高壓直流輸電線路的繼電保護(hù)技術(shù)

韓慧麟

摘要：近年來(lái)，電力系統(tǒng)取得了可喜的發(fā)展成果，令人欣慰;高壓直流輸電線路的后續(xù)發(fā)展也離不開電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，具有較明顯的優(yōu)勢(shì)。高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)是高壓直流輸電的安全性和可靠性的保障因素。這一技術(shù)的合理應(yīng)用，可以讓電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全系數(shù)得到提升。因?yàn)檎麄€(gè)過(guò)程受繼電保護(hù)技術(shù)的影響很大，所以必須在應(yīng)用過(guò)程中設(shè)立有效的保護(hù)方案。本文將以高壓直流輸電線路繼電保護(hù)的影響因素為基礎(chǔ)，并結(jié)合實(shí)際情況，具體分析繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：高壓直流輸電線路;繼電保護(hù)技術(shù);線路主保護(hù)

引言

繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要組成部分，不僅可以促進(jìn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而且可以提高電力系統(tǒng)的安全性。電力系統(tǒng)的運(yùn)行由多個(gè)部分組成，一旦出現(xiàn)某個(gè)故障點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性就會(huì)受到損害，如大規(guī)模停電和系統(tǒng)中出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象等。折回給我國(guó)企業(yè)和人們的正常生活帶來(lái)極大的不便和損失。因此，在越來(lái)越多的高壓直流輸電線路應(yīng)用的背景下，積極加強(qiáng)繼電保護(hù)技術(shù)的研究具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1影響高壓直流輸電線路繼電保護(hù)的因素

1.1電容電流

由于高壓直流輸電線路的電容較大并且波阻抗比較小，因此其對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響也比較大。為確保高壓直流線路的供電穩(wěn)定性以及安全性，就要采取有效的防控措施。如果高壓直流輸電線路在分布式電容的影響下發(fā)生故障，故障距離與繼電器測(cè)量之間的關(guān)系就會(huì)出現(xiàn)改變，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)措施將不會(huì)起到實(shí)質(zhì)性的作用。

1.2過(guò)電壓

如果高壓直流輸電線路發(fā)生故障，則說(shuō)明電弧熄燈時(shí)間比較長(zhǎng)，如果時(shí)間比較長(zhǎng)，電路電容的因素將會(huì)受到程度不等的影響。如果交換機(jī)的兩端沒有同時(shí)斷開，來(lái)回反射折射將不可避免地影響到后續(xù)的應(yīng)用系統(tǒng)。

1.3電磁應(yīng)用過(guò)程

高壓直流輸電線路一般比較長(zhǎng)，在其供電運(yùn)行時(shí)，故障分?jǐn)?shù)將會(huì)發(fā)生較大變化，這就會(huì)一定程度的影響到高頻分量的電氣測(cè)量，進(jìn)而導(dǎo)致半波算法不能確保其應(yīng)用，在在無(wú)法保證半波算法應(yīng)用，此時(shí)電流互感器就容易發(fā)生飽和現(xiàn)象。

2繼電保護(hù)線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1線路主保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在進(jìn)行線路主保護(hù)工作過(guò)程中，由于線路主保護(hù)系統(tǒng)受到多方面因素的影響，這就要求相關(guān)技術(shù)人員要高度關(guān)注高壓直流輸電線路的具體情況。在線路規(guī)劃過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員要結(jié)合不同通道的情況，科學(xué)合理的選取相電壓補(bǔ)償技術(shù)或者相差電流差動(dòng)技術(shù)的垂直保護(hù)裝置。

2.2線路后備保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

線路后備保護(hù)系統(tǒng)的主要功能作用是對(duì)主保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行輔助，共同發(fā)揮對(duì)高壓直流輸電線路的保護(hù)功能。在進(jìn)行線路后備保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員必須區(qū)別出線路兩端的切除故障，此外，還需要關(guān)注接地距離與相間距離保護(hù)設(shè)備的整體配置問(wèn)題。在線路后備保護(hù)系統(tǒng)中，微機(jī)保護(hù)思想的應(yīng)用有助于提升系統(tǒng)的整體運(yùn)行穩(wěn)定性。自動(dòng)重合閘以及并聯(lián)電抗器保護(hù)裝置在線路后備保護(hù)系統(tǒng)中發(fā)揮著十分重要的作用。自動(dòng)重合閘是由多種模式組成，其中比較常見的有：快速重合閘。單項(xiàng)重合閘以及三相重合閘，工作人員要結(jié)合電壓情況采用不同的自動(dòng)重合閘模式，如果當(dāng)過(guò)電壓倍數(shù)在系統(tǒng)的允許范圍內(nèi)，則可以采用單項(xiàng)重合閘，當(dāng)電壓超過(guò)了系統(tǒng)的允許范圍，則需要采用三相重合閘以提高線路的安全性。聯(lián)電抗器保護(hù)裝置能夠在直流輸電線路發(fā)生故障后觸發(fā)其自動(dòng)保護(hù)裝置，一旦故障超過(guò)了線路的所能承受的范圍，此時(shí)系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)并聯(lián)電抗器，從而起到對(duì)整個(gè)高壓線路進(jìn)行保護(hù)的作用。

