陳振波

（新天綠色能源股份有限公司，河北 石家莊 050001）

在我國電網(wǎng)運行的實際應(yīng)用中，高壓直流輸電線路系統(tǒng)占據(jù)著主導(dǎo)地位，其自身優(yōu)勢較為明顯，能夠有效促進(jìn)我國電網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展。因此，使用繼電保護(hù)技術(shù)對高壓直流輸電線路進(jìn)行有效保護(hù)意義重大，繼電保護(hù)技術(shù)能夠有效保障高壓直流輸電線路的運行效率及運行質(zhì)量，為高壓直流輸電線路的應(yīng)用和發(fā)展鋪平道路。

1 影響高壓直流輸電線路繼電保護(hù)的因素

1.1 過電壓

當(dāng)高壓直流輸電線路出現(xiàn)嚴(yán)重的故障問題時，其電弧熄滅的時間將會延長，甚至可能出現(xiàn)無法消弧的情況。因此，若高壓直流輸電線路此時遇到過電壓的影響，則會出現(xiàn)高壓直流輸電線路兩側(cè)開關(guān)無法在相同時間有效切斷的狀況，從而導(dǎo)致整條高壓直流輸電線路遭受行波的來回折反射作用，對高壓直流輸電線路的運行造成嚴(yán)重影響，同時引起繼電保護(hù)裝置無法有效保護(hù)高壓直流輸電線路的安全。

1.2 電容電流

高壓直流輸電線路具有功率小、阻抗小、電容大等特點，這將會對高壓直流輸電線路的差動保護(hù)整定值造成直接影響。因此，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)采用合理有效的電容電流補償措施，以此保障高壓直流輸電線路的運行安全和穩(wěn)定。此外，當(dāng)高壓直流輸電線路在運行中出現(xiàn)故障問題時，由于受到分布電容等因素的影響，繼電保護(hù)裝置的測量阻抗與故障高壓直流輸電線路之間的線性關(guān)系將會受到改變，雙曲正切函數(shù)是其最終變化結(jié)果，從而導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置無法發(fā)揮其有效作用。在此情況下，電網(wǎng)企業(yè)需采用新的保護(hù)措施對高壓直流輸電線路進(jìn)行保護(hù)。

1.3 電磁暫態(tài)過程

高壓直流輸電線路一般被電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)用于大跨距的電網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，在對其進(jìn)行故障維修處理時，將會出現(xiàn)較大的高頻分量幅值，進(jìn)而導(dǎo)致無法有效開展高頻分量的過濾、消除工作。此情況的發(fā)生，將會造成電氣測量過程中出現(xiàn)測量誤差，對半波算法結(jié)果的準(zhǔn)確性造成不良影響，同時導(dǎo)致電流互感器達(dá)到飽和狀態(tài)，破壞高壓直流輸電線路的有效運行。

2 設(shè)計原則和注意事項

2.1 后備保護(hù)

高壓直流輸電線路的設(shè)計過程中，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)將后備保護(hù)原則作為設(shè)計依據(jù)，積極控制并有效切除高壓直流輸電線路兩側(cè)的故障差，同時合理配置相間距離的設(shè)備及接地距離的保護(hù)。電網(wǎng)企業(yè)在對高壓直流輸電線路距離保護(hù)特征進(jìn)行設(shè)計時，極易受到傳統(tǒng)橢圓形、圓形、四邊形等設(shè)計模式的約束，存在一定局限性，因此，需打破傳統(tǒng)模式束縛，合理采用微機保護(hù)模式，有效提升高壓直流輸電線路系統(tǒng)運行的安全性。

2.2 主保護(hù)

