高壓輸電線路保護(hù)新原理及自適應(yīng)重合閘技術(shù)的研究

摘 要：對于電網(wǎng)而言，高壓輸電線路是一個(gè)必然的存在，其重要性不言而喻。高壓輸電線路輸送電路，輸送距離遠(yuǎn)，同時(shí)輸送的電量大，一旦泄露不僅會(huì)造成人員的傷亡，同時(shí)也會(huì)給國家和社會(huì)帶來不便，因此研究高壓輸電線路的保護(hù)新原理及自適應(yīng)重合閘技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線路 自適應(yīng)重合閘 線路保護(hù)

中圖分類號：TM773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1007-3973（2013）011-012-03

1 高壓輸電線路的保護(hù)新原理及自適應(yīng)重合閘技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀

1.1 高壓輸電線路的保護(hù)原理發(fā)展現(xiàn)狀

高壓輸電線路保護(hù)一般有三種方法：輸電線路分相電流差動(dòng)保護(hù)、輸電線路單端全線速動(dòng)暫態(tài)電流保護(hù)、輸電線路能量方向保護(hù)。這三種方法針對不同的方面對輸電線路進(jìn)行保護(hù)，有其獨(dú)特的特點(diǎn)。

（1）輸電線路分相電流差動(dòng)保護(hù)。

這種保護(hù)方式從原理上面來說是最理想的，其在對輸電線進(jìn)行保護(hù)的時(shí)候不會(huì)受到系統(tǒng)的影響，因其本身就具有一定的選相功能，這種方法有一個(gè)很大的缺陷，就是由于高壓輸電線的分布電容較大，在輕重負(fù)荷區(qū)會(huì)分別有誤動(dòng)和拒動(dòng)的保護(hù)產(chǎn)生，而這種保護(hù)會(huì)給高壓輸電線產(chǎn)生一定的影響，因此在使用這個(gè)方法進(jìn)行保護(hù)的時(shí)候最好還是采用分布電容補(bǔ)償措施。輸電線路分相電流差動(dòng)保護(hù)是可以根據(jù)其取用的電量進(jìn)行劃分的，一個(gè)是基于工頻相量，一個(gè)是基于瞬時(shí)值的采樣值。根據(jù)長期的研究表明，如果說基于工頻全電流的這種分相電流差動(dòng)保護(hù)有能力克服分布電容帶來的影響，則其有能力成為最為合適的高壓輸電線分相電流差動(dòng)保護(hù)的方法。

（2）輸電線路單端全線速動(dòng)暫態(tài)電流保護(hù)。

單端全線速動(dòng)暫態(tài)電流保護(hù)技術(shù)最為關(guān)鍵的點(diǎn)就是對于邊界的選擇性，就我國目前而言就只有阻波器和母線雜散電容這兩種邊界。由于電容式設(shè)備在高壓輸電線上廣泛運(yùn)用，同時(shí)阻波器又不是高壓輸電線的主要裝置，因此在這種保護(hù)當(dāng)中最受歡迎的還是以母線雜散電容作為邊界的基于暫態(tài)電流信號的單端暫態(tài)電流保護(hù)，而這種保護(hù)只會(huì)受到電容大小的影響和輸電線沿途衰減程度的影響。

（3）輸電線路能量方向保護(hù)。

輸電線路故障分量方向保護(hù)在傳統(tǒng)的保護(hù)基礎(chǔ)上提升了保護(hù)的速度，同時(shí)對于這種方法而言，電路負(fù)荷和串補(bǔ)電容等都不對其產(chǎn)生任何的有害影響，即使是系統(tǒng)出現(xiàn)一些問題對其也只會(huì)產(chǎn)生不大的影響。對于這種保護(hù)方法而言，輸電線路中產(chǎn)生的能量波動(dòng)對其影響是較大的，而輸電線路又非常的長，產(chǎn)生故障的可能性又大，因此就必須對其進(jìn)行一個(gè)輸電線路能量方向的保護(hù)，這樣就可以讓輸電線路故障分量方向保護(hù)發(fā)揮其最大的作用。

1.2 輸電線路單相自適應(yīng)重合閘技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科技的不斷發(fā)展，對于輸電線的電壓要求越來越高，而隨著輸電線的電壓的不斷升高，桿塔的高度和相間的距離也是成正比的增加的，這樣產(chǎn)生單相接地故障的可能性就大大的增加了。而過電壓的產(chǎn)生也會(huì)使得兩相運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生故障的概率增加，因此在過電壓不超過一定值的時(shí)候，可以采用單相重合閘技術(shù)來進(jìn)行控制，這對于保護(hù)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定具有重要的作用。過電壓是高壓輸電線最為頭疼的一項(xiàng)影響因素，對于系統(tǒng)來說，由于過電壓而產(chǎn)生故障對于系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生很大的影響，因此最為重要的就是對于合閘的原因進(jìn)行一個(gè)有效的判斷，比如是重合于永久性故障還是瞬時(shí)性的，這樣就可以進(jìn)行不同的操作，避免重合閘給線路造成很大的影響。經(jīng)過長期的研究，基于并聯(lián)電抗器是否運(yùn)用于輸電線路的識(shí)別器被發(fā)明出來，其可以根據(jù)不同的情況進(jìn)行一個(gè)較詳細(xì)的判斷。

