特高壓輸電線路繼電保護(hù)的原理與技術(shù)

摘要：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，電力供應(yīng)需求也與日俱增，超高壓輸電線路已經(jīng)難以滿足當(dāng)下的社會(huì)電力供應(yīng)需求。在這種情況下，特高壓輸電技術(shù)得到快速發(fā)展，特高壓輸電線路的應(yīng)用將使現(xiàn)有的電網(wǎng)技術(shù)得到質(zhì)的提升。本文將對(duì)特高壓輸電線路進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，在此基礎(chǔ)上，對(duì)其繼電保護(hù)原理和技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：特高壓；輸電線路；繼電保護(hù)；原理；技術(shù)

特高壓輸電技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用是保障電力系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的關(guān)鍵，特高壓輸電線路正逐漸成為我國(guó)電網(wǎng)的骨干網(wǎng)架。特高壓輸電線路具有距離長(zhǎng)、損耗低等特點(diǎn)。與超高壓輸電線路相比，特高壓線路的導(dǎo)線直徑、阻抗角、傳輸功率、相間電容、線路電容電流都有所增大，阻抗有所下降，這都對(duì)繼電保護(hù)產(chǎn)生較大影響，因此，有必要對(duì)特高壓輸電線路的繼電保護(hù)原理和技術(shù)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究。

一、特高壓輸電線路簡(jiǎn)介

近二十年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)增長(zhǎng)，電力需求也不斷增長(zhǎng)，超高壓輸電技術(shù)已經(jīng)難以滿足未來(lái)的電力供應(yīng)需求，因此特高壓輸電技術(shù)是我國(guó)電力系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。特高壓輸電技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠滿足電力增長(zhǎng)需求，還能夠降低電網(wǎng)投資，優(yōu)化資源配置，減少線路損耗，提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。特高壓輸電線路的優(yōu)點(diǎn)是能夠進(jìn)行遠(yuǎn)距離、大容量的電力傳輸，具有較好的經(jīng)濟(jì)性，能夠節(jié)省線路走廊。但在特高壓輸電線路的建設(shè)過(guò)程中，系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題不容易解決。繼電保護(hù)技術(shù)是保證特高壓輸電線路穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，因此對(duì)其進(jìn)行研究是發(fā)展特高壓輸電技術(shù)的關(guān)鍵。只有研究出更先進(jìn)的特高壓繼電保護(hù)技術(shù)，才能為特高壓輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障[1]。

二、繼電保護(hù)原理與技術(shù)

（一）縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)

縱聯(lián)保護(hù)的原理是發(fā)生線路故障時(shí)，使線路兩側(cè)發(fā)生縱向聯(lián)系，進(jìn)行信息交換，作為故障排查的判斷依據(jù)，并有選擇的快速切出全線故障的繼電保護(hù)技術(shù)。其中，判斷依據(jù)是線路兩側(cè)判別量的特定關(guān)系，通過(guò)判別量的交換和與本側(cè)判別量的對(duì)照分析，對(duì)故障發(fā)生位置進(jìn)行判斷，區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障。縱聯(lián)保護(hù)的主要方式包括鎖閉式、允許式縱聯(lián)距離保護(hù)和縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)等[2]。

（二）縱聯(lián)距離保護(hù)技術(shù)

縱聯(lián)距離保護(hù)根據(jù)方向判別元件動(dòng)作情況對(duì)線路兩側(cè)的故障方向進(jìn)行比較，判斷線路故障的發(fā)生位置。如果是內(nèi)部故障，則線路兩側(cè)的故障方向都是正方向。如果是外部故障，則必定有一側(cè)的故障方向是反方向。縱聯(lián)距離保護(hù)發(fā)揮作用的基本條件是具有明確的方向性，能夠?qū)Ω鞣N對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)故障作出快速反應(yīng)，能夠?qū)Ρ揪€路全長(zhǎng)進(jìn)行可靠保護(hù)，并且能夠?qū)ο到y(tǒng)振動(dòng)或二次回路斷線采取閉鎖措施。這種保護(hù)方式不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化所影響，并且能夠根據(jù)不同的線路情況采用相應(yīng)的動(dòng)作特性。

（三）縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)技術(shù)

縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)技術(shù)通過(guò)對(duì)線路兩側(cè)電流相位進(jìn)行比較，選擇保護(hù)行為。若故障線路兩側(cè)電流的相位相同，則保護(hù)被閉鎖，若相反，則保護(hù)動(dòng)作跳閘。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)是裝置簡(jiǎn)單，對(duì)全相狀態(tài)中的對(duì)稱(chēng)故障和不對(duì)稱(chēng)故障都能作出反應(yīng)，而且不受系統(tǒng)振蕩、回路斷線影響，能夠在非全相狀態(tài)和單相重合閘過(guò)程中繼續(xù)提供繼電保護(hù)。但是該保護(hù)技術(shù)對(duì)信道有較高要求，需要實(shí)現(xiàn)兩側(cè)保護(hù)的聯(lián)跳。若信道停止使用，該保護(hù)會(huì)退出運(yùn)行，所以需要采取后備保護(hù)措施[3]。

