淺析高電壓遠距離線路差動保護

黃少軍

（富川瑤族自治縣水利電業(yè)有限公司，廣西 富川542700）

淺析高電壓遠距離線路差動保護

黃少軍

（富川瑤族自治縣水利電業(yè)有限公司，廣西 富川542700）

本文提出了一種基于計算功率的差動保護算法，可以準確可靠地算出線路啟動所需要的參數(shù)，可以通過微機對高壓輸電線路進行保護，這種差動算法可以減少工程損失、速度較快，本文通過對功率計算差動保護，用相關技術對高壓輸電線路進行了仿真模擬。

線路差動保護；原理；模型；參數(shù)

1 基于計算功率的線路差動保護原理

1.1 計算功率的定義

式中上標c和s分別表示相量的實部和虛部，下同。在圖1所示的電壓電流相量圖中，由計算功率的定義式（1）有

圖1 電壓電流相量圖比較視在功率的定義

比較視在功率的定義

式中ф為電流I滯后電壓U的相位角。

因此，同點電壓和電流時，計算功率值等于有功功率值，即||S||=|P|。

1.2 計算功率差動保護原理

圖2為特高壓輸電線路的П型等值電路，其中Z為線路等值阻抗，B為線路對地等值容抗。根據計算功率的定義，選取計算功率差動量為

選取計算功率制動量為

式中UM、IM、UN、IN分別為線路M側和N側的電壓、電流相量，兩側電流極性規(guī)定如圖2所示。

圖2 輸電線路П型等值電路

根據式（4）和式（5）我們可以得出制動量功率，然后根據制動率，整條線路會做出相應判斷并對電路進行保護，當前一般都是通過計算比率差動進行保護。

式中：Sqd為動作門檻值；kr為比率制動系數(shù)。

本文提出的計算功率差動算法和文獻[11-12]提出的有功功率差動算法是不同的。由式（4）可知，計算功率的差動量為

顯然||S||diff≠|△P|，計算功率差動量和有功功率差動量兩者是不同的。

2 計算功率的差動量和制動量分析

2.1 分布參數(shù)的輸電線路模型

根據圖3的電路圖，可以轉化為：

式中：Z為線路阻抗，Z=R+jX=Z0｜，Z0=R0+jX0，為線路單位長度的串聯(lián)阻抗；｜為線路長度；Y為線路導納，Y=G+jB=Y0｜，Y0=G0+jB0，為線路單位長度的并聯(lián)導納。

圖3 輸電線路的雙端口П型等值電路

為簡化分析，對特高壓輸電線路可以采用無損線路（忽略線路電阻R和電導G）的分布參數(shù)模型來描述。對無損特高壓輸電線路，式（9）可簡化為

式中：ZC為特征阻抗，為實數(shù)，L0為線路單位長度等效電感，C0為線路單位長度對地等效電容；β為相位系數(shù)，為實數(shù)。

2.2 正常狀態(tài)（含區(qū)外故障）下計算功率的差動量和制動量分析

在整條線路運作正常的時候，我們將（9）式帶入（4）、（5），就可以得到需要測算的功率值，也就是差動和制動值，所以得出：

對于一般的輸電線路，僅考慮線路電阻R、電抗X、電納B，而忽略電導G，可以得到計算功率的差動量||S||diff≈0。

同理，由式（9）可以得到

所以，計算功率的制動量為

同理，當僅考慮線路電阻R、電抗X、電納B，而忽略電導G時，可以得到計算功率的制動量。

由此，我們可以得出，在整個高壓輸電線路運作正常的時候，我們要計算的制動和差動量中不去考慮Y和B，也就是并聯(lián)導納和電納，正如本文探討，研究通過對差動量和制動量的分析，保護出現(xiàn)線路短路情況時能及時判斷分析故障，及時采取制動，此方法不會受到并聯(lián)電抗的影響。

3 工程實用算法

通過上面的式子進行分析，在工程中對輸電線路的差動和制動量進行分析時，要對整條線路的電流進行分析，分清哪些是實電哪些是虛電再分別計算，這樣的計算方法工作量很大，在電路輸電工程中如果采用此種方法，既耗時又耗力，所以應該簡化計算方法。

4 結論

本篇文章通過對差動保護的原理進行分析，然后對計算的制動量和差動量進行分析，根據參數(shù)模型分析正常狀態(tài)下計算功率的差動量和制動量分析，既包括區(qū)內故障又包括區(qū)外故障，又通過對仿真參數(shù)模型的分析得出區(qū)域內故障的制動情況。這種差動保護的計算原理比較簡便，而且制動保護更加安全、敏捷，靈敏度較高，能承受較強的過渡電阻能力。

[1]鄭書磊.輸電線路保護相關技術研究[J].價值工程，2013，（11）.

[2]袁兆強，張承學.超（特）高壓輸電線路高速行波差動保護[J].電力自動化設備，2012，（3）.

TM721

A

1671-0037（2014）02-78-1.5

2014年2月1日。