2 對于現(xiàn)新技術(shù)的研究

2.1 基于分布參數(shù)的分相電流差動(dòng)保護(hù)新原理

當(dāng)高壓輸電線是在正常工作的情況下，對于輸電線上面每一個(gè)點(diǎn)之間的電壓和電流理論上是相等的，如果考慮到實(shí)際情況，會(huì)存在一些誤差，但是幅度也不會(huì)很大。但是當(dāng)線路中產(chǎn)生故障的時(shí)候，故障兩端的電壓差就會(huì)很大，因此可以通過計(jì)算兩端的差值的最大來作為保護(hù)線路不會(huì)因?yàn)楣收隙鴼娜烤€路。

根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，故障點(diǎn)兩端的電壓是趨近于相等的，因此在進(jìn)行各個(gè)點(diǎn)之間差距的計(jì)算時(shí)，當(dāng)差值達(dá)到最小，這個(gè)區(qū)間則為故障點(diǎn)，而根據(jù)這個(gè)原理即可研究出特高壓輸電線路電流差動(dòng)保護(hù)新原理。設(shè)該點(diǎn)位置為距離線路始端l處，則具體公式為：

上式即為保護(hù)新原理的計(jì)算公式，最后一項(xiàng)為電流的定值。雖然說這個(gè)方法對于非故障相來說存在一些缺陷，對于故障點(diǎn)的判斷會(huì)有一定的失誤，但是這個(gè)新原理在一定的程度上還是對于線路有很好的保護(hù)作用。流程如圖1。

2.2 兩種高壓輸電線路自適應(yīng)重合閘技術(shù)

此處通過仿真測試的相關(guān)數(shù)值來說明兩種高壓輸電線路自適應(yīng)重合閘技術(shù)的應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)生活中是可以達(dá)到其想要的結(jié)果的。在本次仿真測試中，兩側(cè)系統(tǒng)等效電勢的相位差用 表示，Rg為故障接地電阻， ’為斷開和閉合兩種情況下的電壓和的相位差，L是指故障距離，從故障點(diǎn)到起送點(diǎn)。

（1）不帶并聯(lián)電抗器的情況下幅值與相位綜合判據(jù)的方法研究。

本次仿真的軟件是采用的PSCAD，所顯示的仿真結(jié)果都是依據(jù)實(shí)際的情況而模擬得出的，表1、表2、表3為仿真的數(shù)值。

通過表1、表2、表3數(shù)據(jù)顯示，幅值與相位綜合判據(jù)是具有明顯的作用的，故障發(fā)生的情況不同，其幅值與相位是不同的，對于瞬時(shí)性故障而言，其產(chǎn)生的相位差和幅度值都非常的小，而對于永久性故障而言，其產(chǎn)生的差值角度均可大于40€埃嗷ケ冉峽梢悅饗緣姆⑾智穡傭貿(mào)齬收系牟怯讕瞇曰故撬彩斃緣模庋頭獎(jiǎng)愎ぷ魅嗽奔笆鋇淖鞒鲇貝朧員Vな淶縵唄肥艿降撓跋熳钚 T謖G榭魷攏庵址椒ㄊ薔囈細(xì)叩牧槊舳鵲摹K淙徽庵址椒ǖ牧槊舳雀擼故怯幸歡ǖ鬧圃家蛩兀憊傻繾柙齟蠡蛘呤歉漢杉又兀飧齜椒ǖ淖既沸躍突崠蟠蛘劭哿??？

在長期的研究中對于上述方法進(jìn)行了一個(gè)改進(jìn)，仿真測試結(jié)果如表4、表5、表6、表7。

由表4、表5、表6、表7可以看出，改進(jìn)后的方法基本還是具有較高的靈敏度，同時(shí)也不會(huì)受到線路、負(fù)荷、故障距離等的影響了，這也是一大提高。

（2）帶并聯(lián)電抗器情況下的新的拍頻判據(jù)研究。

此次實(shí)驗(yàn)中在輸電線路中加裝了并聯(lián)電抗器，數(shù)值為4.2325H， =20€埃琑g=500 ，L=200km，中性點(diǎn)小電抗電感為0.6718H，自由分量頻率計(jì)算值為46.6401Hz，仿真時(shí)采樣率為1kHz。本文通過對幅度U0jb進(jìn)行計(jì)算，從而了解兩種故障下負(fù)荷電流對其影響，影響非常的明顯。

這次的仿真實(shí)驗(yàn)其實(shí)是兩個(gè)拍頻實(shí)驗(yàn)的結(jié)合，此實(shí)驗(yàn)就是利用了并聯(lián)電抗器的拍頻特性和利用不同頻率的正弦量之間具有正交性消除斷開相電量中的基波分量來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而得出相應(yīng)的結(jié)論，從上面的表格中很簡單的就可以看出，有并聯(lián)電抗器時(shí)可以利用電抗器的特性來進(jìn)行判斷，了解故障是瞬時(shí)性還是永久性，從而做出相應(yīng)的判斷。其實(shí)這種方法有一個(gè)缺點(diǎn)，就是在進(jìn)行判據(jù)的時(shí)候，必須預(yù)先對自由分量的頻率進(jìn)行估算，這樣才能讓其兼具靈敏性和準(zhǔn)確性。

3 結(jié)語

本文通過對高壓輸電線路保護(hù)新原理及自適應(yīng)重合閘技術(shù)進(jìn)行了分別的研究，從兩者現(xiàn)狀入手，然后利用仿真實(shí)驗(yàn)來分別說明其最新的原理與技術(shù)。本文中介紹的原理和技術(shù)就目前而言都是可行性比較高的，但是科技在發(fā)展，需求在發(fā)展，新的原理和技術(shù)還需要后來人進(jìn)行發(fā)掘，以保證其能適應(yīng)未來社會(huì)的高要求。

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