允許式方向高頻保護工作原理

允許式方向高頻保護利用通道傳送允許信號，收到允許信號是保護動作于跳閘的必要條件，如圖8-37 （a）所示，在功率方向為正的一側(cè)向?qū)?cè)發(fā)送允許信號，此時每側(cè)的收信機只能接收對側(cè)的信號而不能接收自身的信號。每側(cè)的保護必須在方向元件動作，同時又收到對側(cè)的允許信號之后，才能動作于跳閘。在外部故障時近故障側(cè)方向元件判斷為反方向，不僅本側(cè)保護不跳閘，也不向?qū)?cè)發(fā)送允許信號，對側(cè)收信機接收不到允許信號，就不允許該側(cè)保護跳閘；在內(nèi)部故障時兩側(cè)方向元件均判斷為正方向，又都向?qū)?cè)發(fā)送允許信號，兩側(cè)收信機都收到允許信號，使兩側(cè)保護動作跳閘。

構(gòu)成允許式方向高頻保護的基本框圖如圖8-37 （b），啟動元件動作后，正方向元件動作，反方向元件不動作，與門G2啟動發(fā)信機，向?qū)?cè)發(fā)允許信號，同時準(zhǔn)備啟動與門G3。當(dāng)收到對端發(fā)來的允許信號時，與門G3即可經(jīng)抗干擾延時動作于跳閘。

對于允許式高頻保護，當(dāng)本線路故障遇到通道被破壞，則保護會因收不到允許信號而使保護拒動。因此允許式高頻保護需要經(jīng)常對通道監(jiān)視，即在正常時發(fā)出監(jiān)頻信號（又稱導(dǎo)頻信號），在區(qū)內(nèi)故障時停發(fā)監(jiān)頻信號，改發(fā)允許信號。收發(fā)信機提供一對監(jiān)頻消失時閉合的觸點供保護邏輯查詢。因為在正常運行時收到監(jiān)頻信號，保護必然是處于閉鎖狀態(tài)，因此監(jiān)頻信號也可以看成是一種閉鎖信號。然而在區(qū)內(nèi)故障時，發(fā)出允許信號必然要停發(fā)監(jiān)頻信號，也就是保護要解除閉鎖而動作。允許信號通過故障點時會遇到衰耗增大的問題，最嚴(yán)重的情況是通道阻塞。對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，單相接地故障只發(fā)生信號衰減，不會發(fā)生通道阻塞。為了防止本線路故障時通道阻塞而拒動，允許方式下，均設(shè)置了解除閉鎖方式，僅在相間故障時投入，并要求保護啟動前監(jiān)頻信號是正常的，即故障前通道是完好的。在本線路相間故障，通道又發(fā)生阻塞時只要本側(cè)方向元件判定為正方向同時又收不到對側(cè)發(fā)來的允許信號，卻有來自收信機的“監(jiān)頻消失”信號，在上述條件均滿足時經(jīng)適當(dāng)延時確認(rèn)后發(fā)出跳閘脈沖。對于線路內(nèi)部單相接地故障，只要本側(cè)判為正方向又收到對側(cè)發(fā)來的允許信號，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)方向元件不能動作，不能控制發(fā)信機發(fā)出允許信號，將使電源側(cè)的保護拒動，為此設(shè)置“三跳回授”邏輯功能，即斷開側(cè)保護根據(jù)三跳位置開關(guān)量輸入，在收到對側(cè)發(fā)來允許信號時立即向?qū)?cè)“回授”發(fā)出允許信號，使對側(cè)高頻保護動作。與此類情況相似的還有單端電源線路區(qū)內(nèi)故障拒動的問題，例如單端電源線路的無電源側(cè)，一般的方向元件在區(qū)內(nèi)故障時是不會動作的，這也將造成電源側(cè)保護拒動。解決此類問題的有效辦法仍然是“回授”法。在無源側(cè)收到電源側(cè)發(fā)來的允許信號后，遠(yuǎn)方控制發(fā)信機產(chǎn)生允許信號，“回授”跳頻發(fā)至電源側(cè)，使電源側(cè)保護動作。為防止區(qū)外故障時誤“回授”允許信號，在無電源側(cè)利用反方向動作信號閉鎖遠(yuǎn)方（電源測）控制的發(fā)信回路。

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

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

超范圍允許式保護的啟動發(fā)信元件的動作區(qū)大于線路全長，由帶方向的第Ⅱ段QⅡ發(fā)信。收信機收到對側(cè)高頻信號與本側(cè)超范圍第Ⅱ段QⅡ共同啟動跳閘，如圖8-39所示。兩側(cè)保護區(qū)的重疊部分為整個保護的動作區(qū)，發(fā)信測量元件QⅡ必須具有方向性。超范圍保護在線路中間故障時的切除時間須加上信號的傳輸時間，因此超范圍允許式保護動作速度慢于欠范圍允許式。保護常配以獨立的第工段測量元件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段測量元件保護范圍有重疊區(qū)。