电厂继电保护中的高频保护问题及其通道运行指标分析

张 森

（宁夏大唐国际大坝发电公司，宁夏 青铜峡751607）

0 引言

发电厂是电力系统的重要组成部分。 电力工业的发展，促进了发电机组单机容量的迅速增大， 从电力系统安全生产的客观需要出发，对发电厂主设备保护提出了更高的要求。 同时，发电厂均设有与系统紧密相连的升压站，其中的线路保护、母线保护以及主变保护与电网保护的配置、运行管理与检修维护同等重要。另外，与电网内变电站相比较而言，发电厂内不仅仅拥有这些设备，还有发电机保护、电动机保护以及励磁调节器等有关自动装置， 而发电厂的现状又是设备多而杂、配置的专业检修维护人员少，因此发电厂内许多保护与控制方面的问题也较突出。

目前，发电厂主设备保护的原理研究在不断地深入，各种原理的保护装置也在不断地开发并推向市场，但是，在装置不断完善的过程中，现场设备的运行状况与装置的配合以及管理方面造成误动、设备缺陷的情况也不在少数。如高频保护通道的故障影响高频保护的正确动作、发电机匝间保护误动、自并激发电机在出口故障时保护拒动等。

1 高频保护通道运行指标分析

实际运行中，各个单位对高频保护通道的一些运行指标理解上可能存在一些差异， 而这些指标直接关系到高频保护运行的正确性，高频通道这些运行指标主要针对于高频保护专用通道。为了便于分析和讨论，对下面电平进行定义：

收信机灵敏起动电平bo 单位为dB (分贝)；

收信最小裕度电平b1 单位为dB (分贝)；

收信电平b2 单位为dB (分贝)；

干扰电平b3 单位为dB（分贝）；

抗干扰余量电平b4 单位为dB（分贝）。

1.1 收信灵敏起动电平

收信机灵敏起动电平bo 的确定一般有两个原则，其一是工作频率下不应发生同频率（或滤波器通频带频率范围）的干扰而误动，其二是保证正常收信时有足够的收信裕度。 按照前述定义的符号，可以用下式表示它们之间的关系，即：

b3＋b4≤bo≤b2－b1

bo 除满足上述关系之外，还应保证收信机可靠动作，而不是刚起动时的电平数。 应理解为bo 应大于同频率（或滤波器通频带频率范围） 的干扰电平b3，b3 的数值确定一直是沿用原苏联采用的220kV的分布干扰电平，即为-21.71dB，而b4 则为考虑在恶劣天气（雾、雨、雪），干扰电平会增加＋17.36dB，电弧产生的干扰要比通常的分布干扰大＋8.68dB，上述数据均是考虑通频带为5kHz 结果，实际上通频带会小些，通常为1.3kHz，则b4 为（17.36＋8.68）＝26.04dB。 即bo 应满足bo≥b3＋b4＝-21.71＋26.04＝+4.33dB。 这就是多年来全国大多电网所推荐的bo＝4.33dB，也就是原来所使用的0.5NP。如有些厂家收信机出厂时是整定好的,定为+4dB。

但实际运行过程中，按此整定仍经常误动，这主要是因为外部干扰大于4.33dB，使得干扰误收信。 从抗外界干扰误收信观点看，收信机可靠收信起动电平bo 越高越可靠。但bo 的选择受收信机保证不低于收信裕度限制，合理选择bo 是通道可靠性至关重要的内容。综合现场运行情况分析，在满足收信裕度的前提下，有效增强抗外部干扰的能力，收信灵敏启动电平取4-10dB 比较适宜。

1.2 收信裕度及通道异常告警

“反措”规定，收信裕度b1≥8.68dB（以能开始保证保护可靠工作的收信电平值为基值），原则上裕度越大越好，但裕度太大是没有必要的，相反，实际可能造成收信阻塞使得高频信号短时中断。灵敏收信电平的确定主要是以抗干扰为原则，而收信裕度是以保证收信机可靠收到对方信号为原则。

当对侧发信机功率一旦确定，则收信裕度与通道传输衰耗直接相关，“反措”规定当通道传输衰耗较投运时增加超过规定值(3.0dB)时，应立即给主管调度报告通道有异常。这个规定是与平常检测的收信电平相比较而言，3.0dB 这个数值， 是代表此时若收信电平减少3.0dB，则认为通道传输衰耗增加3.0dB(发信电平不变条件下)。 “反措”还规定，如运行中发现通道裕量不足5.68dB 时，应立即停用两侧保护。

