電氣系統(tǒng)繼電保護(hù)第5章輸電線路的高頻保護(hù)

第5章輸電線路的高頻維護(hù)5、1高頻維護(hù)根本原理5.1.1高頻維護(hù)的作用原理圖5.1輸電線路內(nèi)外短路表示圖如圖5.2所示。當(dāng)被維護(hù)線路M——N外部短路或正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)如〔圖5.2a)),IM=IN，流入繼電器的電流為：式中：nTA——電流互感器的變比。

電流繼電器不會(huì)動(dòng)作跳1QF和2QF。而當(dāng)被維護(hù)線路M——N內(nèi)部短路時(shí)〔圖5.2(b))，In反向，流入繼電器的電流為：式中：——?dú)w算到電流互感器TA副方的總短路電流。電流縱差動(dòng)維護(hù)圖5.2電流縱差動(dòng)維護(hù)的表示圖假設(shè)〔電流繼電器的動(dòng)作電流〕，那么維護(hù)能無(wú)延時(shí)地跳1QF和2QF，由于引入繼電器的電流是被維護(hù)線路兩端電流之差，故這種維護(hù)稱為電流縱差動(dòng)維護(hù)。電流縱差動(dòng)維護(hù)的優(yōu)缺陷：

無(wú)延時(shí)切除被維護(hù)線路任何點(diǎn)的缺點(diǎn)，

需求用與輸電線路同樣長(zhǎng)的輔助導(dǎo)線來(lái)傳送電流和，因此，用于長(zhǎng)線路，在經(jīng)濟(jì)上是不合算的，在技術(shù)上也有一定的困難。

普通只運(yùn)用在5—7km以下的線路上。國(guó)外有用于長(zhǎng)達(dá)30km線路上的此種維護(hù)方式。但將它用于電機(jī)、變壓器及母線卻是相當(dāng)方便的。為在長(zhǎng)線上運(yùn)用電流縱差動(dòng)維護(hù)原理，需求處理通道問(wèn)題。

'NI高頻維護(hù)的分類：按其任務(wù)原理的不同可以分為兩大類：即方向高頻維護(hù)和相差高頻維護(hù)。

方向高頻維護(hù)的根本原理是比較被維護(hù)線路兩端的功率方向。

相差高頻維護(hù)的根本原理是比較兩端電流的相位。在實(shí)現(xiàn)以上兩類維護(hù)的過(guò)程中，都需求處理一個(gè)如何將功率方向或電流相位轉(zhuǎn)化為高頻信號(hào)，以及如何進(jìn)展比較的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)高頻維護(hù)，同時(shí)也必需處理利用輸電線路作為高頻通道的問(wèn)題。

利用“導(dǎo)線一大地〞作為高頻通道是最經(jīng)濟(jì)的方案，由于它只需求在一相線路上裝設(shè)構(gòu)成通道的設(shè)備，缺陷是高頻信號(hào)的衰耗和遭到的干擾都比較大。高頻維護(hù)是以輸電線載波通道作為通訊通道的縱聯(lián)差動(dòng)維護(hù)。高頻維護(hù)廣泛運(yùn)用于高壓和超高壓輸電線路，是比較成熟和完善的一種無(wú)時(shí)限快速維護(hù)。輸電線路高頻維護(hù)所用的載波通道主要元件及作用：圖5.3高頻通道構(gòu)成表示圖1—阻波器；2—結(jié)合電容器；3—銜接濾波器；

4—電纜；5—高頻收、發(fā)信機(jī)；6—刀閘圖5.4阻波器阻抗與頻率的關(guān)系(1)阻波器

阻波器是由一電感線圈與可變電容器并聯(lián)組成的回路。其并聯(lián)后的阻抗Z與頻率的關(guān)系如圖5.4所示，當(dāng)并聯(lián)諧振時(shí)，它所呈現(xiàn)的阻抗最大。利用這一特性做成的阻波器，需使其諧振頻率為所用的載波頻率。這樣的高頻信號(hào)就被限制在被維護(hù)輸電線路的范圍以內(nèi)，而不能穿越到相鄰線路上去。但對(duì)50周的工頻電流而言，阻波器僅呈現(xiàn)電感線圈的阻抗，數(shù)值很小〔約為0.04左右〕，并不影響它的傳輸。

(2)結(jié)合電容器

結(jié)合電容器與銜接濾波器共同配合，將載波信號(hào)傳送至輸電線路，同時(shí)使高頻收發(fā)信機(jī)與工頻高壓線路絕緣。由于結(jié)合電容器對(duì)于工頻電流呈現(xiàn)極大的阻抗，故由它所導(dǎo)致的工頻走漏電流極小。

(4)高頻收、發(fā)信機(jī)

發(fā)信機(jī)部分系由繼電維護(hù)來(lái)控制，通常都是在電力系統(tǒng)發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，維護(hù)部分啟動(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)信、缺點(diǎn)時(shí)停信或改動(dòng)信號(hào)頻率的方式。由發(fā)信機(jī)發(fā)出的信號(hào)，經(jīng)過(guò)高頻通道送到對(duì)端的收信機(jī)中，也可為本人的收信機(jī)所接納，高頻收信機(jī)接納本端和對(duì)端所發(fā)送的高頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)比較判別之后，再動(dòng)作于繼電維護(hù)，使之跳閘或?qū)⑺]鎖。(3〕銜接濾波器

銜接濾波器由一個(gè)可調(diào)理的空心變壓器及銜接至高頻電纜一側(cè)的電容器組成。結(jié)合電容器與銜接濾波器共同組成一個(gè)四端網(wǎng)絡(luò)的“帶通濾波器〞，使所需頻帶的高頻電流可以經(jīng)過(guò)。

帶通濾波器從線路側(cè)看入的阻抗與輸電線路的波阻抗〔約為400〕相匹配，而從電纜一側(cè)看入的阻抗，那么應(yīng)與高頻電纜的波阻抗〔約為100〕相匹配，這樣就可以防止電磁波在傳送過(guò)程中發(fā)生反射，因此減小高頻能量的附加衰耗。

對(duì)于并聯(lián)在銜接濾波器兩側(cè)的接地刀閘6，當(dāng)檢修銜接濾波器時(shí)，作為結(jié)合電容器的下面一極接地之用。

W高頻通道的任務(wù)方式可以分為經(jīng)常無(wú)高頻電流〔即所謂缺點(diǎn)時(shí)發(fā)信〕和經(jīng)常有高頻電流〔即所謂長(zhǎng)期發(fā)信〕兩種方式。

在這兩種任務(wù)方式中，以其傳送的信號(hào)性質(zhì)為準(zhǔn)，又可以分為傳送閉鎖信號(hào)、允許信號(hào)和跳閘信號(hào)三種類型。

“高頻信號(hào)〞和“高頻電流〞的區(qū)別：所謂高頻信號(hào)是指線路一端的高頻維護(hù)在缺點(diǎn)時(shí)向線路另一端的高頻維護(hù)所發(fā)出的信息或命令。因此，在經(jīng)常無(wú)高頻電流的通道中，當(dāng)缺點(diǎn)時(shí)發(fā)出高頻電流固然代表一種信號(hào)，但在經(jīng)常有高頻電流的通道中，當(dāng)缺點(diǎn)時(shí)將高頻電流停頓或改動(dòng)其頻率也代表一種信號(hào)，這一情況就闡明了“信號(hào)〞和“電流〞的區(qū)別。圖5.5列出了缺點(diǎn)時(shí)發(fā)信的三種信號(hào)與維護(hù)〔PH〕的邏輯關(guān)系。5.1.2高頻通道的任務(wù)方式和高頻信號(hào)的作用圖5.5在缺點(diǎn)時(shí)發(fā)信方式下三種信號(hào)與維護(hù)的邏輯關(guān)系

