郭偉紅++張磊++王萌++馬曉東

摘 要：在電網(wǎng)技術(shù)水平的發(fā)展下，高壓直流輸電線路也在我國(guó)得到了廣泛的使用，高壓直流輸電線路有著聯(lián)網(wǎng)方便、線路走廊窄、功率易于調(diào)節(jié)、輸送容量大的優(yōu)勢(shì)，有著良好的應(yīng)用前景，截止到目前為止，我國(guó)高壓直流輸電工程比例已經(jīng)超過(guò)了交流輸電工程比例，成為了名副其實(shí)的高壓直流輸電大國(guó)。為了保證高壓直流輸電線路運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，我們必須要對(duì)輸電線路進(jìn)行繼電保護(hù)。

關(guān)鍵詞：高壓直流輸電線路 繼電保護(hù)技術(shù) 安全性

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）09（a）-0026-01

1 高壓直流輸電線路繼電保護(hù)的影響因素

1.1 電容電流

高壓直流輸電線路電容大、波阻抗小以及自然功率小的特征，這就給差動(dòng)保護(hù)整定帶來(lái)較大的影響，為了保障高壓直流輸電線路運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，必須要對(duì)電容電流采取科學(xué)合理的補(bǔ)償措施。此外，在分布電容因素的影響下，一旦高壓直流輸電線路運(yùn)行出現(xiàn)故障，故障距離與繼電器測(cè)量阻抗之間的線性關(guān)系就會(huì)發(fā)生改變，成為雙曲正切函數(shù)，此時(shí)，就不能使用傳統(tǒng)繼電保護(hù)措施。

1.2 過(guò)電壓

高壓直流輸電線路在出現(xiàn)故障之后，電弧熄滅時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，情況嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生不消弧的情況，在電路電容因素的影響下，兩端開(kāi)關(guān)不會(huì)在同一時(shí)間斷開(kāi)，此時(shí)，行波來(lái)回折反射就會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。

1.3 電磁暫態(tài)過(guò)程

高壓直流輸電線路長(zhǎng)，在操作與發(fā)生故障時(shí)高頻分量幅值較大，這就給高頻分量的濾除工作帶來(lái)較大的困難，這不僅會(huì)導(dǎo)致電氣測(cè)量結(jié)果發(fā)生偏差，此時(shí)，半波算法在高頻分量的影響下準(zhǔn)確性難以保障，此時(shí)，電流互感器也會(huì)發(fā)生飽和現(xiàn)象。

2 高壓直流輸電線路繼電保護(hù)設(shè)計(jì)原則與注意事項(xiàng)分析

2.1 輸電線路的主保護(hù)

影響輸電線路主保護(hù)的因素是多種多樣的，必須要根據(jù)高壓直流電路的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要使用兩臺(tái)不同原理的裝置，第一套保護(hù)裝置可以使用分相電流差動(dòng)縱聯(lián)保護(hù)裝置；第二套保護(hù)裝置可以使用相電壓補(bǔ)償縱向保護(hù)裝置，兩套裝置分別來(lái)使用不同的通道。

2.2 輸電線路的后備保護(hù)

輸電線路后背保護(hù)是主保護(hù)的重要補(bǔ)充，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要控制好線路兩端切除故障差，配置好完整的接地距離保護(hù)與相間距離設(shè)備，距離保護(hù)特征不應(yīng)該局限在四邊形、圓形與橢圓形幾種，可以將微機(jī)保護(hù)充分的利用起來(lái)，從根本上提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。

2.3 并聯(lián)電抗器保護(hù)

高壓直流輸電線路中并聯(lián)電抗器出現(xiàn)故障后，線路會(huì)發(fā)出相應(yīng)的命令，啟動(dòng)自動(dòng)保護(hù)裝置，此時(shí)，并聯(lián)電抗器就可以充分的發(fā)揮出其作用，若故障超過(guò)了高壓直流輸電線路允許的標(biāo)準(zhǔn)，則需要及時(shí)的將兩側(cè)斷路器斷開(kāi)。

2.4 自動(dòng)重合閘

高壓直流輸電線路常用的自動(dòng)重合閘有三相重合閘、單相重合閘與快速重合閘集中模式，具體選擇哪一種模式，還需要根據(jù)具體的過(guò)電壓水平進(jìn)行分析，為了防止過(guò)電壓操作情況的發(fā)生，在非全相情況下過(guò)電壓倍數(shù)在允許標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)，可以使用單相重合閘，若超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)范圍，就需要使用三相重合閘。在進(jìn)行設(shè)置時(shí)，需要充分的考慮到線路兩端的時(shí)間間隔與重合順序，將其控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3 高壓直流輸電線路常用的繼電保護(hù)技術(shù)

3.1 行波暫態(tài)量保護(hù)

