影響相差高頻保護正確工作的因素及預防措施探討

張先

（四川省電力公司遂寧公司，四川 遂寧 629000）

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

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

1 長距離輸電線路的分布電容對相差高頻保護的影響

在超高壓和特高壓長距離輸電線路上，由于采用分裂導線，使相同和相對地的電容增大，同時由于線路長、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。對暫態(tài)電壓的各個諧波和諧波間，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，當線路處于不同運行狀態(tài)時，其兩端電流的大小和相位均受到電容電流的影響而變化，尤其當線路在重負荷狀態(tài)下負荷電流很大時，由于負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，這種影響就更為嚴重，甚至可能造成相差高頻保護的誤動作。雙回線或環(huán)網(wǎng)中一回線內(nèi)部不對稱短路時，短路點的負序電壓產(chǎn)生流向兩側的負序電流。此負序電流在線路兩側母線上產(chǎn)生負序電壓，負序電壓同時向另一回非故障線路的分布電容充電，兩側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誤動作。

2 線路空載合閘

如果線路一段斷開，從另一端進行三相合閘充電時則由于斷路器三相觸頭不同時閉合，將出現(xiàn)一相或兩相先合的情況，這時線路電容電流中將出現(xiàn)很大的負序和零序分量，可能引起高頻保護的誤動作，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稱軸向時間軸的一側偏移，因而使工頻分量電流的正負半周不相等。如果是外部線路而兩側的非周期分量不等，則兩側發(fā)信機發(fā)出的高頻信號可能不能相互填滿，造成保護誤動作。高次諧波分量電流很強時，可能使工頻分量的波形出現(xiàn)間隙，將控制發(fā)動機的方波“切碎”，使高頻信號出現(xiàn)間隙，使保護誤動作。

4 防止保護是誤動作的措施

在上述各種情況下，如果電容電流有可能引起啟動原件誤動作時，可適當考慮提高整定值以躲開。為防止過渡過程中誤動作，也可以考慮增加適當?shù)难訒r。但這些方法都會影響保護的速動性和靈敏性，而且不能解決相位比較回路誤動作的問題。因此，根本的解決方法是在保護裝置中加進消除分布電容影響的補償措施，以抵消電容電流的影響。對于相差高頻保護，一般線路長度超過250-300KM時，應該考慮采用補償措施。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，應短時補償大于線路全長的電容。在傳統(tǒng)的保護中，一般用硬件的方法進行補償，在微機保護中也可以用軟件的方法進行補償。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誤動，應該進行兩次比相，兩次比相都判斷為內(nèi)部故障時才允許保護跳閘。

5 相差高頻保護的改進

5.1 利用發(fā)信機遠方起動原理解決必須兩套啟動原件的問題。所謂高頻發(fā)信機的遠方起動是用一端發(fā)信機發(fā)出的高頻信號去起動另一端的發(fā)信機發(fā)信，并保持一預訂時間。這種方法一直用于閉鎖式方向高頻保護中，以解決長距離輸電線路外部短路時由于短路電流小，應該發(fā)出閉鎖信號一端的發(fā)信機不能起動而失去閉鎖信號問題。在傳統(tǒng)的相差高頻保護中不用此方法。研究表明，將此方法應用于相差改頻保護中可減少一套起動原件，提高保護起動的靈敏度。采用發(fā)信機遠方起動時，發(fā)信機的起動和出口回路的起動采用同一個起動元件。在外部故障時只要有一側的起動元件起動即可由所發(fā)出的高頻信號去起動對側的發(fā)信起動狀態(tài)。因此不會出現(xiàn)由于一側起動元件靈敏度不足，沒有起動，不發(fā)出填滿另一側高頻信號間隙的閉鎖信號而使保護誤動。對于內(nèi)部短路，只要兩側的起動元件都能起動，操作電流的相位差在保護的動作角度范圍內(nèi)，即可保證保護可靠動作。

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

結語

如上所述，相差高頻保護原理有一系列重要優(yōu)點，在輸電線路縱聯(lián)保護發(fā)展過程中起了重要作用。目前在國外也有應用。在我國實現(xiàn)保護微機化后，因相差高頻保護比相的分辨率決定于采樣率，在采樣率為每周20次時，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的性能，因而沒有得到應用。隨著微機保護技術的發(fā)展，高采樣率硬件的性能價格比逐漸提高后，微機相差高頻保護以及其他微機相差縱聯(lián)保護必將重新得到廣泛應用。

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