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中試控股技術研究院魯工為您講解：高壓線參數測試儀(電科院)

ZSXL-Y輸電線路異頻參數測試系統

測量線路間互感和耦合電容(線路直阻采用專門的線路直阻儀進行測量)
DSP數字信號處理器為內核
參考標準： DL/T 741-2010

輸電線路異頻參數測試系統：集成異頻測試電源、測量儀表、數學模型于一體，消除強干擾的影響，保證儀器設備的安全，能極其方便快速、準確地測量輸電線路的工頻參數。輸電線路是用變壓器將發電機發出的電能升壓后，再經斷路器等控制設備接入輸電線路來實現。結構形式，輸電線路分為架空輸電線路和電纜線路。輸電線路試驗為離線檢測和在線檢測，運用帶電作業或其他作業方式對桿塔本體、基礎、架空導地線、絕緣子、金具及接地裝置等的運行狀態進行檢測，可以對線路運行狀態及可靠性提供評估依據，對線路狀態檢修提供可靠的分析數據，對線路事故、故障的原因進行分析判斷及提前防范的作用。

絕緣子的防污維護 
絕緣子是預防高壓輸配電線路短路故障發生的重要裝置，絕緣子受污后，其絕緣能力會被削弱，發生絕緣子閃絡，造成電流外漏，引發短路等一系列故障。所以，必須做好絕緣子的防污維護，做好絕緣子的日常清理與定時定點清理，并安裝探測器來監測地漏電流，根據監測結果來判斷絕緣子的污染情況，做出合理的清理計劃。 
高壓輸配電線路運行維護的對策 
加強對電纜線路的管理 
做好電纜線路的管理，為電纜線路創造一個安全的環境，可以在一定程度上減少由于人為因素造成的故障。一般來說，電纜線路的管理范圍是電纜附近1 m以內，禁止在此范圍中搭建建筑物、種植樹木、停放或者通行車輛、堆放化學藥劑或者易燃易爆品等，杜絕環境中人為不安全因素威脅高壓輸配電線路。 

參數
儀器供電電源 三相，AC380V±10%，15A，50Hz (有效值)
儀器內部異頻電源特性 最大輸出電壓 三相，0～200V(有效值＜±1%)
最大輸出電流 5A
輸出頻率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
有功功率 功率因數在0.1～1.0時，±0.5%讀數±1個字
有功功率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
最大輸出功率 三相3×3kW(9kW)
具備測量兩相線路的功能(包括直流輸電線路和電氣化鐵路牽引線路)
測量范圍 電容 0.1～30μF
阻抗 0.1～400Ω
阻抗角 0°～360°
線路長度從0.3km到400km均應能夠穩定準確測試
測量分辨率 電容 0.01μF
阻抗 0.01Ω
阻抗角 0.01°
測量準確度 電容 ≥1μF時，±1%讀數±0.01μF
＜1μF時，±3%讀數±0.01μF
阻抗 ≥1Ω時，±1%讀數±0.01Ω
＜1Ω時，±3%讀數±0.01Ω
阻抗角 測試條件：電流＞0.1A
±0.3°(電壓＞1.0V)，±0.5°(電壓:0.2V～1.0V)

超高壓輸電線路繼電保護方法
超高壓輸電線路是電網系統重要組成部分，隨著電壓等級的提升，影響超高壓輸電線路繼電保護的因素也會增加，這也是超高壓輸電線路繼電保護中需要重視的內容。做好繼電保護，如果發生故障，繼電保護裝置可以自行切斷與故障區的聯系，并將問題反映給控制中心。

若故障未在區內發生，通過不動作就可以完成設計?？偟膩碚f，在超高壓輸電線路繼電保護實現以后，無論電力系統處于哪種運行狀態或在運行中發生了哪種故障，繼電保護裝置都可以做出正確判斷，將損失降到最低，確保電力系統安全穩定運行。 
超高壓輸電線路是電網運行中不可缺少的一部分，做好超高壓輸電線路繼電保護可以有效提高電力企業經濟效益，確保電網始終處于安全穩定運行中，用戶對電力企業工作滿意度也會隨之提升。

