允許式方向高頻保護(hù)工作原理

允許式方向高頻保護(hù)利用通道傳送允許信號(hào)，收到允許信號(hào)是保護(hù)動(dòng)作于跳閘的必要條件，如圖8-37 （a）所示，在功率方向?yàn)檎囊粋?cè)向?qū)?cè)發(fā)送允許信號(hào)，此時(shí)每側(cè)的收信機(jī)只能接收對(duì)側(cè)的信號(hào)而不能接收自身的信號(hào)。每側(cè)的保護(hù)必須在方向元件動(dòng)作，同時(shí)又收到對(duì)側(cè)的允許信號(hào)之后，才能動(dòng)作于跳閘。在外部故障時(shí)近故障側(cè)方向元件判斷為反方向，不僅本側(cè)保護(hù)不跳閘，也不向?qū)?cè)發(fā)送允許信號(hào)，對(duì)側(cè)收信機(jī)接收不到允許信號(hào)，就不允許該側(cè)保護(hù)跳閘；在內(nèi)部故障時(shí)兩側(cè)方向元件均判斷為正方向，又都向?qū)?cè)發(fā)送允許信號(hào)，兩側(cè)收信機(jī)都收到允許信號(hào)，使兩側(cè)保護(hù)動(dòng)作跳閘。

構(gòu)成允許式方向高頻保護(hù)的基本框圖如圖8-37 （b），啟動(dòng)元件動(dòng)作后，正方向元件動(dòng)作，反方向元件不動(dòng)作，與門G2啟動(dòng)發(fā)信機(jī)，向?qū)?cè)發(fā)允許信號(hào)，同時(shí)準(zhǔn)備啟動(dòng)與門G3。當(dāng)收到對(duì)端發(fā)來(lái)的允許信號(hào)時(shí)，與門G3即可經(jīng)抗干擾延時(shí)動(dòng)作于跳閘。

對(duì)于允許式高頻保護(hù)，當(dāng)本線路故障遇到通道被破壞，則保護(hù)會(huì)因收不到允許信號(hào)而使保護(hù)拒動(dòng)。因此允許式高頻保護(hù)需要經(jīng)常對(duì)通道監(jiān)視，即在正常時(shí)發(fā)出監(jiān)頻信號(hào)（又稱導(dǎo)頻信號(hào)），在區(qū)內(nèi)故障時(shí)停發(fā)監(jiān)頻信號(hào)，改發(fā)允許信號(hào)。收發(fā)信機(jī)提供一對(duì)監(jiān)頻消失時(shí)閉合的觸點(diǎn)供保護(hù)邏輯查詢。因?yàn)樵谡＿\(yùn)行時(shí)收到監(jiān)頻信號(hào)，保護(hù)必然是處于閉鎖狀態(tài)，因此監(jiān)頻信號(hào)也可以看成是一種閉鎖信號(hào)。然而在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，發(fā)出允許信號(hào)必然要停發(fā)監(jiān)頻信號(hào)，也就是保護(hù)要解除閉鎖而動(dòng)作。允許信號(hào)通過(guò)故障點(diǎn)時(shí)會(huì)遇到衰耗增大的問(wèn)題，最嚴(yán)重的情況是通道阻塞。對(duì)于相一相耦合雙頻制的允許方式，通道阻塞只可能發(fā)生在相間故障時(shí)，單相接地故障只發(fā)生信號(hào)衰減，不會(huì)發(fā)生通道阻塞。為了防止本線路故障時(shí)通道阻塞而拒動(dòng)，允許方式下，均設(shè)置了解除閉鎖方式，僅在相間故障時(shí)投入，并要求保護(hù)啟動(dòng)前監(jiān)頻信號(hào)是正常的，即故障前通道是完好的。在本線路相間故障，通道又發(fā)生阻塞時(shí)只要本側(cè)方向元件判定為正方向同時(shí)又收不到對(duì)側(cè)發(fā)來(lái)的允許信號(hào)，卻有來(lái)自收信機(jī)的“監(jiān)頻消失”信號(hào)，在上述條件均滿足時(shí)經(jīng)適當(dāng)延時(shí)確認(rèn)后發(fā)出跳閘脈沖。對(duì)于線路內(nèi)部單相接地故障，只要本側(cè)判為正方向又收到對(duì)側(cè)發(fā)來(lái)的允許信號(hào)，即可出口跳閘。