(a〕跳閘信號(hào)；(b〕允許信號(hào)；(C〕閉鎖信號(hào)閉鎖信號(hào)所謂閉鎖信號(hào)是指：“收不到這種信號(hào)是高頻維護(hù)動(dòng)作跳閘的必要條件〞。當(dāng)外部缺點(diǎn)時(shí)，由一端的維護(hù)發(fā)出高頻閉鎖信號(hào)，將兩端的維護(hù)閉鎖；而當(dāng)內(nèi)部缺點(diǎn)時(shí)，兩端均不發(fā)信因此也收不到閉鎖信號(hào)，維護(hù)即可動(dòng)作于跳閘。允許信號(hào)所謂允許信號(hào)是指：“收到這種信號(hào)是高頻維護(hù)動(dòng)作跳閘的必要條件〞。當(dāng)內(nèi)部缺點(diǎn)時(shí)，兩端維護(hù)應(yīng)同時(shí)向?qū)Χ税l(fā)出允許信號(hào)，使維護(hù)安裝可以動(dòng)作于跳閘；而當(dāng)外部缺點(diǎn)時(shí)，那么因近缺點(diǎn)點(diǎn)端不發(fā)允許信號(hào)，故對(duì)端維護(hù)不能跳閘。近缺點(diǎn)點(diǎn)的一端那么因判別缺點(diǎn)方向的元件不動(dòng)作，也不能跳閘。跳閘信號(hào)傳送跳閘信號(hào)的方式是指：“收到這種信號(hào)是維護(hù)動(dòng)作于跳閘的充分而必要的條件〞。維護(hù)本質(zhì)是利用裝設(shè)在每一端的電流速斷、間隔Ⅰ段或零序I段等維護(hù)，當(dāng)其維護(hù)范圍內(nèi)部缺點(diǎn)而動(dòng)作于跳閘的同時(shí)，還向?qū)Χ税l(fā)出跳閘信號(hào)，可以不經(jīng)過(guò)其他控制元件而直接使對(duì)端的斷路器跳閘。特點(diǎn)：兩端維護(hù)的構(gòu)成比較簡(jiǎn)單，無(wú)需相互配合。必需求求每端發(fā)送跳閘信號(hào)維護(hù)的動(dòng)作范圍小于線路的全長(zhǎng)，以保證動(dòng)作的選擇性；而兩端維護(hù)動(dòng)作范圍之和應(yīng)大于線路的全長(zhǎng)，以保證全線上任一點(diǎn)缺點(diǎn)的快速切除。

