張先

（四川省電力公司遂寧公司，四川 遂寧 629000）

高頻保護(hù)包括相差高頻保護(hù)和功率方向閉鎖高頻保護(hù)。相差高頻保護(hù)是測(cè)量和比較被保護(hù)線路兩側(cè)電流量的相位，是采用輸電線路載波通信方式傳遞兩側(cè)電流相位的。

功率方向閉鎖高頻保護(hù)，是比較被保護(hù)線路兩側(cè)功率的方向，規(guī)定功率方向由母線指向某線路為正，指向母線為負(fù)，線路內(nèi)部故障，兩側(cè)功率方向都由母線指向線路，保護(hù)動(dòng)作跳閘，信號(hào)傳遞方向相同。

1 長(zhǎng)距離輸電線路的分布電容對(duì)相差高頻保護(hù)的影響

在超高壓和特高壓長(zhǎng)距離輸電線路上，由于采用分裂導(dǎo)線，使相同和相對(duì)地的電容增大，同時(shí)由于線路長(zhǎng)、電壓高，因而線路的充電電流很大。尤其是故障引起的暫態(tài)充放電電流比穩(wěn)態(tài)電容電流大很多。對(duì)暫態(tài)電壓的各個(gè)諧波和諧波間，線路分布電容呈現(xiàn)的容抗與頻率成反比，產(chǎn)生的充放電電流更大。這樣，當(dāng)線路處于不同運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其兩端電流的大小和相位均受到電容電流的影響而變化，尤其當(dāng)線路在重負(fù)荷狀態(tài)下負(fù)荷電流很大時(shí)，由于負(fù)荷電流和電容電流間相位差角很大，使得兩端電流間產(chǎn)生很大相位差，這種影響就更為嚴(yán)重，甚至可能造成相差高頻保護(hù)的誤動(dòng)作。雙回線或環(huán)網(wǎng)中一回線內(nèi)部不對(duì)稱短路時(shí)，短路點(diǎn)的負(fù)序電壓產(chǎn)生流向兩側(cè)的負(fù)序電流。此負(fù)序電流在線路兩側(cè)母線上產(chǎn)生負(fù)序電壓，負(fù)序電壓同時(shí)向另一回非故障線路的分布電容充電，兩側(cè)的充電電流相位基本相同，和線路內(nèi)部故障的情況相似，可能使非故障線路的相差改頻保護(hù)誤動(dòng)作。

2 線路空載合閘

如果線路一段斷開，從另一端進(jìn)行三相合閘充電時(shí)則由于斷路器三相觸頭不同時(shí)閉合，將出現(xiàn)一相或兩相先合的情況，這時(shí)線路電容電流中將出現(xiàn)很大的負(fù)序和零序分量，可能引起高頻保護(hù)的誤動(dòng)作，使空投失敗。

3 短路暫態(tài)過程的影響

在短路暫態(tài)過程中，除了工頻電流增大外，還將出現(xiàn)非周期分量和高次諧波分量電流。將使工頻電流以非周期分量為對(duì)稱軸向時(shí)間軸的一側(cè)偏移，因而使工頻分量電流的正負(fù)半周不相等。如果是外部線路而兩側(cè)的非周期分量不等，則兩側(cè)發(fā)信機(jī)發(fā)出的高頻信號(hào)可能不能相互填滿，造成保護(hù)誤動(dòng)作。高次諧波分量電流很強(qiáng)時(shí)，可能使工頻分量的波形出現(xiàn)間隙，將控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方波“切碎”，使高頻信號(hào)出現(xiàn)間隙，使保護(hù)誤動(dòng)作。

