基于高壓直流輸電線路保護(hù)動(dòng)作及校驗(yàn)方法分析

崔華棟

摘要：近幾年，我國不斷加快高電壓技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，但是盡管如此，在研究其應(yīng)用方法的時(shí)候也遇到了很多難以解決的問題。文章就高壓直流輸電線路的保護(hù)及其校驗(yàn)分析進(jìn)行了探討，并提出了行管的判斷依據(jù)來進(jìn)行措施研究，旨在從原理的角度出發(fā)來尋求更為有效的高壓直流輸電線路保護(hù)方法。

關(guān)鍵詞：高壓直流輸電線路；保護(hù)動(dòng)作；檢驗(yàn)方法；行波保護(hù)；高電壓技術(shù) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM773 文章編號(hào)：1009-2374（2015）35-0121-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.060

最近幾年，國內(nèi)外的電力技術(shù)都在不斷發(fā)展，尤其是高電壓技術(shù)的應(yīng)用。從某種程度上來看，高電壓技術(shù)的廣泛應(yīng)用一方面能夠直接凸顯出我國電力技術(shù)的發(fā)展，另一方面還能加快我國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)展，但是在發(fā)展過程中存在的問題也是比較棘手的，尤其是高電壓直流輸電線路的保護(hù)。我國的電力技術(shù)人員一直在致力于研究提升高壓直流輸電線路的運(yùn)行方式，并就此提出可靠性的解決措施，最根本的目的就是制定出科學(xué)可行的方法來保護(hù)高壓直流輸電線路。

1 高壓直流輸電線路的保護(hù)動(dòng)作

導(dǎo)致高壓直流輸電線路出現(xiàn)故障的原因很多，其中就有雷擊時(shí)造成的線路桿毀壞、絕緣受到影響之后導(dǎo)致的閃絡(luò)放電、高阻或者是直流線路出現(xiàn)接地現(xiàn)象、直流線路與交流線路發(fā)生了碰線現(xiàn)象等。這些情況的出現(xiàn)都會(huì)對(duì)高壓直流輸電線路造成影響。為了有效避免這類事故的發(fā)生，技術(shù)人員要不斷研究出相對(duì)應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作，從而對(duì)線路行程進(jìn)行更好的保護(hù)，避免因電力事故而產(chǎn)生較大的安全事故及人員傷亡。

目前我國使用較多的系統(tǒng)主要是由西門子、AAB兩家公司所提供的高壓直流保護(hù)技術(shù)。其中ABB公司所提供的保護(hù)系統(tǒng)主要是電壓圖變量保護(hù)、行波保護(hù)兩種。而西門子公司的技術(shù)則相對(duì)完善，它集成了三套功能相同的保護(hù)系統(tǒng)，如果出現(xiàn)兩套以上保護(hù)系統(tǒng)同時(shí)產(chǎn)生動(dòng)作的情況，它就會(huì)在第一時(shí)間反應(yīng)并保護(hù)系統(tǒng)出口并重啟直流線路功能，即人們常說的三取二原則。就整個(gè)西門子公司所提供的保護(hù)系統(tǒng)來看，它主要有縱差保護(hù)、微分欠壓保護(hù)及行波保護(hù)三類。但需要注意的是，從整體上看西門子公司與ABB公司的保護(hù)技術(shù)的確存在一定差異，但二者在主要保護(hù)動(dòng)作上的設(shè)置均涉及到了行波保護(hù)，它作為高壓直流輸電線路保護(hù)最為根本的目的實(shí)際上只需要對(duì)直流線路上的接地故障加以檢測(cè)即可，其特點(diǎn)主要在于檢測(cè)速度快、可靠性高、準(zhǔn)確度高。在保護(hù)動(dòng)作發(fā)生前，直流線路出現(xiàn)故障其線路必定會(huì)產(chǎn)生行波，然后通過保護(hù)動(dòng)作控制直流電壓下降，最后在整流側(cè)直流過沖之后檢修電流控制器，不僅如此，通過直流線路上的故障檢測(cè)還能夠使得逆變側(cè)直流電壓得到降低，確保處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2 高壓直流輸電的線路保護(hù)動(dòng)作判斷及分析

