高壓直流輸電線路繼電保護技術探討

張鳳良 王俊

高壓直流輸電線路繼電保護技術探討

張鳳良 王俊

（國網江西省電力公司贛州供電分公司 江西贛州 341000）

近年來，基于電力系統的快速發展，高壓直流輸電線路得到了廣泛應用，為此，為了創造一個容量大、功率易調節、聯網方便的電力資源傳輸環境，應注重在高壓直流輸電線路操控過程中，應用繼電保護技術，同時，遵從繼電保護設計原則，增強高壓直流輸電線路穩定性、安全性，且保持電力系統處在正常運行狀態。本文從高壓直流輸電線路繼電保護設計原則分析入手，并詳細闡述了線路設計中繼電保護技術的具體應用。

高壓；輸電線路；繼電保護技術

前言

在電力系統實際運行過程中，繼電保護裝置起著至關重要的影響作用，即與電力系統安全運行息息相關，為此，為了防止由繼電保護不完善所引起的元件損壞、供電可靠性降低、電網崩潰、系統振蕩等問題，需進一步提高繼電保護裝置性能水平，繼而通過繼電保護裝置的科學、合理操控，維護電力系統運行狀況，且由此提升電力系統穩定運行所帶來的經濟效益。以下就是對繼電保護設計等相關問題的詳細闡述，望其能為當前電力行業的持續發展提供有利參考。

1 高壓直流輸電線路繼電保護設計原則

在高壓直流輸電線路規劃過程中，注重遵從繼電保護相關設計原則是非常必要的，為此，應從以下幾個層面入手：

（1）在輸電線路主保護設計期間，應參照高壓直流線路實際情況，選擇輸電線路主保護類型，同時，區分保護裝置。例如，某電力部門在電力系統操控過程中，為了打造安全、穩定的電力系統運行空間，即設定第一套保護裝置采取分相電流差動縱聯保護主保護，而第二套保護裝置采取相電壓補償縱向保護主保護設計形式，由此達到了高效性繼電保護設計目標；

（2）在輸電線路后備保護設計時，需深化對后備保護設計作用的認知，然后，在電力系統實際操作過程中，借助后備保護控制線路兩端切出故障差，同時，對接地距離、相間距離設備完整性形成保護，避免設備故障問題的凸顯；

（3）由于自動重合閘是高壓直流輸電線路繼電保護中重要組成部分，因此，在自動重合閘實踐設計時，需針對電力系統自動重合閘設計標準，合理化選擇三相重合閘、單相重合閘等設計形式，最終達到最佳的繼電保護設計效果，滿足電力系統安全運行條件。

2 高壓直流輸電線路的關鍵性繼電保護技術分析

2.1 行波暫態量保護技術

在高壓直流輸電線路操控過程中，行波暫態量保護技術的應用可實現對繼電故障問題的識別。即在行波暫態量保護技術應用期間，相關技術人員可利用電壓微分、返行波識別電力系統運行期間繼電故障，然后，結合繼電故障識別結果，有效處理故障問題。而從行波暫態量保護技術實際應用現況來看，有ABB、SIEMENS兩種行波保護方法被應用于行波暫態量保護作業中，其中，ABB保護方式更適用于地膜波、極波等繼電保護工作中，而SIEMENS可實現對電壓微分的保護，同時，在電壓微分保護工作實施過程中，將SIEMENS作為保護工作實施依據，且將其變量控制在10ms以內，然后，通過變量信息識別故障信號，并提高故障識別效率[1]。此外，從ABB和SIEMENS兩種行波保護方法應用效果來看，SIEMENS保護動作較慢，同時，其保護作用時間僅可延長至18ms，因而，為了達到良好的繼電保護效果，應針對行波暫態量保護方法進行合理化選擇。另外，由于SIEMENS行波保護方法在應用期間具備忍受3%干擾的能力，因此，在干擾噪聲較為嚴峻的輸電線路中，可采取SIEMENS行波保護手段，最終滿足電力系統穩定運行條件。

