特高壓直流輸電線路保護新原理研究

王宏韜

（國網嘉興供電公司,314000）

特高壓直流輸電線路保護新原理研究

王宏韜

（國網嘉興供電公司,314000）

本文重點研究特高壓直流輸電線路保護的相關問題，先介紹了特高壓直流輸電系統建模仿真的基本思路，再對特高壓直流輸電線路暫態能量保護策略進行深入研究，希望能對相關人員工作有所幫助。

特高壓直流輸電；輸電線路保護；保護新原理

1 特高壓直流輸電系統建模研究

與傳統電力系統相比，特高壓直流輸電系統的結構更加復雜，對輸電線路、濾波器等都提出了諸多限制。因此在當前工作中，需要構建完整的特高壓直流輸電系統模型，并模擬輸電線路的實際情況，分析整個輸電線路運行中可能出現的問題，進而為整個輸電系統保護提供幫助。

在正常運行狀態下，特高壓直流輸電系統模型中的電流與電壓曲線基本是平穩的，并且兩者之間呈現出正相關關系；而一旦出現故障后，整流側不對稱故障就會導致測試系統相應的曲線發生明顯變化，電流、電壓的運行曲線明顯浮動；并且在故障發生后，直流電壓快速下降，此時依靠控制器快速反應，就能調節系統運行，將直流電壓控制到合理范圍內。

一般在模型分析中，需要對輸電系統中可能出現的擾動情況進行仿真，模擬出現故障后的直流線路兩端電氣量變化。這種信息模擬技術能夠為特高壓直流輸電系統功能優化提供必要的幫助，并且能真實還原系統控制參數變化情況，為未來輸電線路管理奠定基礎。以主電路拓撲為例，圖1所顯示的是UMVDC傳輸系統結構圖，在該體系中，其中的關鍵點包括整流換流站、直流傳輸線路等，并且在換流變壓器與12脈波換流橋之間，存在△/Y與Y/Y兩種配置。

2 特高壓直流輸電線路暫態能量保護方案研究

由于特高壓直流線路自身運行具有特殊性，因此在確定其保護系統過程中，需要正確認識到該系統與常規高壓直流輸電控制保護系統之間的差別，了解系統運行的復雜性。

2.1 暫態能力保護的基本原理

圖1 特高壓系統輸電系統結構圖

傳統特高壓直流輸電系統一般以電壓與改變率探測直流線路接地故障。但在這種保護過程中，故障電阻會對保護產生影響。而隨著微電子技術發展，特高壓直流輸電系統的保護方法得到完善，行波保護原理得到進一步完善。最近一段時間內，一種新的特高壓直流輸電線路保護方案得到推廣，得到人們的重視。

圖2顯示了一種典型的直流輸電系統保護結構示意圖。

圖2 他高壓直流線路輸電系統結構圖

在圖2中，M、N分別代表整流側與逆變側直流線路保護裝置的安放位置，與分別代表相應側的電流；、代表對應側的對地電壓。

按照圖2的結構，在該電流體系中，經過傳輸線路任意一點的暫態能量的表示方法為：

2.2 特高壓直流輸電線路暫態能力保護策略研究

2.2.1 暫態能力保護方案研究

本文認為，在確定特高壓直流輸電線路暫態能力保護整定值中，可以按照下列公式展開運算：

在計算暫態能量保護算法過程中，可以按照下列流程展開計算：

輸入特高壓直流輸電線路數據→計算線路兩端暫態能量→計算暫態能量增量→根據計算結果，判斷是否存在直流線路故障問題。

2.2.2 仿真驗證

假設逆變側交流系統三項金屬性接地對稱故障發生在0.5s，則輸電線路系統中的相應曲線將會發生明顯的浮動變化：直流線路上靠近整流側的直流電壓會不斷靠近整流側直流電壓，導致線路出現變化。

當逆變側出現交流系統故障后，直流線路兩端電壓開始下降，并導致其兩端電流開始上升[3-4]。在這種情況下，電流控制器開始工作，試圖控制直流系統運行。但在這個過程中，受交流系統擾動因素的影響，直流電流快速增大，導致直流線路受到并聯電容影響，此時暫態過程中的兩端電流之間存在差值。

從上述分析可以判斷，在故障暫態過程中，特高壓直流系統直流線路兩端的暫態能量增量差值為正時，就可以依靠該特征快速識別系統故障問題。

2.2.3 仿真結果研究

受直流線路并聯電容的影響，在故障暫態過程中的直流線路兩端電流出現不平衡現象。同時，本文在充分研究直流線路等效串聯電感作用的影響，判斷在故障暫態過程總，直流線路兩端電壓的下降幅度存在差異。

因此判斷，特高壓直流輸電線路若存在故障暫態過程，則線路兩端暫態能力增量差值為正，相關人員就可以根據這一特點判斷直流系統的故障。

3 結論

總體而言，特高壓直流輸電線路保護的研究十分復雜，其中涉及到電力傳遞、設備運行等多方面內容。因此相關人員在研究特高壓直流輸電線路保護新原理中，需要重點關注線路系統的電流與電壓變化情況，根據具體的線路變化特征，快速的判斷系統運行是否存在問題，進入制定出針對性的解決方案，為切實保證特高壓直流輸電線路平穩運行奠定基礎。

王鋼，羅健斌，李海鋒，等.特高壓直流輸電線路暫態能量保護[J].電力系統自動化，2010，01:28-31.

Study on new protection principle of UHV DC transmission line

Wang Hongtao
（State Grid Jiaxing power supply company,314000）

This article focuses on uhv dc transmission line protection related problems，first introduces the basic ideas of the uhv dc transmission system modeling and simulation，and the protection of uhv dc transmission line transient energy strategy for further study，hoping to be helpful to the related personnel work.

uhv dc transmission；Transmission line protection；To protect the new principle of