高壓直流輸電線路的主保護(hù)會受到多方面因素的影響，因此，電網(wǎng)企業(yè)需研究并結(jié)合高壓直流輸電線路的實際運行情況，合理選擇繼電保護(hù)技術(shù)對高壓直流輸電線路進(jìn)行保護(hù)。在線路設(shè)計過程中，電網(wǎng)企業(yè)可以分別采用分相電流差動縱聯(lián)保護(hù)裝置及分相電壓補償縱向保護(hù)裝置作為高壓直流輸電線路的第一套、第二套保護(hù)設(shè)備，通過采用兩臺不同原理的保護(hù)裝置，并設(shè)置在不同的線路通道中，能夠?qū)Ω邏褐绷鬏旊娋€路進(jìn)行有效的保護(hù)。

2.3 并聯(lián)電抗器保護(hù)

當(dāng)高壓直流輸電線路的并聯(lián)電抗器發(fā)生故障問題時，高壓直流輸電線路將會針對電抗器故障發(fā)出相應(yīng)指令，從而有效啟動電抗器自動保護(hù)裝置，以此保障電抗器運行安全。在高壓直流輸電線路出現(xiàn)故障問題時，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)遵循并聯(lián)電抗器保護(hù)原則，當(dāng)故障電流、故障電壓超過高壓直流輸電線路的允許標(biāo)準(zhǔn)時，應(yīng)快速切斷分布在電抗器兩端的斷路器，從而有效保護(hù)電抗器不受破壞。

2.4 自動重合閘

高壓直流輸電線路的實際運行過程中，電網(wǎng)企業(yè)需根據(jù)線路實際過電壓水平及如何避免過電壓操作的原則，合理選擇其自動重合閘模式。高壓直流輸電線路自動重合閘模式一般分為快速集中重合閘、單相重合閘、三項重合閘三種模式，在非全相狀態(tài)下，若過電壓倍數(shù)保持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，則可以采取單相重合閘的模式，若過電壓倍數(shù)超過其有效標(biāo)準(zhǔn)范圍，則需要采取三相重合閘的模式。因此，在實際運行過程中，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)充分、全面考慮高壓直流輸電線路兩側(cè)的重合順序及時間間隔，并對其進(jìn)行積極控制，以此保障其各個參數(shù)能夠保持在合理的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

3 高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)

3.1 微分欠壓保護(hù)

高壓直流輸電線路的微分欠壓保護(hù)技術(shù)是通過采用電壓幅值水平、電壓微分?jǐn)?shù)值對線路進(jìn)行有效保護(hù)，高壓直流輸電線路的主保護(hù)、后備保護(hù)是其主要形式。通過ABB、SIEMEN方案分析可得出，微分欠壓保護(hù)技術(shù)主要是利用電壓水及電壓微分的測量數(shù)據(jù)作為實現(xiàn)的依據(jù)。微分欠壓保護(hù)技術(shù)在測定20ms的電壓微分定值上升延展過程中，如發(fā)生行波保護(hù)退出運行的情況，則此技術(shù)能用有效發(fā)揮其后備保護(hù)的作用。但與此同時，微分欠壓保護(hù)技術(shù)仍存在不少缺點，例如，耐過渡電阻性能有限及靈敏度較低等問題，因此，電網(wǎng)企業(yè)需加強微分欠壓保護(hù)技術(shù)的研究，有效解決其缺陷和問題。

3.2 行波暫態(tài)量保護(hù)

