侯林源 李志 孫松松

國(guó)網(wǎng)山東省電力公司檢修公司 山東濟(jì)南 250000

繼電保護(hù)裝置對(duì)保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全有著重要的作用，而高壓直流輸電線路有著傳輸距離遠(yuǎn)、容量大的特點(diǎn)，在遠(yuǎn)距離傳輸過(guò)程中常?？缭讲煌瑲夂驐l件和地形條件的地區(qū)，因此很容易出現(xiàn)故障，這就給繼電保護(hù)提出了更高的技術(shù)要求?；谝陨?，本文簡(jiǎn)要研究了高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)。

1 影響高壓直流輸電線路繼電保護(hù)的因素

1.1 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[1]。

1.2 過(guò)電壓

故障產(chǎn)生于該線路的過(guò)程中，會(huì)延長(zhǎng)電弧熄滅的時(shí)間，嚴(yán)重者將導(dǎo)致不消弧產(chǎn)生于線路當(dāng)中，受電路電容因素的作用，在同一時(shí)間內(nèi)，不同同時(shí)斷開(kāi)存在于兩頭的開(kāi)關(guān)，這一過(guò)程中，系統(tǒng)會(huì)在來(lái)回折反射行波的影響下無(wú)法正常工作。

2 高壓直流輸電線路繼電保護(hù)現(xiàn)狀及現(xiàn)存問(wèn)題

2.1 現(xiàn)狀

自1945年始，基于換流技術(shù)的繼電保護(hù)技術(shù)在高壓直流輸電線路方面持續(xù)發(fā)展，并取得了顯著效果。目前，用于遠(yuǎn)距離大能量電能傳輸?shù)闹饕腔诎肟匦推骷чl管的電流源換流器高壓直流輸電；而基于全控型器件的電壓源換流器高壓直流輸電主要用于受端弱系統(tǒng)。同時(shí)，高壓直流輸電線路的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)由原本兩端系統(tǒng)發(fā)展為多段系統(tǒng)；輸電線路也從僅有海底電纜發(fā)展為架空線路與電纜并存；并且高壓直流輸電在傳送距離、功率、電壓等各方面均有提高。

2.2 現(xiàn)存問(wèn)題

從保護(hù)原理上來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有直流輸電繼電保護(hù)方案可靠性低、理論不完善。在主保護(hù)方面體現(xiàn)在靈敏度差、故障投入時(shí)間過(guò)短、缺乏整體依據(jù)、采樣率要求過(guò)高以及在抗干擾能力上表現(xiàn)不佳；在后備保護(hù)方面，主要體現(xiàn)在保護(hù)速度較慢，低電壓保護(hù)時(shí)由于依據(jù)缺乏，往往不能保證選擇性。

從保護(hù)配置上說(shuō)，直流輸電保護(hù)種類過(guò)于單一，可靠性差，且缺乏故障后的快速有效反應(yīng)。對(duì)于直流電輸電和交流電輸電，差異主要體現(xiàn)在能量集中的頻帶，其他并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，而交流輸電由于長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐應(yīng)用，相對(duì)可靠性高、理論完善。因此，可借鑒交流輸電繼電保護(hù)的成功經(jīng)驗(yàn)，并切實(shí)結(jié)合直流輸電線路的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和控制特性，以求得更為完善、高效的直流輸電繼電保護(hù)系統(tǒng)。

3 高壓直流輸電線路下常用的繼電保護(hù)技術(shù)

3.1 微分欠壓保護(hù)技術(shù)

微分欠壓保護(hù)技術(shù)既可以應(yīng)用于高壓直流輸電線路的主保護(hù)系統(tǒng)中，也可以在后備保護(hù)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。這一技術(shù)可以在對(duì)電壓微分?jǐn)?shù)值和電壓幅值水平進(jìn)行關(guān)注的基礎(chǔ)上，為高壓直流輸電線路提供保護(hù)。

ABB方案和SIEMENS方案是兩種較為常用的繼電保護(hù)技術(shù)方案。二者的工作原理具有一定的相似性。它們都可以在電壓微分和電壓幅值的測(cè)定過(guò)程中發(fā)揮作用。以ABB方案的應(yīng)用問(wèn)題為例，在實(shí)現(xiàn)20ms上升延時(shí)，且達(dá)到某一標(biāo)準(zhǔn)的情況下，微分欠壓保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用可以讓這一方案的后備作用可以得到充分利用，相比于其他繼電保護(hù)技術(shù)，微分欠壓保護(hù)技術(shù)在穩(wěn)定性、安全性和靈敏性方面始終處于較高水平。

3.2 低電壓保護(hù)技術(shù)

低電壓保護(hù)技術(shù)是高壓直流輸電線路中的一種較為常用的繼電保護(hù)技術(shù)。它可以在對(duì)電壓幅值進(jìn)行檢測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行故障判斷和繼電保護(hù)。一般而言，在不同的情況下，工作人員在對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中需要對(duì)機(jī)控低電壓和聯(lián)通線路低電壓的保護(hù)措施的輔助作用進(jìn)行發(fā)揮。在這兩種電壓保護(hù)措施中，前者可以在故障產(chǎn)生以后發(fā)揮出閉鎖線路的功能，后者可以在線路程序的重新啟動(dòng)過(guò)程中發(fā)揮出保護(hù)線路的作用。低電壓保護(hù)技術(shù)所表現(xiàn)出來(lái)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)有時(shí)也會(huì)讓工作人員無(wú)法對(duì)故障產(chǎn)生的原因和位置進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，因而工作人員在對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中，需要辯證看待這一技術(shù)所發(fā)揮的作用。

3.3 行波保護(hù)技術(shù)

行波保護(hù)技術(shù)是高壓線路直流輸電條件下的主保護(hù)措施。在線路故障出現(xiàn)以后，它可以通過(guò)對(duì)故障點(diǎn)向線路兩端傳播的反行波進(jìn)行識(shí)別的方式，對(duì)故障進(jìn)行判斷。

在前文中提到的ABB方案中，極波和地模波是對(duì)故障的類型和故障級(jí)進(jìn)行判斷的主要工具。在SIEMENS方案下，電壓微分成為了判斷電路系統(tǒng)故障的工具。行波保護(hù)系統(tǒng)與SIEMENS方案之間的融合，可以讓系統(tǒng)在對(duì)反行波在10ms內(nèi)的突變量微分進(jìn)行關(guān)注的基礎(chǔ)上，對(duì)故障的類型進(jìn)行確定。從兩種方案的比較分析結(jié)果來(lái)看，在微分環(huán)節(jié)的影響下，SIEMENS方案的檢測(cè)速度要低于ABB方案的檢測(cè)速度。SIE-MENS方案的抗干擾性要優(yōu)于ABB方案的抗干擾性。過(guò)度電阻能力有限、采樣要求高和理論不嚴(yán)密的問(wèn)題是二者所表現(xiàn)出來(lái)的共性問(wèn)題?；诳煽啃缘膬?yōu)化可以為小波變換基礎(chǔ)上的行波方向保護(hù)原理的創(chuàng)新提供幫助?；诒Ｗo(hù)選擇性的優(yōu)化，可以讓測(cè)距式行波距離保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用提供保障。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓直流輸電線路有著容量高、傳輸距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也比較容易出現(xiàn)故障。本文簡(jiǎn)要分析了集中高壓輸電線路的繼電保護(hù)技術(shù)，旨在為保障高壓輸電線路的穩(wěn)定運(yùn)行做出一定貢獻(xiàn)。