高壓直流輸電線路繼電保護技術初探

楊濤

摘 要： 隨著我國社會經濟的不斷進步，電力資源的重要性與日俱增，當前，我國電力系統建設力度依然在持續加大。高壓直流輸電線路在的電網建設以其極大的優勢得到了越來越廣泛地應用，從長遠來看，高壓直流輸電線路有著十分廣闊的發展前景。本文將首先探討高壓直流輸電線路繼電保護的影響因素，然后就其中存在的問題展開詳細分析，最后重點深入研究高壓直流輸電線路繼電保護技術，希望能夠提供給相關人員作為借鑒和參考。

引言：

電力系統中的繼電保護裝置對于電力系統運行的可靠性、安全性有著至關重要的作用。尤其對于高壓直流輸電線路來說，具有較大的容量，并且傳輸距離較遠，往往需要在不同地形條件、不同氣候條件下跨越多個地區，因此發生故障的概率更高。所以，這對于高壓直流輸電線路繼電保護提出了更高的技術要求。

一、高壓直流輸電線路繼電保護的影響因素

（一）電容電流

高壓直流輸電線路與傳統輸電線路相比，其最為顯著的優勢體現在輸電過程中自然功率小、波阻小和電容大。然而正是因為具有這些優勢，所以提升線路的可靠性與安全性就需要在電容電流中運用補償措施。而且，當高壓直流輸電線路中出現故障以后，基于分布電容影響，繼電器測量阻抗與故障距離的線性關系將會轉變，呈現出雙曲正切函數。在這樣的狀況下，傳統的繼電保護措施無法有效發揮作用。

（二）過電壓

當線路中產生故障后，電弧熄滅時間將會延長，甚至會出現電路不消弧現象。這種情況下，電路電容必然會受其影響，如果兩端開關無法在同時斷開，發生來回折返射現象，必然影響后續系統的正常運行。

（三）電磁應用過程

高壓直流輸電線路在實際使用中，其線路較長，如果電路中發生故障，就會產生較大高頻分量幅值，從而使得高頻分量的濾出過程難度加大，從而導致電氣測量結果偏差加大；而且，在高頻分量的計算中，如果電器測量的準確性無法得到保證，則在電流互感器中有很高概率會出現飽和現象。

二、當前高壓直流輸電線路繼電保護中存在的主要問題

（一）線路可靠性不高

對高壓直流輸電線路繼電保護技術原理展開深入分析，可以看到當前的繼電保護技術依然存在著理論基礎不完善，可靠性不足的問題。由于高壓輸電線路主保護自身不具備較高的靈敏度，而且投入使用的時間不長，所以有著較高的采樣率要求，也使得這些高壓輸電線路繼電保護不具備較強的抗干擾能力[1]。而且就其后備保護來說，差動保護靈敏度不高，保護動作執行時間較長，而且低壓保護同樣不具備較高的靈敏度，對低壓保護的選擇也無法施加積極影響。

（二）保護種類單一，保護原理不足

就當前高壓直流輸電線路繼電保護的配置來看，繼電保護類型并不多，而且可靠性一直以來并不理想。當故障發生以后，無法真正達到保護目的。通常來說，高壓直流輸電與高壓交流輸電，最大的不同在于能量集中頻帶的不同，而在其他很多方面并沒有很大的差異。高壓交流輸電繼電保護的可靠性較為理想，并且對于采樣率沒有較高的要求。這些優勢都值得高壓直流輸電線路在繼電保護設計過程中積極借鑒。

三、高壓直流輸電線路繼電保護技術討論

（一）行波保護技術

行波保護技術，是高壓直流輸電線路繼電保護技術中最重要的一種，對高壓直流輸電線路中的故障類型，該技術有很好的識別能力。并且在識別過程中，從故障點會發出反行波，向兩端傳輸，通過在兩端接受反行波，就能夠對線路故障做出相對準確的判斷。當前，高壓直流輸電線路的行波保護主要包括以下兩種不同的方案。第一種為ABB方案：ABB方案以極波作為行波采用，從而對線路中的故障做出鑒別和判斷；第二種為SIEMENS方案：SIEMENS方案則將電壓微分作為啟動判斷、鑒別故障的依據，當接受反行波以后，在10ms內技能偶對突變量實施微分，并以此為依據對故障做出判斷和鑒別。ABB方案與SIEMENS方案在具體檢測的方式上和效果上，均有一定的不同，二者各自具有相對的優勢。ABB方案檢測較快，然而起抗干擾能力不足；SIEMENS方案由于需要實施微分，所以檢測速度與ABB方案相比較慢，但是也正是因為微分的作用，使得該方案具有較強的抗干擾能力。

