特高壓輸電線路繼電保護(hù)的原理與技術(shù)分析

陳臣 史博仁 詹穎威 任晨曦

摘要：在我國(guó)電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際應(yīng)用中，高壓輸電線路系統(tǒng)占據(jù)著主導(dǎo)地位，其自身優(yōu)勢(shì)較為明顯，能夠有效促進(jìn)我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展。因此，使用繼電保護(hù)技術(shù)對(duì)高壓輸電線路進(jìn)行有效保護(hù)意義重大，繼電保護(hù)技術(shù)能夠有效保障高壓輸電線路的運(yùn)行效率及運(yùn)行質(zhì)量，為高壓輸電線路的應(yīng)用和發(fā)展鋪平道路。

關(guān)鍵詞：高壓輸電線路;繼電保護(hù)技術(shù);研究

引言

電力工程在社會(huì)實(shí)踐中發(fā)揮著巨大的作用，強(qiáng)調(diào)電力工程建設(shè)的質(zhì)量提升，同時(shí)關(guān)注電力工程的穩(wěn)定運(yùn)行，這于實(shí)踐來(lái)講意義顯著。在電力行業(yè)迅速發(fā)展的當(dāng)今社會(huì)，高壓輸電線路工程逐步的運(yùn)用渠道交流輸電，并成為了現(xiàn)階段輸電的主要方式，所以為了保證輸電的穩(wěn)定和安全，強(qiáng)調(diào)高壓輸電線路有突出的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。繼電保護(hù)技術(shù)在高壓輸電線路當(dāng)中的應(yīng)用對(duì)線路安全和運(yùn)行穩(wěn)定發(fā)揮著重要作用，所以分析研究繼電保護(hù)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用有顯著價(jià)值。人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)實(shí)踐中的利用實(shí)現(xiàn)了繼電保護(hù)的加強(qiáng)，這為高壓輸電線路保護(hù)效果提升打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，所以分析相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用等有顯著價(jià)值。

1、特高壓輸電線路繼電保護(hù)的基本原理

繼電保護(hù)是目前電力線路安全和元件安全保證中使用的重要手段，其具體指的是對(duì)電力系統(tǒng)中發(fā)生的故障或異常情況進(jìn)行檢測(cè)，從而發(fā)出報(bào)警信號(hào)，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。就應(yīng)用實(shí)踐中的繼電保護(hù)分析來(lái)看，其基本的任務(wù)是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)自動(dòng)的進(jìn)行設(shè)備故障的系統(tǒng)切除，或者是進(jìn)行故障信號(hào)的發(fā)出，基于故障信號(hào)，相關(guān)人員可以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的排除以及工況的調(diào)整，這樣，設(shè)備損壞或者是相鄰區(qū)域供電影響問(wèn)題會(huì)得到有效的控制?；诶^電保護(hù)的基本原理和任務(wù)實(shí)現(xiàn)做分析，其基本的原理結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2、繼電保護(hù)在高壓輸電線路當(dāng)中的應(yīng)用價(jià)值

分析研究繼電保護(hù)在高壓輸電線路中的具體利用，明確繼電保護(hù)在實(shí)踐中的應(yīng)用價(jià)值，這對(duì)于肯定繼電保護(hù)和應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)有突出的現(xiàn)實(shí)意義。總結(jié)高壓輸電線路當(dāng)中的繼電保護(hù)應(yīng)用，其主要價(jià)值體現(xiàn)在兩個(gè)方面。

（1）繼電保護(hù)的應(yīng)用有效預(yù)防了高壓輸電線路故障。對(duì)高壓輸電線路的運(yùn)行做分析發(fā)現(xiàn)其故障的產(chǎn)生與保護(hù)不利有顯著的關(guān)系。研究表明，在高壓輸電線路的運(yùn)行實(shí)踐中，總結(jié)分析線路運(yùn)行可能出現(xiàn)的故障，并針對(duì)故障進(jìn)行保護(hù)措施的利用，這樣，線路故障的發(fā)生率會(huì)顯著降低，故障對(duì)線路輸電的實(shí)際效果也會(huì)明顯的減弱。在高壓輸電線路當(dāng)中應(yīng)用繼電保護(hù)，使其對(duì)線路故障進(jìn)行預(yù)防，這樣線路自身的安全性表現(xiàn)會(huì)更加的突出。

