[b]0　引言 [/b]　　可控串聯(lián)電容補(bǔ)償器（TCSC）是一個重要的FACTS元件，由于其潛在的性能效益，在各國FACTS實(shí)踐中均為首選的實(shí)用化裝置。因此，不僅有必要深入研究TCSC對現(xiàn)有繼電保護(hù)的影響，考察現(xiàn)有繼電保護(hù)系統(tǒng)在TCSC線路上的適應(yīng)性，而且有必要探索新的線路保護(hù)原理，結(jié)合現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)，構(gòu)造適合TCSC運(yùn)行環(huán)境的高性能的繼電保護(hù)裝置［1］。 　　近年來的TCSC工程運(yùn)行狀況及仿真研究在一定程度上證明了現(xiàn)有繼電保護(hù)在TCSC線路上的適應(yīng)性。但現(xiàn)有TCSC工程中使用故障分量保護(hù)的例子還不多見。文獻(xiàn)［2］認(rèn)為現(xiàn)有的能夠用于常規(guī)串補(bǔ)線路的繼電保護(hù)都能夠用于TCSC線路；GE等知名公司的研究人員對現(xiàn)有繼電保護(hù)裝置的仿真研究也認(rèn)為，現(xiàn)有的單相和多相線路繼電器動作正確，僅有很少或沒有性能降級［3］。但由于繼電保護(hù)的復(fù)雜性，這方面的研究工作還有必要進(jìn)一步深入展開。本文在文獻(xiàn)［4］對動態(tài)基頻阻抗研究的基礎(chǔ)上，對故障分量保護(hù)在TCSC線路上的適應(yīng)性進(jìn)行了較系統(tǒng)的分析研究。本文涉及的故障分量保護(hù)包括負(fù)（零）序功率方向保護(hù)、工頻故障分量距離保護(hù)和工頻故障分量方向保護(hù)。 [b]1　TCSC對故障分量保護(hù)的影響 [/b]　　1.1　TCSC對負(fù)（零）序功率方向保護(hù)的影響 　　負(fù)序、零序方向繼電器分別比較各分量電壓與電流的相位［5］。相對于圖1所對應(yīng)的負(fù)序分量計算網(wǎng)絡(luò)（零序分量計算網(wǎng)絡(luò)與圖1相類似），負(fù)序、零序功率方向繼電器的動作條件為式（1）、式（2）。 　 　（1） 　 　（2） 　　式中　Zr2,Zr0為繼電器的模擬阻抗，Zr2,Zr0的阻抗角分別與電源的負(fù)序和零序阻抗角相等。 　　 圖1　負(fù)序分量計算用網(wǎng)絡(luò)圖 　　 Fig.1　Circuit for negative sequence 　　 component calculation 　　文獻(xiàn)［6］詳細(xì)論述了常規(guī)串補(bǔ)對負(fù)序和零序功率方向繼電器的影響。概括起來講，對于圖1所示的負(fù)序網(wǎng)絡(luò)，無論是保護(hù)正方向不對稱短路，還是反方向不對稱短路，也不論串補(bǔ)電容在繼電器與短路點(diǎn)之間，還是在短路點(diǎn)的反方向，只要串補(bǔ)電容不存在不對稱擊穿現(xiàn)象，且其容抗Xc小于系統(tǒng)感抗Zs，負(fù)序功率方向繼電器都能正確作出反應(yīng)。在實(shí)際系統(tǒng)中，通常能夠滿足上述約束條件，所以負(fù)序功率方向繼電器不會有誤動作。當(dāng)采用TCSC補(bǔ)償且補(bǔ)償度相同的條件下，根據(jù)TCSC的動態(tài)基頻阻抗特性，這一條件更易滿足，因此繼電器更不會有誤動作。對于零序網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)母線接有大容量變壓器且中性點(diǎn)接地時，在常規(guī)串補(bǔ)（FSC）線路上，容抗Xc有可能大于系統(tǒng)感抗Zs，零序功率方向元件可能拒動。但在TCSC線路上，如果故障后TCSC的電容被旁路，TCSC會朝感性方向轉(zhuǎn)化，故障初期短時的容性阻抗最多只會引起延時動作，不會發(fā)生拒動現(xiàn)象。如果TCSC的電容不被旁路，零序網(wǎng)絡(luò)上的拒動現(xiàn)象仍有可能發(fā)生，但發(fā)生拒動的可能性比FSC線路上要小。但另一方面，當(dāng)采用常規(guī)串補(bǔ)時，如果串補(bǔ)電容不對稱短接，無論是負(fù)序網(wǎng)絡(luò)還是零序網(wǎng)絡(luò)，在短路條件下都有可能發(fā)生拒動或誤動現(xiàn)象。在TCSC線路上三相TCSC控制可能不一致，同樣會引起三相不對稱，使短路條件下負(fù)序或零序功率方向保護(hù)誤動作。 　　1.2　TCSC對工頻故障分量距離保護(hù)的影響 　　對于工頻故障分量距離繼電器，當(dāng)整定值末端電壓變化量ΔUop大于整定門坎電壓Uz時，繼電器動作，否則不動作。根據(jù)文獻(xiàn)［7］，對于圖2所示的系統(tǒng)，當(dāng)采用常規(guī)串補(bǔ)電容時，如果按K（Zzd-Xc）整定保護(hù)范圍，正向區(qū)外F3短路，反向F2短路及區(qū)內(nèi)近端F4短路時，繼電器都能正確作出反應(yīng)。但對于區(qū)內(nèi)F1短路，繼電器能否正確動作，與短路電流、補(bǔ)償度及F1與保護(hù)裝置的距離等因素有關(guān)。如果按Zzd整定，反向區(qū)外F2短路及區(qū)內(nèi)F4短路，繼電器可正確作出反應(yīng)。