需要特別指出的是，行波保護技術也尤其固有的缺點，因此在使用過程中必須結合實際狀況。比如，行波保護技術對采樣率有著較高的要求，理論基礎不夠深厚，技術持續能力補償，以及耐過渡電阻能力不足等等。所以，對于行波保護技術的優化研究還在展開，其重點集中在可靠性優化和靈敏性優化方面。

（二）微分欠壓保護技術

微分欠壓保護技術在實際應用中，通常不僅僅作為一種線路主保護技術存在，而且常被作為行波技術的后備保護技術而存在。該技術對于高壓直流輸電線路的保護主要是基于檢測電壓微分值與幅值來達到的。微分欠壓保護技術被用來作為行波技術的后備保護，是因為這兩種方案之間具有相同原理，而且具有相同的電壓微分定值，只是二者的上升沿時間略有不同，分別為6ms和20ms，這就是的微分欠壓保護技術能夠用作后備保護，一旦上升沿寬度不足，或者興波保護實效的情況下，微分欠壓保護技術的保護作用就得以發揮。與行波保護相比，微分欠壓保護技術具有較高的準確度然而低耐電阻能力和運行速度有著明顯的劣勢[2]。

（三）低電壓保護技術

低電壓保護技術對高壓直流輸電線路的故障的判斷是通過檢測電壓幅值來實現的，該技術往往用來作為微分欠壓保護的后備保護技術。通過前文的分析我們已經知道，微分欠壓保護技術與行波保護技術都不具備較高的耐過渡電阻能力，所以當高阻故障出現時，上述兩種保護技術都難以發揮保護作用，低電壓保護則能夠將高阻故障予以排除。然而，就當前高壓直流輸電線路的實際配置狀況來看，低電壓保護往往并沒有配備。低電壓保護技術一般分為一下兩種，一種為線路地壓保護，一種為極控地壓保護。其中前者的定值更高，保護動作實施以后，會重啟程序；后者保護動作實施以后，會封鎖故障極端。

（四）縱聯電流差動保護技術

這種保護技術在實際應用中常被用來作為高野直流輸電線路的后備保護技術，其對故障的判斷是通過檢測雙端電氣量來實現的，通常用來作為高阻故障的切除技術。就其實際應用效果來說，縱聯電流差動保護技術僅僅通過對電流量端加和作為差動的判斷依據，而并沒有考慮線路的電容、電流等其他參數，所以故障判斷時間較長，保護執行動作較為緩慢。而且，使用該技術還有可能曹正誤動。因此盡管電流差動保護裝置具有的高速度、高靈敏度優勢，然而在高壓直流輸電線路中卻無法得到有效發揮。因此，該技術的實際應用依然需要不斷優化以提升其性能。

四、小結

綜上所述，高壓直流線路具有較為顯著的應用優勢，然而由于其容量大，傳輸距離遠，所以發生故障的概率較高，這對繼電保護無疑有著更高的要求。本文重點探討和分析了集中高壓直流輸電線路繼電保護技術，希望能夠幫助高壓輸電線路更加穩定可靠的運行。

參考文獻

[1]郭偉紅，張磊，王萌，馬曉東. 高壓直流輸電線路繼電保護技術研究[J].科技創新導報，2014，（25）：26.

[2]何鐘原.高壓直流輸電線路繼電保護技術探討[J].科技風，2016，（04）：6-7.

作者簡介：性別：男，出生年份月份：1973.11，民族：漢，籍貫（省、市）：安徽省淮南市，主要研究方向 電氣技術自動化專業（如繼電保護等）。