摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷提升及現(xiàn)代化電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷升級(jí)，人們對(duì)供電可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求，而距離保護(hù)裝置作為電網(wǎng)線路中最基礎(chǔ)、最重要的保護(hù)設(shè)施對(duì)于確保整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有至關(guān)重要的作用，因此，對(duì)電力系統(tǒng)輸電線路距離保護(hù)裝置的研究不可或缺。本文首先介紹了距離保護(hù)裝置的組成部分及原理，然后詳細(xì)分析了其構(gòu)成原則及性能特點(diǎn)，并就在具體應(yīng)用中可能影響距離保護(hù)發(fā)揮作用的因素進(jìn)行分析，以期為今后的電力系統(tǒng)輸電線路距離保護(hù)裝置研究工作提供參考。

關(guān)鍵詞：距離保護(hù)裝置;輸電線路;發(fā)展史

0引言

近年來(lái)，隨著現(xiàn)代化電網(wǎng)系統(tǒng)不斷升級(jí)和擴(kuò)建，電力系統(tǒng)電網(wǎng)覆蓋對(duì)輸電線路的要求也發(fā)生了一定變化，未來(lái)具有超高電壓、超大容量及超遠(yuǎn)傳輸距離特性的輸電線路更容易受到青睞，但與此同時(shí)無(wú)疑對(duì)當(dāng)前電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性提出了更高的要求。因此，為確保現(xiàn)代電網(wǎng)的穩(wěn)定，研究電力系統(tǒng)輸電線路距離保護(hù)裝置至關(guān)重要。而繼電保護(hù)原理是保證裝置出現(xiàn)的基礎(chǔ)，對(duì)繼電保護(hù)原理的研究同樣具有重要的現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)階段，繼電保護(hù)原理已經(jīng)發(fā)生了巨大變化，過(guò)去是簡(jiǎn)單的電流保護(hù)，現(xiàn)已發(fā)展成了復(fù)雜的距離保護(hù)和高頻保護(hù)，正因?yàn)槿绱?，可反映突變量原理的距離保護(hù)裝置得到了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可和應(yīng)用。

1電路距離保護(hù)裝置的組成部分及原理

與先進(jìn)國(guó)家相比，我國(guó)關(guān)于微機(jī)保護(hù)方面的研究起步較晚，但經(jīng)過(guò)數(shù)代繼電保護(hù)工作者的不懈努力，我國(guó)在微機(jī)保護(hù)方面的研究取得了不錯(cuò)的成績(jī)，至今計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)已被大量應(yīng)用，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

1.1電路距離保護(hù)裝置組成部分距離保護(hù)是反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離(或阻抗)，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。一般情況下，距離保護(hù)裝置由六部分組成，即測(cè)量部分、啟動(dòng)部分、振蕩閉鎖部分、二次電壓回路斷線失壓閉鎖部分、邏輯部分、出口部分。保護(hù)裝置的各個(gè)組成部分職責(zé)清晰，分工明確，各自負(fù)責(zé)距離保護(hù)裝置不同的功能，且各個(gè)組成部分之間相互協(xié)作，共同配合，如此方能確保距離保護(hù)裝置的動(dòng)作安全可靠[1]。

1.2電路距離保護(hù)裝置原理對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行方式多變的電力系統(tǒng)而言，為確保其正常安全運(yùn)行，應(yīng)使用性能完善的繼電保護(hù)裝置，實(shí)時(shí)控制和檢測(cè)電力系統(tǒng)，距離保護(hù)便是其中最為常用的形式。通過(guò)分析距離保護(hù)，可知保護(hù)安裝點(diǎn)與故障點(diǎn)之間的阻抗，而阻抗的大小又決定了距離保護(hù)裝置動(dòng)作反應(yīng)的時(shí)間。對(duì)于距離保護(hù)而言，阻抗繼電器的存在不可或缺，只有具備阻抗繼電器，才能在已知端子上的電壓和電流測(cè)量保護(hù)到短路點(diǎn)間的阻抗值的基礎(chǔ)下，可判斷出故障點(diǎn)的實(shí)際方向，不僅如此，還能夠依據(jù)阻抗值的實(shí)際大小，計(jì)算出保護(hù)安裝處和故障點(diǎn)間的實(shí)際距離[2]。

