中试控股技术研究院鲁工为您讲解：高压线参数测试仪(电科院)

ZSXL-Y输电线路异频参数测试系统

测量线路间互感和耦合电容(线路直阻采用专门的线路直阻仪进行测量)
DSP数字信号处理器为内核
参考标准： DL/T 741-2010

输电线路异频参数测试系统：集成异频测试电源、测量仪表、数学模型于一体，消除强干扰的影响，保证仪器设备的安全，能极其方便快速、准确地测量输电线路的工频参数。输电线路是用变压器将发电机发出的电能升压后，再经断路器等控制设备接入输电线路来实现。结构形式，输电线路分为架空输电线路和电缆线路。输电线路试验为离线检测和在线检测，运用带电作业或其他作业方式对杆塔本体、基础、架空导地线、绝缘子、金具及接地装置等的运行状态进行检测，可以对线路运行状态及可靠性提供评估依据，对线路状态检修提供可靠的分析数据，对线路事故、故障的原因进行分析判断及提前防范的作用。

绝缘子的防污维护 
绝缘子是预防高压输配电线路短路故障发生的重要装置，绝缘子受污后，其绝缘能力会被削弱，发生绝缘子闪络，造成电流外漏，引发短路等一系列故障。所以，必须做好绝缘子的防污维护，做好绝缘子的日常清理与定时定点清理，并安装探测器来监测地漏电流，根据监测结果来判断绝缘子的污染情况，做出合理的清理计划。 
高压输配电线路运行维护的对策 
加强对电缆线路的管理 
做好电缆线路的管理，为电缆线路创造一个安全的环境，可以在一定程度上减少由于人为因素造成的故障。一般来说，电缆线路的管理范围是电缆附近1 m以内，禁止在此范围中搭建建筑物、种植树木、停放或者通行车辆、堆放化学药剂或者易燃易爆品等，杜绝环境中人为不安全因素威胁高压输配电线路。 

参数
仪器供电电源 三相，AC380V±10%，15A，50Hz (有效值)
仪器内部异频电源特性 最大输出电压 三相，0～200V(有效值＜±1%)
最大输出电流 5A
输出频率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
有功功率 功率因数在0.1～1.0时，±0.5%读数±1个字
有功功率 47.5Hz，52.5Hz (＜±0.1HZ)
最大输出功率 三相3×3kW(9kW)
具备测量两相线路的功能(包括直流输电线路和电气化铁路牵引线路)
测量范围 电容 0.1～30μF
阻抗 0.1～400Ω
阻抗角 0°～360°
线路长度从0.3km到400km均应能够稳定准确测试
测量分辨率 电容 0.01μF
阻抗 0.01Ω
阻抗角 0.01°
测量准确度 电容 ≥1μF时，±1%读数±0.01μF
＜1μF时，±3%读数±0.01μF
阻抗 ≥1Ω时，±1%读数±0.01Ω
＜1Ω时，±3%读数±0.01Ω
阻抗角 测试条件：电流＞0.1A
±0.3°(电压＞1.0V)，±0.5°(电压:0.2V～1.0V)

超高压输电线路继电保护方法
超高压输电线路是电网系统重要组成部分，随着电压等级的提升，影响超高压输电线路继电保护的因素也会增加，这也是超高压输电线路继电保护中需要重视的内容。做好继电保护，如果发生故障，继电保护装置可以自行切断与故障区的联系，并将问题反映给控制中心。

若故障未在区内发生，通过不动作就可以完成设计。总的来说，在超高压输电线路继电保护实现以后，无论电力系统处于哪种运行状态或在运行中发生了哪种故障，继电保护装置都可以做出正确判断，将损失降到最低，确保电力系统安全稳定运行。 
超高压输电线路是电网运行中不可缺少的一部分，做好超高压输电线路继电保护可以有效提高电力企业经济效益，确保电网始终处于安全稳定运行中，用户对电力企业工作满意度也会随之提升。

本文分析了三种常用的超高压输电线路继电保护方法，希望能为相关人士带来有效参考，将这些方法真正应用到继电保护中，只有这样才能妥善处理好继电保护工作，强化继电保护效率。

电力系统由发电厂（发电机、升压变）、220-500kV高压输电线路、区域变电站（降压变压器）、35-110kV高压配电线路（用户、降压变压器）和6-10kV配电线路以及220V380V低压配电线路组成。