3高壓直流輸電線路下常用的繼電保護(hù)技術(shù)

3.1微分欠壓保護(hù)技術(shù)

微分欠壓保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用范圍比較廣，適用性較強(qiáng)，高壓直流輸電線路的主保護(hù)系統(tǒng)以及后備保護(hù)系統(tǒng)都能夠采用該項(xiàng)技術(shù)。微分欠壓保護(hù)技術(shù)能夠在關(guān)注電壓幅值水平和電壓微分?jǐn)?shù)值的基礎(chǔ)上為線路提供保護(hù)。

在當(dāng)前繼電保護(hù)技術(shù)方案的應(yīng)用上，SIEMENS方案與ABB方案應(yīng)用較為常見，同時(shí)這兩項(xiàng)方案在其原理上也有著一定的相似之處，二者都能夠在電壓幅值以及電壓微分測(cè)量中發(fā)揮作用。以ABB方案為例，差分欠壓保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用可以充分利用該解決方案相比于其他后續(xù)產(chǎn)品，當(dāng)達(dá)到20ms上升延遲并達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，充分利用該解決方案的后備保護(hù)系統(tǒng)。微分欠壓保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提升系統(tǒng)的靈敏性。穩(wěn)定性以及安全性。

3.2低電壓保護(hù)技術(shù)

在高壓直流輸電線路中，低電壓保護(hù)技術(shù)是一項(xiàng)較為常用的繼電保護(hù)技術(shù)，該技術(shù)能夠依據(jù)檢測(cè)的電壓幅值進(jìn)行故障的診斷和繼電保護(hù)。低電壓保護(hù)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，要發(fā)揮出機(jī)控低電壓和聯(lián)通線路低電壓的保護(hù)功能。機(jī)控低電壓能夠在故障發(fā)生時(shí)對(duì)線路進(jìn)行閉鎖，聯(lián)通線路低電壓能夠在線路程序重啟期間對(duì)線路進(jìn)行保護(hù)。低電壓保護(hù)技術(shù)的缺陷就是不能有效的對(duì)故障原因和位置進(jìn)行確定，因此，在應(yīng)用低電壓保護(hù)技術(shù)時(shí)，要結(jié)合線路情況，辯證看待改技術(shù)的功能作用。

3.3行波保護(hù)技術(shù)

高壓線路直流輸電線路中，行波保護(hù)技術(shù)是主要的保護(hù)技術(shù)，一旦高壓線路發(fā)生故障，對(duì)故障點(diǎn)到線路兩端傳播的反行波進(jìn)行識(shí)別就能夠進(jìn)行故障位置的準(zhǔn)確定位。

在采用ABB方案時(shí)，地模波和極波的主要作用是進(jìn)行對(duì)故障類型以及級(jí)別的缺點(diǎn)。在SIEMENS方案中，電壓被微分為用于判斷電路系統(tǒng)故障的工具。SIEMENS方案和行波保護(hù)系統(tǒng)的集成能夠使系統(tǒng)在1O ms內(nèi)關(guān)注到反向微波分量的基礎(chǔ)上對(duì)故障類型進(jìn)行確定。對(duì)比研究?jī)煞N方案，在微分鏈路的影響下，ABB方案的檢測(cè)速度要優(yōu)于SIEMENS方案。但ABB方案的抗干擾性要比SIEMENS方案相對(duì)較差。取樣要求高及理論不精確和耐過(guò)度電阻能力有限等問(wèn)題是上述二者的共性問(wèn)題。

3.4縱連電流差動(dòng)保護(hù)技術(shù)

縱連電流差動(dòng)保護(hù)技術(shù)的的主要特點(diǎn)就是應(yīng)用雙端電氣量從而實(shí)現(xiàn)絕對(duì)選擇性，在此過(guò)程中，縱連電流差動(dòng)保護(hù)能夠起到切除高阻故障的作用。當(dāng)前，縱連電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)還存在一些問(wèn)題，例如等待時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)行速度慢等，因此，技術(shù)人員能夠使用電容電流補(bǔ)償技術(shù)，從而提升差動(dòng)保護(hù)的靈敏度，也可以通過(guò)區(qū)域內(nèi)或區(qū)域外的電流突變差別來(lái)確定故障方向。

4結(jié)語(yǔ)

總之，在新時(shí)代，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的背景下，為提高電能的可靠性，我國(guó)積極開展電網(wǎng)建設(shè)和高壓直流輸電線路的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)運(yùn)行的波阻較小、傳輸功率大、電容量大等特點(diǎn)。在此過(guò)程中.對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)的要求也在不斷提高，在這種情況下，本文首先討論了影響高壓直流輸電線路繼電保護(hù)的因素，在充分掌握它的基礎(chǔ)上對(duì)加強(qiáng)繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了有針對(duì)性的討論。

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