谐波振荡工况下新能源送出线路 PT 选型对策

风电和光伏等新能源场站的送出线路，其电压波形质量远不及传统火力发电厂出口。电力电子变流器产生的大量高次谐波，以及低电压穿越期间较为复杂的暂态电压波动，对线路保护用电压互感器提出了新的性能挑战。传统的电磁式电压互感器在谐波环境下出现严重的传变误差，正在成为新能源场站线路保护误动或拒动的潜在推手。

新能源线路的电压畸变主要集中在数十次以上的高频谐波分量。常规电磁式电压互感器的铁芯设计基于工频运行，在高频下由于涡流损耗剧增和绕组分布电容的影响，变比会出现非线性的正误差，且角差显着增大。当线路保护装置利用含有谐波的电压信号进行傅里叶基波提取时，电压互感器自身的误差会叠加到保护算法误差之上，导致距离保护阻抗计算漂移。

更为棘手的是，新能源场站在电网故障时进入低电压穿越状态，其电压相位和频率可能出现快速跳变。这就要求电压互感器不仅要有宽频带，还必须有较佳的暂态相位响应。在这一点上，基于电容分压原理的电子式电压互感器表现出了显着优势。其传感部分本质上是一个宽频带的阻容网络，从直流到数千赫兹的频率范围内具有平坦的幅频和线性的相频特性。它能够真实地反映电网电压的瞬时值，让线路保护装置在复杂暂态下准确捕捉电压相角，正确判断故障方向。

此外，对于海上风电等长距离输电线路，电压互感器还需承受低频振荡和次同步谐振的考验。行业内的解决方案正向“全频域感知”转型，在关键送出线路采用基于纯光原理的光学电压互感器，利用普克尔电光效应直接测量电场强度，实现从直流到兆赫兹的**宽带电压测量，为宽频保护控制提供无失真的电压信号源。