行波特性分析及行波差動保護技術挑戰與展望

董新洲, 雷傲宇, 湯蘭西, 王 賓, 施慎行

(電力系統及發電設備控制和仿真國家重點實驗室, 清華大學, 北京市 100084)

0 引言

根據電磁場理論,空間中任意一點的電場和磁場都是傳播到該點的電磁波的疊加結果,而電壓、電流和行波是電場、磁場和電磁波在電力線路上的集中體現,因此無論是正常運行還是發生干擾后,電力線路上的電壓和電流始終由行波構成。電力線路行波差動保護是根據線路上行波傳輸特性構成的一種差動保護原理。線路沒有故障時,行波可以完好地從一端傳播到另一端,而線路故障時,故障點的存在使得行波不能完好地從一端傳播到另一端。行波的運動過程本質上是線路分布電感中的磁能和分布電容中的電能之間的轉換過程,行波差動保護利用行波構成差動判據,天然地包含了分布電容電流和傳輸時延。相比于電流差動保護將線路視為一個節點,不考慮線路的分布電容電流和傳輸時延,行波差動保護是一種更加符合線路實際、更加理想的差動保護方法。

20世紀70年代末,日本學者首先基于無損分布參數線路模型提出了行波差動保護的基本原理[1-2],進行了可行性研究[3-4],世界上首套行波差動保護裝置掛網試運行,不過受限于當時的硬件水平和通信水平,不平衡行波差動電流很大,保護裝置的可靠性不足,沒能取得大量應用[5]。1989年英國學者提出了基于工頻分量的行波差動保護[6],采用行波差動電流中的工頻分量構成保護?！?br>