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第四章 电网差动保护和高频保护 4.1纵联差动保护 （一）线路纵联差动保护原理 阶段式保护不能够瞬时切除全线任意处故障，为实现全线速动，应该采用差动保护。如图4.1所示， 其原理是比较线路两侧电流的大小和相位。当区外短路（k1）时，流入继电器的电流为零；当区内短路（k2）时，流入继电器的电流为总的短路电流。线路纵联差动保护瞬时动作，且动作电流可以整定得很小，灵敏度很高。差动保护不受系统振荡的影响。因为需要辅助导线，所以其不适用于长线路。 （二）不平衡电流 在正常情况或外部故障时由于线路两侧的电流互感器特性不可能完全相同，或受暂态过程的影响，继电器中会有电流存在，该电流被称为不平衡电流。 稳态不平衡电流 发生在正常情况或外部故障时， （4.1-1） 式中，和是两侧电流互感器的励磁电流。式（4.1-1）中，第一部分是两侧电流互感器的传变特性差异，第二部分是两侧电流互感器的励磁特性差异。 暂态不平衡电流 主要源于非周期分量的影响。 综合考虑上述情况，一般在外部三相短路的情况下计算最大不平衡电流 ， （4.1-2） 式中，是同型系数，两侧电流互感器型号相同时取0.5，否则取1；是电流互感器最大误差，取0.1； 是非周期分量影响系数，取1~1.5。 （三）整定原则和灵敏度校验 ①按躲过保护区外故障时的最大不平衡电流整定 （4.1-3） 式中，可靠系数取1.2~1.3。 ②按躲过最大负荷时二次侧断线的不平衡电流整定 （4.1-4） 式中，可靠系数取1.2~1.3。 整定值选择式（4.1-3）和（4.1-4）中最大者。 ③灵敏系数 （4.1-5） 式中，是被保护线路末端短路时的最小电流，要求灵敏系数不小于1.5~2。 4.2 横联差动保护 （一）横联差动保护原理 为提高系统稳定性和传输容量，常常采用平行双回线，每回线路参数相同，其保护采用横联差动保护。如图4.2所示： 其原理是比较两回线路电流的大小和相位。当区外短路（k1）时，流入继电器的电流为零；当区内短路（k2和k3）时，流入继电器的电流不为零，线路纵联差动保护瞬时动作。 在k2和k3处故障时流入继电器电流的方向不同，加装功率方向继电器构成撗联方向差动保护 ，就能够判断哪一回线路发生了故障，可以避免将非故障线路切除。 （二）不平衡电流 在正常情况或外部故障时由于两回线路的电流互感器特性不可能完全相同，或受暂态过程的影响，继电器中会有不平衡电流存在。 （三）相继动作区和死区 如图4.2中（b）所示，当故障点k2十分靠近侧时，和差异很小，侧的保护将不能动作，但侧的保护能够动作。在故障回路侧的断路器跳闸后，故障并未切除，两条回路的短路电流发生变化，使侧的保护能够动作，故障回路侧的断路器跳闸。这种侧保护在侧保护动作后在动作的情况称为相继动作，而对于侧保护而言，在侧存在一定范围的相继动作区。同理，对于侧保护而言，在侧存在一定范围的相继动作区。 在各侧保护安装处附近发生三相短路时，母线残压很低，功率方向继电器不能够动作，该区域就是死区。 4.3 高频保护 4.3.1工作原理、高频信道及信号 （一）高频保护原理和高频信道 在长线路上采用辅助导线传输线路两侧信息是不经济的。高频保护的原理是：利用输电线路构成高频信道，依靠其中的高频信号传输线路两侧信息，判断故障的位置处于保护区内还是保护区外。其技术实质是用高频信道取代辅助导线的纵联差动保护，其通信方式称为载波通信。如图4.3.1所示： 阻波器中的电感和电容对高频信号参数并联谐振，呈现很大的阻抗，使高频信号不能够进入相邻设备，而对工频电流阻抗很小。 结合电容器阻止工频电流侵入高频收发信机，而对高频信号阻抗很小。 连接滤波器将高压线路与高频收发信机隔离，保证设备和人员的安全。 高频收发信机在继电保护装置的控制下发送高频信号，它能够同时接收到自身和对侧高频收发信机发出的高频信号。 如今，正越来越多地采用光纤信道。 （二）高频信道的工作方式 ①正常时无高频电流，当故障发生时启动元件使发信机工作，信道中才有高频电流。这是电力系统广泛采用的方式，又称为故障启动发信方式。 ②正常时有高频电流，又称为长期发信方式，其优点是可以经常监视高频信道的状态。 ③移频方式，正常时发信机发出频率为的高频信号，可以监视高频信道的状态，而故障时发出频率为的高频信号。 （三）高频信号的工作方