被維護(hù)線路缺點(diǎn)時(shí)，高頻通道能夠遭到破壞。因此，對(duì)于短路時(shí)發(fā)信的方式，常利用高頻電流的出現(xiàn)作為閉鎖信號(hào)。在外部短路時(shí)，要求接近短路點(diǎn)一側(cè)的發(fā)信機(jī)啟動(dòng)并發(fā)出高頻閉鎖信號(hào)，經(jīng)輸電線路傳送至線路對(duì)側(cè)，使該側(cè)維護(hù)不跳閘〔閉鎖〕。內(nèi)部短路時(shí)，線路兩側(cè)發(fā)信機(jī)均不啟動(dòng)，不發(fā)高頻閉鎖信號(hào)，輸電線路不傳送高頻信號(hào)，維護(hù)可以跳閘。長(zhǎng)期發(fā)信方式下三種信號(hào)與維護(hù)的邏輯關(guān)系圖5.6長(zhǎng)期發(fā)信方式下三種信號(hào)與維護(hù)的邏輯關(guān)系(a〕跳閘信號(hào)；(b〕允許信號(hào)；(c)閉鎖信號(hào)5、2高頻閉鎖方向維護(hù)任務(wù)原理利用非缺點(diǎn)線路的一端發(fā)出閉鎖該線路兩端維護(hù)的高頻信號(hào)，而對(duì)于缺點(diǎn)線路兩端那么不需求發(fā)出高頻信號(hào)使維護(hù)動(dòng)作于跳閘，這樣就可以保證在內(nèi)部缺點(diǎn)并伴隨有通道的破壞時(shí)維護(hù)安裝依然可以正確地動(dòng)作。5.2.1任務(wù)原理高頻閉鎖方向維護(hù)以高頻通道經(jīng)常無(wú)電流而在外部缺點(diǎn)時(shí)發(fā)出閉鎖信號(hào)的方式構(gòu)成，由短路功率方向?yàn)樨?fù)的一端發(fā)出，這個(gè)信號(hào)被兩端的收信機(jī)所接納，而把維護(hù)閉鎖，故稱為高頻閉鎖方向維護(hù)。維護(hù)安裝的作用原理:設(shè)缺點(diǎn)發(fā)生于線路B—C的范圍以內(nèi)，那么短路功率SK、的方向如下圖。此時(shí)，安裝在線路B—C兩端的方向高頻維護(hù)3和4的功率方向?yàn)檎?，維護(hù)應(yīng)動(dòng)作于跳閘。故維護(hù)3、4都不發(fā)出高頻閉鎖信號(hào)，因此，在維護(hù)啟動(dòng)后，即可瞬時(shí)動(dòng)作，跳開(kāi)兩端的斷路器。但對(duì)非缺點(diǎn)線路A—B和C—D，其接近缺點(diǎn)點(diǎn)一端的功率方向?yàn)橛删€路流向母線，即功率方向?yàn)樨?fù)，那么該端的維護(hù)2和5發(fā)出高頻閉鎖信號(hào)。此信號(hào)一方面被本人的收信機(jī)接納，同時(shí)，經(jīng)過(guò)高頻通道把信號(hào)送到對(duì)端的維護(hù)1和6，使得維護(hù)安裝1、2和5、6都被高頻信號(hào)閉鎖，維護(hù)不會(huì)將線路A—B和C—D錯(cuò)誤地切除。圖5.7高頻閉鎖力向維護(hù)的作用原理圖5.8〔a〕為電流啟動(dòng)高頻閉鎖方向維護(hù)的方框原理圖，圖5.8〔b)為功率方向元件S+的維護(hù)區(qū)。圖中的I和I′為電流啟動(dòng)元件。I較I′靈敏，即I的動(dòng)作電流較小，I動(dòng)作后，經(jīng)t1，否4去啟動(dòng)發(fā)信機(jī)。S+為短路功率為正時(shí)動(dòng)作的功率方向元件。I′、S+動(dòng)作后,經(jīng)與5.2.2高頻閉鎖方向維護(hù)的啟動(dòng)方式〔1〕電流啟動(dòng)方式2、t3預(yù)備跳閘，并將否4閉鎖，使發(fā)信機(jī)停信；內(nèi)部短路時(shí)，被維護(hù)線路兩側(cè)的I、I′和S+均動(dòng)作，發(fā)信機(jī)開(kāi)場(chǎng)發(fā)信；經(jīng)t3延時(shí)后，又將發(fā)信機(jī)停信。兩側(cè)收信機(jī)均收不到高頻閉鎖信號(hào)，于是，否5開(kāi)放，兩側(cè)斷路器跳閘。外部短路時(shí)，近短路側(cè)的S+不動(dòng)作，與2、t3不開(kāi)放，否4不閉鎖，發(fā)信機(jī)不斷發(fā)信。兩側(cè)收信機(jī)收到高頻信號(hào)，否5不開(kāi)放，兩側(cè)的斷路器均不會(huì)跳閘。圖5.8電流啟動(dòng)高頻閉鎖方向維護(hù)的力框原理圖(a〕方框原理圖；(b)S+的維護(hù)區(qū)由于被維護(hù)線路兩側(cè)的TA有誤差〔最大達(dá)10%〕和兩側(cè)電流啟動(dòng)元件的動(dòng)作電流能夠有士5％的誤差。假設(shè)只用一個(gè)電流啟動(dòng)元件，那么在外部短路時(shí)，能夠出現(xiàn)近短路側(cè)的電流元件拒動(dòng)、而遠(yuǎn)離短路側(cè)的啟動(dòng)元件動(dòng)作的情況。于是，近短路側(cè)的發(fā)信機(jī)不發(fā)信，遠(yuǎn)離短路側(cè)的發(fā)信機(jī)僅t3時(shí)間內(nèi)發(fā)信，t3延時(shí)后，收信機(jī)收不到高頻閉鎖信號(hào)遠(yuǎn)離短路側(cè)的SK為正方向，S+動(dòng)作，從而會(huì)使該側(cè)斷路器誤跳閘。采用兩個(gè)靈敏度不同的電流啟動(dòng)元件的緣由可采用兩個(gè)動(dòng)作電流IOP不等的電流啟動(dòng)元件；用IOP較小的電流啟動(dòng)元件I去啟動(dòng)發(fā)信機(jī)，IOP較大的I′預(yù)備跳閘。這樣就可保證在外部短路一側(cè)的I′動(dòng)作時(shí)，對(duì)側(cè)的I也一定動(dòng)作，從而可保證發(fā)信機(jī)發(fā)信，防止上述的誤動(dòng)作。問(wèn)題的處理I和I′的動(dòng)作電流比的選擇按最不利情況進(jìn)展，即按線路一側(cè)TA無(wú)誤差，電流啟動(dòng)元件的Iop有＋5％的誤差；另一側(cè)TA有-10％誤差，電流啟動(dòng)元件的Iop有-5％的誤差。因此兩個(gè)電流啟動(dòng)元件的動(dòng)作電流比為：假設(shè)采用接相電流的啟動(dòng)元件，那么IOP按躲過(guò)最大負(fù)荷電流IL.max整定，即遠(yuǎn)間隔重負(fù)荷的輸電線路上，這種電流啟動(dòng)元件往往不能滿足靈敏度的要求，在此情況下應(yīng)采用負(fù)序電流元件。較靈敏的負(fù)序電流元件的動(dòng)作電流IOP.2按躲過(guò)最大負(fù)荷情況下的最大不平衡電流Iunb.max整定，即由于外部短路時(shí)，遠(yuǎn)離短路側(cè)的發(fā)信機(jī)能在t3時(shí)間內(nèi)發(fā)信，否5閉鎖使維護(hù)不誤跳閘。如t3不延時(shí)動(dòng)作，那么本側(cè)的收信機(jī)未來(lái)不及收到對(duì)側(cè)送來(lái)的高頻閉鎖信號(hào)，維護(hù)就會(huì)誤動(dòng)作跳閘，所以t3的延時(shí)動(dòng)作是必要的。t3的大小按下式計(jì)算：t3延時(shí)動(dòng)作的緣由t1延時(shí)前往的緣由外部短路切除后，線路兩側(cè)的I、I‘和S+均前往，近短路側(cè)延時(shí)t1前往，發(fā)信機(jī)在t1時(shí)間內(nèi)繼續(xù)發(fā)信。從而保證了遠(yuǎn)離缺點(diǎn)側(cè)的發(fā)信機(jī)能繼續(xù)收到高頻閉鎖信號(hào)，使否5不開(kāi)放，維護(hù)不致誤跳閘。否那么，當(dāng)近短路側(cè)的I先前往而遠(yuǎn)離短路側(cè)的I‘、S+后前往時(shí)，該側(cè)否5能夠開(kāi)放使斷路器誤跳閘。通常取t1=0.5s。在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)或雙回線的某一線路〔如圖5.9中的線路I)高頻維護(hù)退出任務(wù)時(shí)，假設(shè)在該線路的相繼動(dòng)作區(qū)內(nèi)發(fā)生缺點(diǎn)〔K點(diǎn)缺點(diǎn)〕,1QF跳閘前，線路Ⅱ的短路功率SK是從變電站B流向變電站A。1QF跳閘后，2QF跳閘前，SK將反向，從變電站A流向變電站B。在此功率換向過(guò)程中，線路Ⅱ的高頻閉鎖方向維護(hù)是不會(huì)誤動(dòng)作的。由于3QF側(cè)的維護(hù)在IQF跳閘后，S+才動(dòng)作，與2開(kāi)放，經(jīng)t3延時(shí)后，才干停信，在t3時(shí)間內(nèi)將維護(hù)閉鎖。4QF側(cè)的發(fā)信機(jī)在1QF功率換向時(shí)，維護(hù)的任務(wù)情況跳閘后，立刻發(fā)信，在t3延時(shí)之內(nèi)能將高頻閉鎖信號(hào)送至3QF側(cè)使其維護(hù)閉鎖，所以3QF側(cè)維護(hù)不會(huì)誤跳閘。至于4QF側(cè)的維護(hù)，由于Sk為負(fù)，不會(huì)誤跳閘就更為明顯。

當(dāng)外部缺點(diǎn)時(shí)，假設(shè)近缺點(diǎn)側(cè)的起信元件因故而拒動(dòng)，發(fā)信機(jī)不能送出高頻閉鎖信號(hào)，遠(yuǎn)離缺點(diǎn)側(cè)的維護(hù)將誤動(dòng)作。為理處理這個(gè)問(wèn)題，可采用遠(yuǎn)方啟動(dòng)方式。圖5.9短路功率換向的闡明圖〔2〕遠(yuǎn)方啟動(dòng)方式t1為定時(shí)開(kāi)放時(shí)間電路。此啟動(dòng)方式只用一個(gè)電流啟動(dòng)元件I。I啟動(dòng)后，啟動(dòng)本側(cè)的發(fā)信機(jī)。發(fā)信機(jī)發(fā)出的高頻信號(hào)傳送到對(duì)側(cè)經(jīng)t1，或2遠(yuǎn)方啟動(dòng)對(duì)側(cè)的發(fā)信機(jī)。內(nèi)部短路時(shí)，維護(hù)的任務(wù)的幾種情況：

①兩端電源供電兩端電源供電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部短路時(shí)，線路兩側(cè)維護(hù)的I和S+均動(dòng)作，經(jīng)否3啟動(dòng)發(fā)信機(jī)。延時(shí)t5后，否3被閉鎖，發(fā)信機(jī)停信。收信機(jī)收不到高頻閉鎖信號(hào)，否6開(kāi)放，兩側(cè)斷路器同時(shí)跳閘。

