高频保护原理及调试

纵联保护原理及调试细则纵联保护概述及其作用纵联保护：是用某种通信通道将输电线路两端的保护装置纵向联结起来，将本端的电气量信息状态传送到对端进行比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外，从而实现全线速动切除区内故障。纵联保护的作用是在电网中可实现全线速动，从而保证电力系统并列运行的稳定性和提高输送功率、缩小故障造成的损坏程度、改善与后备保护的配合性能。纵联保护的信号闭锁信号。顾名思义，它是阻止保护动作于跳闸的信号。无闭锁信号是保护作用于跳闸的必要条件。如图A允许信号。它是允许保护动作于跳闸的信号。有允许信号是保护动作于跳闸的必要条件。如图B跳闸信号。它是直接引起跳闸的信号。此时与保护元件是否动作无关，只要收到跳闸信号，保护就作用于跳闸。如图C图B跳闸脉冲跳闸脉冲跳闸信号保护元件允许信号保护元件跳闸脉冲闭锁信号保护元件1图A&1图C纵联保护按原理分类纵联方向保护、纵联距离保护。两侧保护继电器仅反应本侧的电气量，利用通道将继电器对故障方向判别的结果传送到对侧，每侧保护根据两侧保护继电器的动作经过逻辑判断区分是区内和区外故障。可见这类保护通道是间接比较线路两侧的电气量，在通道中传送的是逻辑信号。目前可采用载波通道、微波通道、光纤通道。纵联差动保护。这类保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位的比较结果区分是区内和区外故障。采用光纤通道或微波通道。纵联保护按通道分类1纵联保护高频保护或载波保护微波保护光纤保护导引线保护纵联保护按通道分类2电力线载波纵联保护—专用通道和复用通道专用通道：采用专用收发信机与保护配合，一般为闭锁式；复用通道：通过音频接口设备与载波机配合，一般为允许式，也可构成闭锁式；微波纵联保护—是以微波通道作为通信通道的纵联保护。导引线保护－是以辅助导线或导引线为通信通道的纵联保护，目前已基本停止使用。纵联保护按通道分类3光纤纵联保护—光纤通道纵联差动是利用专用的光纤通道或复用现有的数字通信网络构成分相电流差动保护；专用光纤通道方式：需敷设专用的光纤通道，通道中仅传保护信号；复用光纤通道方式：复用现有的数字通信网络(微波或光纤)；相－地制通道：即在输电线路的同一相两端装设高频耦合和分离设备，将高频收发信机接在该相导线和大地之间，利用输电线路的一相（该相称为加工相）和大地作为高频通道。这种接线方式的缺点是高频电流的衰减核受到的干扰都比较大，但由于只需装设一套构成高频通道的设备，比较经济，因此在我国得到广泛的应用。相－相制通道：利用输电线路的两相导线作为高频通道。采用这种构成方式的高频电流衰耗较小，但由于需要两套构成高频通道的设备，所以投资大、不经济，所以很少使用。电力载波高频通道构成方式电力载波高频通道反措继电保护高频通道工作改进措施如下：为了防止工频量进人变量器，引起变量器饱和，造成通道阻塞，新安装的结合滤波器和收发信机与高频电缆芯线相连接端均应分别串有电容器。对于现已运行的采用高频变量器直接耦合的高频通道（结合滤波器及收发信机高频电缆侧均无电容器）要求在其通道的电缆芯回路中串接一个电容器，其参数为：0．05pF左右，交流耐压2000V，lmin。串接电容器后应检查通道裕量。l）专用通道。电容器一端接于结合滤波器变量器输出端上，另一端接至高频电缆芯线上。2）复用通道。电容器一端接在分频滤波器或差接网络的输出端，另一端接至高频电缆芯线上。电力载波高频通道反措高频同轴电缆敷设铜导线可根据现场实际情况在主电缆沟内敷设一根截面为100mm2的铜导线，该铜导线在控制室电缆夹层处与地网相接，并延伸至与保护屏铜排连接；有必要时，还应延伸到通信机房，便于保护相关的通信设备部分的接地。在开关场一侧，由该铜导线焊接多根截面不小于50mm2的铜导线，分别延伸至保护用结合滤波器的高频电缆引出端口，距耦合电容器接地点约3～5m处与地网连通。