但正向區(qū)外F3短路，則有可能產(chǎn)生超越動作。 　　 圖2　故障分量距離元件特性分析系統(tǒng)圖 　　 Fig.2　Diagram for analysis of fault component 　　 distance protection relay 　　當(dāng)輸電線路采用TCSC補(bǔ)償時，如果故障后TCSC旁路，對于按K（Zzd-Xc）整定保護(hù)范圍的繼電器，電容前向區(qū)內(nèi)短路時，其保護(hù)范圍將大大縮小，即區(qū)內(nèi)遠(yuǎn)端短路拒動范圍加大。當(dāng)按KZzd整定時，繼電器動作特性與無串補(bǔ)線路相似。如果故障后TCSC不旁路，繼電器動作特性較復(fù)雜。由文獻(xiàn)［4］對TCSC動態(tài)基頻阻抗特性的研究可知，當(dāng)TCSC的電容不被旁路時，TCSC的電抗部分在從暫態(tài)到穩(wěn)態(tài)的過程中在容性和感性間交替變換，這給保護(hù)的整定帶來了困難。如果按K（Zzd-Xc）整定保護(hù)范圍，則不能充分發(fā)揮暫態(tài)時電抗部分呈較小容性電抗或電感特性的優(yōu)點(diǎn)，使保護(hù)范圍過小。如果按KZzd整定，則區(qū)外短路時進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后極可能誤動作。綜合考慮旁路和不旁路兩種情況，為可靠起見，按K（Zzd-Xc）進(jìn)行保守一些的整定可能比較合適。 　　1.3　串補(bǔ)電容對故障分量方向繼電器的影響 　　故障分量方向繼電器測量電壓、電流故障分量的相位，反相時動作［7］。 　　對于圖3所示的系統(tǒng)，反應(yīng)故障分量3個正方向動作的方向元件ΔFφφ+測量的相角為： 　 　（3） 　　 圖3　故障分量方向元件特性分析系統(tǒng)圖 　　 Fig.3　Diagram for analysis of directional power 　　 frequency fault component relay 　　反應(yīng)故障分量3個反方向動作的方向元件ΔFφφ-測量的相角為： 　　其中　φφ=AB,BC,AC；CZd是補(bǔ)償阻抗，為線路阻抗的35％～45％；Zd為模擬阻抗。 　　當(dāng)輸電線路采用常規(guī)串補(bǔ)時，文獻(xiàn)［7］認(rèn)為，只有當(dāng)｜Xc｜＜min（｜Zs1｜，｜Zs1′｜）時，故障分量方向元件才不受串補(bǔ)電容的影響。｜Zs1｜和｜Zs1′｜分別為正向和反向短路時電源正序阻抗。當(dāng)輸電線路采用TCSC補(bǔ)償時，如果故障后TCSC旁路，TCSC將迅速變成感性，只是在故障初期的極短時間內(nèi)呈現(xiàn)容性電抗，而且比正常運(yùn)行時的容抗小得多。因此，對提高繼電器性能很有利。如果故障后TCSC不旁路，由文獻(xiàn)［4］的研究可知，不管TCSC的阻抗如何變化，其容抗模值始終小于故障前TCSC容抗的模值。因此，在相同補(bǔ)償度的情況下，TCSC線路比FSC線路更容易滿足｜Xc｜＜min（｜Zs1｜，｜Zs1′｜）這個條件，TCSC線路上繼電器性能更加可靠。而且從TCSC阻抗變化特性還知道，TCSC暫態(tài)時的容性阻抗比穩(wěn)態(tài)時的更小。因此，利用TCSC的暫態(tài)阻抗特性，將更有利于提高方向繼電器的性能。 2　結(jié)論 　　TCSC對故障分量保護(hù)的影響將根據(jù)不同的構(gòu)成原理而有所不同。與FSC線路上的保護(hù)相比，TCSC線路上故障分量保護(hù)的性能不會降低。 參考文獻(xiàn) 　　1　Mankoff L L. Protective Relaying and Associated Control for FACTS Applications. In: FACTS Conference. EPRI（USA）: 1992 　　2　Pereira M.Digital Protection of Advanced Series Compensators. In: Developments in Power System Protection Conference Publication. 1993 　　3　Adamiak M, Patterson R.Protection Requirements for Flexible AC Transmission System. In: CIGRE. 1992 　　4　余　江，段獻(xiàn)忠，王為國，等.TCSC的動態(tài)基頻阻抗特性分析.電力系統(tǒng)自動化，1999，23（14） 　　5　朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與運(yùn)行.北京：中國電力出版社，1995 　　6　華中工學(xué)院編.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與運(yùn)行.北京：電力工業(yè)出版社，1980 　　7　王為國，尹項(xiàng)根，段獻(xiàn)忠，等.固定串補(bǔ)電容對工頻故障分量繼電保護(hù)的影響.電力系統(tǒng)自動化，1998,22（12）