淺析高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)

常利娟

[摘 要]近些年來電力系統(tǒng)取得了突出的發(fā)展成就，電力系統(tǒng)的快速發(fā)展帶動(dòng)高壓直流輸電線路的后續(xù)發(fā)展，優(yōu)勢比較明顯。繼電保護(hù)技術(shù)對整個(gè)過程有重要的影響，在應(yīng)用過程中必須設(shè)立有效的保護(hù)方案，考慮到直流控制系統(tǒng)和其他技術(shù)形式的具體要求，突出繼電保護(hù)技術(shù)的重點(diǎn)。在本次研究中將以高壓直流輸電線路繼電保護(hù)的影響因素為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際情況，對繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

[關(guān)鍵詞]高壓直流輸電線路 繼電保護(hù)技術(shù) 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

中圖分類號：F320；P49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1009-914X（2016）10-0060-01

在電力系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置是重要組成部分，對于保證電力系統(tǒng)的安全性有重要的作用。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)會(huì)很多問題，包括原件損壞、供電可靠性下降及震蕩等問題，只有對保護(hù)裝置進(jìn)行詳細(xì)的分析，才能降低經(jīng)濟(jì)損失，保證技術(shù)形式的完善性和有效性。及時(shí)解決故障不僅能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時(shí)能提升經(jīng)濟(jì)效益，對于提升電力系統(tǒng)的安全性有重要的作用。

一、高壓直流輸電線路繼電保護(hù)的影響因素

針對高壓直流輸電線路的特殊性，在應(yīng)用過程中必須考慮到電容量及抵抗力的大小，對各類因素進(jìn)行詳細(xì)的分析。以下將對高壓直流輸電線路繼電保護(hù)的影響因素進(jìn)行分析。

1.電容電流

高壓直流輸電線路的電容量比較大，波阻抗小，勢必會(huì)給整個(gè)系統(tǒng)帶來較大的影響。為了保證高壓直流線路的穩(wěn)定性和安全性，要及時(shí)采取有效的補(bǔ)償措施。此外在分布電容

因素的影響下，如果高壓直流輸電線路出現(xiàn)故障，則會(huì)導(dǎo)致故障距離和繼電器測量之間的關(guān)系發(fā)生改變。由于雙曲正切函數(shù)比較特殊，無法采用傳統(tǒng)的繼電保護(hù)措施[1]。

2.過電壓

高壓直流輸電線路如果出現(xiàn)故障，則說明電弧熄燈時(shí)間比較長，如果時(shí)間比較長，電路電容的因素會(huì)出現(xiàn)不同程度的影響。如果兩端開關(guān)不在同一時(shí)間斷開，來回折反射必然對后續(xù)應(yīng)用系統(tǒng)造成影響。

3.電磁應(yīng)用過程

高壓直流輸電線路的線路比較長，在操作過程中會(huì)存在故障分值變化大的現(xiàn)象，給高頻分量的電氣測量造成嚴(yán)重的影響。半波算法在高頻分量的影響下，無法保證其應(yīng)用形式電流互感器也會(huì)出現(xiàn)飽和的現(xiàn)象[2]。

二、高壓直流輸電線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

針對不同設(shè)計(jì)形式的特殊性，在應(yīng)用階段，需要做好保護(hù)工作，從不同的角度入手，考慮到保護(hù)裝置的具體化要求。以下將對高壓直流輸電線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

1.輸電線路的主保護(hù)

在繼電保護(hù)設(shè)計(jì)階段，現(xiàn)有的直流電路設(shè)計(jì)存在可靠性差、理論不完善等問題，基于保護(hù)裝置的特殊性及靈敏度變化，必須從整體狀態(tài)入手，考慮到整體依據(jù)、故障投入或者其他因素的變化，對各類抗干擾能力進(jìn)行有效的評估和分析。由于影響輸電線路保護(hù)的因素趨于多樣性，在應(yīng)用過程中需要根據(jù)高壓直流電路的實(shí)際情況對其進(jìn)行分析。在設(shè)計(jì)階段，可以選擇兩臺(tái)不同原理的裝置，第一套保護(hù)裝置可以采用縱向保護(hù)裝置，第二套保護(hù)裝置可以應(yīng)用補(bǔ)償縱向保護(hù)裝置，根據(jù)不同設(shè)計(jì)形式，設(shè)計(jì)不同的通道[3]。

2.輸電線路的后備保護(hù)

基于現(xiàn)有的保護(hù)裝置而言，由于應(yīng)用種類比較單一，可靠性比較差，故障發(fā)生后，會(huì)由于故障的因素，導(dǎo)致直流輸電線路和交流輸電線路之間不存在本質(zhì)性的差異，只有從不同的角度入手，對系統(tǒng)進(jìn)行有效的評估，才能保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性和完善性。輸電線路的后備保護(hù)設(shè)計(jì)起到一定的填補(bǔ)作用，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，必須控制好線路兩端的故障，結(jié)合實(shí)際情況，對接地距離和設(shè)備形式進(jìn)行有效的分析。距離的設(shè)定不能局限于現(xiàn)有的裝置，只有合理設(shè)計(jì)四邊形、圓形等形式，才能將其他裝置保護(hù)起來?？梢詫⑽C(jī)保護(hù)充分的利用起來，從根本上提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全性[4]。

3.并聯(lián)電器的保護(hù)

