繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)---高頻載波保護(hù)方法應(yīng)用設(shè)計(jì)

1、<p>　　高頻載波保護(hù)方法應(yīng)用設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：本文對(duì)高頻載波保護(hù)做了簡(jiǎn)要概述，分別介紹了高頻保護(hù)的基本原理，輸電線路高頻載波保護(hù)構(gòu)成 ，輸電線路高頻載波保護(hù)分類，高頻通道的構(gòu)成，高頻通道工作方式，高頻信號(hào)的應(yīng)用。特別介紹了高頻閉鎖方向保護(hù)以及相差高頻保護(hù)，包括高頻閉鎖方向保護(hù)概念，閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的基本構(gòu)成，影響方向比較式縱聯(lián)保護(hù)正確動(dòng)作的因素以及相差高頻保護(hù)工作原理，相差高頻保護(hù)的

2、構(gòu)成，相差高頻保護(hù)的相位特性，高頻閉鎖方向保護(hù)的實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)，其中相差高頻保護(hù)有一系列重要優(yōu)點(diǎn)，在輸電線路縱聯(lián)保護(hù)發(fā)展過程中起了重要作用，目前在國(guó)外仍有應(yīng)用。</p><p>　　關(guān)鍵詞 高頻載波 載波通信 高頻閉鎖方向保護(hù) 相差高頻保護(hù)</p><p>　　1.輸電線路高頻載波保護(hù)</p><p>　　1.1 高頻保護(hù)的基本原理</p><p

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

4、p>　　高頻閉鎖方向保護(hù)以及相差高頻保護(hù)等。</p><p>　　1.4.高頻通道的構(gòu)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(diào)電容組成的并聯(lián)諧振回路，使高頻電流限制在被保護(hù)輸電線路以內(nèi)。而工頻電流可暢通無阻.。 </p><p><b>　　

5、2．結(jié)合電容器</b></p><p>　　它是一個(gè)高壓電容器，電容很小，對(duì)工頻電壓呈現(xiàn)很大的阻抗，使收發(fā)信機(jī)與高壓輸電線路絕緣，載頻信號(hào)順利通過。 </p><p><b>　　3．連接濾波器</b></p><p>　　它是一個(gè)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，可以避免高頻信號(hào)的電

6、磁波在傳輸過程中發(fā)生反射，并減少高頻信號(hào)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(nèi)的收發(fā)信機(jī)和裝在戶外的連接濾波器。 </p><p><b>　　5．保護(hù)間隙</b></p><p>　　保護(hù)間隙是高頻通道的輔助設(shè)備。用它來保護(hù)高頻

7、電纜和高頻收發(fā)信機(jī)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(shè)備。在調(diào)整或檢修高頻收發(fā)信機(jī)和連接濾波器時(shí)，用它來進(jìn)行安全接地，以保證人身和設(shè)備的安全。 </p><p><b>　　7．高頻收、發(fā)信機(jī)</b></p><p>

8、;　　高頻收發(fā)信機(jī)的作用是發(fā)送和接收高頻信號(hào)。發(fā)信機(jī)部分是由繼電保護(hù)來控制，通常都是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)起動(dòng)之后它才發(fā)出信號(hào)，但有時(shí)也可以采用長(zhǎng)期發(fā)訊的方式。由發(fā)信機(jī)發(fā)出信號(hào)，通過高頻通道為對(duì)端的收信機(jī)所接收，也可為自己一端的收信機(jī)所接收。高頻收信機(jī)接收到由本端和對(duì)端所發(fā)送的高頻信號(hào)。經(jīng)過比較判斷之后，再動(dòng)作于跳閘或?qū)⑺]鎖。</p><p><b>　　圖1-1 </b></p

9、><p>　　1.5.高頻通道工作方式：</p><p>　　（1）長(zhǎng)時(shí)發(fā)信方式—正常有高頻電流方式：長(zhǎng)時(shí)發(fā)信方式是指在正常運(yùn)行情況下，收、發(fā)信機(jī)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>　?。?）短時(shí)發(fā)信方式—正常無高頻電流方式：短時(shí)發(fā)信是指在

10、正常運(yùn)行情況下，收、發(fā)信機(jī)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(shí)，發(fā)信機(jī)才由起動(dòng)元件起動(dòng)，高頻通道中才有高頻電流通過。</p><p><b>　　圖1-3</b></p><p>　　（3）移頻方式：移頻方式是指在正常運(yùn)行情況下，發(fā)信機(jī)長(zhǎng)期發(fā)送一個(gè)頻率為f1 的高頻信號(hào)，其作用是閉鎖保護(hù)和對(duì)通道進(jìn)行連續(xù)檢查。在被保護(hù)線路發(fā)生故障時(shí)，保