上述铜导线应放置在电缆沟的电缆架顶部。结合滤波器的一、二次线圈间接地连线应断开。结合滤波器的外壳和高频同轴电缆外罩铁管应与耦合电容器的底座焊接在一起。高频同轴电缆屏蔽层，在结合滤波器二次端子上，用大于10mm2的绝缘导线连通引下，焊接在上述分支铜导线上，实现接地人亦可采用其它连通方式。在控制室内，高频同轴电缆屏蔽层用1．5～2．5mm2多股铜线直接接于保护屏接地铜排。电力载波高频通道反措收发信机应有可靠、完善的接地措施，并与保护屏接地铜排相连。连接的接触点应连接牢固，使用铜焊接。当母线运行方式改变引起收发信机3dB告警，如果收发信机无异常，应重点检查阻波器调谐回路是否损坏；当由于通道干扰引起收发信机频繁启动时，可能是线路架空地线的放电间隙频繁击穿，应要求一次人员检查架空地线并解决此问题。不允许用电缆并接在收发信机通道人口引出高频信号进行录波。要求收发信机提供能直接反映该机人口处工作频率信号幅度大小并经检波输出的直流电位信号端口，且当该输出端因故被短接时，不致影响收发信机的正常工作。该直流电位信号输出端不应与高频电缆共地，应通过双绞屏蔽线引人录波屏，双绞线屏蔽层于录波屏处接地。同时，要求故障录波器有能反映该直流信号大小的录波输人接口。电力载波高频通道反措在收发信机的功率放大、电源、高频通道输人等回路不应设置过载、过压等保护性措施，以防系统异常、故障时收发信机不能正常工作。收发信机必须取消高频通道人口处的放电管。不允许在继电保护高频通道中接人带电监测设备。日常运行中的高频通道检查应通过保护装置进行，若有问题再进行收发信机通道试验，以判断是通道异常或保护收发信逻辑回路异常。纵联保护-工作方式1－专用闭锁式断路器断路器高频阻波器高频阻波器收发讯机收发讯机接地刀闸接地刀闸避雷器避雷器结合电容器结合电容器连接过滤器连接过滤器通道方式1－“相地”制高频通道专用闭锁式-“相地”式高频通道的构成原理纵联保护-工作方式1－专用闭锁式高压输电线路：用于传输高频信号。高频阻波器：是由电感线圈和可调电容组成的并联谐振回路，使高频电流限制在被保护输电线路以内。而工频电流可畅通无阻。耦合电容器：是一个高压电容器，电容很小，对工频电压呈现很大的阻抗，使收发信机与高压输电线路绝缘，对高频电流则阻抗很小，高频信号顺利通过。结合滤波器：是一个可调的空心变压器，与耦合电容器共同组成带通滤波器，结合滤波器起着阻抗匹配的作用，可以避免高频信号电磁波在传输过程中发生反射，并减少高频信号的损耗，增加输出功率。同时还利用结合滤波器进一步使高频收发信机和高压线路隔离，以保证收发信机和人身安全。纵联保护-工作方式1－专用闭锁式高频电缆：用来连接户内的收发信机和装在户外的结合滤波器。保护间隙：保护间隙是高频通道的辅助设备。用它来保护高频电缆和高频收发信机免遭过电压的袭击。接地刀闸：接地刀闸也是高频通道的辅助设备。在调整或检修高频收发信机和结合滤波器时，用它来进行安全接地，以保证人身和设备的安全。高频收发信机：高频收发信机的作用是发送和接收高频信号。发信机部分是由继电保护来控制，通常都是在电力系统发生故障时，保护起动之后它才发出信号，但有时也可以采用长期发讯的方式。由发信机发出信号，通过高频通道为对端的收信机所接收，也可为自己一端的收信机所接收。高频收信机接收到由本端和对端所发送的高频信号。经过比较判断之后，再动作于跳闸或将它闭锁。纵联保护-工作方式1－专用闭锁式专用收发信机原理框图发信控制不发为停输入接口频率合成前置放大功放输出滤波器输出接口高频解调收讯滤波发纵联保护-工作方式1－专用闭锁式输入电路：接收发信，不发信为停信。输出控制频率合成器及前置放大的控制门关闭或开放，以及控制收信滤波的门控电路。频率合成器：合成发送频率（40－50KHZ）以及载供信号频率fo+12KHZ。前置放大：放大fo信号，以推动功放；在本机发信时，收信门控电路关闭，收信滤波器只接收来自本机的前置放大fo信号，自发自收，避免通道差拍。