2影響距離保護(hù)裝置在輸電線路中應(yīng)用的主要因素

在電力系統(tǒng)輸電線路中距離保護(hù)裝置的重要性已不言而喻，其對(duì)于保持電力系統(tǒng)輸電線路的安全性和穩(wěn)定性具有至關(guān)重要的作用，因此準(zhǔn)確、及時(shí)、高效的應(yīng)用距離保護(hù)成為了當(dāng)前電力系統(tǒng)的當(dāng)務(wù)之急，然而在實(shí)際的電力系統(tǒng)輸電線路應(yīng)用中諸多因素都可能會(huì)影響到距離保護(hù)裝置發(fā)揮作用，比如分支電流、短路點(diǎn)過(guò)渡電阻、系統(tǒng)振蕩等，具體內(nèi)容如下：

2.1短路點(diǎn)過(guò)渡電阻對(duì)阻抗繼電器的影響在分析阻抗繼電器的測(cè)量阻抗時(shí)，通常只考慮金屬性短路，但實(shí)際上過(guò)渡電阻不可避免的存在于短路點(diǎn)，過(guò)渡電阻主要為電弧電阻。而過(guò)渡電阻的存在會(huì)增大繼電器的測(cè)量阻抗，縮小保護(hù)范圍，且降低保護(hù)裝置的靈敏度，甚至?xí)绊懙奖Ｗo(hù)裝置的正確判斷，使其做出錯(cuò)誤的動(dòng)作操作。過(guò)渡電阻的影響主要體現(xiàn)在以下方面：一是過(guò)渡電阻對(duì)不同安裝地點(diǎn)保護(hù)的影響。隨著距離保護(hù)裝置安裝地點(diǎn)的變化，過(guò)渡電阻對(duì)其的影響也存在一定變化，甚至有時(shí)保護(hù)裝置會(huì)零反應(yīng)，不做出任何動(dòng)作。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，過(guò)渡電阻和距離保護(hù)裝置與短路點(diǎn)之間間隔呈正比關(guān)系，兩者之間間隔越近，過(guò)渡電阻的影響越大;二是過(guò)渡電阻對(duì)不同特性阻抗繼電器的影響。過(guò)渡電阻對(duì)不同動(dòng)作特性的阻抗繼電器存在不同程度的影響，有高有低，具體來(lái)說(shuō)全阻抗繼電器受影響程度最小，偏移特性阻抗繼電器中間，方向阻抗繼電器最容易受到影響[3]。

2.2分支電流對(duì)測(cè)量阻抗的影響當(dāng)保護(hù)裝設(shè)點(diǎn)與短路點(diǎn)間存在分支電源時(shí)，保護(hù)裝設(shè)處的電流會(huì)小于短路點(diǎn)的故障電流，究其原因是因?yàn)榉种щ娫匆矔?huì)供出一部分故障電流。在這種情況下，故障電流處的故障電流除了保護(hù)裝設(shè)處的電流，還包括分支電源供出的故障電流，故障電流處的故障電流增大，變成了兩者之和，稱為助增，而助增的存在客觀上增大了測(cè)量值的阻抗，從而縮小保護(hù)裝置的保護(hù)范圍，將保護(hù)裝置的靈敏度降低[4]。

2.3系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響由于諸多因素的影響，比如系統(tǒng)電壓過(guò)低、輸送功率過(guò)大、故障切除時(shí)間過(guò)長(zhǎng)等，這些因素的存在很容易使得電力系統(tǒng)在運(yùn)行中出現(xiàn)振蕩。而電力系統(tǒng)在振蕩的同時(shí)會(huì)使電勢(shì)間的相位差不斷變化，而隨著不斷變化的電勢(shì)間的相位差，系統(tǒng)各處的電壓和電流也會(huì)出現(xiàn)不同程度的變化，從而影響到系統(tǒng)內(nèi)阻抗繼電器的測(cè)量阻抗，進(jìn)而引發(fā)距離保護(hù)的失誤，做出錯(cuò)誤判斷及動(dòng)作。但需要注意的是系統(tǒng)振蕩雖然是一種異常的運(yùn)行狀態(tài)，但該現(xiàn)象并不意味著系統(tǒng)就出現(xiàn)了故障，繼電保護(hù)無(wú)需在該現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)做出動(dòng)作。基于此，為避免在系統(tǒng)振蕩時(shí)繼電保護(hù)做出錯(cuò)誤反應(yīng)，應(yīng)安裝振蕩閉鎖裝置，具體作用是當(dāng)出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩時(shí)，振蕩閉鎖裝置將保護(hù)裝置閉鎖起來(lái)，避免其做出誤動(dòng)作。

