高壓直流輸電線路的繼電保護(hù)技術(shù)

胡如月

摘 要近年來(lái)，隨著人們電力需求及質(zhì)量要求的提升，國(guó)家對(duì)電力建設(shè)工作的重視程度不斷提升，且電力系統(tǒng)的建設(shè)投入逐漸增加，此種背景下，良好的發(fā)展了高壓直流輸電線路繼電保護(hù)工作，并產(chǎn)生多種繼電保護(hù)技術(shù)，本文即對(duì)高壓直流輸電線路中常用的繼電保護(hù)技術(shù)類型做出介紹。

【關(guān)鍵詞】高壓直流輸電線路 繼電保護(hù) 技術(shù)類型

高壓直流輸電線路的優(yōu)點(diǎn)包含較大的載容量、較遠(yuǎn)的傳送距離、可調(diào)節(jié)功率等，正因如此，我國(guó)電力系統(tǒng)中越來(lái)越廣泛的應(yīng)用此種線路。高壓直流輸電線路運(yùn)行過(guò)程中，繼電保護(hù)具有十分重要的作用，有利于保證其運(yùn)行的穩(wěn)定性及安全性，但由于我國(guó)尚未完全獨(dú)立的研發(fā)相關(guān)技術(shù)，還一定程度的依賴國(guó)外技術(shù)，需在明確影響高壓直流輸電線路繼電保護(hù)影響因素的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步的深入研究，開(kāi)發(fā)出更多適合我國(guó)高壓直流輸電線路運(yùn)行狀況的繼電保護(hù)技術(shù)，促進(jìn)電力系統(tǒng)的繁榮發(fā)展。

1 影響高壓直流輸電線路繼電保護(hù)的相關(guān)因素

1.1 過(guò)電壓

故障發(fā)生在高壓直流輸電線路中后，會(huì)延長(zhǎng)電弧熄滅時(shí)間，嚴(yán)重時(shí)，甚至導(dǎo)致不消弧問(wèn)題出現(xiàn)，受到電路電容的影響，兩端開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間并不一致，造成行波來(lái)回折反射，使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行均受到極大的影響。

1.2 電容電流

高壓直流輸電線路的特征主要體現(xiàn)在三方面：

（1）較大的電容；

（2）較小的波阻抗；

（3）較小的自然功率，正因此種特征，一定程度的影響了差動(dòng)保護(hù)整定。

為使高壓直流輸電線路能夠平穩(wěn)的、安全的運(yùn)行，必須要科學(xué)合理的補(bǔ)償電容電流。另外，因分布電容會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的影響，故障一旦發(fā)生在線路運(yùn)行中后，可改變故障距離與繼電器測(cè)量阻抗間所具備的線性關(guān)系，變成雙曲正切函數(shù)，導(dǎo)致傳統(tǒng)繼電保護(hù)措施無(wú)法再繼續(xù)使用。

1.3 電磁暫態(tài)過(guò)程

高壓直流輸電線路通常會(huì)比較長(zhǎng)，操作過(guò)程中，或故障發(fā)生后，高頻分量會(huì)具有較大的幅值，此種變化會(huì)大幅的增加濾出高頻分量的難度，導(dǎo)致偏差問(wèn)題出現(xiàn)在電氣測(cè)量結(jié)果中。另外，此種狀況下也較難保證半波算法的準(zhǔn)確性，使飽和現(xiàn)象發(fā)生于電流互感器中。

2 高壓直流輸電線路中常用的繼電保護(hù)技術(shù)

2.1 行波保護(hù)

直流輸電過(guò)程中，主保護(hù)措施即為行波保護(hù)，其保護(hù)原理如下：線路發(fā)生故障時(shí)，故障點(diǎn)會(huì)將反行波傳播到線路兩端，而行波保護(hù)通過(guò)對(duì)反行波的識(shí)別，判斷故障相關(guān)情況?，F(xiàn)階段，利用行波保護(hù)技術(shù)保護(hù)高壓直流輸電線路時(shí)，多采用兩種方案，一種為ABB方案，此種方案的故障檢測(cè)利用極波進(jìn)行，同時(shí)，故障級(jí)通過(guò)地模波確定；另一種為SIEMENS方案，其中方案的啟動(dòng)判據(jù)采用電壓微分，且故障確定方法為觀察反行波在10MS內(nèi)的突變量。由上述敘述可知，這兩種方案采取不同的檢測(cè)方式，效果上也存在一定的差異，因微分環(huán)節(jié)存在于SIEMENS方案中，所以檢測(cè)速度相對(duì)慢于ABB方案，但也正是因?yàn)榇嬖诖谁h(huán)節(jié)，使的SIEMENS方案具有更好的抗干擾能力。不過(guò)，這兩種方案均存在一定的不足之處，如不具備足夠的耐過(guò)渡電阻能力、采樣要求高、缺乏良好的抗干擾能力等。由于較多的問(wèn)題存在于行波保護(hù)技術(shù)中，學(xué)者們開(kāi)始了大量的優(yōu)化工作，如在可靠性基礎(chǔ)上實(shí)施優(yōu)化，將基于小波變化的行波方向保護(hù)方案提出；再如優(yōu)化靈敏度，研究極性比較式原理等。

