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【摘要】1000kV特高压输电线路与500kV有着本质的区别，在输电线的保护方面也必须进行研究。本文对1000kV特高压输电线路保护研究中的重要问题进行了探讨，对1000kV特高压输电线路保护的关键技术进行了研究，希望能够提高1000kV特高压输电线路的保护能力。
【关键词】1000kV特高压；分布电容；输电线路保护
0.引言
1000kV特高压交流输电系统在我国方兴未艾，特高压交流输电系统的线路保护研究也取得了一定的成果。研究表明，在系统短路故障电流的相对大小和绝对大小方面，1000kV特高压输电线路都与500kV系统有着较大的差别。因此，对1000kV特高压输电线路保护进行研究对于保障特高压电网的稳定、安全运行是很有必要的。
1.1000kV特高压输电系统与其他输电系统的比较
图1为我国1000kV特高压输电系统的简要示意图。
①与500kV超高压输电线路相比，1000kV特高压输电系统的特殊性表现在故障电流衰减时间和阻抗角等方面。500kV输电线路在短路故障电流衰减的时间常数上仅为1000kV输电系统的三分之一，而在故障电流的衰减时间上，其非周期量也远小于500kV。如果故障暂态分量具有同样的大小，则其会对1000kV特高压线路产生更大的保护作用。图1为1000kV与500kV在故障电流衰减和阻抗角之间的比较。
②一般情况下1000kV线路的导线为八分裂导线，这是为了降低电晕损失和线路电抗的需要。1000kV线路的空间结构也远远大于500kV线路，从而提高了分布电容。在额定电压的情况下，500kV线路的充电电流仅为1000kV线路的三分之一，而充电电流在1000kV线路自然功率中所占的比例也超过了百分之七十[1]。
2.在1000kV特高压输电线路保护的研究中的关键问题
在1000kV特高压输电线路保护的研究中，有一些关键的技术问题需要进行重视和突破。
①注意1000kV特高压输电线路和电杆塔的空间结构尺寸，一般来说500kV线路的分布电容仅为1000kV线路的三分之一。并联电抗器谐振和分布电容在系统暂态过程中会引起分次谐波含量的偏高，从而影响工频电气量的继电保护，影响线路运行的稳定。
②对长距离1000kV线路必须对其分布电容的影响进行考虑，分布电容在长线路中会有电容电流产生，必须对电容电流的差动保护原理和补偿电容电流进行精确研究。根据1000kV线路中距离一段的暂态超越不能高于百分之五的要求，对电容电流对测量阻抗的影响必须进行研究。
③注意并联电抗器会使非周期分量在短路电流中的比例提高，并提高线路时间的常数。这会使分周期分量在短路电流中的衰减速度变缓。
④作为系统中的主干联络线路，1000kV线路所面临的输送功率必然是较大的，在线路保护的研究中，必须重视振荡对线路的影响。要保障线路的安全稳定，就必须确保振荡不会造成1000kV线路特高压保护的误动，一旦发生振荡故障也能够迅速准确的进行解决。
⑤高阻接地故障和接地故障都会在短路容量较大的影响下对所测得的3Uo进行保护，使之变小。这也会使保护拒动在零序方向被增大，因此在1000kV特高压输电线路保护中要补偿零序电压。
⑥由于1000kV线路一旦出现单相接地故障，则会出现一端无负序、零序故障电流的情况，因此要对高阻接地选相问题在超长距离输电线路中的应用进行研究。
⑦对于线路较长的1000kV线路，为了使其线路保护能够达到串补电容的需求，最好安装串补电容。对于交直流混联系统，还要对其直流系统的保护和故障影响进行研究[2]。
3.对1000kV特高压输电线路保护配置与功能的研究