功放：将fo放大到额定值，例如10W/40dBm。输出滤波器：抑制可能来自电力系统的过电压以保护功放级的安全，还具有抑制阻带衰耗和载频谐波的能力。纵联保护-工作方式1－专用闭锁式收信滤波器：对输入信号采用时分门控工作方式，当装置处于发信时，由收信控制门控制直接收本装置的高频信号，而不接收通道的高频信号；当装置处于停信状态时，只接收通道送来的高频信号。高频解调器：将收信频率fo和载供信号频率fo＋12KHZ，混频后解调出12KHZ。同时监视输出通道。（超外差式接收方式）输出接口：将收信情况传给保护装置。（即收信输出）纵联保护-工作方式1－专用闭锁式原理简述：正常运行时，没有发信起动命令输入，输入接口的发信控制为“0”态。该控制信号使频率合成器和前置放大器中的控制门关闭，从而使高频信号灯(fo）不能送出。同时，该控制信号还送到收信滤波器，使它的控制门开放，保证本机收信支路处于准备接收对侧高频信号灯的状态。这时，如果收到对侧送来的高频信号。X经收信高频带通滤波器输出，该信号送入高频解调器，经放大器后分成两路：一路高频信号送到解调器，因载供信号频率为fo+12KHZ，故混频输出信号中含有12KHz的中频成分，经12KHz中频带通滤波器选出后送到输出接口，经处理后产生收信输出。另一路高频信号直接送到输出接日，用作通道衰减的监视，送到通道衰减增大3dB告警电路和收信输入电平指示电路。纵联保护-工作方式1－专用闭锁式原理简述：当线路发生故障时，保护装置相应继电器的接点闭合，输出发信起动命令，发信控制输出“l”态。该控制信号开放频率合成器及前置放大中的控制门，频率合成器发出高频信号。并经前置放大、功率放大和输出滤波器送到外线端，经过高频通道传输到对侧。同时，该控制信号使收讯滤波器内的控制门AI关闭。这时，无论是本机发出的信号，还是对侧送来的信号，都不能通过收信滤波器控制门AI，即本机收信支路拒绝接收这两种信号，而在本机前置放大的输出端，高频信号经衰减后送到收讯滤波器第2放大器AZ的输入端，收信支路处于自发自收状态，可得到与收对侧信号时同样的收信输出。纵联保护-工作方式1－专用闭锁式收发信机电平知识：电平单位是高频信号传输中用的最广泛的计量单位，以dB作为电平单位。电路中任一点的功率P1和另一点的功率P2之比的对数，称为电平。功率绝对电平：在电路中某测试点的功率Px和标准比较功率Po＝1mW之比取常用对数的10倍，称为该点的功率绝对电平。dBppLxpx0lg10纵联保护-工作方式1－专用闭锁式收发信机电平知识：电压绝对电平：在电路中某测试点的电压Ux和标准比较电压Uo＝0.775v之比取常用对数的20倍，称为该点的电压绝对电平。式中Uo－－标准电压，Uo＝0.775v（1mW功率在600Ω负载上的电压为0.775v）功率绝对电平与电压绝对电平的换算关系：Z－被测处阻抗当Z＝600Ω，该处的功率电平等于电压电平，当Z=75Ω，LPx=Lux+9dBdBUULxux0lg20ZLZZUPPLuxUxxpxx600lg10600lg10775.0lg20600775.0lg10lg10220纵联保护-工作方式1－专用闭锁式收发信机电平知识：许继收发信机有10W和20W机两种。这是指他们的发信功率。如果高频电缆阻抗为75Ω。我们可以演算一下：对10W机其功率电平＝电压电平＝功率电平－9＝31dB20W机其功率电平＝电压电平＝功率电平－9＝34dBdBmmWWPPX4010lg4010lg10110lg10lg1040dBmmWWPPX4310lg402lg1010*2lg10120lg10lg1040纵联保护-工作方式1－专用闭锁式允许最大传输衰耗bΣ。为了保证Lmin≥16dBm20w机bΣ≤27dB10w机bΣ≤24dB故20w机：Lsen=43dBm(34dB)10w机：Lsen=40dBm(31dB)故：34－27＝7dB31－24＝7dB允许最大