淺談以檢測故障感應(yīng)高頻信號(hào)為基礎(chǔ)的電力線路保護(hù)新方法

何鳳威，張鵬

雞西市郊區(qū)農(nóng)電局

淺談以檢測故障感應(yīng)高頻信號(hào)為基礎(chǔ)的電力線路保護(hù)新方法

何鳳威，張鵬

雞西市郊區(qū)農(nóng)電局

以往電力線路保護(hù)一直處于被動(dòng)的局勢中，只有在不良故障問題出現(xiàn)后才會(huì)有技術(shù)人員對(duì)電力線路進(jìn)行檢修，導(dǎo)致電力線路檢修工作開展成效較低，電力線路運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性較差。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，很多高新技術(shù)也不斷產(chǎn)生，基于檢測故障感應(yīng)高頻信號(hào)的電力線路保護(hù)新方法應(yīng)運(yùn)而生，這種電力線路保護(hù)新方法的應(yīng)用較大程度的提升了電力線路保護(hù)力度，加強(qiáng)了電力線路保護(hù)的有效性和針對(duì)性。本文就是對(duì)該內(nèi)容進(jìn)行探究，希望對(duì)相關(guān)人員有所啟示。

檢測故障；感應(yīng)；高頻信號(hào)；電力線路；保護(hù)新方法

引言

電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中常有不良故障問題產(chǎn)生，其中較多故障問題都是屬于輸電線路故障，為了保證電力線路運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性，電力企業(yè)需要應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)手段做好電力線路的保護(hù)工作。以往電力線路保護(hù)工作開展總是處于被動(dòng)局面中，高頻信號(hào)為基礎(chǔ)的電力線路保護(hù)新方法使得電力線路保護(hù)從以往被動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)，提升了電力線路保護(hù)的有效性、針對(duì)性。對(duì)檢測故障感應(yīng)高頻信號(hào)為基礎(chǔ)的電力線路保護(hù)新方法進(jìn)行探究是具有重要意義的，下面就對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)闡述。

一、新方案基本原理分析

對(duì)以往的電力線路保護(hù)方案進(jìn)行分析，保護(hù)方案中主要是應(yīng)用繼電器設(shè)備對(duì)電力線路進(jìn)行保護(hù)。隨著電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性增加，電力線路保護(hù)技術(shù)也需要進(jìn)行優(yōu)化和改良。很多的電力線路保護(hù)設(shè)備，基礎(chǔ)繼電器所應(yīng)用的測量兩，大多都是處理接近或者等同于額定系統(tǒng)頻率范圍內(nèi)的信息。不良故障問題發(fā)生后，系統(tǒng)電壓會(huì)發(fā)生較大程度的改變，從而促使高頻分量產(chǎn)生，這種高頻分量與電弧所產(chǎn)生的高頻分量向結(jié)合，這種情況并不會(huì)超過電力線路保護(hù)方案所能接受的寬帶范圍內(nèi)，高頻分量對(duì)測量工作開展并不會(huì)造成較深程度影響。電力線路保護(hù)體系中應(yīng)用非工頻分量屬于新興內(nèi)容，目前還沒有得到眾多人的認(rèn)可。眾多科研工作者對(duì)電力線路保護(hù)方法研究都非常重視，經(jīng)過一段時(shí)間努力也取得了非?？捎^成就，特別是給予高頻信號(hào)電力線路檢測方法的產(chǎn)生。這種檢測方法就是從一個(gè)調(diào)諧電路中到處系統(tǒng)電壓的高頻分量，該調(diào)諧電路與常規(guī)電容式電壓互感裝置進(jìn)行有效連接。電力線路運(yùn)行故障問題是在眾多因素影響下產(chǎn)生的，其中一些故障問題是有電弧和行波產(chǎn)生的寬帶噪聲引發(fā)的，這種噪聲常規(guī)的電力線路保護(hù)設(shè)備是無法探知的。但是本文介紹的保護(hù)設(shè)備則是可以借用高頻分量，實(shí)現(xiàn)電力線路故障問題檢測，彌補(bǔ)傳統(tǒng)電力線路檢測設(shè)備存在的不足，有效提升電力線路的保護(hù)力度。技術(shù)人員對(duì)疊層調(diào)諧設(shè)備以及電容設(shè)備進(jìn)行接線處理，使得設(shè)備可以處于相應(yīng)的頻率范圍內(nèi)，可能具備較高的阻抗，也可能具備較低的阻抗。本文闡述的保護(hù)設(shè)備中，眾多疊層調(diào)諧器都是處于理想運(yùn)行狀態(tài)下的，任何一個(gè)“帶內(nèi)”分量都表現(xiàn)為高阻抗。技術(shù)人員還研究了轉(zhuǎn)變疊層調(diào)諧器與電容器設(shè)備連接后的阻抗方式，各個(gè)繼電器設(shè)備安裝點(diǎn)背后存在的任何故障進(jìn)行逆向故障指示。需要特別注重的是，如果檢測的所有正向故障達(dá)到并且包括遠(yuǎn)端母線，那么則表示檢測設(shè)備的檢測范圍并沒有具備規(guī)范性、嚴(yán)謹(jǐn)性的特點(diǎn)。同時(shí)也代表逆向檢測范圍也并非是嚴(yán)格的，雖然逆向檢測范圍要比正向檢測范圍有所延長。

