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1、 输电线路纵差保护的电容电流补偿方法Ncepu007摘要：摘要：介绍了特高压输电线路分布电容电流对差动保护的影响,提出了一种电容电流的精确补偿方法。通过仿真，说明该补偿方法在设置较小门槛值时电流差动保护装置具有较高的灵敏度。关键词关键词：特高压输电线路，电流差动保护，电容电流补偿0 引言为提高超高压输电线路的传输能力，减小其电压损耗和能量损耗，使其达到最佳运行 状态和最大经济效益，必须尽可能减小输电线路单位长度的电阻和电感，减小漏电导，增 大电容。特高压系统输电线大都采用多根分裂导线构成相线，这使得线路感抗减小，分布 电容增大。同时，特高压输电线路往往要承担远距离大容量的电力输送任务，较长的线
2、路 使分布电容的等值容抗大大减小，导致电容电流进一步增大，从而影响电流差动保护动作 正确性。因此，为了提高特高压输电线路电流差动保护的可靠性和灵敏度，必须补偿输电 线路的电容电流。目前主要采用以下三种方法来减少分布电容电流的影响的：(1)并联电抗 器。并联电抗器通常采取欠补偿方式，只能补偿部分稳态电容电流。(2)电容电流补偿算法。 目前，克服线路分布电容电流影响的主要方法是通过电容电流稳态或时域补偿方法来做一 定的弥补。(3)采用差动保护新原理。许多文献在理论上提出了耐受、甚至不受电容电流影 响的差动保护新原理。由于实际电力系统中对继电保护可靠性要求很高，新原理的实践应 用还需要长时间的研究。
3、 1 纵联电流差动保护的基本原理输电线路的纵联电流差动保护是基尔霍夫定律应用的一个特例，其基本原理如图 1 所 示。图 1当线路 MN 正常运行以及被保护线路外部短路时，按规定的电流正方向看，M 侧电流为正，N 侧电流为负，两侧电流大小相等、方向相反，即。当线路内部短路时，0NM II流经输电线两侧的故障电流均为正方向，且。利用被保护元件两侧电流和在kNM III区内短路与区外短路时一个是短路点电流很大、一个几乎为零的差异，构成电流差动保护；KDMN1d2dmI. nI.NI.MI.dI.利用被保护元件两侧在区内短路时几乎同相、区外短路时几乎反相的特点，比较亮电流的 相位，可以构成电流相位差动
4、保护。 2 电容电流的补偿 2.1 电容电流的影响目前常用的数字式电流差动保护判据为：(1) III|(2)| IIKII式中：和分别 M 和 N 侧电流向量；K 为制动系数，一般取 0K1；I0为定值； I I为动作电流；为制动电流。|Iop II|Ires II 式（1）为辅助判据，式（2）为主判据，两式同时成立时保护动作并跳闸。输电线路存在导线对地电容和线间电容，电容电流的存在将使输电线路两端电流的大 小和相位发生畸变。电容电流是从线路内部流出的电流，由它构成动作电流；负荷电流是 穿越性电流，由其构成制动电流。线路空载运行或线路投运空载合闸时，流过两侧的电流 皆为电容电流，负荷电流为 0
5、，此时主保护判据总是成立的，为了防止保护误动作，需要 辅助判据控制，因此式（1）中的 I0应按躲过线路空载运行时的稳态电容电流和空载合闸 时的暂态电容电流来整定。如果线路过长，电容电流就会很大，则 I0整定值将会很大，当 发生区内高阻接地故障时，动作电流可能会小于整定值 I0从而拒动，降低保护的灵敏度。 对于分布电容电流的影响，常用的解决方法：一是提高起动电流的定值；二是进行电容电 流补偿。由于抬高起动电流定值会降低差动保护的灵敏度，因此在高压长距离输电线路中， 目前通常采用电容电流补偿的方法。考虑电容电流补偿后的差动电流为：（3）|capNMopIIII 式中：capI 为补偿的电容电流。2
