输电线路纵差保护的电容电流补偿方法

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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：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：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

2、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、

3、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。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，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；利用

4、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)(2)式中：和分别M和N侧电流向量；K为制动系数，一般取0

5、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，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

6、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）式中：为补偿的电容电流。2.2电容电流的补偿方案图2图2为一具有均匀分布参数高压长线路的等值接线和π型等效网络。设电流正方向为母线流向线路，基本方程为：(4)其中为线路的波阻抗为线路的传输系数Z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：；。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。为消除电容电流的影

7、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，即：（5）即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）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

8、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补偿前正常运行图