在贯彻执行“反措”方面，需要根据现场实际情况而有所不同，如对于收信裕度和通道异常告警值，可以取b1=（12-15）dB，通道异常告警取4dB。 理由如下：

取4dB 作为通道异常告警， 主要考虑到如按原先的3dB 告警设置，那么存在测试误差的话，实际可能只有2dB，有时会造成通道频繁告警， 不利于运行分析。 故可以取4dB， 现场有些单位调试中取4-5dB。 但在实际调试时一定要串入衰耗器进行模拟试验。

收信裕度可以取12-15dB， 这个在部颁 《WXH-11、WXB-11、SWXB-11 型微机保护检验规程》中也有明确的规定。过大的不利原因主要是收信阻塞造成信号中断，在系统中出现由此异常的高频保护不正确动作情况。 取12dB 下限主要考虑到在12dB 的收信裕度的前提下，在发生通道告警的临界点（按5dB 告警考虑），还有7dB 裕度，符合通道大于5.68dB 裕度。 当告警时，则应对高频保护进行检查处理。

1.3 收发信机输入阻抗及通道阻抗确定

由于高频通道各单元的制造误差和输电线路架设的随机性，做到阻抗完全匹配是很难的。 规定收发信机输入阻抗及通道阻抗的范围，目的就是尽可能地接近阻抗匹配。当阻抗失配时，将出现反射。失配越严重，反射越严重。反射不仅使信号波形失真，而且增大收发信机的功耗，严重时会使收发信机功放级工作点变化，使信号功率输出不稳定，并产生振荡，引起恶性循环；同时，反射会造成反射衰耗，增大了通道衰耗。

按部颁 《WXH-11、WXB-11、SWXB-11 型微机保护检验规程》规定，从收发信机看出去的通道阻抗R 要求“在电缆阻抗标称值的52%-192%范围之内”。 另外 《继电保护专用电力线载波收发信机技术条件》5.9.1 规定：回波损耗不小于10dB。 按电缆阻抗标称值为75Ω，则通道阻抗最小为39Ω，最大为144Ω。 考虑收发信机输出阻抗在75 欧姆附近变化，因为收发信机的发信内阻（输出阻抗）对于不同型号的收发信机是有差别的。 有的包括功放和线滤阻抗再变换成标称阻抗，有的把功放级变换为标称阻抗后与具有标称阻抗的线滤匹配。由于中间环节多，特别由于线滤的阻抗误差和功放级的阻抗误差、变压器的变比误差，变换后不一定是标称阻抗。

1.4 高频通道传输衰耗

通道的可靠性取决于质量良好的收发信机,与之相连的高频通道质量也是决定因素，因此必须要调试管理好高频通道加工设备。 其中包括：高频电缆、结合滤波器、结合电容器、阻波器等。这些加工设备的优劣除以其电气性能考核之外，还应以高频工作频率段的工作衰耗来鉴别质量。

通常控制的高频加工设备在高频工作频率段的工作衰耗标准为：高频电缆1.74dB∕km， 结合滤波器1.3dB∕台， 阻波器分流衰耗1.3dB∕台，输电线路按实际线路长度进行计算衰耗，但实际测试过程中，由于理论计算采用最大值考虑，实际衰耗不应大于此值。而且两侧传输衰耗值相差应小于3dB，当传输衰耗大于3dB 时，应检查通道中的加工设备的阻抗匹配情况。3dB 主要是考虑电平传输与通道中的加工设备的阻抗匹配误差有关，发送和接收时的阻抗可能不一样。

2 结束语

总之，应加强对高频通道的检测，严格执行《高频通道联调方案》，认真检查有关高频保护反措执行情况，从技术角度确保高频保护正常运行，同时，应加强对继电保护专业人员的培训，不断提高分析和处理高频通道异常问题的能力。

［1］王维俭.电气主设备继电保护原理与应用[M].北京：中国电力出版社，1998.

［2］沈学斌.通道对高频保护正常工作的影响及对策[J].湖南电力技术，1992(6).