電廠繼電保護中的高頻保護問題及其通道運行指標分析

張 森

（寧夏大唐國際大壩發電公司，寧夏 青銅峽751607）

0 引言

發電廠是電力系統的重要組成部分。 電力工業的發展，促進了發電機組單機容量的迅速增大， 從電力系統安全生產的客觀需要出發，對發電廠主設備保護提出了更高的要求。 同時，發電廠均設有與系統緊密相連的升壓站，其中的線路保護、母線保護以及主變保護與電網保護的配置、運行管理與檢修維護同等重要。另外，與電網內變電站相比較而言，發電廠內不僅僅擁有這些設備，還有發電機保護、電動機保護以及勵磁調節器等有關自動裝置， 而發電廠的現狀又是設備多而雜、配置的專業檢修維護人員少，因此發電廠內許多保護與控制方面的問題也較突出。

目前，發電廠主設備保護的原理研究在不斷地深入，各種原理的保護裝置也在不斷地開發并推向市場，但是，在裝置不斷完善的過程中，現場設備的運行狀況與裝置的配合以及管理方面造成誤動、設備缺陷的情況也不在少數。如高頻保護通道的故障影響高頻保護的正確動作、發電機匝間保護誤動、自并激發電機在出口故障時保護拒動等。

1 高頻保護通道運行指標分析

實際運行中，各個單位對高頻保護通道的一些運行指標理解上可能存在一些差異， 而這些指標直接關系到高頻保護運行的正確性，高頻通道這些運行指標主要針對于高頻保護專用通道。為了便于分析和討論，對下面電平進行定義：

收信機靈敏起動電平bo 單位為dB (分貝)；

收信最小裕度電平b1 單位為dB (分貝)；

收信電平b2 單位為dB (分貝)；

干擾電平b3 單位為dB（分貝）；

抗干擾余量電平b4 單位為dB（分貝）。

1.1 收信靈敏起動電平

收信機靈敏起動電平bo 的確定一般有兩個原則，其一是工作頻率下不應發生同頻率（或濾波器通頻帶頻率范圍）的干擾而誤動，其二是保證正常收信時有足夠的收信裕度。 按照前述定義的符號，可以用下式表示它們之間的關系，即：

b3＋b4≤bo≤b2－b1

bo 除滿足上述關系之外，還應保證收信機可靠動作，而不是剛起動時的電平數。 應理解為bo 應大于同頻率（或濾波器通頻帶頻率范圍） 的干擾電平b3，b3 的數值確定一直是沿用原蘇聯采用的220kV的分布干擾電平，即為-21.71dB，而b4 則為考慮在惡劣天氣（霧、雨、雪），干擾電平會增加＋17.36dB，電弧產生的干擾要比通常的分布干擾大＋8.68dB，上述數據均是考慮通頻帶為5kHz 結果，實際上通頻帶會小些，通常為1.3kHz，則b4 為（17.36＋8.68）＝26.04dB。 即bo 應滿足bo≥b3＋b4＝-21.71＋26.04＝+4.33dB。 這就是多年來全國大多電網所推薦的bo＝4.33dB，也就是原來所使用的0.5NP。如有些廠家收信機出廠時是整定好的,定為+4dB。

但實際運行過程中，按此整定仍經常誤動，這主要是因為外部干擾大于4.33dB，使得干擾誤收信。 從抗外界干擾誤收信觀點看，收信機可靠收信起動電平bo 越高越可靠。但bo 的選擇受收信機保證不低于收信裕度限制，合理選擇bo 是通道可靠性至關重要的內容。綜合現場運行情況分析，在滿足收信裕度的前提下，有效增強抗外部干擾的能力，收信靈敏啟動電平取4-10dB 比較適宜。

1.2 收信裕度及通道異常告警

“反措”規定，收信裕度b1≥8.68dB（以能開始保證保護可靠工作的收信電平值為基值），原則上裕度越大越好，但裕度太大是沒有必要的，相反，實際可能造成收信阻塞使得高頻信號短時中斷。靈敏收信電平的確定主要是以抗干擾為原則，而收信裕度是以保證收信機可靠收到對方信號為原則。

當對側發信機功率一旦確定，則收信裕度與通道傳輸衰耗直接相關，“反措”規定當通道傳輸衰耗較投運時增加超過規定值(3.0dB)時，應立即給主管調度報告通道有異常。這個規定是與平常檢測的收信電平相比較而言，3.0dB 這個數值， 是代表此時若收信電平減少3.0dB，則認為通道傳輸衰耗增加3.0dB(發信電平不變條件下)。 “反措”還規定，如運行中發現通道裕量不足5.68dB 時，應立即停用兩側保護。