高壓直流輸電線路出現(xiàn)故障時產(chǎn)生的反行波現(xiàn)象，將會對高壓直流輸電線路系統(tǒng)運行穩(wěn)定造成不利影響，因此，電網(wǎng)企業(yè)需采取有效的行波暫態(tài)量保護(hù)技術(shù)對高壓直流輸電線路進(jìn)行有效保護(hù)，以此保障線路運行的穩(wěn)定性。行波暫態(tài)量保護(hù)可分為有通道行波保護(hù)及無通道行波保護(hù)，有通道行波保護(hù)又能夠分為行波電流極性比較式方向保護(hù)、行波幅值比較式方向保護(hù)、行波極性比較式方向保護(hù)、行波判別式比較式方向保護(hù)及行波差動保護(hù)?，F(xiàn)如今，電網(wǎng)企業(yè)通常采用ABB、SIEMEN方案開展行波保護(hù)，在ABB方案中，電網(wǎng)企業(yè)通過地模波與極波的測量原理，對反行波圖變量進(jìn)行有效檢測。同時，電網(wǎng)企業(yè)還能夠通過電流圖變量、微分啟動圖變量、用電壓圖變量等方式，在特殊情況下對其進(jìn)行有效識別。SIEMEN方案主要利用電壓積分原理對反行波實行保護(hù)措施，相較ABB方案，其抗干擾能力有所提升，但是啟動保護(hù)的速度則較為緩慢。兩種反行波保護(hù)措施在具體實施過程中也存在一定缺陷，如耐過渡電阻能力不理想、理論系統(tǒng)不嚴(yán)謹(jǐn)、整定依據(jù)缺乏等缺點。因此，電網(wǎng)企業(yè)需對其進(jìn)行有效、完善地處理，在行波保護(hù)判斷過程中，應(yīng)對故障線路通過不同電阻的電壓變量圖進(jìn)行合理分析，制定有效的保護(hù)方案，同時，結(jié)合高壓直流輸電線路的實際運行狀況，選擇有效的行波保護(hù)措施，以此保障高壓直流輸電線路的安全穩(wěn)定。

3.3 縱聯(lián)電流差動保護(hù)

通過使用雙、多端電氣量，有效保障線路故障時保護(hù)動作的絕對選擇性，是縱聯(lián)電流差動保護(hù)的技術(shù)原理。在高壓直流輸電線路的應(yīng)用過程中，電網(wǎng)企業(yè)利用構(gòu)造差動判據(jù)及兩端加電流對線路進(jìn)行保護(hù)，極易忽略高壓直流輸電線路分布電容的影響作用，導(dǎo)致差動保護(hù)的判據(jù)在暫態(tài)過程結(jié)束后才能成立。因此，縱聯(lián)電流差動保護(hù)技術(shù)的主要作用是切除高阻故障，有效延長確認(rèn)故障后投入的時間，屬于高壓直流輸電線路中的后備保護(hù)。

3.4 低電壓保護(hù)

高壓直流輸電線路低壓保護(hù)技術(shù)的主要作用是對電壓幅值水平的檢測，但是，其技術(shù)未能在高壓直流輸電線路工程中得到廣泛應(yīng)用，其在繼電保護(hù)方面的研究、依據(jù)、原理等技術(shù)知識也較少被提及。極控低電壓保護(hù)技術(shù)及線路低電壓保護(hù)技術(shù)是當(dāng)前電網(wǎng)企業(yè)最主要的兩種技術(shù)方式，相較線路低電壓保護(hù)技術(shù)，極控低電壓保護(hù)技術(shù)存在保護(hù)定值低，保護(hù)動作能夠?qū)е鹿收祥]鎖等特點。而線路低電壓保護(hù)技術(shù)則會在線路出現(xiàn)故障時，觸發(fā)其重新啟動程序，因此，線路低電壓保護(hù)技術(shù)在高壓直流輸電線路中的應(yīng)用較為普遍。低電壓保護(hù)技術(shù)操作較為簡便，但是，其具有反應(yīng)速度緩慢、整定依據(jù)不足、無法區(qū)分線路高阻故障及區(qū)外故障等明顯缺點，因此，在未來技術(shù)發(fā)展中，仍有大量問題需要得到有效解決。

4 結(jié)語

總而言之，繼電保護(hù)技術(shù)對電網(wǎng)發(fā)展具有重要的作用，電網(wǎng)企業(yè)需深入探索高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用，并采用相應(yīng)的繼電保護(hù)技術(shù)對高壓直流輸電線路系統(tǒng)的運行進(jìn)行有效保護(hù)。與此同時，電網(wǎng)企業(yè)還需發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)技術(shù)在實際應(yīng)用中的不足，對其進(jìn)行完善和改進(jìn)，加強高壓直流輸電線路系統(tǒng)運行問題隱患的探索，為未來我國電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展提供有效保障。