其中高压输电线路、低压配电线路是连接发电、供电、用电之间的桥梁，极其重要！

输电线路工频参数包含线路的正序电容、零序电容、正序阻抗、零序阻抗、线路间的互感电抗和耦合电容测量；

一、电压信号的调节电路

由于微机继电保护测试仪自带的AD转化功能的输入引脚的量程为0～2.4V，而从二次CT

经电阻产生的电压是正负1.2V的交流电压信号，所以要加一个电压调理电路。利用串联

电阻R3=R4=1千欧来平均分压。

二、滤波电路

微机继电保护测试仪设计的对输电线路进行保护的电路，采用电阻电容组成的通低频阻

高频的电路，具有很容易选择标准电阻电容元件的优势。并且电路本身具有通低频能力

好、抗干扰能力极强和结构组成简单的特点。以满足频率不混叠为目的，在进行数据信

息采集时，要保证采样频率高于信号频率的2倍。根据此要求来计算，我们要采集电力

系统发生故障后的电压电流信号时，采样频率要提高到大于4 000Hz，因为此时信号的

频率大于2 000Hz。在现场就需要装设低通滤波器。这样才能保证在基波频率工作时，

微机继电保护测试仪能够正常运行。同时，小编May提醒大家注意，采样在可靠有效的

情况下对硬件的要求不至于过高。

三、开关量输出电路

开关量输出电路，作用于微机继电保护测试仪系统中的继电器动作切除故障线路和报警

动作等。本次设计用P2.0作为输出信号的发送口。当P2.0正常状态(高电平)时，三极管

开关不导通，继电器不动作，当发送动作指令，其输出低电平时，两个三极管开关先后

导通，LED灯亮，同时微机继电保护测试仪动作。一、过电压

故障发生在高压直流输电线路中后，会延长电弧熄灭时间，严重时，甚至导致不消弧问

题出现，受到电路电容的影响，两端开关断开时间并不一致，造成行波来回折反射，是

整个系统的运行均受到较大的影响。

二、电容电流

高压直流输电线路的特征主要体现在三方面：

（1）较大的电窖

（2）较小的波阻抗

（3）较小的自然功率

正因此种特征，一定程度的影响了差动保护整定。为使高压直流输电线路能够平稳的、

安全的运行，必须要科学合理的补偿电容电流。

另外，因分布电容会产生相应的影响，故障一旦发生在线路运行中后，可改变故障距离

与继电器测量阻抗间所具备的线性关系，变成双曲正切函数，导弦传统继电保护措施无

法再继继续使用。

三、电磁暂态过程

高压直流输电线路通常会比较长，操作进程中，或故障发生后，高频分量会具有较大的

幅值，此种变让台大幅的增加滤出高频分量的难度，导致偏差问题出现在电气测量结果

中。

另外，此种状况下也较难保证半波算法的准确性，使饱和现象发生于电流互感器中。

高压直流输电线路中常用的继电保护技术

四、行波保护

直流输电过程中，主保护措施为行波保护，其保护原理如下：线路发生故障时，故障点

会将反行波传播到线路两端，而行波保护通过对反行波的识别，判断故障相关情况，现

阶段，利用行波保护技术保护高压直流输电线路时，多采用两种方案，一种为ABB方案

，此种方案的故障检测利用极波进行，同时，故障级通过地模波确定；一种为SIEMENS

方案．其中方案的启动判据采用电压微分，且垃障确定方法为观察反行波在IOMS内的突

变量。

自上述叙述可知．这两种方案采取不同的检测方式，效果上也存在一定的差异，因微分

环节存在于SIFMENS方案中，所以检测速度相对慢于ABB方案，但也正是因为存在此环节

，使的SIEMEHS方案具有更好的抗干扰能力。

不过，这两种方案均存在一定的不足之处，如不具备足够的耐过渡电阻能力、采样要求

高、缺乏良好的抗干扰能力等。由于较多的问题存在于行波保护技术中，学者们开始了

大量的忧化工作．如在可靠性基础上实拖优化，将基于小波变化的行波方向保护方案提

出．再如优化灵敏度，研究极性比较式原理等。

五、微分欠压保护

直流输电线路中，微分欠压保护属于主保护，同时，使用行波保护时，其也作为后备保

护，实现保护的主要方式为对电压微分数值、电压幅值水平做出检测。从保护原理上看

，微分欠压保护

相同于ABB方案及SIEMENS方案，都是进行电压微分及幅值的测定，且电压蒲升定值一致

于行波保护，不同的是延长了原本的6ms．变为20ms，由此一来，行波保护退出或无充

足的上升沿宽度状况下，微分欠压保护可将其后备保护作用充分的发挥出来，与行波保

护相比，微分欠压保护具有较慢的运行速度，但其准确度明显提升，不过，在耐过渡电

阻能力方面，依然并不理想，非常有限。

六、低电压保护

对于前两种保护技术来说，低电压保护属于其后备保护

手段，判断数障及继电保护作用通过电压幅值检测来实现。根据其设计，高阻故障发生

后，行波保护与微分欠压保护未能做出动作时，低压电压保护会对其做出切除，不过，

从实际应用状况来看，低电压保护镜配备在极少数的高压直流输电线路中。

低电压保护包含两种，一种为线路低电压保护，另一种极控低电压保护，与后者相比，

前者具有更高的阿博湖定值，而且前者动作后，线路重启程序会启东，后者动作后，故

障极被封锁。尽管低电压保护具有较为简单的原理，氮气也存在较多的问题，入选择性

差、区分高阻故障不准确等。

七、纵联电流差动保护

在高压直流输电线路中，纵联电流差动保护属于后备保护方案，原理是通过双端电气量

促进选择性实现，根据设计、高阻故障切除为其作用。从现有纵联电流差动保护来看，

因对电容电流问题并未作出完全的考虑，差动判据仅采用电流两端的加和，导致等待时

间较长，相对动作的速度并不快。

例如纵联电流差动保护的SIEMENS方案，故障初期时，具有较大的电流波动，差动保护

会具有600ms的延迟，同时，差动判据自身存在的延迟有500ms，也就是，差动动作至少

要在故障发生1100ms后才会出现，而在此期间内，故障极直接闭锁的事故可能会发生许

多次，导致设备无法重启，纵联电流差动保护的后备动作无不能完全的发挥出来。

为使此种保护技术保护效果的增强，可从多个方面进行整改工作，如补偿电容电流，促

进差动保护灵敏度程度高；升级高频通道，变为光纤通道，加快保护动作速度等。

八、结论

继电保护技术对于高压直流输电线路的安全平稳运行来说十分重要，由于目前常用的技

术手段均存在一定的不足。我国应加大研究力度，研究出更为适合我国直流输电要求的

继电保护方案，从而促进电力系统的长久发展。