本文分析了三種常用的超高壓輸電線路繼電保護方法，希望能為相關人士帶來有效參考，將這些方法真正應用到繼電保護中，只有這樣才能妥善處理好繼電保護工作，強化繼電保護效率。

電力系統由發電廠（發電機、升壓變）、220-500kV高壓輸電線路、區域變電站（降壓變壓器）、35-110kV高壓配電線路（用戶、降壓變壓器）和6-10kV配電線路以及220V380V低壓配電線路組成。

其中高壓輸電線路、低壓配電線路是連接發電、供電、用電之間的橋梁，極其重要！

輸電線路工頻參數包含線路的正序電容、零序電容、正序阻抗、零序阻抗、線路間的互感電抗和耦合電容測量；

由于微機繼電保護測試儀自帶的AD轉化功能的輸入引腳的量程為0～2.4V，而從二次CT

經電阻產生的電壓是正負1.2V的交流電壓信號，所以要加一個電壓調理電路。利用串聯

電阻R3=R4=1千歐來平均分壓。

二、濾波電路

微機繼電保護測試儀設計的對輸電線路進行保護的電路，采用電阻電容組成的通低頻阻

高頻的電路，具有很容易選擇標準電阻電容元件的優勢。并且電路本身具有通低頻能力

好、抗干擾能力極強和結構組成簡單的特點。以滿足頻率不混疊為目的，在進行數據信

息采集時，要保證采樣頻率高于信號頻率的2倍。根據此要求來計算，我們要采集電力

系統發生故障后的電壓電流信號時，采樣頻率要提高到大于4 000Hz，因為此時信號的

頻率大于2 000Hz。在現場就需要裝設低通濾波器。這樣才能保證在基波頻率工作時，

微機繼電保護測試儀能夠正常運行。同時，小編May提醒大家注意，采樣在可靠有效的

情況下對硬件的要求不至于過高。

三、開關量輸出電路

開關量輸出電路，作用于微機繼電保護測試儀系統中的繼電器動作切除故障線路和報警

動作等。本次設計用P2.0作為輸出信號的發送口。當P2.0正常狀態(高電平)時，三極管

開關不導通，繼電器不動作，當發送動作指令，其輸出低電平時，兩個三極管開關先后

導通，LED燈亮，同時微機繼電保護測試儀動作。一、過電壓

故障發生在高壓直流輸電線路中后，會延長電弧熄滅時間，嚴重時，甚至導致不消弧問

題出現，受到電路電容的影響，兩端開關斷開時間并不一致，造成行波來回折反射，是

整個系統的運行均受到較大的影響。

二、電容電流

高壓直流輸電線路的特征主要體現在三方面：

（1）較大的電窖

（2）較小的波阻抗

（3）較小的自然功率

正因此種特征，一定程度的影響了差動保護整定。為使高壓直流輸電線路能夠平穩的、

安全的運行，必須要科學合理的補償電容電流。

另外，因分布電容會產生相應的影響，故障一旦發生在線路運行中后，可改變故障距離

與繼電器測量阻抗間所具備的線性關系，變成雙曲正切函數，導弦傳統繼電保護措施無

法再繼繼續使用。

三、電磁暫態過程

高壓直流輸電線路通常會比較長，操作進程中，或故障發生后，高頻分量會具有較大的

幅值，此種變讓臺大幅的增加濾出高頻分量的難度，導致偏差問題出現在電氣測量結果

中。

另外，此種狀況下也較難保證半波算法的準確性，使飽和現象發生于電流互感器中。

高壓直流輸電線路中常用的繼電保護技術

四、行波保護

直流輸電過程中，主保護措施為行波保護，其保護原理如下：線路發生故障時，故障點

會將反行波傳播到線路兩端，而行波保護通過對反行波的識別，判斷故障相關情況，現

階段，利用行波保護技術保護高壓直流輸電線路時，多采用兩種方案，一種為ABB方案

