淺析電氣運(yùn)行的高壓線路保護(hù)問題及解決辦法

曹飛

摘要：目前高壓/特高壓直流輸電工程中基于行波等原理的直流線路快速保護(hù)的耐高阻能力不強(qiáng)，而針對(duì)高阻接地故障的基于差動(dòng)等原理的慢速保護(hù)的動(dòng)作速度又很慢。交流線路保護(hù)中靠近電源側(cè)的前加速先無選擇性地快速動(dòng)作，而后再通過重合閘來糾正這種非選擇性動(dòng)作。文中將前加速概念引入直流輸電線路快速保護(hù)中，達(dá)到直流線路故障下保護(hù)既快速又能適應(yīng)高阻接地的目的;先動(dòng)作移相而后通過閉鎖等措施來糾正這種非選擇性動(dòng)作。分析了增加前加速段后需要考慮的問題，對(duì)故障過渡電阻阻值進(jìn)行了估算。仿真驗(yàn)證顯示線路末端500Ω接地故障約2ms動(dòng)作時(shí)區(qū)分區(qū)外故障仍然存在較大的裕度。

關(guān)鍵詞：高壓直流輸電;線路保護(hù);問題

引言

改革開放在我國已經(jīng)走過四十個(gè)年頭，科學(xué)技術(shù)為人們的日常生活帶來翻天覆地的變化，對(duì)于能源的需求越來越高，高壓直流輸電線路的建設(shè)逐漸增多，正在擴(kuò)大應(yīng)用范圍之中，在進(jìn)行高壓直流輸電線路的故障排查中，對(duì)于繼電的保護(hù)技術(shù)一直是重要的關(guān)注點(diǎn)，在繼電保護(hù)技術(shù)上存在著不足與缺陷，嚴(yán)重影響著電力系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，如何在高壓直流輸送線路中進(jìn)行繼電保護(hù)技術(shù)的優(yōu)化升級(jí)，本文進(jìn)行了深入的探究與分析，并提出合理性的解決方案。

1高壓直流輸電線路概述

高壓直流輸電線路是利用穩(wěn)定的直流電進(jìn)行電力的傳輸，具有無感抗、無容抗、無同步等優(yōu)點(diǎn)，與交流輸電相比，直流輸電的輸送電容量更高、輸電的距離更遠(yuǎn)、電流網(wǎng)絡(luò)的建立更加容易、高壓功率的調(diào)節(jié)更加方便等眾多的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用在大功率遠(yuǎn)距離的直流輸電之中，高壓直流輸電線路相較于交流輸電更適合我國地緣遼闊的特點(diǎn)。輸電過程為直流，通常是運(yùn)用海底電纜輸電與陸地高空架線兩種方式，國際上第一條高壓直流輸電線路是1954年在瑞典被建造成功投入使用。高壓直流輸電可以將兩大電力系統(tǒng)的非同時(shí)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行與不同頻率的電力系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，可以減小輸電過程中造成的低頻振動(dòng)現(xiàn)象。與此同時(shí)，高壓直流輸電線路在應(yīng)用的過程中也面臨著很多的不足和缺陷，主要包括直流輸電系統(tǒng)目前來說只能實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)輸送，不能在輸電的過程中進(jìn)行電流的分支建立，盡管在創(chuàng)新應(yīng)用的過程中已經(jīng)有電力公司研發(fā)出三端直流輸電，但是還不能解決電路在分流過程中的功率控制問題，并且成本投入過高，還不能進(jìn)行實(shí)際上的投入使用。

2高壓直流輸電線路繼電保護(hù)存在的問題

2.1頻率問題

頻率異常問題的性能可以理解為：系統(tǒng)頻率與額定頻率之間存在較大差異。如果系統(tǒng)工作頻率在規(guī)定范圍內(nèi)超過0.2HZ，且AGC輸入頻率高于0.1HZ的正常范圍，則會(huì)發(fā)生嚴(yán)重異常。如發(fā)電機(jī)故障、系統(tǒng)運(yùn)行效率的突然變化等。以上問題需要引起足夠的重視，對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行的危害是極其嚴(yán)重的，安全隱患更是嚴(yán)重。

2.2開關(guān)跳閘、開關(guān)故障

最明顯的表現(xiàn)是部分設(shè)備、設(shè)備等出現(xiàn)開關(guān)跳閘問題，部分燈卡按鈕正在閃爍。在這種情況下，監(jiān)視系統(tǒng)可能具有指示故障、零指示等狀態(tài)。可以看出，開關(guān)跳閘會(huì)給系統(tǒng)運(yùn)行帶來較大的問題，對(duì)核心部件的損壞極為突出，有必要及時(shí)進(jìn)行全面的檢查和處理。如果開關(guān)故障，報(bào)警系統(tǒng)將被觸發(fā)。警告聲將會(huì)響起，相應(yīng)的開關(guān)指示將會(huì)受到負(fù)面影響。這種優(yōu)勢(shì)甚至可能導(dǎo)致電源、電流等指示設(shè)備出現(xiàn)故障，如指示出現(xiàn)零的問題。

2.3母線故障

設(shè)備總線故障問題十分嚴(yán)重，可能導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備大規(guī)模停機(jī)和報(bào)警狀態(tài)。此外，在母線故障下，電氣參數(shù)可能會(huì)有較大的波動(dòng)。過于嚴(yán)重的故障問題也會(huì)導(dǎo)致母線開關(guān)跳閘，導(dǎo)致電壓降至零。一般情況下，母線故障是高壓線路中的一種嚴(yán)重故障，其危害極其突出，需要引起相關(guān)操作人員的足夠重視。

3如何提高高壓線路保護(hù)工作的幾點(diǎn)建議

3.1提升高壓直流輸電的保護(hù)配置整體升級(jí)

