高壓直流輸電線路繼電保護技術(shù)探討

趙璐

摘要：隨著電力行業(yè)的加速發(fā)展，直流輸電線路也得到了一定程度的發(fā)展。在高壓直流輸電線路中繼電保護技術(shù)有著重要的作用，因此要制定健全的保護措施。在我國地域特征以及能源分布的大背景下，高壓輸電線路具有極其廣闊的前景。但高壓直流輸電線路一般距離都相對較長，也比較容易出現(xiàn)故障。因此，繼電保護技術(shù)便成為了保護高壓直流輸電線路安全性和故障修復(fù)的關(guān)鍵所在。本文主要對高壓直流輸電線路繼電保護技術(shù)進行研究分析，旨在為后續(xù)高壓直流輸電線路的發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高壓直流;輸電線路;繼電保護技術(shù)

一、影響高壓直流輸電線路繼電保護的因素

1.電容電流

同傳統(tǒng)的線路相比，高壓直流輸電線路擁有較大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在其應(yīng)用過程中較小的自然功率和波阻，以及較大的電容等。然而這些特點在充分發(fā)揮功能的過程中，將極大的影響差動保護整定，因此要想促使可靠性和安全性在該線路中進行充分的體現(xiàn)，必須將科學(xué)的補償措施應(yīng)用于電容電流當(dāng)中。并且，受分布電容因素的左右，當(dāng)故障產(chǎn)生于高壓直流輸電線路中時，將會轉(zhuǎn)變線性關(guān)系在繼電器測量阻抗與故障距離之間的體現(xiàn)，導(dǎo)致雙曲正切函數(shù)得以產(chǎn)生，這一過程中，傳統(tǒng)的繼電保護措施無法有效的發(fā)揮自身功能。

2.過電壓

故障發(fā)生在高壓直流輸電線路中后，會延長電弧熄滅時間，嚴重時，甚至導(dǎo)致不消弧問題出現(xiàn)，受到電路電容的影響，兩端開關(guān)斷開時間并不一致，造成行波來回折反射，使整個系統(tǒng)的運行均受到極大的影響。

3.電磁應(yīng)用過程

高壓直流輸電線路一般比較長，在其供電運行時，故障分數(shù)將會發(fā)生較大變化，這就會一定程度的影響到高頻分量的電氣測量，進而導(dǎo)致半波算法不能確保其應(yīng)用，在在無法保證半波算法應(yīng)用，此時電流互感器就容易發(fā)生飽和現(xiàn)象。

二、繼電保護線路設(shè)計要點

1.線路主保護系統(tǒng)的設(shè)計要點

在進行線路主保護工作過程中，由于線路主保護系統(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償技術(shù)或者相差電流差動技術(shù)的垂直保護裝置。

2.線路后備保護系統(tǒng)的設(shè)計要點

線路后備保護系統(tǒng)在高壓直流輸電線路中發(fā)揮著主保護系統(tǒng)的輔助作用。在后備保護工作的開展過程中，工作人員首先需要對線路兩端的切除故障差進行關(guān)注，并要對接地距離與相間距離保護設(shè)備的整體配置問題進行關(guān)注。微機保護思想在繼電保護線路設(shè)計中的應(yīng)用，可以讓系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性得到全方位提升。并聯(lián)電抗器保護裝置和自動重合閘也是線路后背保護系統(tǒng)中不可缺失的要素。其中，前者在直流輸電線路出現(xiàn)故障以后，可以觸發(fā)相應(yīng)的自動保護裝置動作，并在故障問題超出線路所承受的標準的情況下出發(fā)并聯(lián)電抗器的保護動作。后者主要由單項重合閘、三相重合閘和快速重合閘等多種模式組成。工作人員需要從電壓水平入手，對不同模式的自動重合閘進行應(yīng)用。

三、變電系統(tǒng)繼電保護中存在的故障問題

在電力系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的過程中，可以依據(jù)運轉(zhuǎn)的實際情況，建立科學(xué)合理的電力保護措施。在電力系統(tǒng)中繼電保護設(shè)備的使用主要是對元件測量、連接邏輯、施行和輸出等方面的操作，這樣才能保證變電站的合理運轉(zhuǎn)。