②單端電源供電單端電源供電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部短路時(shí)，電源側(cè)發(fā)信機(jī)起信，將高頻信號(hào)傳送到對(duì)側(cè)，并啟動(dòng)其發(fā)信機(jī)，電源側(cè)否6延續(xù)收到高頻閉鎖信號(hào)，維護(hù)不能跳閘。這是此種啟動(dòng)方式的主要缺陷。

③一側(cè)斷路器跳開(kāi)內(nèi)部短路且一側(cè)斷路器跳開(kāi)時(shí)，由該側(cè)斷路器常閉輔助接點(diǎn)QF1將否3長(zhǎng)期閉鎖，發(fā)信機(jī)不能遠(yuǎn)方啟動(dòng)。電源側(cè)維護(hù)在t5延時(shí)后跳閘。圖5.10遠(yuǎn)方啟動(dòng)高頻閉鎖方向維護(hù)方框原理圖外部短路時(shí)，維護(hù)的任務(wù)的幾種情況：①近短路側(cè)的電流啟動(dòng)元件I動(dòng)作外部短路時(shí)，由于近短路側(cè)維護(hù)的S+不會(huì)動(dòng)作，與4不開(kāi)放，否3不會(huì)閉鎖，發(fā)信機(jī)發(fā)信，向?qū)?cè)傳送高頻閉鎖信號(hào)。對(duì)側(cè)收信機(jī)收到高頻信號(hào)，否6不會(huì)開(kāi)放，故不會(huì)誤跳閘。

②近短路側(cè)I不動(dòng)作，遠(yuǎn)離短路側(cè)的I及S+動(dòng)作，此時(shí)，在t5延時(shí)內(nèi)，假設(shè)收不到近短路側(cè)發(fā)回的高頻閉鎖信號(hào)，那么t5延時(shí)后，否3閉鎖，發(fā)信機(jī)停信，否6開(kāi)放，將誤跳閘。為了防止這種誤跳閘，在t5延時(shí)內(nèi)，一定要收到對(duì)側(cè)發(fā)回的高頻信號(hào)，以使否6能延續(xù)閉鎖,因此，t5的延時(shí)應(yīng)大于高頻信號(hào)在高頻通道上往返一次所需的時(shí)間。即比前述啟動(dòng)方式t3的延時(shí)要大一些。普通取t5＝20ms。

③外部缺點(diǎn)切除后外部缺點(diǎn)切除后，遠(yuǎn)離短路側(cè)的S+及兩側(cè)的I均前往。開(kāi)放t1發(fā)信機(jī)停信，維護(hù)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。為了防止誤動(dòng)作，t1的延時(shí)應(yīng)大于外部短路最大能夠的繼續(xù)時(shí)間，即大于后備維護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。普通t1取5～7s。

④被維護(hù)線路維護(hù)相繼動(dòng)作，SK改動(dòng)方向時(shí)(圖5.9〕被維護(hù)線路維護(hù)相繼動(dòng)作，SK改動(dòng)方向時(shí)，1QF跳閘后，4QF側(cè)發(fā)信機(jī)即發(fā)信，3QF側(cè)收信機(jī)在t5=20ms時(shí)間內(nèi)能收到高頻閉鎖信號(hào)，3QF不會(huì)誤跳閘。〔3〕功率方向元件啟動(dòng)方式圖3.11(a)為方向元件啟動(dòng)的高頻閉鎖方向維護(hù)的方框原理圖。圖3.11〔b〕為S+和S-的動(dòng)作區(qū)。從圖中可知，當(dāng)功率由母線流向線路時(shí)，S+有輸出，預(yù)備跳閘。當(dāng)功率由線路流向母線時(shí)，S-有輸出，啟動(dòng)發(fā)信機(jī)，送出高頻信號(hào)使否3閉鎖，防止跳閘。內(nèi)部短路時(shí)，如A、B兩側(cè)均有電源，那么兩側(cè)的S-均不動(dòng)作。發(fā)信機(jī)不發(fā)信，無(wú)高頻閉鎖信號(hào)，否3開(kāi)放，兩側(cè)斷路器同時(shí)跳閘。如僅A側(cè)有電源或B側(cè)斷路器斷開(kāi)，兩側(cè)的四個(gè)方向元件僅A側(cè)的S+動(dòng)作，可由A側(cè)延時(shí)t2切除缺點(diǎn)。接近B側(cè)母線外部短路時(shí)，A側(cè)S＋動(dòng)作，預(yù)備跳閘，但B側(cè)S-動(dòng)作，使該側(cè)發(fā)信機(jī)啟信，送高頻閉鎖信號(hào)至A側(cè)，將A側(cè)否3閉鎖，A側(cè)斷路器不會(huì)誤跳閘。t1、t2的作用和整定分別與圖3.8維護(hù)的t1、t3一樣。必需留意B側(cè)S-的維護(hù)區(qū)必需大于A側(cè)S+的維護(hù)區(qū)。這樣可以保證S+A動(dòng)作時(shí)，S-B也一定動(dòng)作，以防維護(hù)誤動(dòng)。否那么，A側(cè)維護(hù)將會(huì)誤動(dòng)作跳閘。圖5.11方向元件啟動(dòng)的高頻閉鎖向維護(hù)的方框原理圖(a〕方框原理圖；(b)S+和S-的動(dòng)作區(qū)圖5.12，為了提高維護(hù)的可靠性，加裝了負(fù)序電流元件。為了能與單相自動(dòng)重合閘安裝配合運(yùn)轉(zhuǎn)，增設(shè)了否11和t12元件。功率方向元件采用的是負(fù)序相敏功率方向元件。維護(hù)安裝是利用比較被維護(hù)線路兩側(cè)的負(fù)序功率方向的方法來(lái)判別內(nèi)部和外部缺點(diǎn)。維護(hù)的任務(wù)情況簡(jiǎn)述如下：5.3高頻閉鎖負(fù)序方向維護(hù)圖5.12高頻閉鎖方向維護(hù)的方框原理圖

a—外部發(fā)信；b—手動(dòng)發(fā)信；C—外部停信；D—全相運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)；e—至高頻通道；f—跳閘(l〕正常運(yùn)轉(zhuǎn)、過(guò)負(fù)荷、系統(tǒng)振蕩、電壓回路斷線或電流回路斷線時(shí)當(dāng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)、過(guò)負(fù)荷、系統(tǒng)振蕩、電壓回路斷線或電流回路斷線時(shí)，被維護(hù)線路兩側(cè)的負(fù)序相敏功率方向元件S-和S+均無(wú)輸出，維護(hù)不會(huì)跳閘。

(2〕線路內(nèi)部不對(duì)稱短路時(shí)

當(dāng)線路內(nèi)部不對(duì)稱短路時(shí)，兩側(cè)的S-無(wú)輸出，發(fā)信機(jī)不發(fā)信。否6無(wú)閉鎖信號(hào)。兩側(cè)的S十和I2有輸出，與5開(kāi)放，經(jīng)否6,t7延時(shí)、t8和與9發(fā)出跳閘信號(hào)，使斷路器跳閘。(3〕線路內(nèi)部三相對(duì)稱短路時(shí)〔由不對(duì)稱缺點(diǎn)開(kāi)展而成〕