（2）高壓輸電線路當(dāng)中的繼電保護(hù)利用能夠?yàn)榫€路運(yùn)維成本節(jié)約提供幫助?；诟邏狠旊娋€路的運(yùn)行實(shí)踐做分析，在一般的情況下，線路運(yùn)維的成本相對(duì)比較低廉，但是在線路出現(xiàn)故障的時(shí)候，因?yàn)橐鼡Q設(shè)備或者是線路，所以維修成本會(huì)顯著提升。再者，如果故障不能及時(shí)的預(yù)防，其會(huì)導(dǎo)致高壓輸電線路的故障范圍擴(kuò)大和設(shè)備、元件損壞數(shù)量增多，這會(huì)造成比較大的經(jīng)濟(jì)損失。強(qiáng)調(diào)高壓輸電線路中的繼電保護(hù)技術(shù)利用，預(yù)防故障，因?yàn)楣收显斐傻木S修成本提升現(xiàn)象會(huì)得到有效的控制。

3、特高壓輸電線路繼電保護(hù)的原理與技術(shù)應(yīng)用

3.1、微分欠壓保護(hù)

高壓輸電線路的微分欠壓保護(hù)技術(shù)是通過(guò)采用電壓幅值水平、電壓微分?jǐn)?shù)值對(duì)線路進(jìn)行有效保護(hù)，高壓輸電線路的主保護(hù)、后備保護(hù)是其主要形式。通過(guò) ABB、SIEMEN 方案分析可得出，微分欠壓保護(hù)技術(shù)主要是利用電壓水及電壓微分的測(cè)量數(shù)據(jù)作為實(shí)現(xiàn)的依據(jù)。微分欠壓保護(hù)技術(shù)在測(cè)定 20ms 的電壓微分定值上升延展過(guò)程中，如發(fā)生行波保護(hù)退出運(yùn)行的情況，則此技術(shù)能用有效發(fā)揮其后備保護(hù)的作用。但與此同時(shí)，微分欠壓保護(hù)技術(shù)仍存在不少缺點(diǎn)，例如，耐過(guò)渡電阻性能有限及靈敏度較低等問(wèn)題，因此，電網(wǎng)企業(yè)需加強(qiáng)微分欠壓保護(hù)技術(shù)的研究，有效解決其缺陷和問(wèn)題。

3.2、行波暫態(tài)量保護(hù)

高壓輸電線路出現(xiàn)故障時(shí)產(chǎn)生的反行波現(xiàn)象，將會(huì)對(duì)高壓輸電線路系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定造成不利影響，因此，電網(wǎng)企業(yè)需采取有效的行波暫態(tài)量保護(hù)技術(shù)對(duì)高壓輸電線路進(jìn)行有效保護(hù)，以此保障線路運(yùn)行的穩(wěn)定性。行波暫態(tài)量保護(hù)可分為有通道行波保護(hù)及無(wú)通道行波保護(hù)，有通道行波保護(hù)又能夠分為行波電流極性比較式方向保護(hù)、行波幅值比較式方向保護(hù)、行波極性比較式方向保護(hù)、行波判別式比較式方向保護(hù)及行波差動(dòng)保護(hù)?，F(xiàn)如今，電網(wǎng)企業(yè)通常采用ABB、SIEMEN 方案開展行波保護(hù)，在 ABB 方案中，電網(wǎng)企業(yè)通過(guò)地模波與極波的測(cè)量原理，對(duì)反行波圖變量進(jìn)行有效檢測(cè)。同時(shí)，電網(wǎng)企業(yè)還能夠通過(guò)電流圖變量、微分啟動(dòng)圖變量、用電壓圖變量等方式，在特殊情況下對(duì)其進(jìn)行有效識(shí)別。SIEMEN 方案主要利用電壓積分原理對(duì)反行波實(shí)行保護(hù)措施，相較 ABB 方案，其抗干擾能力有所提升，但是啟動(dòng)保護(hù)的速度則較為緩慢。兩種反行波保護(hù)措施在具體實(shí)施過(guò)程中也存在一定缺陷，如耐過(guò)渡電阻能力不理想、理論系統(tǒng)不嚴(yán)謹(jǐn)、整定依據(jù)缺乏等缺點(diǎn)。因此，電網(wǎng)企業(yè)需對(duì)其進(jìn)行有效、完善地處理，在行波保護(hù)判斷過(guò)程中，應(yīng)對(duì)故障線路通過(guò)不同電阻的電壓變量圖進(jìn)行合理分析，制定有效的保護(hù)方案，同時(shí)，結(jié)合高壓輸電線路的實(shí)際運(yùn)行狀況，選擇有效的行波保護(hù)措施，以此保障高壓輸電線路的安全穩(wěn)定。