現(xiàn)階段我國在直流線路保護(hù)方面所應(yīng)用的安全措施較多，但為進(jìn)一步提升電力工作人員對(duì)高壓直流輸電線路的保護(hù)動(dòng)作判斷與分析，本文就西門子公司及ABB兩家公司的保護(hù)動(dòng)作做出具體分析，從而為日后遇到相關(guān)線路保護(hù)的時(shí)候能夠選取最為適合的保護(hù)動(dòng)作。

2.1 西門子公司的直流線路保護(hù)動(dòng)作判斷

西門子公司的行波保護(hù)選用的等值間計(jì)算是及，這兩種計(jì)算方式用來檢測(cè)線路故障是比較有效的，能夠在發(fā)生故障之后迅速構(gòu)成有效的線路保護(hù)。其中，主要的判斷依據(jù)是因?yàn)?，在比給定的定值大的時(shí)候，將故障之前的與發(fā)生故障之后的兩者之間的差值來進(jìn)行10ms的積分，當(dāng)所得出來的積分比定值要大的話，將會(huì)延緩6ms之后再發(fā)出行波保護(hù)動(dòng)作信號(hào)。一般在行波保護(hù)之后的一部分后備保護(hù)的微分欠壓保護(hù)、縱差保護(hù)中，微分欠壓保護(hù)的保護(hù)方式是在檢測(cè)直流電壓、電流的時(shí)候利用微分與欠電壓兩者相互結(jié)合的方式進(jìn)行比較準(zhǔn)確的保護(hù)動(dòng)作，一般就是為了更好地將故障的原因區(qū)分清楚，比如故障到底是整流站故障還是直流線路故障。同時(shí)，在對(duì)進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候，當(dāng)所測(cè)得的值是比較高的正值的時(shí)候，故障一般是發(fā)生在電流互感器的線路側(cè)的，若是測(cè)得的值是比較高的負(fù)值時(shí)，那么發(fā)生故障的位置一般是在直流場(chǎng)內(nèi)部。

另外，縱差保護(hù)一般是用作在高租借地故障保護(hù)中的，一般的方式是通過測(cè)量及其比較兩站的極限電流出現(xiàn)的時(shí)間差進(jìn)行延時(shí)補(bǔ)償?shù)谋Ｗo(hù)方式，這時(shí)候所選擇的主要判定的依據(jù)就是。

2.2 ABB公司的直流線路保護(hù)動(dòng)作判斷及分析

我們常說的行波保護(hù)就是指在高壓直流線路中出現(xiàn)對(duì)地短路故障的時(shí)候，換流站通過檢測(cè)極波變化來檢測(cè)直流線路的故障，然后再采取措施進(jìn)行保護(hù)的方法。選用沖擊電流與地模波的關(guān)系能夠準(zhǔn)確地判斷出發(fā)生故障的地方。

一般情況下，要想在進(jìn)行電壓突變保護(hù)的時(shí)候有效地防止錯(cuò)誤動(dòng)作的發(fā)生，就需要在基本的判斷邏輯中引入對(duì)直流線路電流I的判斷，也就是說，當(dāng)線路中出現(xiàn)故障的地方是在線路的內(nèi)部的時(shí)候，就要在故障點(diǎn)之后的線路電流中的△I進(jìn)行處于正向的增量。

ABB公司在提供的線路保護(hù)動(dòng)作中，除了有上述所講到的方法之外，還有直流線路的低電壓保護(hù)、延時(shí)動(dòng)作保護(hù)的差動(dòng)保護(hù)等其他的一些后備保護(hù)方法。這些所有的保護(hù)方法都有一個(gè)共同的目的，那就是要能夠確保直流輸電線路是安全、可靠且穩(wěn)定有效的。