當(dāng)線路內(nèi)部三相對(duì)稱短路時(shí)，假設(shè)正向負(fù)序功率出現(xiàn)的時(shí)間超越20ms，由t8帶延時(shí)前往，因此可保證跳閘〔回路的任務(wù)情況與不對(duì)稱短路一樣〕。t8的延時(shí)前往時(shí)間應(yīng)按保證斷路器可靠跳閘的原那么來(lái)確定。當(dāng)維護(hù)安裝經(jīng)具有電流堅(jiān)持線圈的跳閘繼電器作用跳閘時(shí)，此延時(shí)可采用40～60ms，由于維護(hù)只需可靠地將它啟動(dòng)即可保證跳閘。當(dāng)維護(hù)直接動(dòng)作于斷路器跳閘時(shí)，此延時(shí)要采用200ms，這是由于220kV斷路器的跳閘時(shí)間普通均小于100ms。(4〕內(nèi)部缺點(diǎn)切除后l〕維護(hù)與三相自動(dòng)重合閘安裝配合運(yùn)用時(shí)

當(dāng)維護(hù)與三相自動(dòng)重合閘安裝配合運(yùn)用時(shí)，L2、L3不銜接，只將L1連上，使非全相閉鎖回路不起作用。內(nèi)部缺點(diǎn)切除后，兩側(cè)維護(hù)的S+及I2立刻前往。t8、t10延時(shí)前往。于是，兩側(cè)維護(hù)在斷路器重合前就做好了第二次動(dòng)作的預(yù)備。如為暫時(shí)性缺點(diǎn)，兩側(cè)維護(hù)不再啟動(dòng)，線路恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如為永久性缺點(diǎn)，先重合閘一側(cè)的維護(hù)將立刻啟動(dòng)，再次將斷路器跳閘切除缺點(diǎn)。

2〕維護(hù)與單相重合閘或綜合重合閘配合用于雙側(cè)電源線路時(shí)當(dāng)維護(hù)與單相重合閘或綜合重合閘〔見(jiàn)第5章〕配合用于雙側(cè)電源的線路時(shí)，在內(nèi)部單相接地短路缺點(diǎn)相切除后的非全相過(guò)程中，有3種情況：①維護(hù)用電壓互感器接在線路側(cè)時(shí)，L2、L3不需銜接。此時(shí)，維護(hù)反映為外部缺點(diǎn)，它能自行閉鎖不會(huì)誤跳閘。當(dāng)重合于永久性缺點(diǎn)時(shí)，S＋有輸出，能立刻將否3閉鎖，使發(fā)信機(jī)停信〔不需延100ms〕，因此可以再次切除缺點(diǎn)。

②維護(hù)用電壓互感器接在母線上時(shí)，L2要接上。此時(shí)維護(hù)反映為內(nèi)部缺點(diǎn)，它由t12、否11組成的非全相閉鎖回路將否6閉鎖以防止維護(hù)誤動(dòng)作。重合于永久性缺點(diǎn)時(shí)，由單相重合閘反映三相有電流的“全相運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)〞將否11閉鎖，以解除非全相閉鎖，維護(hù)仍能跳閘。假設(shè)“全相運(yùn)轉(zhuǎn)信號(hào)〞未發(fā)出，那么1～3s后，仍能自行解除非全相閉鎖。固定1～3s是按大于一個(gè)自動(dòng)重合閘周期選取的。

③用于T型接線網(wǎng)絡(luò)時(shí)，L2、L3接上。在此情況下，如單相重合于暫時(shí)性缺點(diǎn)，如兩側(cè)斷路器先合，那么系統(tǒng)仍有負(fù)序功率。先合的兩側(cè)三相均有電流，非全相閉鎖回路將被解除。但斷路器末合的一側(cè)的非全相閉鎖回路仍繼續(xù)任務(wù)，經(jīng)L3、或4啟動(dòng)發(fā)信機(jī)，發(fā)信機(jī)發(fā)出高頻閉鎖信號(hào)。因此，三側(cè)維護(hù)均不會(huì)再次動(dòng)作跳閘。只需當(dāng)?shù)谌齻?cè)斷路器也重合后，高頻閉鎖信號(hào)才干消逝。(5〕線路外部不對(duì)稱短路時(shí)

當(dāng)線路發(fā)生外部不對(duì)稱短路時(shí)，近缺點(diǎn)側(cè)的維護(hù)的S-有輸出，經(jīng)或1、t2、否3、或4啟動(dòng)發(fā)信機(jī)，它即向本側(cè)和對(duì)側(cè)送出高頻信號(hào)。本側(cè)收信機(jī)收到高頻閉鎖信號(hào)，隨即將否6閉鎖，不會(huì)跳閘。遠(yuǎn)離缺點(diǎn)側(cè)的S+、和I2同時(shí)也有輸出，與5開(kāi)放，但需經(jīng)t7的7ms延時(shí)〔思索到高頻收發(fā)信機(jī)的動(dòng)作時(shí)間1.5～2.5ms、高頻通道傳送時(shí)間1ms及裕度時(shí)間〕，才干發(fā)出跳閘脈沖。此時(shí)，該側(cè)的收信機(jī)已收到對(duì)側(cè)發(fā)來(lái)的高頻閉鎖信號(hào)將否6閉鎖，因此不會(huì)跳閘。外部缺點(diǎn)切除后，近缺點(diǎn)側(cè)的維護(hù)S-及I2均前往，但要等t2在100ms延時(shí)前往后，發(fā)信機(jī)才停信。遠(yuǎn)離缺點(diǎn)側(cè)的維護(hù)的S+及I2前往，但收信機(jī)在10Oms內(nèi)仍能收到對(duì)側(cè)發(fā)來(lái)的高頻閉鎖信號(hào)，使否6閉鎖，維護(hù)不會(huì)誤跳閘。(6〕短路功率換向時(shí)

在圖5.9所示網(wǎng)絡(luò)的線路I維護(hù)的相繼動(dòng)作區(qū)內(nèi)發(fā)生缺點(diǎn)，1QF跳閘前，線路Ⅱ上的短路功率是變電所B流向變電所A。1QF跳閘后，2QF跳閘前，短路功率將由變電所A流向變電所B。由于A側(cè)的發(fā)信機(jī)在1DL跳閘后繼續(xù)發(fā)信100ms，同時(shí)，由于功率換向，B側(cè)發(fā)信機(jī)立刻發(fā)信，能在100ms內(nèi)傳送至A側(cè)收信機(jī)，使否6堅(jiān)持閉鎖，因此3QF不會(huì)誤跳閘。(7〕外部停信

維護(hù)安配備有由外部維護(hù)停頓發(fā)信機(jī)發(fā)信的回路，以滿足某些特殊運(yùn)轉(zhuǎn)方式的需求。例如，當(dāng)一次系統(tǒng)為線路變壓器組銜接時(shí)，假設(shè)變壓器高壓側(cè)斷路器2QF檢修〔圖5.13)，為防止變壓器發(fā)生內(nèi)部缺點(diǎn)〔相當(dāng)于高壓線路外部缺點(diǎn)〕時(shí)、無(wú)法切除高壓側(cè)電源〔即無(wú)法跳1QF)，可將變壓器主維護(hù)出口接點(diǎn)接至2QF側(cè)維護(hù)的“外部停信〞端子，當(dāng)變壓器內(nèi)部缺點(diǎn)時(shí)，2QF側(cè)發(fā)信機(jī)停信〔否3閉鎖〕,1QF側(cè)高頻維護(hù)收不到高頻閉鎖信號(hào)，維護(hù)將動(dòng)作跳閘。圖5.13線路變壓器2QF檢修時(shí)電路表示圖5.4高頻閉鎖間隔維護(hù)和零序維護(hù)高頻閉鎖間隔維護(hù)主要由啟動(dòng)元件、間隔元件和高頻收、發(fā)信機(jī)構(gòu)成，各部分的作用：5.4.1高頻閉鎖間隔維護(hù)的構(gòu)成(l〕啟動(dòng)元件