并聯(lián)電器的保護(hù)是繼電保護(hù)的重要組成部分，部分保護(hù)裝置過于單一、可靠性差、在故障后相當(dāng)長的時(shí)段內(nèi)缺乏反應(yīng)于故障的保護(hù)原理。高壓直流輸電線路如果出現(xiàn)嚴(yán)重的故障，線路會(huì)發(fā)出相應(yīng)的命令，采用自動(dòng)化設(shè)計(jì)形式，對各個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析，能起到良好的保護(hù)作用。如果故障類型比較特殊，超出了高壓直流輸電線路的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，需要及時(shí)將兩側(cè)的電路斷開，保證輸電線路設(shè)計(jì)的有效性和合理性。相關(guān)工作人員必須對設(shè)計(jì)形式引起重視，從不同的角度入手，及時(shí)對現(xiàn)有的設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行評估和分析，滿足繼電保護(hù)裝置的整體性要求。

4.自動(dòng)重合閘

在直流輸電線路設(shè)計(jì)階段，必須對各個(gè)重合閘進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)。由于過電壓的水平比較特殊，為了避免出現(xiàn)電壓操作不當(dāng)或者格局分配不合理的情況，可以采用單相重合設(shè)計(jì)的形式。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，考慮到線路兩端時(shí)間間隔和順序的設(shè)計(jì)，必須對控制標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，以現(xiàn)有的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)形式為主，為了完善保護(hù)技術(shù)，需要以順序?yàn)榛A(chǔ)，對其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。

三、高壓直流輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)分析

針對高壓直流輸電線路保護(hù)模式的特殊性，為了突出應(yīng)用重點(diǎn)，要從不同的角度入手，考慮到設(shè)計(jì)要點(diǎn)及布控形式的變化，對各類技術(shù)進(jìn)行有效的分析。以下將對高壓直流輸電線路設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行分析。

1.暫時(shí)保護(hù)

如果高壓直流輸電線路出現(xiàn)嚴(yán)重的故障，會(huì)發(fā)生反行波，要想對電力系統(tǒng)進(jìn)行有效的保護(hù)，需要及時(shí)對其進(jìn)行保護(hù)，在高壓直流輸電線路應(yīng)用過程中，必須從現(xiàn)階段設(shè)計(jì)要點(diǎn)入手，考慮到不同方案的設(shè)計(jì)要求，對各個(gè)電壓和應(yīng)用原理進(jìn)行有效的分析。和其他線路相比，當(dāng)前常用的設(shè)計(jì)方案分SIEMENS方案與ABB方案，其中SIEMENS方案是電壓積分原理的一種保護(hù)措施，時(shí)間大約在16-20s左右，和ABB方案相比，由于保護(hù)速度比較慢，抗干擾能力比較強(qiáng)，如果存在突變量不足或者保護(hù)不到位的現(xiàn)象，可以及時(shí)采用電壓、微分啟動(dòng)或者電流圖設(shè)計(jì)方式，對各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行有效的評估。ABB采用的是波保護(hù)技術(shù)，在常規(guī)情況下，可以應(yīng)用電壓、微分啟動(dòng)或者電流圖等設(shè)計(jì)形式，及時(shí)對各個(gè)技術(shù)形式進(jìn)行評估和分析。不同保護(hù)裝置的保護(hù)能力是有限的，由于電阻能力不理想，理論體系也存在很多缺陷，為了提升其應(yīng)用效果，可以從梯度技術(shù)和數(shù)學(xué)形態(tài)兩方面入手，對各類技術(shù)形式進(jìn)行有效的保護(hù)，必要時(shí)對其進(jìn)行深入的分析。

2.微分欠保護(hù)

微分欠保護(hù)是一種基于電壓幅度水平和電壓微分?jǐn)?shù)值的一種保護(hù)措施，兼顧了主保護(hù)和副保護(hù)功能。在現(xiàn)有繼電保護(hù)系統(tǒng)的要求下，要及時(shí)對電壓水平和電壓微分進(jìn)行有效的評估和分析，在滿足現(xiàn)有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，起到后備保護(hù)的作用。SIEMENS方案與ABB方案的主體是一致的，只有做好現(xiàn)有保護(hù)工作，才能達(dá)到理想的保護(hù)目的。設(shè)計(jì)人員要以現(xiàn)有的保護(hù)裝置為主，突出應(yīng)用重點(diǎn)，對各類保護(hù)模式進(jìn)行有效的分析和評估。

結(jié)束語

高壓直流線路的優(yōu)勢比較明顯，同時(shí)也對繼電保護(hù)裝置提出了更高的要求，只有對現(xiàn)有的裝置和形式進(jìn)行有效的分析，才能適應(yīng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的后續(xù)要求。從直流輸電線路的應(yīng)用現(xiàn)狀可知，繼電保護(hù)技術(shù)存在很多問題，相關(guān)工作人員要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀入手，及時(shí)對系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)和控制形式進(jìn)行分析，考慮到各類技術(shù)形式的特殊性，滿足已有控制系統(tǒng)的要求，使其適應(yīng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的整體化要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋國兵，高淑萍，蔡新雷，張健康，饒菁，索南加樂.高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)綜述[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012，22：123-129.

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[3] 郭偉紅，張磊，王萌，馬曉東.高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2014，25：26.

[4] 張保會(huì)，孔飛，張嵩，張愛玲，吳慶范，甄威.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)，2013，04：179-185+24.