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

12、lt;b>　　圖a</b></p><p>　　允許信號(hào)：收到高頻信號(hào)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(hào);收不到高頻信號(hào)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(hù)</p><p>　　2.1 高頻閉鎖方向保護(hù)概念：高頻閉鎖方向保護(hù)是以高頻通道經(jīng)常無電流而在外部故障時(shí)發(fā)出閉鎖信號(hào)的方式構(gòu)成的。此閉鎖信號(hào)由短路功率為負(fù)的一側(cè)發(fā)出，這個(gè)信號(hào)被兩端的收信機(jī)所接收，而把保護(hù)閉鎖。</p><p><b>　　圖2-1</b><

14、/p><p><b>　　對(duì)BC線路：</b></p><p>　　保護(hù)3和保護(hù)4的功率方向都為正，保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于跳閘。</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p><b>　　對(duì)AB線路：</b></p><p>　　B側(cè)的功率方向?yàn)樨?fù)，該

15、側(cè)發(fā)出高頻閉鎖信號(hào)，被對(duì)側(cè)和本側(cè)保護(hù)接收，保護(hù)1、2均不動(dòng)。</p><p><b>　　圖2-3</b></p><p>　　2.2閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)的基本構(gòu)成 </p><p><b>　?、艆^(qū)外短路故障；</b></p><p>　?、苾啥斯╇娋€路區(qū)內(nèi)短路故障； </p><

16、;p>　?、菃坞娫垂╇娋€路區(qū)內(nèi)短路故障。 </p><p>　　2.3．影響方向比較式縱聯(lián)保護(hù)正確動(dòng)作的因素 </p><p>　?、畔到y(tǒng)非全相運(yùn)行的影響 </p><p>　　系統(tǒng)一相僅在一側(cè)斷開的情況</p><p>　　(b)負(fù)序電壓分布圖；(c)相量圖</p><p>　　實(shí)際非全相運(yùn)行狀態(tài)是一相在兩側(cè)同

17、時(shí)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(gè)斷線端口的復(fù)雜故障下負(fù)序電壓、電流的相位關(guān)系，結(jié)論同樣是：當(dāng)使用線路側(cè)電壓時(shí)，受電側(cè)功率方向?yàn)檎?，送電?cè)的負(fù)序功率方向?yàn)樨?fù)，發(fā)出閉鎖信號(hào)，保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)作；如果使用母線電壓，兩側(cè)的負(fù)序功率方向同時(shí)為正，保護(hù)將誤動(dòng)作。零序功率方向在非全相運(yùn)行期間與負(fù)序功率方向的特點(diǎn)一致。</p><p>　　克服非全相運(yùn)行期間負(fù)序、零序方向縱聯(lián)保護(hù)誤動(dòng)的措施一般是：使用線路側(cè)電

18、壓，這也是超高壓線路電壓互感器裝于線路側(cè)的主要原因；在兩相運(yùn)行期間退出負(fù)序、零序方向元件，僅保留使用工頻突變量的方向元件。 </p><p>　　⑵功率倒向?qū)Ψ较虮容^式縱聯(lián)保護(hù)的影響及應(yīng)對(duì)措施 </p><p>　　系統(tǒng)中假設(shè)故障發(fā)生在線路L1上靠近M側(cè)k點(diǎn)，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(cè)流向M側(cè)，線路L2中N側(cè)功率方向?yàn)樨?fù)，方向元件不動(dòng)

19、作，向M側(cè)發(fā)送閉鎖信號(hào)。 </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(zhuǎn)方向，由M側(cè)流向N側(cè)，這一現(xiàn)象稱為功率倒向。反應(yīng)負(fù)序、零序和故障分量的方向元件在短路功率倒向時(shí)如果動(dòng)作不協(xié)調(diào)會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作。在斷路器QF3跳閘后QF4跳閘前，M側(cè)功率方向由負(fù)變?yōu)檎?，功率方向元件?dòng)作，停止發(fā)信并準(zhǔn)備跳閘；此時(shí)N側(cè)的功率方向由正變負(fù)，方向元件應(yīng)立即返回并向M側(cè)發(fā)閉鎖信號(hào)，但是可能M側(cè)的方向元件