啟動(dòng)元件的主要作用是在缺點(diǎn)時(shí)啟動(dòng)發(fā)信機(jī)。它由間隔維護(hù)本身的啟動(dòng)元件起作用。在二段式間隔維護(hù)中，通常是采用負(fù)序電流元件、負(fù)序電壓元件來(lái)作啟動(dòng)元件。而在三段式間隔維護(hù)中，那么采用第Ⅲ段間隔元件來(lái)作啟動(dòng)元件，啟動(dòng)元件普通都是無(wú)方向性的。在圖5.14中，采用負(fù)序電流I2啟動(dòng)。圖5.14高頻閉鎖間隔維護(hù)方框原理圖(2〕間隔元件

間隔元件的作用是判別缺點(diǎn)的方向，以控制發(fā)信機(jī)能否停頓發(fā)信。因此，間隔元件必需有方向性，并能維護(hù)線路全長(zhǎng)，通常采用第Ⅱ段方向間隔元件作為高頻閉鎖間隔維護(hù)的間隔元件。在間隔維護(hù)中，廣泛采用一個(gè)間隔繼電器，經(jīng)過(guò)切換的方式來(lái)作為維護(hù)的第I段和第Ⅱ段的間隔元件。用這種方式構(gòu)成高頻閉鎖間隔維護(hù)時(shí)，必需將間隔元件切換到第Ⅱ段。當(dāng)高頻部分退出任務(wù)時(shí)，應(yīng)將間隔元件再切換到第Ⅰ段，以便恢復(fù)間隔維護(hù)第I段的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。〔3〕高頻收、發(fā)信機(jī)

高頻收、發(fā)信機(jī)部分與高頻閉鎖方向維護(hù)一樣。圖5.14中所示的間隔維護(hù)為一簡(jiǎn)化的兩段式間隔維護(hù)安裝。5.4.2高頻閉鎖間隔維護(hù)的任務(wù)情況(l〕內(nèi)部缺點(diǎn)時(shí)

當(dāng)被維護(hù)線路內(nèi)部發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，兩側(cè)負(fù)序電流元件I2啟動(dòng)。一方面經(jīng)時(shí)間元件t2及JZ3,啟動(dòng)發(fā)信機(jī)向?qū)?cè)維護(hù)發(fā)出高頻閉鎖信號(hào)；另一方面經(jīng)JZ5、JZ4、Hl，為Y1動(dòng)作預(yù)備條件。與此同時(shí)，阻抗繼電器ZⅡ動(dòng)作。阻抗繼電器ZⅡ動(dòng)作后，Y1開(kāi)放，一方面預(yù)備發(fā)維護(hù)跳閘信號(hào)，一方面閉鎖JZ3，使本側(cè)發(fā)信機(jī)停頓發(fā)信。同樣，對(duì)側(cè)阻抗丈量元件ZⅡ也動(dòng)作，使對(duì)側(cè)也停頓發(fā)信，于是，收信機(jī)收不到閉鎖信號(hào)，JZ2門開(kāi)放，經(jīng)H2維護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作跳閘。(2〕外部缺點(diǎn)時(shí)

當(dāng)缺點(diǎn)發(fā)生在本側(cè)阻抗繼電器ZⅡ維護(hù)范圍以外時(shí)，兩側(cè)的負(fù)序電流元件I2均動(dòng)作，分別啟動(dòng)本側(cè)發(fā)信機(jī)，發(fā)出高頻閉鎖信號(hào)，兩側(cè)阻抗繼電器ZⅡ均不動(dòng)作，Y1門、JZ2門均不開(kāi)放，維護(hù)安裝不會(huì)誤跳閘。

當(dāng)缺點(diǎn)發(fā)生在本側(cè)阻抗繼電器ZⅡ的維護(hù)范圍以內(nèi)時(shí)，兩側(cè)負(fù)序電流元件I2均動(dòng)作，分別啟動(dòng)該側(cè)發(fā)信機(jī)發(fā)出高頻信號(hào)，并開(kāi)放振蕩閉鎖回路。本側(cè)阻抗繼電器ZⅡ也動(dòng)作，Y1門開(kāi)放，預(yù)備跳閘和經(jīng)過(guò)JZ3門停頓本側(cè)發(fā)信機(jī)；但對(duì)側(cè)阻抗繼電器ZⅡ不動(dòng)作，對(duì)側(cè)發(fā)信機(jī)仍繼續(xù)發(fā)出高頻信號(hào)，所以本側(cè)JZ2門被閉鎖，兩側(cè)斷路器不會(huì)誤跳閘。假設(shè)下一條線路的維護(hù)或斷路器回絕動(dòng)作時(shí)，本側(cè)維護(hù)按t2時(shí)限跳閘，普通地，t2=0.5s。(3〕系統(tǒng)振蕩時(shí)

系統(tǒng)振蕩時(shí)，由于無(wú)負(fù)序電流，因此，負(fù)序電流啟動(dòng)元件I2不會(huì)動(dòng)作，間隔元件雖然會(huì)誤動(dòng)，Y1門不開(kāi)放，斷路器不會(huì)誤跳閘。

(4〕間隔維護(hù)單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)