二、基于高頻信號(hào)的輸電線路主動(dòng)保護(hù)

（一）輸電線路正常運(yùn)行時(shí)的高頻信號(hào)特征

線路正常運(yùn)行時(shí)，線路各相信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的高頻信號(hào)僅被本相信號(hào)接收器接收。令線路各相信號(hào)發(fā)射器按照A,B,C相的順序發(fā)出一小段信號(hào)，如果記接收到信號(hào)中最大幅值附近高頻信號(hào)的行為為1，接收到最大幅值30%以下幅值及幅值為0，高頻信號(hào)的行為為0，則A相接收到的信號(hào)可記為（1,0,0），B相接收到的信號(hào)可記為（0,1,0），C相接收到的信號(hào)可記為（0,0,1）。

（二）輸電線路單相接地故障時(shí)的高頻信號(hào)特征

線路A相接地時(shí)，A相信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的高頻信號(hào)在故障處被引入地下，無法信號(hào)接收器接收。此時(shí)，A相接收到的信號(hào)可記為（0,0,0），B相接收到的信號(hào)可記為（0,1,0），C相接收到的信號(hào)可記為（0,0,1）。

（三）輸電線路非單相接地故障時(shí)的高頻信號(hào)特征

線路A,B兩相接地故障時(shí)，同理，A,B兩相信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的高頻信號(hào)無法被號(hào)接收器接收。此時(shí)，A相接收到的信號(hào)為（0,0, 0），B相接收到的信號(hào)為（0,0,0），C相接收到的信號(hào)為（0,0,1）。

線路三相接地故障時(shí)，同理，A,B,C三相信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的高頻信號(hào)均無法被信號(hào)接收器接收。此時(shí)，A相接收到的信號(hào)為（0, 0,0），B相接收到的信號(hào)為（0,0,0），C相接收到的信號(hào)為（0,0,0）。

線路A,B兩相短路故障時(shí)，線路A,B兩相信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的高頻信號(hào)不僅在本相線路中存在，也會(huì)經(jīng)故障點(diǎn)流入非本相線路中，使得A,B兩相信號(hào)接收器會(huì)接收到不同相信號(hào)發(fā)射器發(fā)出的高頻信號(hào)。此時(shí)，A相接收到的信號(hào)為（1,1,0），B相接收到的信號(hào)為（1,1,0），C相接收到的信號(hào)為（0,0,1）。

（四）基于高頻信號(hào)的輸電線路主動(dòng)保護(hù)流程

根據(jù)高頻信號(hào)在輸電線路正常工作和各種故障下的特征，可制定一種基于高頻信號(hào)的輸電線路主動(dòng)保護(hù)。線路故障時(shí)，線路上配置的電壓互感器和電流互感器即可判斷出故障發(fā)生，對(duì)于上述情況，根據(jù)熄弧時(shí)間經(jīng)驗(yàn)公式，故障后經(jīng)0.5s延時(shí)，由故障相信號(hào)發(fā)射器，按照相應(yīng)方式持續(xù)發(fā)出高頻信號(hào)，若1.5s內(nèi)故障，相信號(hào)接收器接收到了本相高頻信號(hào)，則判定故障為瞬時(shí)性單相接地故障且故障已消失，停發(fā)高頻信號(hào)，并重合該相斷路器；若1.5s內(nèi)仍未能接收到本相高頻信號(hào)，則判定故障為永久性單相接地故障，停發(fā)高頻信號(hào)，跳開線路三相斷路器，并閉鎖重合閘。

結(jié)語

這種主動(dòng)式保護(hù)可以準(zhǔn)確判斷出輸電線路中各種故障的存在，并在故障消失后及時(shí)將故障定性為瞬時(shí)性故障，解除重合閘裝置的閉鎖，使之重合成功；亦能可靠防止線路重合于永久性故障。這種主動(dòng)式保護(hù)的實(shí)現(xiàn)只需要在各相傳輸線的兩端安裝高頻信號(hào)發(fā)射器、高頻信號(hào)接收器和濾波裝置，投入不大，易于實(shí)現(xiàn)和推廣。

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