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(hù)技術(shù)有著重要的作用，因此要制定健全的保護(hù)措施。在我國(guó)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(duì)較長(zhǎng)，也比較容易出現(xiàn)故障。因此，繼電保護(hù)技術(shù)便成為了保護(hù)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(duì)高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)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(hù)技術(shù)

一、影響高壓直流輸電線路繼電保護(hù)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(shì)，主要體現(xiàn)在其應(yīng)用過(guò)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(diǎn)在充分發(fā)揮功能的過(guò)程中，將極大的影響差動(dòng)保護(hù)整定，因此要想促使可靠性和安全性在該線路中進(jìn)行充分的體現(xiàn)，必須將科學(xué)的補(bǔ)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(shí)，將會(huì)轉(zhuǎn)變線性關(guān)系在繼電器測(cè)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(guò)程中，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)措施無(wú)法有效的發(fā)揮自身功能。

2.過(guò)電壓

故障發(fā)生在高壓直流輸電線路中后，會(huì)延長(zhǎng)電弧熄滅時(shí)間，嚴(yán)重時(shí)，甚至導(dǎo)致不消弧問(wèn)題出現(xiàn)，受到電路電容的影響，兩端開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)間并不一致，造成行波來(lái)回折反射，使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行均受到極大的影響。

3.電磁應(yīng)用過(guò)程

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

二、繼電保護(hù)線路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.線路主保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在進(jìn)行線路主保護(hù)工作過(guò)程中，由于線路主保護(hù)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(guò)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(bǔ)償技術(shù)或者相差電流差動(dòng)技術(shù)的垂直保護(hù)裝置。

2.線路后備保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

線路后備保護(hù)系統(tǒng)在高壓直流輸電線路中發(fā)揮著主保護(hù)系統(tǒng)的輔助作用。在后備保護(hù)工作的開(kāi)展過(guò)程中，工作人員首先需要對(duì)線路兩端的切除故障差進(jìn)行關(guān)注，并要對(duì)接地距離與相間距離保護(hù)設(shè)備的整體配置問(wèn)題進(jìn)行關(guān)注。微機(jī)保護(hù)思想在繼電保護(hù)線路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，可以讓系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性得到全方位提升。并聯(lián)電抗器保護(hù)裝置和自動(dòng)重合閘也是線路后背保護(hù)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(dòng)保護(hù)裝置動(dòng)作，并在故障問(wèn)題超出線路所承受的標(biāo)準(zhǔn)的情況下出發(fā)并聯(lián)電抗器的保護(hù)動(dòng)作。后者主要由單項(xiàng)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(duì)不同模式的自動(dòng)重合閘進(jìn)行應(yīng)用。

三、變電系統(tǒng)繼電保護(hù)中存在的故障問(wèn)題

在電力系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，可以依據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際情況，建立科學(xué)合理的電力保護(hù)措施。在電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)設(shè)備的使用主要是對(duì)元件測(cè)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(yùn)轉(zhuǎn)。

1 ）在電力運(yùn)行過(guò)程中要對(duì)繼電保護(hù)的裝置定時(shí)的、整體的檢測(cè)和保養(yǎng)。繼電保護(hù)裝置的嚴(yán)重故障是運(yùn)轉(zhuǎn)失靈，這種情況很可能導(dǎo)致整個(gè)變電站系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。應(yīng)對(duì)繼電保護(hù)裝置中存在的問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)，來(lái)保證整個(gè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)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(hù)裝置的常規(guī)檢測(cè)和故障檢測(cè)，加強(qiáng)調(diào)查的強(qiáng)度和準(zhǔn)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(jī)制和故障響應(yīng)機(jī)制。這是保證變電站繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行的最佳途徑。

四、高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)

1.行波保護(hù)

當(dāng)高壓直流輸電線發(fā)生故障后，會(huì)在線路中形成反行波，若想保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，則需要進(jìn)行行波保護(hù)工作，這也是對(duì)整個(gè)輸電線路保護(hù)的關(guān)鍵性工作，現(xiàn)階段，行波保護(hù)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(hù)時(shí)間在 16-20s 之間，相較于 ABB 方案，其起啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，但卻具有更強(qiáng)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(shí)間內(nèi)檢測(cè)出反行波， 并采取相應(yīng)的保護(hù)措施。為了進(jìn)一步的提升行波保護(hù)的質(zhì)量，相關(guān)研究人員也引進(jìn)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(diǎn)，需要進(jìn)一步的進(jìn)行完善和優(yōu)化。

2.微分欠壓保護(hù)

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

3.低電壓保護(hù)

高壓直流輸電線路在運(yùn)行的工程中比較常見(jiàn)的繼電保護(hù)措施為低電壓保護(hù)。這種保護(hù)措施能夠檢測(cè)電壓幅度變化數(shù)值，并進(jìn)行合理應(yīng)用。低電壓保護(hù)的過(guò)程中，會(huì)面臨不同的保護(hù)對(duì)象，該保護(hù)措施聯(lián)通線路低電壓和機(jī)控低電壓，充分發(fā)揮保護(hù)功能。使用機(jī)控低電壓能夠保證更低的保護(hù)定值。若線路運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)故障，能夠及時(shí)封閉故障極。線路低電壓在故障的影響下會(huì)重新啟動(dòng)程序，通過(guò)這種方式達(dá)到保護(hù)線路的目的。應(yīng)用低電壓保護(hù)措施的過(guò)程中，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過(guò)于單一，因此在判斷依據(jù)的過(guò)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(hù)工作。

4.縱連電流差動(dòng)保護(hù)技術(shù)

縱連電流差動(dòng)保護(hù)技術(shù)的主要特點(diǎn)就是應(yīng)用雙端電氣量從而實(shí)現(xiàn)絕對(duì)選擇性，在此過(guò)程中，縱連電流差動(dòng)保護(hù)能夠起到切除高阻故障的作用。當(dāng)前，縱連電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)還存在一些問(wèn)題，例如等待時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)行速度慢等，因此，技術(shù)人員能夠使用電容電流補(bǔ)償技術(shù)，從而提升差動(dòng)保護(hù)的靈敏度，也可以通過(guò)區(qū)域內(nèi)或區(qū)域外的電流突變差別來(lái)確定故障方向。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，我國(guó)的電力系統(tǒng)在不斷的完善與發(fā)展過(guò)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(guó)電力系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。

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