2.2 微分欠壓保護技術

微分欠壓保護技術在高壓直流輸電線路繼電保護工作中的應用，即將電壓微分數值和電壓幅值水平等作為支撐條件，對線路形成高效的保護。而其保護形式分為ABB和SIEMENS兩種形式，即通過ABB和SIEMENS微分欠壓保護形式的應用，打造了安全的系統運行環境。此外，從微分欠壓保護技術應用現況來看，其電壓微分定值和行波保護間逐漸表現出相同的現象，但基于行波保護時間為6ms的基礎上，微分定值保護可將時間延長至20ms，繼而滿足了電力系統安全運行需求，且實現了對后備的保護[2]。但由于部分條件的限制，微分欠壓保護技術在1000km高壓直流輸電線路繼電保護工作中的應用，表現出過渡電阻為70Ω的保護效果，即電阻能力不足，因此，在繼電保護設計工作開展過程中，應提高對此問題的重視程度，且對其展開有效處理。

從以上的分析中即可看出，微分欠壓保護技術的應用有利于提升繼電保護設計效果，但其微分定值保護僅局限于后備保護設計中，因此，應在微分欠壓保護技術應用時，結合技術應用標準，設計繼電保護環節。

2.3 縱聯電流差動保護技術

在高壓直流輸電線路繼電保護設計過程中，強調縱聯電流差動保護技術的應用是非常必要的，為此，應從以下幾個層面入手：

（1）縱聯電流差動保護僅局限于線路內部故障的反饋，不適用于線路正常運行和外部故障信息的反應，因此，在技術應用期間，應結合其選擇性，判斷輸電線路兩端電流相位特征，即假設電源電勢相角相等，同時，無分布電容、TV、TA，無誤差，然后，結合基爾霍夫定律，分析輸電線路內部故障中電流相位特點，而后，對故障問題進行有效處理[3]；

（2）基于縱聯電流差動保護技術應用的基礎上，應注重采取采樣時刻調整法、采樣數據修正法、時鐘校正法等，對高壓直流輸電線路中繼電保護進行同步測量，然后，結合同步測量數據，分析繼電保護設計中分布電容電流、電流互感器誤差、不平衡電流差動、負荷電流等影響因素，且精準判斷保護拒動可能性，達到最佳的繼電保護操作狀態，并在輸電線路發生高阻接地等故障時，通過對負荷電流制約因素的及時調整，保持電力系統的穩定、安全運行，同時，達到高質量電能輸送效果。

2.4 基于故障分析法的測距原理

故障分析法是利用故障時系統記錄下來的有關參數和測量點的工頻畫電壓、電流量，通過相關測距方程計算以求出故障點至測量點距離的一種方法。其測距原理是：當故障發生時，在系統運行方式確定和線路參數已知的條件下，測量點的電流量、電壓是故障點距離的函數，然后利用故障時記錄下來的測量點電流量、電壓進行計算，進而得到故障位置。根據計算所需的電氣量型式，故障分析法可具體分為單端電氣量法、雙端電氣量法，每一種故障測距法的應用都較為普遍。

2.5 基于阻抗法的測距原理

阻抗法的測距原理是根據故障發生時的測量點的電流量、電壓來計算出故障回路的阻抗，然后利用故障回路阻抗與測量點到故障點的距離的關系來確定故障距離。在高壓直流輸電線路均勻情況下，故障回路阻抗與測量點到故障點的距離一般呈正比關系。所以，運用這一種方法進行故障測距時，要先假設輸電線路是均勻線路，這樣才能準確的計算出故障距離，造成實際計算中常因這一假設條件而影響到測距精度，產生一定的測距誤差。對于這一問題，不少學者提出采用微分方程法、零序電流迭代法等解決，但是效果如何還有待進一步考察。

3 結論

綜上可知，在高壓直流輸電線路繼電保護設計期間，仍然存在著保護類型單一、可靠性差且理論不完備等問題，影響到了當前電力系統運行狀態。為此，在高壓直流輸電線路實踐操控過程中，為了做好繼電保護設計工作，防止電力系統不穩定運行問題，應合理化選擇縱聯電流差動保護技術、微分欠壓保護技術、行波暫態量保護技術等，控制繼電保護設計工作，同時，提升輸電線路繼電保護設計效果，滿足電力資源輸送條件。

[1]宋國兵，高淑萍，蔡新雷，等.高壓直流輸電線路繼電保護技術綜述[J].電力系統自動化，2012，30（22）：123～129.

[2]張保會，孔飛，張嵩，等.高壓直流輸電線路單端暫態量保護裝置的技術開發[J].中國電機工程學報，2013，12（04）：179～185+24.

[3]趙新凱.繼電保護技術在高壓直流輸電線路中的應用綜述[J].信息系統工程，2016，11（09）：37.

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1004-7344（2016）33-0078-02

2016-11-13