2.2 微分欠壓保護(hù)

直流輸電線路中，微分欠壓保護(hù)屬于主保護(hù)，同時(shí)，使用行波保護(hù)時(shí)，其也作為后備保護(hù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的主要方式為對(duì)電壓微分?jǐn)?shù)值、電壓幅值水平做出檢測(cè)。從保護(hù)原理上看，微分欠壓保護(hù)相同于ABB方案及SIEMENS方案，都是進(jìn)行電壓微分及幅值的測(cè)定，且電壓微分定值一致于行波保護(hù)，唯一不同的是延長(zhǎng)了原本的6ms，變?yōu)?0ms，由此一來(lái)，行波保護(hù)退出或無(wú)充足的上升沿寬度狀況下，微分欠壓保護(hù)可將其后備保護(hù)作用充分的發(fā)揮出來(lái)。與行波保護(hù)相比，微分欠壓保護(hù)具有較慢的運(yùn)行速度，但其準(zhǔn)確度明顯提升，不過(guò)，在耐過(guò)渡電阻能力方面，依然并不理想，非常有限。

2.3 低電壓保護(hù)

對(duì)于前兩種保護(hù)技術(shù)來(lái)說(shuō)，低電壓保護(hù)屬于其后備保護(hù)手段，判斷故障及繼電保護(hù)作用通過(guò)電壓幅值檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)其設(shè)計(jì)，高阻故障發(fā)生后，行波保護(hù)與微分欠壓保護(hù)未能做出動(dòng)作時(shí)，低壓電壓保護(hù)會(huì)對(duì)其做出切除，不過(guò)，從實(shí)際應(yīng)用狀況來(lái)看，低電壓保護(hù)鏡配備在極少數(shù)的高壓直流輸電線路中。低電壓保護(hù)包含兩種，一種為線路低電壓保護(hù)，另一種極控低電壓保護(hù)，與后者相比，前者具有更高的保護(hù)定值，而且前者動(dòng)作后，線路重啟程序會(huì)啟動(dòng)，后者動(dòng)作后，故障極被封鎖。盡管低電壓保護(hù)具有較為簡(jiǎn)單的原理，但其也存在較多的問(wèn)題，如選擇性差、區(qū)分高阻故障不準(zhǔn)確等。

2.4 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)

在高壓直流輸電線路中，縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)屬于后備保護(hù)方案，原理是通過(guò)雙端電氣量促進(jìn)絕對(duì)選擇性實(shí)現(xiàn)，根據(jù)設(shè)計(jì)，高阻故障切除為其唯一作用。從現(xiàn)有縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)來(lái)看，因?qū)﹄娙蓦娏鲉?wèn)題并未作出完全的考慮，差動(dòng)判據(jù)僅采用電流兩端的加和，導(dǎo)致等待時(shí)間比較長(zhǎng)，相對(duì)動(dòng)作的速度并不快。例如縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的SIEMENS方案，故障初期時(shí)，具有較大的電流波動(dòng)，差動(dòng)保護(hù)會(huì)具有600ms的延遲，同時(shí)，差動(dòng)判據(jù)自身存在的延遲有500ms，也就是說(shuō)，差動(dòng)動(dòng)作至少要在故障發(fā)生1100ms后才會(huì)出現(xiàn)，而在此期間內(nèi)，故障極直接閉鎖的事故可能會(huì)發(fā)生許多次，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法重啟，縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的后備作用無(wú)不能完全的發(fā)揮出來(lái)。為使此種保護(hù)技術(shù)保護(hù)效果的增強(qiáng)，可從多個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)工作，如補(bǔ)償電容電流，促進(jìn)差動(dòng)保護(hù)靈敏程度提高；升級(jí)高頻通道，變?yōu)楣饫w通道，加快保護(hù)動(dòng)作速度等。

3 結(jié)論

繼電保護(hù)技術(shù)對(duì)于高壓直流輸電線路的安全平穩(wěn)運(yùn)行來(lái)說(shuō)十分重要，由于目前常用的技術(shù)手段均存在一定的不足，我國(guó)應(yīng)加大研究力度，研究出更為適合我國(guó)直流輸電要求的繼電保護(hù)方案，從而促進(jìn)電力系統(tǒng)的長(zhǎng)久發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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