3電路距離保護(hù)裝置的構(gòu)成原則及性能特點(diǎn)分析

上文中分析了電路距離保護(hù)裝置的六個(gè)組成部分及影響距離保護(hù)裝置在輸電線路中應(yīng)用的主要因素，綜合上述分析，結(jié)合當(dāng)前電路距離保護(hù)裝置的實(shí)際情況，分析電路距離保護(hù)裝置的構(gòu)成原則及性能特點(diǎn)，綜合考慮這些共性的基本問(wèn)題，對(duì)保護(hù)裝置有的放矢地采取措施。

3.1保護(hù)裝置由三段式相間距離保護(hù)和三段式接地距離保護(hù)組成，少數(shù)采用的是I、II段之間利用無(wú)觸點(diǎn)切換定值方式，幾乎采取的都是三段完全獨(dú)立工作，不切換定值的方式[5]。

3.2在接地距離保護(hù)中，常用的各類(lèi)距離元件多是以點(diǎn)抗型繼電器為基礎(chǔ)組成的，其作用是提高反應(yīng)接地點(diǎn)過(guò)渡電阻的能力。不同的繼電器及距離元件適用于不同的路段，在實(shí)際選用時(shí)應(yīng)綜合各項(xiàng)因素?fù)駜?yōu)選用，如此才能讓距離元件真正的發(fā)揮作用。

3.3保護(hù)裝置具有選相功能。在單相接地短路時(shí)，由接地距離保護(hù)選相跳閘，同時(shí)啟動(dòng)重合閘，有效保證了電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。另外，在保護(hù)安裝處正向出口附近單相接地短路時(shí)，相間距離保護(hù)可能出現(xiàn)誤操作，使其做出錯(cuò)誤判斷，為避免出現(xiàn)此問(wèn)題，可采取增加極化量、制動(dòng)量或閉鎖回路等措施。

3.4當(dāng)被保護(hù)線路非全相運(yùn)行時(shí)，與斷開(kāi)相有關(guān)的接地距離元件有可能會(huì)受到影響做出錯(cuò)誤判斷，最好此時(shí)退出工作，保留健全相上的距離元件繼續(xù)運(yùn)行。為解決上述問(wèn)題，可采用按相的低電流閉鎖，不僅可以解決上述問(wèn)題，同時(shí)還能夠保護(hù)裝置在無(wú)交流電壓、電流輸入情況下的正常高效運(yùn)行。

3.5保護(hù)裝置配置有性能完善的振蕩閉鎖回路，系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)性能的發(fā)揮存在直接影響，因?yàn)橄到y(tǒng)振蕩很容易引發(fā)距離保護(hù)誤動(dòng)作，為避免該問(wèn)題，配置性能完善的振蕩閉鎖回路至關(guān)重要，不僅保證了距離保證裝置在系統(tǒng)振蕩期間不受影響，還能夠確保電力系統(tǒng)在振蕩期間依然能夠正常工作。

3.6保護(hù)裝置中距離I段的動(dòng)作時(shí)間最好不超過(guò)30ms，有時(shí)為了能夠快速切除保護(hù)安裝近處的故障，有的在保護(hù)中提供了快速距離段，其定值按線路阻抗的30%-50%整定，允許較大的暫態(tài)超越，動(dòng)作時(shí)間小于15ms;有的則在補(bǔ)償電壓回路中或比相回路中采取附加措施來(lái)加快動(dòng)作速度。

3.7為避免在元器件損壞、電壓回路斷線等異常情況下電力系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，保護(hù)裝置內(nèi)部均設(shè)有防止元器件損壞、電壓回路斷線等所引起誤動(dòng)作的閉鎖回路，并且為了防止不必要的閉鎖回路跳閘，還在電力系統(tǒng)中設(shè)置了獨(dú)立的啟動(dòng)元件去閉鎖出口跳閘回路，只有在必要情況下才會(huì)啟動(dòng)保護(hù)裝置的閉鎖回路，使其跳閘。

4結(jié)語(yǔ)

總而言之，在維護(hù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行的過(guò)程中距離保護(hù)裝置具有不可磨滅的作用，從電路板繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用特性和原理上來(lái)看，其應(yīng)用的前景是十分廣泛的，但在生產(chǎn)實(shí)踐中，能夠使集成電線路距離保護(hù)裝置充分發(fā)揮其性能和作用并不容易，諸多因素都可能會(huì)影響到正常運(yùn)行。因此，還需要對(duì)保護(hù)裝置進(jìn)行更多的理論研究和實(shí)踐探索，如此才能使其價(jià)值最大化，充分發(fā)揮出自身的性能。

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作者：楊雨熹           單位：華北電力大學(xué)電力工程系