1 ）在電力運行過程中要對繼電保護的裝置定時的、整體的檢測和保養(yǎng)。繼電保護裝置的嚴重故障是運轉(zhuǎn)失靈，這種情況很可能導(dǎo)致整個變電站系統(tǒng)無法正常運轉(zhuǎn)。應(yīng)對繼電保護裝置中存在的問題進行檢測，來保證整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

2）隱性故障是指隱蔽性高的設(shè)備故障。根本的解決辦法是降低隱性故障的概率，做好變電站繼電保護裝置的常規(guī)檢測和故障檢測，加強調(diào)查的強度和準確性，制定相應(yīng)的有效解決方案，建立和完善快速故障預(yù)警機制和故障響應(yīng)機制。這是保證變電站繼電保護裝置正常運行的最佳途徑。

四、高壓直流輸電線路繼電保護技術(shù)

1.行波保護

當(dāng)高壓直流輸電線發(fā)生故障后，會在線路中形成反行波，若想保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，則需要進行行波保護工作，這也是對整個輸電線路保護的關(guān)鍵性工作，現(xiàn)階段，行波保護措施主要有兩種方案，分別為SIEMENS 方案與 ABB 方案，其中 SIEMENS 方案主

要是以電壓積分為原理，起保護時間在 16-20s 之間，相較于 ABB 方案，其起啟動時間較長，但卻具有更強的抗干擾性;ABB 方案基于極電波和地模波原理，能夠在很短的時間內(nèi)檢測出反行波， 并采取相應(yīng)的保護措施。為了進一步的提升行波保護的質(zhì)量，相關(guān)研究人員也引進了形態(tài)學(xué)梯度技術(shù)和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波技術(shù)，但是這兩種技術(shù)都存在的一定的缺點，需要進一步的進行完善和優(yōu)化。

2.微分欠壓保護

微分欠壓保護主要通過對電壓幅度的變化以及電壓微分值的幅度進行檢測來實現(xiàn)保護。它是作為高壓直流輸電的主要保護措施而存在的，同時也是行波保護的后備保護措施。當(dāng)前，SIEMENS 與 ABB 的微分欠壓保護的工作方式都基本相同，即都是通過對電壓幅度的變化以及電壓微分值的幅度進行檢測來實現(xiàn)保護。微分欠壓保護能夠在行波保護失去作用時，起到后備的保護作用。但值得注意的是，由于其耐電阻過渡能力相對有限，所以雖然與行波保護相比具有靈敏度和可靠性較強的特點，卻依舊需要改善。

3.低電壓保護

高壓直流輸電線路在運行的工程中比較常見的繼電保護措施為低電壓保護。這種保護措施能夠檢測電壓幅度變化數(shù)值，并進行合理應(yīng)用。低電壓保護的過程中，會面臨不同的保護對象，該保護措施聯(lián)通線路低電壓和機控低電壓，充分發(fā)揮保護功能。使用機控低電壓能夠保證更低的保護定值。若線路運行的過程中出現(xiàn)故障，能夠及時封閉故障極。線路低電壓在故障的影響下會重新啟動程序，通過這種方式達到保護線路的目的。應(yīng)用低電壓保護措施的過程中，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過于單一，因此在判斷依據(jù)的過程中缺乏科學(xué)性，導(dǎo)致工作人員不能合理判斷故障位置和出現(xiàn)的原因，影響了后續(xù)檢修和維護工作。

4.縱連電流差動保護技術(shù)

縱連電流差動保護技術(shù)的主要特點就是應(yīng)用雙端電氣量從而實現(xiàn)絕對選擇性，在此過程中，縱連電流差動保護能夠起到切除高阻故障的作用。當(dāng)前，縱連電流差動保護系統(tǒng)還存在一些問題，例如等待時間長、運行速度慢等，因此，技術(shù)人員能夠使用電容電流補償技術(shù)，從而提升差動保護的靈敏度，也可以通過區(qū)域內(nèi)或區(qū)域外的電流突變差別來確定故障方向。

結(jié)束語：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，要想對高壓直流輸電線路繼續(xù)擴大應(yīng)用，需要進行理論上的技術(shù)創(chuàng)新，尤其是對于繼電保護技術(shù)的提升，應(yīng)當(dāng)提升工作人員的綜合素質(zhì); 提升對于繼電保護的重視程度; 提升科技創(chuàng)新在繼電保護中的應(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)展才能在根本上對高壓直流輸電線路進行綜合的升級與創(chuàng)新，進一步促進我國電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定發(fā)展。

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