在1000kV特高压输电线路保护中，为了使每条1000kV线路特高压输电线路能够得到完整的全线速动主保护，并得到独立的后备保护，对1000kV线路进行了两种保护配置，其保护原理是不同的。
3.1第一套保护系统
第一套保护系统为主保护系统，主要为线路纵联差动保护，其主要形式是光纤纵联差动保护。其中包括零序电流差动保护、分相式相电流差动保护、分相式突变量电流差动保护。其中CSC-101A、RCS-902A的保护功能为允许式光纤通道、纵联零序方向保护、纵联距离方向保护；CSC-103A、RCS-903A的保护功能为光纤通道、零序电流差动保护、分相式电流差动保护；CSC-125A、RCS-XXXA的保护功能为单相重合闸。
3.2第二套保护系统
第二套保护系统是后备保护系统，其主要为线路纵联距离方向的保护。还包括负序方向、零序方向元件等，一保护全县速动。在保护的功能方面，CSC-101A、RCS-902A的保护功能为对反时限零序过流保护、二段式零序方向过流进行保护、对三段式距离和快速距离进行保护；CSC-103A、RCS-903A的保护功能为反时限零序过流保护、二段式零序方向过流保护、三段式距离保护和快速过流保护；CSC-125A、RCS-XXXA的保护功能为过电压保护、充电保护、死区保护、三相不一致保护、断路器失灵保护。
这两套保护方案中，近端快速动作主保护都配置有零序一段和距离一段，以及接地距离保护和二、三段的相间保护。并具有相应的后备保护，例如反时限零序过流保护和二段式零序保护[3]。
4.线路保护现场的注意事项
在1000kV特高压输电线路保护的操作现场，要注意几个问题。首先要注意线路保护现场的测试过程。通过基于分布参数的现场测试，可以对线路实际运行中的测量精度进行提高，使线路保护能够对故障进行正确的反映。但在保护测试的过程中药注意正确投入保护测试板。这是由于测试中如果使用集中参数模型，则会降低保护测量的精度，而当前的继电保护测试仪中还没有设置分布参数模型。
其次，当前对于1000kV特高压输电线路保护已经设置了保护小室，在开关场对线路进行保护。保护小室可以使开关和保护之间的电缆距离减小。然而在特高压线路中，由于设备体积较大，开关和保护之间的电缆距离也会随之增大，控制电缆较长。这就增大了电缆误动造成保护误跳闸的几率。因此在保护二次设计时要对保护控制电缆的长度进行控制。此外，保护跳闸的回路的启动功率要有所保障，对保护跳闸有影响的开关量输入回路中的所有输入元件也必须具备数量足够大的启动功率。只有这样才可以避免控制回路的一点接地就造成特高压线路保护的误动现象，并避免了频繁引起保护误动而造成了线路运行不稳定的情况，也节省了对保护误动进行分析和查找的人力和时间[4]。
5结语
在线路保护方面，1000kV特高压输电线路与500kV超高压输电线路有很大的差距。故障暂态分量占据了故障分量重的较大比例，低频分次谐波分量增多，与超高压输电线路相比，故障周期衰减较为缓慢。电差流动保护能够对分布电容的影响进行考虑，并对差动电流所受的电容电流的影响进行消除。当前的光纤通道纵联距离保护和光纤通道电流差动保护已经能够保证1000kV线路运行的稳定性和安全性。
【参考文献】
[1] 高淑萍，索南加乐，宋国兵，张健康，侯卓. 高压直流输电线路电流差動保护新原理[J]. 电力系统自动化. 2012（17）
[2] 李瑞生，索南加乐. 750kV输电线路的特殊问题及其对线路保护的影响[J]. 继电器. 2012（03）
[3] 宋国兵，刘林林，索南加乐，袁晓辉，杜斌. 基于参数识别的时域长线距离保护[J]. 电力系统自动化. 2011（18）
[4] 王增平，林富洪. 基于分布参数模型的T型输电线路电流差动保护新原理[J]. 电网技术. 2013（19）
作者简介