在貫徹執行“反措”方面，需要根據現場實際情況而有所不同，如對于收信裕度和通道異常告警值，可以取b1=（12-15）dB，通道異常告警取4dB。 理由如下：

取4dB 作為通道異常告警， 主要考慮到如按原先的3dB 告警設置，那么存在測試誤差的話，實際可能只有2dB，有時會造成通道頻繁告警， 不利于運行分析。 故可以取4dB， 現場有些單位調試中取4-5dB。 但在實際調試時一定要串入衰耗器進行模擬試驗。

收信裕度可以取12-15dB， 這個在部頒 《WXH-11、WXB-11、SWXB-11 型微機保護檢驗規程》中也有明確的規定。過大的不利原因主要是收信阻塞造成信號中斷，在系統中出現由此異常的高頻保護不正確動作情況。 取12dB 下限主要考慮到在12dB 的收信裕度的前提下，在發生通道告警的臨界點（按5dB 告警考慮），還有7dB 裕度，符合通道大于5.68dB 裕度。 當告警時，則應對高頻保護進行檢查處理。

1.3 收發信機輸入阻抗及通道阻抗確定

由于高頻通道各單元的制造誤差和輸電線路架設的隨機性，做到阻抗完全匹配是很難的。 規定收發信機輸入阻抗及通道阻抗的范圍，目的就是盡可能地接近阻抗匹配。當阻抗失配時，將出現反射。失配越嚴重，反射越嚴重。反射不僅使信號波形失真，而且增大收發信機的功耗，嚴重時會使收發信機功放級工作點變化，使信號功率輸出不穩定，并產生振蕩，引起惡性循環；同時，反射會造成反射衰耗，增大了通道衰耗。

按部頒 《WXH-11、WXB-11、SWXB-11 型微機保護檢驗規程》規定，從收發信機看出去的通道阻抗R 要求“在電纜阻抗標稱值的52%-192%范圍之內”。 另外 《繼電保護專用電力線載波收發信機技術條件》5.9.1 規定：回波損耗不小于10dB。 按電纜阻抗標稱值為75Ω，則通道阻抗最小為39Ω，最大為144Ω。 考慮收發信機輸出阻抗在75 歐姆附近變化，因為收發信機的發信內阻（輸出阻抗）對于不同型號的收發信機是有差別的。 有的包括功放和線濾阻抗再變換成標稱阻抗，有的把功放級變換為標稱阻抗后與具有標稱阻抗的線濾匹配。由于中間環節多，特別由于線濾的阻抗誤差和功放級的阻抗誤差、變壓器的變比誤差，變換后不一定是標稱阻抗。

1.4 高頻通道傳輸衰耗

通道的可靠性取決于質量良好的收發信機,與之相連的高頻通道質量也是決定因素，因此必須要調試管理好高頻通道加工設備。 其中包括：高頻電纜、結合濾波器、結合電容器、阻波器等。這些加工設備的優劣除以其電氣性能考核之外，還應以高頻工作頻率段的工作衰耗來鑒別質量。

通常控制的高頻加工設備在高頻工作頻率段的工作衰耗標準為：高頻電纜1.74dB∕km， 結合濾波器1.3dB∕臺， 阻波器分流衰耗1.3dB∕臺，輸電線路按實際線路長度進行計算衰耗，但實際測試過程中，由于理論計算采用最大值考慮，實際衰耗不應大于此值。而且兩側傳輸衰耗值相差應小于3dB，當傳輸衰耗大于3dB 時，應檢查通道中的加工設備的阻抗匹配情況。3dB 主要是考慮電平傳輸與通道中的加工設備的阻抗匹配誤差有關，發送和接收時的阻抗可能不一樣。

2 結束語

總之，應加強對高頻通道的檢測，嚴格執行《高頻通道聯調方案》，認真檢查有關高頻保護反措執行情況，從技術角度確保高頻保護正常運行，同時，應加強對繼電保護專業人員的培訓，不斷提高分析和處理高頻通道異常問題的能力。

［1］王維儉.電氣主設備繼電保護原理與應用[M].北京：中國電力出版社，1998.

［2］沈學斌.通道對高頻保護正常工作的影響及對策[J].湖南電力技術，1992(6).