（四）分相電流差動(dòng)縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)

分相差動(dòng)縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于該保護(hù)技術(shù)擁有絕對(duì)選擇性，在一般輸電線路中，是一種較為理想的保護(hù)方式。其保護(hù)原理以基爾霍夫電流定律為基礎(chǔ)，不受系統(tǒng)振蕩、運(yùn)行方式影響，過(guò)渡電阻對(duì)其影響也較小，且本身具備選相功能。但是在特高壓輸電線路中，發(fā)生區(qū)外故障時(shí)，兩端電流受分布電容電流的影響較大，會(huì)影響其正常工作，所以需要采取補(bǔ)償措施，尤其是補(bǔ)償暫態(tài)電容電流算法。如果沒(méi)有補(bǔ)償措施，該保護(hù)技術(shù)不適合在特高壓輸電線路中使用。

（五）負(fù)序方向縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)

由于負(fù)序分量存在于故障的全過(guò)程中，可以對(duì)不對(duì)稱(chēng)故障發(fā)生的全過(guò)程進(jìn)行可靠反應(yīng)，不受系統(tǒng)振蕩的影響。但該繼電保護(hù)技術(shù)的靈敏度受系統(tǒng)運(yùn)行方式和線路換位情況影響，不能對(duì)三相短路故障進(jìn)行可靠反應(yīng)。可以為負(fù)序功率方向元件加配正序故障分量方向元件，或相電流電壓突變量方向元件，對(duì)三相短路進(jìn)行專(zhuān)門(mén)反應(yīng)。如此一來(lái)就是一種較為完善的縱聯(lián)保護(hù)，這種繼電保護(hù)技術(shù)的理論和實(shí)踐較為成熟，但是不能作為特高壓輸電線路的主保護(hù)[4]。

（六）工頻變化量縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)

工頻變化量縱聯(lián)保護(hù)能夠?qū)θ嗪头侨酄顟B(tài)的各種線路故障作出反應(yīng)，而且動(dòng)作速度快，不受系統(tǒng)振蕩、負(fù)荷電流的影響。該繼電保護(hù)技術(shù)在220kV和500kV的輸電線路中的應(yīng)用取得了較好效果。但是只能在故障發(fā)生的初瞬間做出反應(yīng)，不能在故障全過(guò)程中進(jìn)行反應(yīng)。而且其靈敏度受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響，具有不確定性。

（七）工頻故障分量距離保護(hù)技術(shù)

工頻故障分量距離保護(hù)技術(shù)的測(cè)量信號(hào)是電力故障引起的分量電流和電壓信號(hào)，動(dòng)作性能不受非故障狀態(tài)影響，無(wú)需加振蕩閉鎖。工頻故障分量距離保護(hù)不能反映系統(tǒng)振蕩和故障前負(fù)荷量。其阻抗繼電器只反映故障分量的工頻穩(wěn)態(tài)量，不反映暫態(tài)分量，性能較穩(wěn)定。該繼電保護(hù)技術(shù)具有較快的反應(yīng)速度，阻抗繼電器本身具備選相能力。

三、結(jié)語(yǔ)

總而言之，繼電保護(hù)技術(shù)是保證特高壓輸電線路能夠穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，本文主要介紹了縱聯(lián)距離保護(hù)技術(shù)、負(fù)序方向縱聯(lián)保護(hù)技術(shù)等多種繼電保護(hù)技術(shù)，這些繼電保護(hù)技術(shù)在以往的使用過(guò)程中都取得了一定效果，但在特高壓輸電線路中的使用還要根據(jù)特高壓線路特點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]申志成.特高壓輸電線路繼電保護(hù)問(wèn)題的研究[D].華北電力大學(xué)（北京），2016.

[2]楊帥雄.基于故障暫態(tài)分量的高壓輸電線路繼電保護(hù)方法研究[D].湖南大學(xué)，2011.

[3]薛炳磊.1000kV特高壓線路繼電保護(hù)特殊問(wèn)題的分析與研究[D].山東大學(xué)，2009.

[4]劉浩芳.特高壓輸電線路保護(hù)新原理及自適應(yīng)重合閘技術(shù)的研究[D].華北電力大學(xué)（河北），2007.

作者簡(jiǎn)介：陳俊（1992），男，漢族，江蘇江都人，本科，助理工程師，研究方向：江蘇特高壓電網(wǎng)。