吴峻锋 （1985年1月-）男 工程师 副值长 省市：湖北省宜昌市 邮编：443000
工作单位：国网湖北省电力公司检修公司1000kV荆门特高压站
研究方向：从事1000kV特高压站运行方面研究
【关键词】1000kV特高压；分布电容；输电线路保护
0.引言
1000kV特高压交流输电系统在我国方兴未艾，特高压交流输电系统的线路保护研究也取得了一定的成果。研究表明，在系统短路故障电流的相对大小和绝对大小方面，1000kV特高压输电线路都与500kV系统有着较大的差别。因此，对1000kV特高压输电线路保护进行研究对于保障特高压电网的稳定、安全运行是很有必要的。
1.1000kV特高压输电系统与其他输电系统的比较
图1为我国1000kV特高压输电系统的简要示意图。
①与500kV超高压输电线路相比，1000kV特高压输电系统的特殊性表现在故障电流衰减时间和阻抗角等方面。500kV输电线路在短路故障电流衰减的时间常数上仅为1000kV输电系统的三分之一，而在故障电流的衰减时间上，其非周期量也远小于500kV。如果故障暂态分量具有同样的大小，则其会对1000kV特高压线路产生更大的保护作用。图1为1000kV与500kV在故障电流衰减和阻抗角之间的比较。
②一般情况下1000kV线路的导线为八分裂导线，这是为了降低电晕损失和线路电抗的需要。1000kV线路的空间结构也远远大于500kV线路，从而提高了分布电容。在额定电压的情况下，500kV线路的充电电流仅为1000kV线路的三分之一，而充电电流在1000kV线路自然功率中所占的比例也超过了百分之七十[1]。
2.在1000kV特高压输电线路保护的研究中的关键问题
在1000kV特高压输电线路保护的研究中，有一些关键的技术问题需要进行重视和突破。
①注意1000kV特高压输电线路和电杆塔的空间结构尺寸，一般来说500kV线路的分布电容仅为1000kV线路的三分之一。并联电抗器谐振和分布电容在系统暂态过程中会引起分次谐波含量的偏高，从而影响工频电气量的继电保护，影响线路运行的稳定。
②对长距离1000kV线路必须对其分布电容的影响进行考虑，分布电容在长线路中会有电容电流产生，必须对电容电流的差动保护原理和补偿电容电流进行精确研究。根据1000kV线路中距离一段的暂态超越不能高于百分之五的要求，对电容电流对测量阻抗的影响必须进行研究。
③注意并联电抗器会使非周期分量在短路电流中的比例提高，并提高线路时间的常数。这会使分周期分量在短路电流中的衰减速度变缓。
④作为系统中的主干联络线路，1000kV线路所面临的输送功率必然是较大的，在线路保护的研究中，必须重视振荡对线路的影响。要保障线路的安全稳定，就必须确保振荡不会造成1000kV线路特高压保护的误动，一旦发生振荡故障也能够迅速准确的进行解决。
⑤高阻接地故障和接地故障都会在短路容量较大的影响下对所测得的3Uo进行保护，使之变小。这也会使保护拒动在零序方向被增大，因此在1000kV特高压输电线路保护中要补偿零序电压。
⑥由于1000kV线路一旦出现单相接地故障，则会出现一端无负序、零序故障电流的情况，因此要对高阻接地选相问题在超长距离输电线路中的应用进行研究。
⑦对于线路较长的1000kV线路，为了使其线路保护能够达到串补电容的需求，最好安装串补电容。对于交直流混联系统，还要对其直流系统的保护和故障影响进行研究[2]。
3.对1000kV特高压输电线路保护配置与功能的研究
在1000kV特高压输电线路保护中，为了使每条1000kV线路特高压输电线路能够得到完整的全线速动主保护，并得到独立的后备保护，对1000kV线路进行了两种保护配置，其保护原理是不同的。
3.1第一套保护系统