三個(gè)銜接片均在下面位置，阻抗繼電器任務(wù)于I段。如缺點(diǎn)發(fā)生在間隔I段范圍內(nèi)，阻抗元件Z1動(dòng)作，I2也動(dòng)作。Y1開(kāi)放，JZl也開(kāi)放，斷路器跳閘，切除缺點(diǎn)。如缺點(diǎn)發(fā)生在間隔Ⅱ段范圍內(nèi)，此時(shí)I2動(dòng)作。JZ5、JZ4開(kāi)放，由延時(shí)動(dòng)作的時(shí)間元件t3提供的0.2s的振蕩閉鎖開(kāi)放時(shí)間。在第一個(gè)0.1s時(shí)間內(nèi)，QHJ尚未切換，阻抗繼電器任務(wù)于I段，這是間隔I段開(kāi)放時(shí)間。這段時(shí)間過(guò)后，時(shí)間元件T4動(dòng)作，經(jīng)QHJ將阻抗繼電器切換在Ⅱ段，同時(shí)，JZ1閉鎖維護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作跳閘回路，開(kāi)放tⅡ時(shí)間回路。Ⅱ段間隔維護(hù)開(kāi)放時(shí)間，為由0.2s振蕩閉鎖開(kāi)放時(shí)間所剩下的0.1s，假設(shè)為Ⅱ段維護(hù)范圍內(nèi)缺點(diǎn)，那么Yl一經(jīng)動(dòng)作后，即由H1自堅(jiān)持振蕩閉鎖的開(kāi)放形狀，等待tⅡ時(shí)間到達(dá)后，立刻便斷路器跳閘。高頻閉鎖間隔維護(hù)是將間隔維護(hù)和高頻維護(hù)結(jié)合為一體的維護(hù)安裝，當(dāng)輸電線路內(nèi)部缺點(diǎn)時(shí)，它能瞬時(shí)地從被維護(hù)線路兩端切除缺點(diǎn)；當(dāng)輸電線路外部缺點(diǎn)時(shí)，其間隔Ⅲ段依然能起后備維護(hù)的作用。因此，它保管了高頻維護(hù)和間隔維護(hù)各自的優(yōu)點(diǎn)，并大大地簡(jiǎn)化了維護(hù)安裝。但由于這兩種維護(hù)的接線相互銜接在一同，當(dāng)間隔維護(hù)檢修時(shí)，高頻維護(hù)也必需退出任務(wù)，這是它的主要缺陷。零序電流方向維護(hù)對(duì)接地缺點(diǎn)反響靈敏、延時(shí)小，零序功率方向元件無(wú)死區(qū)，電壓互感器二次側(cè)斷線時(shí)不會(huì)誤動(dòng)作，接線簡(jiǎn)單可靠，系統(tǒng)振蕩時(shí)不會(huì)誤動(dòng)作，所以不需求采取振蕩閉鎖措施，實(shí)現(xiàn)高頻閉鎖維護(hù)方案時(shí)要比間隔維護(hù)更為方便。實(shí)現(xiàn)高頻閉鎖零序方案時(shí)，可用靈敏度高的零序電流Ⅲ段啟動(dòng)發(fā)信機(jī)，用維護(hù)區(qū)延伸到下段線路的零序電流Ⅱ段作為停頓發(fā)信機(jī)用。應(yīng)留意：作為啟動(dòng)發(fā)信機(jī)的啟動(dòng)元件，動(dòng)作時(shí)不應(yīng)該帶有方向性。由于：如帶有方向性，在反方向缺點(diǎn)時(shí)，不能啟動(dòng)發(fā)信機(jī)。而作為停頓發(fā)信機(jī)用的零序Ⅱ段維護(hù)，那么必需具有方向性。以使在被維護(hù)范圍內(nèi)任一點(diǎn)發(fā)生內(nèi)部缺點(diǎn)都能被瞬時(shí)地切除。在維護(hù)范圍外部缺點(diǎn)時(shí)，根據(jù)缺點(diǎn)點(diǎn)的遠(yuǎn)近，可以用不同的時(shí)限來(lái)切除缺點(diǎn)，起到相鄰元件的遠(yuǎn)后備維護(hù)作用。5.4.3高頻閉鎖零序方向維護(hù)高頻相差動(dòng)維護(hù)的根本原理在于比較被維護(hù)線路兩端短路電流的相位。裝于線路兩端的電流互感器的極性應(yīng)如圖5.15〔a)所示，當(dāng)維護(hù)范圍內(nèi)部〔K1點(diǎn)〕缺點(diǎn)時(shí)，在理想情況下，兩端電流相位一樣，如圖5.15(b〕所示，兩端維護(hù)安裝應(yīng)動(dòng)作，使兩端的斷路器跳閘，而當(dāng)維護(hù)范圍外部〔K2點(diǎn)〕缺點(diǎn)時(shí)，兩端電流相位相差180。，如圖5.15(c〕所示，維護(hù)安裝那么不應(yīng)動(dòng)作。5.5高頻相差動(dòng)維護(hù)5.5.1任務(wù)原理圖5.15相差動(dòng)高頻維護(hù)任務(wù)的根本原理

(a〕接線表示圖；(b)K1點(diǎn)內(nèi)部缺點(diǎn)時(shí)的電流相位；(c〕K2外部缺點(diǎn)時(shí)的電流相位圖5.16相差動(dòng)高頻維護(hù)動(dòng)作原理的闡明(a)(a')A端濾過(guò)器的輸出電流IA;(b)(b')B端濾過(guò)器的輸出電流；

(c)(C'〕由“操作發(fā)出的高頻信號(hào)〞;(d)(d'〕由“操作發(fā)出的高頻信號(hào)〞;

(e)(e'〕收信機(jī)所接納的信號(hào)；(f)(f′)F1的輸出信號(hào)當(dāng)維護(hù)范圍內(nèi)部缺點(diǎn)時(shí)，由于兩端的電流同相位，如圖5.16中的〔a′〕和〔b′)，它們將同時(shí)發(fā)出閉鎖信號(hào)，也同時(shí)停頓閉鎖信號(hào)，如圖5.16(C′〕和〔d′〕所示。因此，從兩端收信機(jī)所收到的高頻電流就是延續(xù)的〔圖e′〕。

當(dāng)維護(hù)范圍外部缺點(diǎn)時(shí)，由于兩端電流的相位相反，如圖5.16中的〔a〕和〔b)，兩個(gè)電流依然在它本人的正半周發(fā)出高頻信號(hào)。因此，兩個(gè)高頻電流發(fā)出的時(shí)間在相位上就相差180°，如圖〔C〕和〔d〕所示。這樣從兩端收信機(jī)中所收到的總信號(hào)就是一個(gè)延續(xù)不斷的高頻電流〔圖e〕。由于信號(hào)在傳輸中有衰耗，因此，送到對(duì)端的信號(hào)幅值要小一些。

對(duì)于相差動(dòng)高頻維護(hù)，在外部缺點(diǎn)時(shí)，由對(duì)端送來(lái)的高頻脈沖電流信號(hào)正好填滿本端高頻脈沖的空隙，使本端的維護(hù)閉鎖。填滿本端高頻脈沖空隙的對(duì)端高頻脈沖就是一種閉鎖信號(hào)，而在內(nèi)部缺點(diǎn)時(shí)，沒(méi)有這種填滿空隙的脈沖，就構(gòu)成維護(hù)動(dòng)作跳閘的必要條件。因此，相差動(dòng)高頻維護(hù)也是一種傳送閉鎖信號(hào)的維護(hù)，也具有閉鎖式維護(hù)所具有的缺陷，需求兩套啟動(dòng)元件。圖5.17為線路缺點(diǎn)時(shí)發(fā)信的單頻率相差高頻維護(hù)的原理方框圖。由圖可見(jiàn)，它主要由高頻收、發(fā)信機(jī)、操作元件、啟動(dòng)元件、比相元件等組成。5.5.2相差高頻維護(hù)的構(gòu)成圖5.17相差高頻維護(hù)原理方框圖(l〕高頻收、發(fā)信機(jī)

相差高頻維護(hù)的發(fā)信機(jī)輸出功率在20～50W之間，為了抑制諧波以減少對(duì)相鄰?fù)ǖ赖挠绊?，發(fā)信機(jī)回路中有多級(jí)與載頻諧振的諧振回路。收信機(jī)的義務(wù)是：將從高頻通道接納過(guò)來(lái)的高頻信號(hào)中反映兩側(cè)電流相位的矩形波檢出來(lái)，送入比相元件中比相。對(duì)收信機(jī)的主要要求是：能較準(zhǔn)確地反映出矩形波的寬度，要求矩形波的波形不要失真。在收信機(jī)中，濾波回路是關(guān)鍵部分。為了提高收信機(jī)的抗干擾才干，除濾波回路應(yīng)具有良好的特性外，對(duì)接納到的高頻信號(hào)還要進(jìn)展限幅整形。

(2〕操作元件

操作元件的作用是：將輸電線路上的50Hz電流轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)50Hz的方波電流，然后，以此工頻方波電流對(duì)發(fā)信機(jī)中的高頻電流進(jìn)展調(diào)制〔繼電維護(hù)稱為操作〕。此工頻方波電流叫做操作電流。對(duì)操作電流的要求是：首先能反映一切類型的缺點(diǎn)；其次，當(dāng)線路內(nèi)部發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，兩側(cè)操作電流的相位差為0°或接近0°；當(dāng)線路外部缺點(diǎn)時(shí)，兩側(cè)電流的相位差為180°或接近180°。經(jīng)過(guò)實(shí)際上的論證，以為采用作為操作電流根本上可以滿足上述要求。目前，比較廣泛采用的操作電流是，其中K取6～8。