3.3、縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)

通過(guò)使用雙、多端電氣量，有效保障線路故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作的絕對(duì)選擇性，是縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)的技術(shù)原理。在高壓輸電線路的應(yīng)用過(guò)程中，電網(wǎng)企業(yè)利用構(gòu)造差動(dòng)判據(jù)及兩端加電流對(duì)線路進(jìn)行保護(hù)，極易忽略高壓輸電線路分布電容的影響作用，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)的判據(jù)在暫態(tài)過(guò)程結(jié)束后才能成立。因此，縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)技術(shù)的主要作用是切除高阻故障，有效延長(zhǎng)確認(rèn)故障后投入的時(shí)間，屬于高壓輸電線路中的后備保護(hù)。

3.4、低電壓保護(hù)

高壓輸電線路低壓保護(hù)技術(shù)的主要作用是對(duì)電壓幅值水平的檢測(cè)，但是，其技術(shù)未能在高壓輸電線路工程中得到廣泛應(yīng)用，其在繼電保護(hù)方面的研究、依據(jù)、原理等技術(shù)知識(shí)也較少被提及。極控低電壓保護(hù)技術(shù)及線路低電壓保護(hù)技術(shù)是當(dāng)前電網(wǎng)企業(yè)最主要的兩種技術(shù)方式，相較線路低電壓保護(hù)技術(shù)，極控低電壓保護(hù)技術(shù)存在保護(hù)定值低，保護(hù)動(dòng)作能夠?qū)е鹿收祥]鎖等特點(diǎn)。而線路低電壓保護(hù)技術(shù)則會(huì)在線路出現(xiàn)故障時(shí)，觸發(fā)其重新啟動(dòng)程序，因此，線路低電壓保護(hù)技術(shù)在高壓輸電線路中的應(yīng)用較為普遍。低電壓保護(hù)技術(shù)操作較為簡(jiǎn)便，但是，其具有反應(yīng)速度緩慢、整定依據(jù)不足、無(wú)法區(qū)分線路高阻故障及區(qū)外故障等明顯缺點(diǎn)，因此，在未來(lái)技術(shù)發(fā)展中，仍有大量問(wèn)題需要得到有效解決。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，繼電保護(hù)技術(shù)對(duì)電網(wǎng)發(fā)展具有重要的作用，電網(wǎng)企業(yè)需深入探索高壓輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，并采用相應(yīng)的繼電保護(hù)技術(shù)對(duì)高壓輸電線路系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行有效保護(hù)。與此同時(shí)，電網(wǎng)企業(yè)還需發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的不足，對(duì)其進(jìn)行完善和改進(jìn)，加強(qiáng)高壓輸電線路系統(tǒng)運(yùn)行問(wèn)題隱患的探索，為未來(lái)我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展提供有效保障。

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