第一套保护系统为主保护系统，主要为线路纵联差动保护，其主要形式是光纤纵联差动保护。其中包括零序电流差动保护、分相式相电流差动保护、分相式突变量电流差动保护。其中CSC-101A、RCS-902A的保护功能为允许式光纤通道、纵联零序方向保护、纵联距离方向保护；CSC-103A、RCS-903A的保护功能为光纤通道、零序电流差动保护、分相式电流差动保护；CSC-125A、RCS-XXXA的保护功能为单相重合闸。
3.2第二套保护系统
第二套保护系统是后备保护系统，其主要为线路纵联距离方向的保护。还包括负序方向、零序方向元件等，一保护全县速动。在保护的功能方面，CSC-101A、RCS-902A的保护功能为对反时限零序过流保护、二段式零序方向过流进行保护、对三段式距离和快速距离进行保护；CSC-103A、RCS-903A的保护功能为反时限零序过流保护、二段式零序方向过流保护、三段式距离保护和快速过流保护；CSC-125A、RCS-XXXA的保护功能为过电压保护、充电保护、死区保护、三相不一致保护、断路器失灵保护。
这两套保护方案中，近端快速动作主保护都配置有零序一段和距离一段，以及接地距离保护和二、三段的相间保护。并具有相应的后备保护，例如反时限零序过流保护和二段式零序保护[3]。
4.线路保护现场的注意事项
在1000kV特高压输电线路保护的操作现场，要注意几个问题。首先要注意线路保护现场的测试过程。通过基于分布参数的现场测试，可以对线路实际运行中的测量精度进行提高，使线路保护能够对故障进行正确的反映。但在保护测试的过程中药注意正确投入保护测试板。这是由于测试中如果使用集中参数模型，则会降低保护测量的精度，而当前的继电保护测试仪中还没有设置分布参数模型。
其次，当前对于1000kV特高压输电线路保护已经设置了保护小室，在开关场对线路进行保护。保护小室可以使开关和保护之间的电缆距离减小。然而在特高压线路中，由于设备体积较大，开关和保护之间的电缆距离也会随之增大，控制电缆较长。这就增大了电缆误动造成保护误跳闸的几率。因此在保护二次设计时要对保护控制电缆的长度进行控制。此外，保护跳闸的回路的启动功率要有所保障，对保护跳闸有影响的开关量输入回路中的所有输入元件也必须具备数量足够大的启动功率。只有这样才可以避免控制回路的一点接地就造成特高压线路保护的误动现象，并避免了频繁引起保护误动而造成了线路运行不稳定的情况，也节省了对保护误动进行分析和查找的人力和时间[4]。
5结语
在线路保护方面，1000kV特高压输电线路与500kV超高压输电线路有很大的差距。故障暂态分量占据了故障分量重的较大比例，低频分次谐波分量增多，与超高压输电线路相比，故障周期衰减较为缓慢。电差流动保护能够对分布电容的影响进行考虑，并对差动电流所受的电容电流的影响进行消除。当前的光纤通道纵联距离保护和光纤通道电流差动保护已经能够保证1000kV线路运行的稳定性和安全性。
【参考文献】
[1] 高淑萍，索南加乐，宋国兵，张健康，侯卓. 高压直流输电线路电流差動保护新原理[J]. 电力系统自动化. 2012（17）
[2] 李瑞生，索南加乐. 750kV输电线路的特殊问题及其对线路保护的影响[J]. 继电器. 2012（03）
[3] 宋国兵，刘林林，索南加乐，袁晓辉，杜斌. 基于参数识别的时域长线距离保护[J]. 电力系统自动化. 2011（18）
[4] 王增平，林富洪. 基于分布参数模型的T型输电线路电流差动保护新原理[J]. 电网技术. 2013（19）
作者简介
吴峻锋 （1985年1月-）男 工程师 副值长 省市：湖北省宜昌市 邮编：443000
工作单位：国网湖北省电力公司检修公司1000kV荆门特高压站
研究方向：从事1000kV特高压站运行方面研究