如果高壓直流輸電線路出現(xiàn)故障，會(huì)出現(xiàn)反行波，要保障系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，就需要做好行波保護(hù)工作，這也是高壓直流輸電線路的主保護(hù)措施。

就現(xiàn)階段來(lái)看，常用的行波保護(hù)措施由SIEMENS方案與ABB方案。其中，SIEMENS是基于電壓積分原理的一種保護(hù)措施，起保護(hù)啟動(dòng)時(shí)間為16～20 s，與ABB方案相比，該種的保護(hù)速度相對(duì)較慢，但是，抗干擾能力則優(yōu)于ABB保護(hù)方案；ABB行波保護(hù)的檢測(cè)原理是極波與地模波，能夠檢測(cè)到圖變量為10 ms之內(nèi)的反行波突變量，在必要的情況下，也可以使用用電壓、微分啟動(dòng)與電流圖變量幾種方式來(lái)識(shí)別。

以上兩種行波保護(hù)能力都較為有限，耐過(guò)渡電阻能力不理想，此外，還存在著缺乏整定依據(jù)、理論體系不嚴(yán)密等缺陷。為了提升行波保護(hù)的效果，學(xué)界也提出了形態(tài)學(xué)梯度技術(shù)與數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)濾波技術(shù)，但是，無(wú)論是暫態(tài)量保護(hù)還是行波保護(hù)，都存在一些弊端，還需要進(jìn)行深入的分析。

3.2 微分欠壓保護(hù)

微分欠壓保護(hù)是一種基于電壓幅值水平與電壓微分?jǐn)?shù)值的保護(hù)措施，兼具主保護(hù)與后備保護(hù)的功能，在現(xiàn)階段下，SIEMENS方案與ABB方案檢測(cè)的對(duì)象都是輸電線路的電壓水平與電壓微分。其中，后者上升延時(shí)為20 ms，在電壓變化率上升沿寬度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的情況下，就能夠起到后備保護(hù)作用，但是其耐過(guò)渡電阻能力并不理想。

微分電壓保護(hù)動(dòng)作的可靠性與靈敏度要優(yōu)于行波保護(hù)，但是動(dòng)作速度則不如行波保護(hù)，兩者都存在著靈敏度不理想、整定依據(jù)不足、耐過(guò)渡電阻能力較差的問(wèn)題。

3.3 低電壓保護(hù)

低電壓保護(hù)是高壓直流輸電線路的常用后備繼電保護(hù)，主要依靠對(duì)電壓幅值的檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)工作，根據(jù)保護(hù)對(duì)象的不同，低電壓保護(hù)包括極控低電壓保護(hù)措施與線路低電壓保護(hù)措施，其中，前者保護(hù)定值低于后者，前者在線路發(fā)生故障時(shí)會(huì)閉鎖故障極，后者在開(kāi)展保護(hù)動(dòng)作時(shí)會(huì)啟動(dòng)線路重啟程序。

低電壓保護(hù)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，但是缺乏科學(xué)、系統(tǒng)的整定依據(jù)，難以幫助技術(shù)人員判斷故障的具體類型，動(dòng)作速度較慢。

3.4 縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)

縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)模式使用雙端電氣量，選擇性較好，但是該種保護(hù)模式在故障發(fā)生較長(zhǎng)的時(shí)間后才能夠做出保護(hù)措施，因此，只能夠用于高阻故障的診斷與切除中。由于各類因素的影響，現(xiàn)階段使用的差動(dòng)保護(hù)也未聯(lián)系到電壓變化過(guò)程與電容電流問(wèn)題，很容易出現(xiàn)誤動(dòng)，雖然電流差動(dòng)保護(hù)裝置有著動(dòng)作速度快以及靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，但是這種優(yōu)勢(shì)卻未在高壓直流輸電線路中充分的發(fā)揮出來(lái)，性能還有待提升。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高壓直流輸電線路有著線路長(zhǎng)、電壓高、電容大、輸送功率大、波阻抗小的特點(diǎn)，這也對(duì)繼電保護(hù)工作提出了較高的要求，繼電保護(hù)不僅僅需要滿足傳統(tǒng)保護(hù)的目的，還需要對(duì)線路過(guò)電壓產(chǎn)生限制，提升設(shè)備與系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與安全性，就現(xiàn)階段來(lái)看，雖然我國(guó)的高壓直流輸電線路已經(jīng)得到了廣泛的使用，但是其繼電保護(hù)技術(shù)還存在著各類問(wèn)題，缺乏科學(xué)、系統(tǒng)的整定依據(jù)，靈敏度不高，還需要開(kāi)展進(jìn)一步的研究，相信在不久的將來(lái)，高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)定可以得到跨越式的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋國(guó)兵，高淑萍，蔡新雷，等.高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)綜述[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012（22）：123-129.