在圖5.17中，當(dāng)為正半周時(shí)，允許發(fā)高頻信號(hào)，而負(fù)半周時(shí)不發(fā)高頻信號(hào)。(3〕啟動(dòng)元件

啟動(dòng)元件的義務(wù)是:缺點(diǎn)時(shí)啟動(dòng)發(fā)信機(jī)和開(kāi)放比相回路，而且要求啟動(dòng)發(fā)信機(jī)要比開(kāi)放比相回路更為靈敏，動(dòng)作更為迅速。所以，相差高頻維護(hù)采用兩個(gè)靈敏度不同的過(guò)電流繼電器作為不對(duì)稱缺點(diǎn)時(shí)的啟動(dòng)元件。低定值電流啟動(dòng)元件I2〔低〕動(dòng)作后，經(jīng)H1啟動(dòng)發(fā)信機(jī)并經(jīng)過(guò)延時(shí)前往的時(shí)間元件t1，保證在t1時(shí)間內(nèi)發(fā)信機(jī)不斷發(fā)信。普通t1的時(shí)間值取為t1取5～7ms。

啟動(dòng)比相回路由兩部分構(gòu)成，即高定值負(fù)序電流元件和阻抗元件。高定值負(fù)序電流元件〔高〕作為不對(duì)稱缺點(diǎn)的啟動(dòng)元件，阻抗元件作為對(duì)稱缺點(diǎn)時(shí)的啟動(dòng)元件。阻抗啟動(dòng)元件應(yīng)具有偏移特性，以消除出口三相缺點(diǎn)時(shí)的動(dòng)作死區(qū)。由于偏移特性方向阻抗繼電器在電壓回路斷線時(shí)要誤動(dòng)，故由高定值負(fù)序電流元件經(jīng)過(guò)Y3實(shí)現(xiàn)斷線閉鎖?！?〕比相元件

比相元件用于比較被維護(hù)線路兩側(cè)操作電流的相位。收信機(jī)同時(shí)接納到線路兩側(cè)發(fā)信機(jī)發(fā)出的高頻信號(hào)。比相普通是用積分時(shí)間元件構(gòu)成的。圖5.18晶體管式高頻相差動(dòng)維護(hù)比相部分原理圖圖中延時(shí)動(dòng)作瞬時(shí)前往的時(shí)間元件，即為圖5.17中的比相器。是用于比相的，假設(shè)Y1門有輸出以繼續(xù)時(shí)間大于或等于，那么比相回路輸出，以為一矩形波。它經(jīng)瞬時(shí)動(dòng)作延時(shí)前往的時(shí)間元件門加以展寬；假設(shè)t2略大于工頻周期〔20ms)，那么只需有短暫輸出就可以獲得可靠的延續(xù)輸出信號(hào)。在比相輸入回路和輸出回路中〔如圖5.18所示〕，分別設(shè)有由維護(hù)啟動(dòng)元件來(lái)啟動(dòng)的Y1和Y2，這個(gè)邏輯安排是非常必要的，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，維護(hù)不啟動(dòng)，兩側(cè)發(fā)信機(jī)不發(fā)信，此時(shí)，收信機(jī)收不到高頻信號(hào)，如不對(duì)比相輸入回路進(jìn)展閉鎖，那么比相回路將進(jìn)展錯(cuò)誤比相而錯(cuò)誤地發(fā)動(dòng)作信號(hào)，Y1在邏輯上實(shí)現(xiàn)了這個(gè)閉鎖。

當(dāng)合上直流電源時(shí)，脈沖展寬回路要發(fā)一次展寬脈沖，如不加閉鎖，那么會(huì)導(dǎo)致維護(hù)誤跳閘,為此，在比相回路出口裝設(shè)由啟動(dòng)元件啟動(dòng)的Y2。由于合上直流時(shí)，維護(hù)啟動(dòng)元件不會(huì)啟動(dòng)，Y2也就不會(huì)開(kāi)放，因此，可以到達(dá)閉鎖的目的。

上面的分析是在理想條件下進(jìn)展的，實(shí)踐上，輸電線路兩側(cè)的電勢(shì)絕大多數(shù)是不同相的，系統(tǒng)中各元件的阻抗角不能夠完全一樣，高頻信號(hào)在傳輸過(guò)程中是需求時(shí)間的；另外，兩側(cè)電流互感器、濾過(guò)器、繼電器等都有誤差。因此，在外部缺點(diǎn)時(shí)，兩側(cè)電流的相位差不能夠恰好為180°，在內(nèi)部缺點(diǎn)時(shí)，兩側(cè)電流的相位差也不能夠恰好為O°。在電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于線路兩側(cè)電勢(shì)的相位差、系統(tǒng)阻抗角的不同、電流互感器和維護(hù)安裝的誤差以及高頻信號(hào)從一端送到對(duì)端的時(shí)間延遲等要素的影響，在內(nèi)部缺點(diǎn)時(shí)，收信機(jī)所收到的兩個(gè)高頻信號(hào)并不能完全重疊，而在外部缺點(diǎn)時(shí)，也不會(huì)正好相互填滿。因此，需求從下述幾個(gè)方面作進(jìn)一步的分析。5.5.3高頻相差動(dòng)維護(hù)的相位特性和相繼動(dòng)作區(qū)圖5．19電力系統(tǒng)短路的相量圖(l〕在最不利的情況下維護(hù)范圍內(nèi)部缺點(diǎn)

在內(nèi)部對(duì)稱短路時(shí)，復(fù)合過(guò)濾器輸出的只需正序電流I1，即三相短路電流。如圖5.19所示，在短路前兩側(cè)電勢(shì)和具有相角差。根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，普通不超越70°，在此，取滯后于的角度=70°。設(shè)短路點(diǎn)接近于N側(cè)，那么電流滯后于的角度由發(fā)電機(jī)、變壓器以及線路的總阻抗決議，普通取阻抗角=60°。在N側(cè)，電流的角度那么決議于發(fā)電機(jī)和變壓器的阻抗，普通由于它們的電阻很小，故取阻抗角；這樣兩側(cè)電流和相差的角度總共可到達(dá)100°。當(dāng)一次側(cè)電流經(jīng)過(guò)電流互感器轉(zhuǎn)換到二次側(cè)時(shí)還能夠產(chǎn)生角度誤差，假設(shè)互感器的負(fù)載是按照10％誤差曲線選擇的，那么最大的誤差角是=7°；此外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，現(xiàn)有常用維護(hù)安裝本身的誤差角可達(dá)=15°。思索到上述各個(gè)要素的影響，那么M側(cè)和N側(cè)高頻信號(hào)之間的相位差最大可達(dá)100°+7°+15°=122°。對(duì)M側(cè)而言，N側(cè)發(fā)出的信號(hào)經(jīng)輸電線路傳送時(shí)，還要有一個(gè)時(shí)間的延遲。如以50Hz交流為基準(zhǔn)，那么每100km的延時(shí)等于6°，假設(shè)線路長(zhǎng)度為1km，那么總的延遲角度為=1/100×6°，從M側(cè)高頻