如果在線路的一側(cè)斷路器斷開的情況下，線路發(fā)生故障，斷開側(cè)方向元件不能動(dòng)作，不能控制發(fā)信機(jī)發(fā)出允許信號(hào)，將使電源側(cè)的保護(hù)拒動(dòng)，為此設(shè)置“三跳回授”邏輯功能，即斷開側(cè)保護(hù)根據(jù)三跳位置開關(guān)量輸入，在收到對(duì)側(cè)發(fā)來(lái)允許信號(hào)時(shí)立即向?qū)?cè)“回授”發(fā)出允許信號(hào)，使對(duì)側(cè)高頻保護(hù)動(dòng)作。與此類情況相似的還有單端電源線路區(qū)內(nèi)故障拒動(dòng)的問(wèn)題，例如單端電源線路的無(wú)電源側(cè)，一般的方向元件在區(qū)內(nèi)故障時(shí)是不會(huì)動(dòng)作的，這也將造成電源側(cè)保護(hù)拒動(dòng)。解決此類問(wèn)題的有效辦法仍然是“回授”法。在無(wú)源側(cè)收到電源側(cè)發(fā)來(lái)的允許信號(hào)后，遠(yuǎn)方控制發(fā)信機(jī)產(chǎn)生允許信號(hào)，“回授”跳頻發(fā)至電源側(cè)，使電源側(cè)保護(hù)動(dòng)作。為防止區(qū)外故障時(shí)誤“回授”允許信號(hào)，在無(wú)電源側(cè)利用反方向動(dòng)作信號(hào)閉鎖遠(yuǎn)方（電源測(cè)）控制的發(fā)信回路。

方向測(cè)量元件為阻抗元件的允許式保護(hù)稱為允許式距離保護(hù)，在這種情況下，允許式保護(hù)有欠范圍允許式和超范圍允許式兩種構(gòu)成方式。

欠范圍允許式保護(hù)由載波機(jī)與階段式距離保護(hù)配合構(gòu)成，啟動(dòng)發(fā)信的元件動(dòng)作區(qū)只占線路的一部分。由階段式距離保護(hù)的帶方向性第Ⅰ段測(cè)量元件QⅠ啟動(dòng)。收信機(jī)收到對(duì)側(cè)高頻信號(hào)的同時(shí)，若本側(cè)保護(hù)第Ⅱ段QⅡ動(dòng)作，即發(fā)出跳閘命令，如圖8-38所示。由于任何外部故障時(shí)都不出現(xiàn)允許信號(hào)，因此保護(hù)Ⅱ段可以不帶方向性。這種方式要求兩側(cè)第Ⅰ段保護(hù)范圍有一定的重疊區(qū)，當(dāng)線路中間發(fā)生短路時(shí)，不必等待對(duì)側(cè)允許信號(hào)，兩側(cè)均可以Ⅰ段速度切除故障。

超范圍允許式保護(hù)的啟動(dòng)發(fā)信元件的動(dòng)作區(qū)大于線路全長(zhǎng)，由帶方向的第Ⅱ段QⅡ發(fā)信。收信機(jī)收到對(duì)側(cè)高頻信號(hào)與本側(cè)超范圍第Ⅱ段QⅡ共同啟動(dòng)跳閘，如圖8-39所示。兩側(cè)保護(hù)區(qū)的重疊部分為整個(gè)保護(hù)的動(dòng)作區(qū)，發(fā)信測(cè)量元件QⅡ必須具有方向性。超范圍保護(hù)在線路中間故障時(shí)的切除時(shí)間須加上信號(hào)的傳輸時(shí)間，因此超范圍允許式保護(hù)動(dòng)作速度慢于欠范圍允許式。保護(hù)常配以獨(dú)立的第工段測(cè)量元件QⅠ，可直接作用于跳閘，以加速切除故障，但并不要求兩側(cè)Ⅰ段測(cè)量元件保護(hù)范圍有重疊區(qū)。