，此種方案的故障檢測利用極波進行，同時，故障級通過地模波確定；一種為SIEMENS

方案．其中方案的啟動判據采用電壓微分，且垃障確定方法為觀察反行波在IOMS內的突

變量。

自上述敘述可知．這兩種方案采取不同的檢測方式，效果上也存在一定的差異，因微分

環節存在于SIFMENS方案中，所以檢測速度相對慢于ABB方案，但也正是因為存在此環節

，使的SIEMEHS方案具有更好的抗干擾能力。

不過，這兩種方案均存在一定的不足之處，如不具備足夠的耐過渡電阻能力、采樣要求

高、缺乏良好的抗干擾能力等。由于較多的問題存在于行波保護技術中，學者們開始了

大量的憂化工作．如在可靠性基礎上實拖優化，將基于小波變化的行波方向保護方案提

出．再如優化靈敏度，研究極性比較式原理等。

五、微分欠壓保護

直流輸電線路中，微分欠壓保護屬于主保護，同時，使用行波保護時，其也作為后備保

護，實現保護的主要方式為對電壓微分數值、電壓幅值水平做出檢測。從保護原理上看

，微分欠壓保護

相同于ABB方案及SIEMENS方案，都是進行電壓微分及幅值的測定，且電壓蒲升定值一致

于行波保護，不同的是延長了原本的6ms．變為20ms，由此一來，行波保護退出或無充

足的上升沿寬度狀況下，微分欠壓保護可將其后備保護作用充分的發揮出來，與行波保

護相比，微分欠壓保護具有較慢的運行速度，但其準確度明顯提升，不過，在耐過渡電

阻能力方面，依然并不理想，非常有限。

六、低電壓保護

對于前兩種保護技術來說，低電壓保護屬于其后備保護

手段，判斷數障及繼電保護作用通過電壓幅值檢測來實現。根據其設計，高阻故障發生

后，行波保護與微分欠壓保護未能做出動作時，低壓電壓保護會對其做出切除，不過，

從實際應用狀況來看，低電壓保護鏡配備在極少數的高壓直流輸電線路中。

低電壓保護包含兩種，一種為線路低電壓保護，另一種極控低電壓保護，與后者相比，

前者具有更高的阿博湖定值，而且前者動作后，線路重啟程序會啟東，后者動作后，故

障極被封鎖。盡管低電壓保護具有較為簡單的原理，氮氣也存在較多的問題，入選擇性

差、區分高阻故障不準確等。

七、縱聯電流差動保護

在高壓直流輸電線路中，縱聯電流差動保護屬于后備保護方案，原理是通過雙端電氣量

促進選擇性實現，根據設計、高阻故障切除為其作用。從現有縱聯電流差動保護來看，

因對電容電流問題并未作出完全的考慮，差動判據僅采用電流兩端的加和，導致等待時

間較長，相對動作的速度并不快。

例如縱聯電流差動保護的SIEMENS方案，故障初期時，具有較大的電流波動，差動保護

會具有600ms的延遲，同時，差動判據自身存在的延遲有500ms，也就是，差動動作至少

要在故障發生1100ms后才會出現，而在此期間內，故障極直接閉鎖的事故可能會發生許

多次，導致設備無法重啟，縱聯電流差動保護的后備動作無不能完全的發揮出來。

為使此種保護技術保護效果的增強，可從多個方面進行整改工作，如補償電容電流，促

進差動保護靈敏度程度高；升級高頻通道，變為光纖通道，加快保護動作速度等。

八、結論

繼電保護技術對于高壓直流輸電線路的安全平穩運行來說十分重要，由于目前常用的技

術手段均存在一定的不足。我國應加大研究力度，研究出更為適合我國直流輸電要求的

繼電保護方案，從而促進電力系統的長久發展。