護的影響及應對措施 </p><p>　　系統(tǒng)中假設故障發(fā)生在線路L1上靠近M側k點，斷路器QF3先于斷路器QF4跳閘。在斷路器QF3跳閘之前，線路L2中短路功率由N側流向M側，線路L2中N側功率方向為負，方向元件不動

19、作，向M側發(fā)送閉鎖信號。 </p><p>　　在斷路器QF3跳閘后QF4跳閘前，線路L2中的短路功率突然倒轉方向，由M側流向N側，這一現象稱為功率倒向。反應負序、零序和故障分量的方向元件在短路功率倒向時如果動作不協調會出現誤動作。在斷路器QF3跳閘后QF4跳閘前，M側功率方向由負變?yōu)檎?，功率方向元件動作，停止發(fā)信并準備跳閘；此時N側的功率方向由正變負，方向元件應立即返回并向M側發(fā)閉鎖信號，但是可能M側的方向元件

20、動作快，N側的方向元件返回慢，這被稱為“觸點競賽”。由于這個原因，會有一段時間兩側方向元件均處于動作狀態(tài)，M側沒有閉鎖信號，造成線路兩端的保護誤動。如果增加延時返回時間元件t1，使發(fā)信元件動作后經時間t1延時返回，就可以解決這個問題。時間t1要大于兩側方向元件動作與返回的最大時間差，再加一個適當裕度時間。</p><p><b>　　3. 相差高頻保護</b></p><

21、p>　　3.1相差高頻保護工作原理：相差高頻保護在線路有故障的情況下，起動元件動作，將保護投入工作。若為外部故障，收信機收到連續(xù)高頻電流，保護不動作；而在內部故障時，收信機則收到斷續(xù)的高頻電流，保護動作</p><p>　　圖a 正常運行或區(qū)外故障時波形圖</p><p>　　圖b 區(qū)內故障時波形圖</p><p>　　3.2 相差高頻保護的構成 <

22、/p><p>　　圖 3-1相差高頻保護的構成圖</p><p>　　1.比相元件的作用是比較被保護線路兩側操作電流的相位。因為采用單頻率制，所以收信機同時接收到線路兩側發(fā)信機發(fā)出的高頻信號。</p><p>　　3.3 相差高頻保護的相位特性 &l

23、t;/p><p>　　1、保護范圍內部發(fā)生故障，M側和N側高頻信號間的相位差最大為：</p><p>　　在最嚴重情況下，高頻信號間斷角是： </p><p><b>　　式3-1</b></p><p><b>　　式3-2</b></p><p>　　2、保護范圍外部發(fā)生故障

24、時，可能出現的最大間斷角為：</p><p><b>　　式3-3</b></p><p>　　3、閉鎖角的確定： </p><p><b>　　式3-4</b></p><p>　　圖3-5 圖3-6</p>

25、<p>　　3.4 長距離輸電線路的分布電容對相差高頻保護的影響 </p><p>　　由于線路具有分布電容，正常運行和外部短路時線路兩端電流之和不為零，而為線路電容電流，對較短的高壓架空線路，電容電流不大，線路兩側電流之和不大，縱聯電流差動保護可用不平衡電流的門限值躲過它。對于高壓長距離架空輸電線路或電纜線路，充電電容電流很大，若用門限值躲電容電流，將極大的降低靈敏度，所以通常采用電壓測量來補償電

26、容電流。對于一般長度的輸電線路，可以將分布參數等值為集中參數。 </p><p>　　3.5高頻閉鎖方向保護的實現特點</p><p>　　反方向元件1KW動作后立即起動發(fā)信，發(fā)出閉瑣信號;正方向元件2KW動作后，準備作用于跳閘。1KW的靈敏度必須高于2KW的靈度.。間元件T1的作用是防止外部短路故障時，遠離故障點側保護誤動。時間元件T2作用是防止高頻閉鎖信號過早解除而造成遠離故障點側保護

27、的誤動。 </p><p><b>　　總結</b></p><p>　　通過此次課程設計，使我更加扎實的掌握了有關高頻載波保護方面的知識，在設計過程中雖然遇到了一些問題，但經過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識欠缺和經驗不足。過而能改，善莫大焉。</p><p>　　在課程設計過程中，我們不斷

28、發(fā)現錯誤，不斷改正，不斷領悟，不斷獲取。這次課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在老師的指導下，終于游逆而解。在今后社會的發(fā)展和學習實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可。 課程設計誠然是一門專業(yè)課，給

29、我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，設計讓我感觸很深。通過這次課程設計，我掌握了高頻保護的基本原理，構成及其分類。高頻載波通道的構成，和相關工作方式，特別學習了高頻閉鎖方向保護以及相差高頻保護的原理和特點，更加意識到繼電保護的博大精深。</p><p>　　在設計書中還存在很多不妥和錯誤，希望老師能夠指點，定會努力改進。</

30、p><p><b>　　參考文獻:</b></p><p>　　[1]. 高宇，高向東，李名.基于 SC1128 Modem 的電力線載波通信系統(tǒng)[J].電氣時代，2004，(6).</p><p>　　[2]. 《電力系統(tǒng)繼電保護》 劉偉娜，葛麗娟</p><p>　　[3]. 《電力系統(tǒng)繼電保護》