影响相差高频保护正确工作的因素及预防措施探讨

张先

（四川省电力公司遂宁公司，四川 遂宁 629000）

高频保护包括相差高频保护和功率方向闭锁高频保护。相差高频保护是测量和比较被保护线路两侧电流量的相位，是采用输电线路载波通信方式传递两侧电流相位的。

功率方向闭锁高频保护，是比较被保护线路两侧功率的方向，规定功率方向由母线指向某线路为正，指向母线为负，线路内部故障，两侧功率方向都由母线指向线路，保护动作跳闸，信号传递方向相同。

1 长距离输电线路的分布电容对相差高频保护的影响

在超高压和特高压长距离输电线路上，由于采用分裂导线，使相同和相对地的电容增大，同时由于线路长、电压高，因而线路的充电电流很大。尤其是故障引起的暂态充放电电流比稳态电容电流大很多。对暂态电压的各个谐波和谐波间，线路分布电容呈现的容抗与频率成反比，产生的充放电电流更大。这样，当线路处于不同运行状态时，其两端电流的大小和相位均受到电容电流的影响而变化，尤其当线路在重负荷状态下负荷电流很大时，由于负荷电流和电容电流间相位差角很大，使得两端电流间产生很大相位差，这种影响就更为严重，甚至可能造成相差高频保护的误动作。双回线或环网中一回线内部不对称短路时，短路点的负序电压产生流向两侧的负序电流。此负序电流在线路两侧母线上产生负序电压，负序电压同时向另一回非故障线路的分布电容充电，两侧的充电电流相位基本相同，和线路内部故障的情况相似，可能使非故障线路的相差改频保护误动作。

2 线路空载合闸

如果线路一段断开，从另一端进行三相合闸充电时则由于断路器三相触头不同时闭合，将出现一相或两相先合的情况，这时线路电容电流中将出现很大的负序和零序分量，可能引起高频保护的误动作，使空投失败。

3 短路暂态过程的影响

在短路暂态过程中，除了工频电流增大外，还将出现非周期分量和高次谐波分量电流。将使工频电流以非周期分量为对称轴向时间轴的一侧偏移，因而使工频分量电流的正负半周不相等。如果是外部线路而两侧的非周期分量不等，则两侧发信机发出的高频信号可能不能相互填满，造成保护误动作。高次谐波分量电流很强时，可能使工频分量的波形出现间隙，将控制发动机的方波“切碎”，使高频信号出现间隙，使保护误动作。

4 防止保护是误动作的措施

在上述各种情况下，如果电容电流有可能引起启动原件误动作时，可适当考虑提高整定值以躲开。为防止过渡过程中误动作，也可以考虑增加适当的延时。但这些方法都会影响保护的速动性和灵敏性，而且不能解决相位比较回路误动作的问题。因此，根本的解决方法是在保护装置中加进消除分布电容影响的补偿措施，以抵消电容电流的影响。对于相差高频保护，一般线路长度超过250-300KM时，应该考虑采用补偿措施。在从一端空载合闸瞬间，考虑到电容电流由一端供给以及过渡过程的影响，应短时补偿大于线路全长的电容。在传统的保护中，一般用硬件的方法进行补偿，在微机保护中也可以用软件的方法进行补偿。如前所述，用贝瑞龙模型和贝瑞龙方程可以完全消除分布电容的影响。为了消除非周期分量和高次谐波分量电流使保护误动，应该进行两次比相，两次比相都判断为内部故障时才允许保护跳闸。

5 相差高频保护的改进

5.1 利用发信机远方起动原理解决必须两套启动原件的问题。所谓高频发信机的远方起动是用一端发信机发出的高频信号去起动另一端的发信机发信，并保持一预订时间。这种方法一直用于闭锁式方向高频保护中，以解决长距离输电线路外部短路时由于短路电流小，应该发出闭锁信号一端的发信机不能起动而失去闭锁信号问题。在传统的相差高频保护中不用此方法。研究表明，将此方法应用于相差改频保护中可减少一套起动原件，提高保护起动的灵敏度。采用发信机远方起动时，发信机的起动和出口回路的起动采用同一个起动元件。在外部故障时只要有一侧的起动元件起动即可由所发出的高频信号去起动对侧的发信起动状态。因此不会出现由于一侧起动元件灵敏度不足，没有起动，不发出填满另一侧高频信号间隙的闭锁信号而使保护误动。对于内部短路，只要两侧的起动元件都能起动，操作电流的相位差在保护的动作角度范围内，即可保证保护可靠动作。

5.2 应用三相负序起动，加快起动元件动作。应用三相负序过滤器产生三相负序电流，整流后波纹很小，用很小的电容滤波即可。从而减小起动元件的时间常数，提高了起动元件的动作速度，减小了返回延时。

结语

如上所述，相差高频保护原理有一系列重要优点，在输电线路纵联保护发展过程中起了重要作用。目前在国外也有应用。在我国实现保护微机化后，因相差高频保护比相的分辨率决定于采样率，在采样率为每周20次时，两次采样之间的间隔为18度，亦即比相的分辨率为18度。这大大影响了相差高频保护的性能，因而没有得到应用。随着微机保护技术的发展，高采样率硬件的性能价格比逐渐提高后，微机相差高频保护以及其他微机相差纵联保护必将重新得到广泛应用。

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