4 防止保護(hù)是誤動(dòng)作的措施

在上述各種情況下，如果電容電流有可能引起啟動(dòng)原件誤動(dòng)作時(shí)，可適當(dāng)考慮提高整定值以躲開。為防止過渡過程中誤動(dòng)作，也可以考慮增加適當(dāng)?shù)难訒r(shí)。但這些方法都會(huì)影響保護(hù)的速動(dòng)性和靈敏性，而且不能解決相位比較回路誤動(dòng)作的問題。因此，根本的解決方法是在保護(hù)裝置中加進(jìn)消除分布電容影響的補(bǔ)償措施，以抵消電容電流的影響。對(duì)于相差高頻保護(hù)，一般線路長(zhǎng)度超過250-300KM時(shí)，應(yīng)該考慮采用補(bǔ)償措施。在從一端空載合閘瞬間，考慮到電容電流由一端供給以及過渡過程的影響，應(yīng)短時(shí)補(bǔ)償大于線路全長(zhǎng)的電容。在傳統(tǒng)的保護(hù)中，一般用硬件的方法進(jìn)行補(bǔ)償，在微機(jī)保護(hù)中也可以用軟件的方法進(jìn)行補(bǔ)償。如前所述，用貝瑞龍模型和貝瑞龍方程可以完全消除分布電容的影響。為了消除非周期分量和高次諧波分量電流使保護(hù)誤動(dòng)，應(yīng)該進(jìn)行兩次比相，兩次比相都判斷為內(nèi)部故障時(shí)才允許保護(hù)跳閘。

5 相差高頻保護(hù)的改進(jìn)

5.1 利用發(fā)信機(jī)遠(yuǎn)方起動(dòng)原理解決必須兩套啟動(dòng)原件的問題。所謂高頻發(fā)信機(jī)的遠(yuǎn)方起動(dòng)是用一端發(fā)信機(jī)發(fā)出的高頻信號(hào)去起動(dòng)另一端的發(fā)信機(jī)發(fā)信，并保持一預(yù)訂時(shí)間。這種方法一直用于閉鎖式方向高頻保護(hù)中，以解決長(zhǎng)距離輸電線路外部短路時(shí)由于短路電流小，應(yīng)該發(fā)出閉鎖信號(hào)一端的發(fā)信機(jī)不能起動(dòng)而失去閉鎖信號(hào)問題。在傳統(tǒng)的相差高頻保護(hù)中不用此方法。研究表明，將此方法應(yīng)用于相差改頻保護(hù)中可減少一套起動(dòng)原件，提高保護(hù)起動(dòng)的靈敏度。采用發(fā)信機(jī)遠(yuǎn)方起動(dòng)時(shí)，發(fā)信機(jī)的起動(dòng)和出口回路的起動(dòng)采用同一個(gè)起動(dòng)元件。在外部故障時(shí)只要有一側(cè)的起動(dòng)元件起動(dòng)即可由所發(fā)出的高頻信號(hào)去起動(dòng)對(duì)側(cè)的發(fā)信起動(dòng)狀態(tài)。因此不會(huì)出現(xiàn)由于一側(cè)起動(dòng)元件靈敏度不足，沒有起動(dòng)，不發(fā)出填滿另一側(cè)高頻信號(hào)間隙的閉鎖信號(hào)而使保護(hù)誤動(dòng)。對(duì)于內(nèi)部短路，只要兩側(cè)的起動(dòng)元件都能起動(dòng)，操作電流的相位差在保護(hù)的動(dòng)作角度范圍內(nèi)，即可保證保護(hù)可靠動(dòng)作。

5.2 應(yīng)用三相負(fù)序起動(dòng)，加快起動(dòng)元件動(dòng)作。應(yīng)用三相負(fù)序過濾器產(chǎn)生三相負(fù)序電流，整流后波紋很小，用很小的電容濾波即可。從而減小起動(dòng)元件的時(shí)間常數(shù)，提高了起動(dòng)元件的動(dòng)作速度，減小了返回延時(shí)。

結(jié)語

如上所述，相差高頻保護(hù)原理有一系列重要優(yōu)點(diǎn)，在輸電線路縱聯(lián)保護(hù)發(fā)展過程中起了重要作用。目前在國外也有應(yīng)用。在我國實(shí)現(xiàn)保護(hù)微機(jī)化后，因相差高頻保護(hù)比相的分辨率決定于采樣率，在采樣率為每周20次時(shí)，兩次采樣之間的間隔為18度，亦即比相的分辨率為18度。這大大影響了相差高頻保護(hù)的性能，因而沒有得到應(yīng)用。隨著微機(jī)保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，高采樣率硬件的性能價(jià)格比逐漸提高后，微機(jī)相差高頻保護(hù)以及其他微機(jī)相差縱聯(lián)保護(hù)必將重新得到廣泛應(yīng)用。

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