6、.2 电容电流的补偿方案UmUnZImInIcmIcnY/2Y/2图 2图 2 为一具有均匀分布参数高压长线路的等值接线和 型等效网络。设电流正方向为 母线流向线路，基本方程为：(4) nnccmmIU lchZlshlshZlchIU 其中为线路的波阻抗yzZc为线路的传输系数zyZ 和 y 分别为线路单位长度的纵向阻抗和横向导纳，l 表示线路的长度由式（4）和图 2 可求得：；。lshZZclshZlchYc) 1(2在分析不对称短路时，可把三相系统分解为正序、负序和零序分量，此时各序分量仍 然满足长线路基本方程。如图 2 所示，在正常运行或外部故障时有。为消除电容电流的0 cncmnmI
7、III影响，可在线路两端分别引入一个补偿电流，使补偿后的两端电流大小相等，方向相反，bI即：（5）0)()( bnnbmmnmIIIIII即22YUYUIIIIIInmcncnnmbnbm 因此保护装置中可通过两侧母线电压在补偿容纳上的压降来获得补偿电流，当采用半 补偿方式时，有：； （6）2YUImbm 2YUInbn 也就是在两侧各补偿线路电容电流的一半，然后将补偿后的电流带人差动保护动作判 据，从而可消除或部分消除电容电流的影响。必须指出，上述的补偿方式是基于稳态电容电流补偿的,在短路初始阶段，暂态电容电 流比稳态电流要大得多，因而在暂态过程中还不能完全补偿电容电流。为防止暂态过程中 保
8、护误动，故障处理程序中应采用高低定值不同的两套辅助判据，故障开始时投入高定值 辅助判据（I0取高定值)，大部分区内故障都可得到切除，几个周波后再改投低定值辅助判 据（I0取低定值） ，以提高保护反应过渡电阻的能力。主判据也可根据需要进行相应的切换 （K 取不同的值） 。3 仿真验证本文按照分布参数建立了一条 500km 长的 1000kv 输电线路，仿真图如下所示。图 3 补偿前仿真图 4 补偿后仿真仿真结果如下所示。图 5 补偿前正常运行NM II 图 6 补偿后正常运行NM II 图 7 补偿前区外故障NM II 图 8 补偿后区外故障NM II 图 9 补偿前区内故障NM II 图 10
9、 补偿后区内故障NM II 4 结果分析按照式（6）对特高压输电线路电容电流进行补偿，在线路正常运行和区外故障时值比补偿前大为减小，而当线路发生故障时值在补偿前后是一个基本|NM II |NM II 不变的较大值。所以将本文的电容电流补偿方法用于差动电流保护中，设置较小的门槛值， 便可以保证区内故障时，保护可靠动作；正常运行和区外故障时，保护不误动，具有比较 高的灵敏度。 参考文献 1王笑棠，王灿灿不同电压等级下同塔双回线路差动保护的电容电流补偿研究J能源 工程，2013,1：26-30 2徐玉琴，刘丽花，张丽超(特)高压输电线路差动保护电容电流补偿J电力科学与技 术学报，2007,22（2）：17-20 3索南加乐，张怿宁，齐军，焦在滨 模型时域电容电流补偿的电流差动保护研究 J中国电机工程学报，2006,26（5）：12-18 4毕天姝，于艳莉，黄少锋，杨奇逊超高压线路差动保护电容电流的精确补偿方法 J电力系统自动化，2005,29（15）：30-34 5伍叶凯，邹东霞电容电流对差动保护的影响及补偿方案J继电器，1997,25（4）： 4-9 6桑丙玉，王晓茹特高压长线路电流差动保护自适应电容电流补偿方法J电力系统保 护与控制，2010,38（8）：1-5 7张宝会，尹项根电力系统继电保护M北京：中国电力出版社，2009：178-183
