胡翰文 严玲玲
摘 要：为确保超高压输电线路安全稳定运行，要求输电线路主保护能够可靠快速的切除线路首次发生的故障，输电线路保护的动作时间应安排2个周波以内。电流差动保护原理，理论上基于基尔霍夫电流定律，所需电气量少，原理简单，灵敏度高，动作速度快，是输电线路最理想的主保护之一。但在超高压输电线路中，分布电容电流的存在是影响电流差动保护灵敏度和选择性的主要因素。目前这个问题仍未被很好解决。因此，研究超高压输电线路中分布电容电流对差动保护的影响以及对策的研究是继电保护研究领域中的一个重要课题。
关键词：差动保护；电容电流；补偿
中图分类号：TM771 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）17-0135-02
Abstract： In order to ensure the safe and stable operation of the EHV transmission line， it is required that the main protection of the transmission line can reliably and quickly remove the first fault of the transmission line. The operation time of the transmission line protection should be arranged within 2 Zhou Bo. The principle of current differential protection is based on Kirchhoff's law of current in theory. It needs less electrical quantity， simple principle， high sensitivity and high speed of action， so it is one of the most ideal main protection for transmission lines. However， in EHV transmission lines， the existence of distributed capacitance current is the main factor that affects the sensitivity and selectivity of current differential protection. At present， this problem has not been solved very well. Therefore， it is an important subject in the field of relay protection to study the effect of distributed capacitance current on differential protection in EHV transmission line and its countermeasures.
Keywords： differential protection； capacitive current； compensation
引言
为了输送更大的功率，超高压输电线路通过的电流一般比输电线路大。超高压输电线路之间相与相、相与地之间存在分布电容，电压等级越高，线路越长，分布电容电流就越大。正常运行情况下也存在很大的分布电容电流，其大小可与负荷电流相比拟。由于分布电容的存在，超高压长输电线在稳态和故障暂态过程中，线路电流、电压的大小和相位都因电容电流的存在而产生严重的畸变，因此超高压长线的分布电容电流不可忽略，它直接影响到差动保护的正确动作。
1 超压输电线路电容电流
当线路中电压等级比较低，线路较短的情况下，线路中存在的分布电容电流基本可以忽略不计。超高压输电线路中为满足远距离，大容量的输电要求往往线路采用分裂导线，分裂导线的采用会使得电感减小、电容增大，同时输电距离比较长，会使得相与地、相与相之间的分布电容电流显着增加，并且达到很高的水平。大的电容电流对差动保护会产生很大的影响，会使得线路两端的电压、电流的幅值大小和相位大小都会发生很大的畸变，被保护线路两端测量电流不会再满足基尔霍夫电流定律，保护性能受到一定影响，保护会误动或是不动作。
2 减小电容电流影响的方式
2.1 并联电抗器
超高压输电线路电压等级高，线路长，传送容量大，电容效应严重，从而更容易发生工频过电压。为限制工频过电压以及改善电网中无功功率分布情况，往往在输电线路上装设并联电抗器。电抗器产生的感性功率可以对线路容性充电功率起到一定补偿作用，能够减小流过线路的电容电流。电抗器只在工频稳态情况下对电容电流具有一定的补偿效果，可以适当提高保护可靠性，对于故障暂态时电容电流就无能为力。
2.2 应用差动保护新原理
为了适应电力系统对超高速保护的要求，逐步提出不受电容电流影响的行波差动保护的新原理。行波保护新原理都需要采集发生故障后极短时间内的行波信息来作为保护判断的依据，因而需要很高的采样频率来采集行波波头。行波差动是基于电流瞬时值和从对侧来的反射波的采样值进行计算，计算量比较大，同时保护与线路长度和采样频率息息相关。
3 常用电容电流补偿方法分析
3.1 差动电流补偿原理
3.2 电容电流的稳态补偿方法
电容电流稳态补偿法（也称为相量补偿法）是在工频量方式下的一种补偿方法，即利用两端电压相量值可分别求得两端电容电流，对两端电流相量进行补偿，消除电容电流带来的误差，使得差流值尽可能为零，保护更加灵敏，三相Π型等效电路如下图所示：
3.3 电容电流的时域补偿方法
线路暂态情况下时，会产生许多电压高频分量，高频分量的出现会带来很大的电容电流，会使线路电流波形畸变严重，因而高频电容电流严重影响到差动保护正确动作。有文献提出基于线路等值电路微分方程下的时域补偿法，能够对稳态和暂态电容电流给予有效的补偿。
根据电路基本知识可知，电压和电容电流之间存在如下关系：ic=C，求解时，利用数值微分的方法近似求解导数：
根据上面的式子可以看出，时域电容电流补偿就是按照上式中的求电容电流的微分式子对每个采样点都进行计算，求得每个采样点所对应时刻下应该补偿的电容电流，因而能够有效的补偿暂态电容电流和稳态电容电流。对时域下补偿方式的分析仍然采用Π型等值电路的半补偿法。
未发生故障时，由电路原理可列出A相m端和n端需补偿的电容电流为：
4 结束语
本文基于目前高压输电线路的电流差动保护及考虑到的电容电流补偿角度出发，从理论上分析了电容电流对差动保护的影响，对实际应用有一定性意义。
参考文献：
[1]高厚磊，江世芳，贺家李.输电线路新型电流差动保护的研究[J].中国电机工程学报，1999，19（8）：49-53.
[2]杨经超，尹项根，陈德树，等.采样值差动保护动作特性的研究[J].中国电机工程学报，2003，23（9）：71-77.
[3]夏明超，黄益庄，王勋.高压输电线路暂态保护的发展与现状[J].电网技术，2002，26（11）：65-69.
[4]袁荣湘，陈德树，马天皓，等.基于相关分析的暂态电流差动保护的原理与性能研究[J].电网技术，2000，24（4）：40-42.
[5]李瑞生，王强，文明浩，等.WXH-803光纤电流差动保护的研究[J].继电器，2004，32（2）：40-43.