20、動(dòng)作快，N側(cè)的方向元件返回慢，這被稱為“觸點(diǎn)競(jìng)賽”。由于這個(gè)原因，會(huì)有一段時(shí)間兩側(cè)方向元件均處于動(dòng)作狀態(tài)，M側(cè)沒有閉鎖信號(hào)，造成線路兩端的保護(hù)誤動(dòng)。如果增加延時(shí)返回時(shí)間元件t1，使發(fā)信元件動(dòng)作后經(jīng)時(shí)間t1延時(shí)返回，就可以解決這個(gè)問題。時(shí)間t1要大于兩側(cè)方向元件動(dòng)作與返回的最大時(shí)間差，再加一個(gè)適當(dāng)裕度時(shí)間。</p><p><b>　　3. 相差高頻保護(hù)</b></p><

21、p>　　3.1相差高頻保護(hù)工作原理：相差高頻保護(hù)在線路有故障的情況下，起動(dòng)元件動(dòng)作，將保護(hù)投入工作。若為外部故障，收信機(jī)收到連續(xù)高頻電流，保護(hù)不動(dòng)作；而在內(nèi)部故障時(shí)，收信機(jī)則收到斷續(xù)的高頻電流，保護(hù)動(dòng)作</p><p>　　圖a 正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí)波形圖</p><p>　　圖b 區(qū)內(nèi)故障時(shí)波形圖</p><p>　　3.2 相差高頻保護(hù)的構(gòu)成 <

22、/p><p>　　圖 3-1相差高頻保護(hù)的構(gòu)成圖</p><p>　　1.比相元件的作用是比較被保護(hù)線路兩側(cè)操作電流的相位。因?yàn)椴捎脝晤l率制，所以收信機(jī)同時(shí)接收到線路兩側(cè)發(fā)信機(jī)發(fā)出的高頻信號(hào)。</p><p>　　3.3 相差高頻保護(hù)的相位特性 &l

23、t;/p><p>　　1、保護(hù)范圍內(nèi)部發(fā)生故障，M側(cè)和N側(cè)高頻信號(hào)間的相位差最大為：</p><p>　　在最嚴(yán)重情況下，高頻信號(hào)間斷角是： </p><p><b>　　式3-1</b></p><p><b>　　式3-2</b></p><p>　　2、保護(hù)范圍外部發(fā)生故障

24、時(shí)，可能出現(xiàn)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(zhǎng)距離輸電線路的分布電容對(duì)相差高頻保護(hù)的影響 </p><p>　　由于線路具有分布電容，正常運(yùn)行和外部短路時(shí)線路兩端電流之和不為零，而為線路電容電流，對(duì)較短的高壓架空線路，電容電流不大，線路兩側(cè)電流之和不大，縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)可用不平衡電流的門限值躲過它。對(duì)于高壓長(zhǎng)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(cè)量來補(bǔ)償電

26、容電流。對(duì)于一般長(zhǎng)度的輸電線路，可以將分布參數(shù)等值為集中參數(shù)。 </p><p>　　3.5高頻閉鎖方向保護(hù)的實(shí)現(xiàn)特點(diǎn)</p><p>　　反方向元件1KW動(dòng)作后立即起動(dòng)發(fā)信，發(fā)出閉瑣信號(hào);正方向元件2KW動(dòng)作后，準(zhǔn)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(shí)，遠(yuǎn)離故障點(diǎn)側(cè)保護(hù)誤動(dòng)。時(shí)間元件T2作用是防止高頻閉鎖信號(hào)過早解除而造成遠(yuǎn)離故障點(diǎn)側(cè)保護(hù)

27、的誤動(dòng)。 </p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　通過此次課程設(shè)計(jì)，使我更加扎實(shí)的掌握了有關(guān)高頻載波保護(hù)方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)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(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。過而能改，善莫大焉。</p><p>　　在課程設(shè)計(jì)過程中，我們不斷

28、發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。在今后社會(huì)的發(fā)展和學(xué)習(xí)實(shí)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(xiàn)問題所在，然后一一進(jìn)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(yuǎn)不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠(yuǎn)不可能得到社會(huì)及他人對(duì)你的認(rèn)可。 課程設(shè)計(jì)誠(chéng)然是一門專業(yè)課，給

29、我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)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(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。通過這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了高頻保護(hù)的基本原理，構(gòu)成及其分類。高頻載波通道的構(gòu)成，和相關(guān)工作方式，特別學(xué)習(xí)了高頻閉鎖方向保護(hù)以及相差高頻保護(hù)的原理和特點(diǎn)，更加意識(shí)到繼電保護(hù)的博大精深。</p><p>　　在設(shè)計(jì)書中還存在很多不妥和錯(cuò)誤，希望老師能夠指點(diǎn)，定會(huì)努力改進(jìn)。</

30、p><p><b>　　參考文獻(xiàn):</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(shí)代，2004，(6).</p><p>　　[2]. 《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》 劉偉娜，葛麗娟</p><p>　　[3]. 《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》