在高壓直流輸電的保護(hù)配置整體升級(jí)過程中，首先要提升電力公司對(duì)于繼電保護(hù)的重視，只有管理層的重視才能促進(jìn)對(duì)繼電保護(hù)的投入與發(fā)展，對(duì)整體保護(hù)裝置進(jìn)行整體性能提升進(jìn)行的研發(fā)投入，加大科研力度才能在根本上創(chuàng)新保護(hù)裝置的升級(jí);其次，在進(jìn)行保護(hù)配置的整體升級(jí)中，需要加強(qiáng)對(duì)縱聯(lián)電流差動(dòng)的保護(hù)，在縱聯(lián)電流差動(dòng)的應(yīng)用中可以實(shí)現(xiàn)多段保護(hù)，加強(qiáng)電力輸送的安全性，當(dāng)下的縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)沒有關(guān)注到電容流量的問題，導(dǎo)致電流差動(dòng)速度的減緩，在進(jìn)行創(chuàng)新升級(jí)的過程中，可以加強(qiáng)對(duì)故障延遲的提升，減小延遲，促進(jìn)故障解決的速度提升;最后，在保護(hù)配置的整體升級(jí)中，需要加強(qiáng)對(duì)智能化保護(hù)控制系統(tǒng)的建立，在高壓直流輸電線路的建造與維護(hù)過程中，加強(qiáng)智能化控制系統(tǒng)的完善，促進(jìn)電流輸送的故障檢測(cè)規(guī)?；?、專業(yè)化升級(jí)。以此推動(dòng)可靠的高壓直流輸電線路保護(hù)系統(tǒng)的建立，加快對(duì)故障的排查與檢修速度，要從自動(dòng)研發(fā)的角度去進(jìn)行針對(duì)性的問題解決，提升繼電保護(hù)系統(tǒng)與我國電力發(fā)展的特點(diǎn)匹配，將具體的輸電問題進(jìn)行針對(duì)性解決。

3.2進(jìn)行科學(xué)有效的管理

安全可靠的運(yùn)行需要更完善的機(jī)制和系統(tǒng)來支撐它。作為電力公司，我們必須認(rèn)識(shí)到加強(qiáng)輸電網(wǎng)絡(luò)維護(hù)和輸電網(wǎng)絡(luò)的重要性。因此我們需要不斷強(qiáng)化經(jīng)營管理工作中的管理機(jī)制，更好地滿足電力客戶的需求。具體來說，輸電網(wǎng)應(yīng)配備專業(yè)的維修和維修人員和監(jiān)控人員，隨時(shí)根據(jù)運(yùn)行情況進(jìn)行檢查和記錄，有效控制所有設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)加強(qiáng)監(jiān)控他們的運(yùn)行狀態(tài)。在通過對(duì)獲得的狀況運(yùn)行的數(shù)據(jù)之后，系統(tǒng)要進(jìn)行數(shù)據(jù)分析得到其風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)相應(yīng)采取措施進(jìn)行處理。另外，在輸電網(wǎng)運(yùn)行中應(yīng)引入更先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，這樣來保證輸電網(wǎng)的運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性。例如，可以把計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等可以結(jié)合到輸電網(wǎng)絡(luò)操作中。先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)可以減少電力操作對(duì)人力的依賴，大大減少人力投資和資金成本的投入，同時(shí)還可以更好、更準(zhǔn)確地保證輸電網(wǎng)的運(yùn)行，提供更多的安全性和可靠性。為廣大消費(fèi)者保持穩(wěn)定、可靠的電力服務(wù)。

3.3加大配網(wǎng)調(diào)控自動(dòng)化建設(shè)

采用統(tǒng)一的監(jiān)控體系，及時(shí)規(guī)范監(jiān)控信息。不斷升級(jí)電力系統(tǒng)的信息化設(shè)備，定期進(jìn)行檢測(cè)和運(yùn)行維護(hù)，及時(shí)排查可能出現(xiàn)的安全隱患。同時(shí)，積極整合有效資源，實(shí)現(xiàn)分銷網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管業(yè)務(wù)自動(dòng)化建設(shè)的飛躍，同時(shí)提高城市配高壓線路線路的基本數(shù)據(jù)。目前，城市配高壓線路對(duì)配高壓線路運(yùn)行的控制措施不足?；静痪邆漯伨€、輸電變壓器等控制設(shè)備的故障診斷條件。為了提高供電的可靠性和服務(wù)水平，建議加快城市配高壓線路自動(dòng)化的建立和建設(shè)。假設(shè)配高壓線路自動(dòng)化是有效的。實(shí)施后，線路故障的隔離運(yùn)行時(shí)間將大大縮短，用戶的電源將盡快恢復(fù)，質(zhì)量服務(wù)將大大提高。

結(jié)語

綜上所述，我國的電力系統(tǒng)在不斷的完善與發(fā)展過程中，要想對(duì)高壓直流輸電線路繼續(xù)擴(kuò)大應(yīng)用，需要進(jìn)行理論上的技術(shù)創(chuàng)新，尤其是對(duì)于繼電保護(hù)技術(shù)的提升，應(yīng)當(dāng)提升工作人員的綜合素質(zhì);提升對(duì)于繼電保護(hù)的重視程度;提升科技創(chuàng)新在繼電保護(hù)中的應(yīng)用程度;最后還要提升政府在電力系統(tǒng)整體發(fā)展中的宏觀調(diào)控作用，多方共同發(fā)展才能在根本上對(duì)高壓直流輸電線路進(jìn)行綜合的升級(jí)與創(chuàng)新，進(jìn)一步促進(jìn)我國電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定發(fā)展。

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