220kV线路高频保护

高频保护主要是通过保护装置启动元件启动与否，是否收到本侧或对侧的闭锁信号(允许信号)来进行判断区内故障或区外故障，进而决定保护是否动作出口。本文以闭锁式高频保护为例进行讲解。

高频通道

由于要发送本侧和接受对侧的电气量，纵联保护需要数据传输通道。闭锁式高频保护的通道一般采用相-地耦合单频制，其工作方式为短时发信方式，即只有在线路发生故障时发信，正常时通道中无信号，其通道主要由以下几个部分组成。

图1 闭锁式高频保护通道

其中，需要注意的是在对结合滤波器或收发信机进行检修工作时，耦合电容器的下端不能悬空，需要将其接地闸刀合上，防止高压危及人身安全。其余部分的功能不再赘述。

通道测试

因为正常运行时高频通道内无信号交换，无法确定高频通道的良好性，因此闭锁式高频保护通常有通道测试功能，用于判断保护、收发信机和高频通道之间信号的发送、接收和传输是否正常。

其过程一般为：按下本侧收发信机通道试验按钮后，本侧发信200ms后停信，对侧接收到信号后启动发信并持续10s，本侧在持续接收到对侧信号5s后再次启动发信，持续发信10s后测试结束。

图2 通道测试逻辑图

保护动作原理

介绍高频保护动作原理前，应首先了解两个概念，即启动元件和方向元件。

启动元件(Q)：用于判断线路是否发生故障，一般设有两个定值：低启动定值和高启动定值。低启动定值用于启动收发信机发信，而高启动定值用于开放保护。

方向元件(F)：常用的方向元件有功率方向元件、零序方向元件和工频变化量方向元件等。一般以流出母线方向为正方向，正方向元件F+动作；流入母线方向为反方向，反方向元件F-动作。要求F+动作时，停发闭锁信号；F-动作时持续发闭锁信号，且F-的灵敏度应高于F+。

图3 220kV线路故障示意图

其动作原理如下：

(1)区外故障时(L点)

M侧： Q动作，发信元件启动发信，向本侧及对侧(N侧)发闭锁信号，F-不动作，F+动作，停发闭锁信号。

N侧： Q动作，发信元件启动发信，向本侧及对侧(M侧)发闭锁信号，F-动作，F+不动作，持续发闭锁信号。

此时，M侧、N侧均接收到N侧发送的闭锁信号，从而闭锁高频保护。

(2)区内故障时(K点)

M侧： Q动作，发信元件启动发信，向本侧及对侧(N侧)发闭锁信号，F-不动作，F+动作，停发闭锁信号。

N侧： 与M侧类似。

此时，M侧、N侧均没有收到闭锁信号，高频保护动作出口，从而切除故障。

从保护动作原理可以看出，高频保护正确动作的关键是启、停信，除了正常的启信、停信外，为保证高频保护的正确可靠动作，高频保护还设有远方启信、其他保护停信、三跳位置停信等。

以下将对高频保护的特殊启信、停信逻辑进行讲解。

远方启信

当区外故障时，如图3中L点，此时若N侧保护启动元件未启动，将造成M侧高频保护误动。为防止此类情况的发生，高频保护设有远方启信功能，即本侧保护装置启动元件未启动，但收到对侧信号时，将启动本侧启动元件开始发信。

远方启信中需要注意两个特例：

(1)区内故障时其他保护先于高频保护动作

区内故障时，如图3中K点，若M侧距离保护或其他主保护先于高频保护动作，跳开M侧开关，此时M侧高频保护启动元件不启动，但收到N侧信号，满足远方启信的条件，将向N侧发闭锁信号，造成N侧高频保护拒动。

为解决这一问题，采用跳闸位置继电器TWJ停信，其逻辑如图4所示。当M侧高频保护接收到三相TWJ=1和三相无流开入时，将停信100ms，以保证N侧高频保护正确动作。

图4 三跳位置停信逻辑图

(2)线路一侧为弱电源

图2中，若N侧为弱电源侧，当区内故障时，N侧高频保护不会启动，同样也满足远方启信的条件，将造成M侧高频保护拒动。

因此当线路一侧为弱电源时高频保护应具有弱馈功能，即当N侧保护启动元件不启动，同时检测到N侧相电压(相间电压)小于0.5Un时，立即停信，使M侧快速跳闸，其逻辑如图5所示。N侧跳闸是否由弱电源侧保护跳闸控制字决定。

图5 弱电源侧停信逻辑图

其他保护停信

主要指母差保护动作停信。当M侧母线故障发生在开关与CT之间时，母线保护动作后，故障点依然存在，此时对高频保护而言将判定为区外故障而拒动。此时，由M侧母差保护出口继电器动作去停止M侧高频保护发信，从而使N侧开关跳闸切除故障。

综上所述，220kV线路闭锁式高频保护的特殊启、停信逻辑图如图6所示。

图6 特殊启信、停信逻辑图