2.3 對(duì)直流線路保護(hù)配置的建議

2.3.1 對(duì)行波保護(hù)及其微分欠壓保護(hù)軟件升級(jí)。如圖1所示，微分欠壓保護(hù)軟件實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)原理圖。在升級(jí)行波保護(hù)及其微分欠壓保護(hù)軟件的時(shí)候，能夠有效地增加保護(hù)裝置對(duì)自身的相關(guān)電壓及其電流值的有效錄波。錄波功能主要是在縱差保護(hù)動(dòng)作之后進(jìn)行，并且錄波功能能有效地發(fā)揮功效。

2.3.2 改造外部故障錄波系統(tǒng)。相關(guān)的技術(shù)人員要注意在進(jìn)行軟件更新的時(shí)候?qū)ν獠康墓收箱洸ㄏ到y(tǒng)進(jìn)行有效的改造，并且其周期不能斷，要持續(xù)進(jìn)行。最好是能使其與SIMADYN D裝置采用一個(gè)同等的周期，只有這樣才能更加有利地保護(hù)線路安全，進(jìn)一步通過錄波來分析故障原因。

2.3.3 直流線路保護(hù)系統(tǒng)的軟硬件應(yīng)該及時(shí)改造。前面我們所提到的“三選二”原理是比較重要的，同樣的在對(duì)直流線路保護(hù)系統(tǒng)的軟硬件改造過程中，也要遵循這一邏輯，也就是說無論是哪一種保護(hù)動(dòng)作，都應(yīng)該在第一時(shí)間內(nèi)觸發(fā)外部故障錄波系統(tǒng)，以便在第一時(shí)間采取保護(hù)措施。當(dāng)前我們所選用的配置暫時(shí)是在兩套或者是以上的保護(hù)動(dòng)作出口之后再來觸發(fā)外部的故障錄波系統(tǒng)，這樣的方法在無形之中增加了保護(hù)動(dòng)作的繁瑣，帶來了很多不便利的地方。當(dāng)只存在一套保護(hù)動(dòng)作，并且還缺少錄波信息的時(shí)候，對(duì)保護(hù)裝置動(dòng)作的情況分析及其判斷很難正確到位，以至于后續(xù)的保護(hù)動(dòng)作也很難進(jìn)行到位。

3 結(jié)語

目前，我國的高壓直流輸電線路保護(hù)的正確動(dòng)作率并不是特別高，而且目前很多直流線路故障是因?yàn)橹绷骺刂葡到y(tǒng)響應(yīng)動(dòng)作，造成直流閉鎖，引起不必要的直流停運(yùn)，給電網(wǎng)安全運(yùn)行帶來重大影響。但是在整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中，高壓直流輸電線路的保護(hù)是非常重要的，所以針對(duì)這樣的情況，相關(guān)的技術(shù)人員在進(jìn)行高壓輸電線路保護(hù)的時(shí)候要充分了解并分析清楚故障的原因，要真正地針對(duì)出現(xiàn)故障的地點(diǎn)、原因選擇真正合適的故障保護(hù)方法，也只有這樣同時(shí)才能更為有效地保護(hù)高壓直流輸電線路，才能使得社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益更大。

參考文獻(xiàn)

[1] 張保會(huì)，孔飛，張嵩，等.高壓直流輸電線路單端暫態(tài)量保護(hù)裝置的技術(shù)開發(fā)[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2013，（4）.

[2] 宋國兵，饒菁，高淑萍，等.基于補(bǔ)償電壓的高壓直流輸電線路單端電氣量保護(hù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，（6）.

[3] 韓昆侖，蔡澤祥，賀智，等.高壓直流輸電線路故障行波傳播特性及其對(duì)行波保護(hù)的影響[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013，（21）.

[4] 陳仕龍，張杰，畢貴紅，等.基于小波分析的特高壓直流輸電線路雙端電壓暫態(tài)保護(hù)[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，（10）.

（責(zé)任編輯：黃銀芳）