浅析高电压远距离线路差动保护

黄少军

（富川瑶族自治县水利电业有限公司，广西 富川542700）

浅析高电压远距离线路差动保护

黄少军

（富川瑶族自治县水利电业有限公司，广西 富川542700）

本文提出了一种基于计算功率的差动保护算法，可以准确可靠地算出线路启动所需要的参数，可以通过微机对高压输电线路进行保护，这种差动算法可以减少工程损失、速度较快，本文通过对功率计算差动保护，用相关技术对高压输电线路进行了仿真模拟。

线路差动保护；原理；模型；参数

1 基于计算功率的线路差动保护原理

1.1 计算功率的定义

式中上标c和s分别表示相量的实部和虚部，下同。在图1所示的电压电流相量图中，由计算功率的定义式（1）有

图1 电压电流相量图比较视在功率的定义

比较视在功率的定义

式中ф为电流I滞后电压U的相位角。

因此，同点电压和电流时，计算功率值等于有功功率值，即||S||=|P|。

1.2 计算功率差动保护原理

图2为特高压输电线路的П型等值电路，其中Z为线路等值阻抗，B为线路对地等值容抗。根据计算功率的定义，选取计算功率差动量为

选取计算功率制动量为

式中UM、IM、UN、IN分别为线路M侧和N侧的电压、电流相量，两侧电流极性规定如图2所示。

图2 输电线路П型等值电路

根据式（4）和式（5）我们可以得出制动量功率，然后根据制动率，整条线路会做出相应判断并对电路进行保护，当前一般都是通过计算比率差动进行保护。

式中：Sqd为动作门槛值；kr为比率制动系数。

本文提出的计算功率差动算法和文献[11-12]提出的有功功率差动算法是不同的。由式（4）可知，计算功率的差动量为

显然||S||diff≠|△P|，计算功率差动量和有功功率差动量两者是不同的。

2 计算功率的差动量和制动量分析

2.1 分布参数的输电线路模型

根据图3的电路图，可以转化为：

式中：Z为线路阻抗，Z=R+jX=Z0｜，Z0=R0+jX0，为线路单位长度的串联阻抗；｜为线路长度；Y为线路导纳，Y=G+jB=Y0｜，Y0=G0+jB0，为线路单位长度的并联导纳。

图3 输电线路的双端口П型等值电路

为简化分析，对特高压输电线路可以采用无损线路（忽略线路电阻R和电导G）的分布参数模型来描述。对无损特高压输电线路，式（9）可简化为

式中：ZC为特征阻抗，为实数，L0为线路单位长度等效电感，C0为线路单位长度对地等效电容；β为相位系数，为实数。

2.2 正常状态（含区外故障）下计算功率的差动量和制动量分析

在整条线路运作正常的时候，我们将（9）式带入（4）、（5），就可以得到需要测算的功率值，也就是差动和制动值，所以得出：

对于一般的输电线路，仅考虑线路电阻R、电抗X、电纳B，而忽略电导G，可以得到计算功率的差动量||S||diff≈0。

同理，由式（9）可以得到

所以，计算功率的制动量为

同理，当仅考虑线路电阻R、电抗X、电纳B，而忽略电导G时，可以得到计算功率的制动量。

由此，我们可以得出，在整个高压输电线路运作正常的时候，我们要计算的制动和差动量中不去考虑Y和B，也就是并联导纳和电纳，正如本文探讨，研究通过对差动量和制动量的分析，保护出现线路短路情况时能及时判断分析故障，及时采取制动，此方法不会受到并联电抗的影响。

3 工程实用算法

通过上面的式子进行分析，在工程中对输电线路的差动和制动量进行分析时，要对整条线路的电流进行分析，分清哪些是实电哪些是虚电再分别计算，这样的计算方法工作量很大，在电路输电工程中如果采用此种方法，既耗时又耗力，所以应该简化计算方法。

4 结论

本篇文章通过对差动保护的原理进行分析，然后对计算的制动量和差动量进行分析，根据参数模型分析正常状态下计算功率的差动量和制动量分析，既包括区内故障又包括区外故障，又通过对仿真参数模型的分析得出区域内故障的制动情况。这种差动保护的计算原理比较简便，而且制动保护更加安全、敏捷，灵敏度较高，能承受较强的过渡电阻能力。

[1]郑书磊.输电线路保护相关技术研究[J].价值工程，2013，（11）.

[2]袁兆强，张承学.超（特）高压输电线路高速行波差动保护[J].电力自动化设备，2012，（3）.

TM721

A

1671-0037（2014）02-78-1.5

2014年2月1日。