特高壓輸電線路繼電保護的原理與技術

摘要：隨著我國國民經濟的快速增長，電力供應需求也與日俱增，超高壓輸電線路已經難以滿足當下的社會電力供應需求。在這種情況下，特高壓輸電技術得到快速發展，特高壓輸電線路的應用將使現有的電網技術得到質的提升。本文將對特高壓輸電線路進行簡單介紹，在此基礎上，對其繼電保護原理和技術進行分析。

關鍵詞：特高壓；輸電線路；繼電保護；原理；技術

特高壓輸電技術的發展與應用是保障電力系統與社會經濟協調發展的關鍵，特高壓輸電線路正逐漸成為我國電網的骨干網架。特高壓輸電線路具有距離長、損耗低等特點。與超高壓輸電線路相比，特高壓線路的導線直徑、阻抗角、傳輸功率、相間電容、線路電容電流都有所增大，阻抗有所下降，這都對繼電保護產生較大影響，因此，有必要對特高壓輸電線路的繼電保護原理和技術進行專門研究。

一、特高壓輸電線路簡介

近二十年來，隨著社會經濟的快速發增長，電力需求也不斷增長，超高壓輸電技術已經難以滿足未來的電力供應需求，因此特高壓輸電技術是我國電力系統發展的必然趨勢。特高壓輸電技術的應用不僅能夠滿足電力增長需求，還能夠降低電網投資，優化資源配置，減少線路損耗，提高電網運行的穩定性。特高壓輸電線路的優點是能夠進行遠距離、大容量的電力傳輸，具有較好的經濟性，能夠節省線路走廊。但在特高壓輸電線路的建設過程中，系統的穩定性問題不容易解決。繼電保護技術是保證特高壓輸電線路穩定運行的關鍵技術，因此對其進行研究是發展特高壓輸電技術的關鍵。只有研究出更先進的特高壓繼電保護技術，才能為特高壓輸電線路的穩定運行提供保障[1]。

二、繼電保護原理與技術

（一）縱聯保護技術

縱聯保護的原理是發生線路故障時，使線路兩側發生縱向聯系，進行信息交換，作為故障排查的判斷依據，并有選擇的快速切出全線故障的繼電保護技術。其中，判斷依據是線路兩側判別量的特定關系，通過判別量的交換和與本側判別量的對照分析，對故障發生位置進行判斷，區分區內故障和區外故障。縱聯保護的主要方式包括鎖閉式、允許式縱聯距離保護和縱聯電流差動保護等[2]。

（二）縱聯距離保護技術

縱聯距離保護根據方向判別元件動作情況對線路兩側的故障方向進行比較，判斷線路故障的發生位置。如果是內部故障，則線路兩側的故障方向都是正方向。如果是外部故障，則必定有一側的故障方向是反方向。縱聯距離保護發揮作用的基本條件是具有明確的方向性，能夠對各種對稱和不對稱故障作出快速反應，能夠對本線路全長進行可靠保護，并且能夠對系統振動或二次回路斷線采取閉鎖措施。這種保護方式不受系統運行方式的變化所影響，并且能夠根據不同的線路情況采用相應的動作特性。

（三）縱聯電流差動保護技術

縱聯差動保護技術通過對線路兩側電流相位進行比較，選擇保護行為。若故障線路兩側電流的相位相同，則保護被閉鎖，若相反，則保護動作跳閘。縱聯差動保護技術的優勢特點是裝置簡單，對全相狀態中的對稱故障和不對稱故障都能作出反應，而且不受系統振蕩、回路斷線影響，能夠在非全相狀態和單相重合閘過程中繼續提供繼電保護。但是該保護技術對信道有較高要求，需要實現兩側保護的聯跳。若信道停止使用，該保護會退出運行，所以需要采取后備保護措施[3]。

（四）分相電流差動縱聯保護技術

分相差動縱聯保護技術的優勢在于該保護技術擁有絕對選擇性，在一般輸電線路中，是一種較為理想的保護方式。其保護原理以基爾霍夫電流定律為基礎，不受系統振蕩、運行方式影響，過渡電阻對其影響也較小，且本身具備選相功能。但是在特高壓輸電線路中，發生區外故障時，兩端電流受分布電容電流的影響較大，會影響其正常工作，所以需要采取補償措施，尤其是補償暫態電容電流算法。如果沒有補償措施，該保護技術不適合在特高壓輸電線路中使用。

（五）負序方向縱聯保護技術

由于負序分量存在于故障的全過程中，可以對不對稱故障發生的全過程進行可靠反應，不受系統振蕩的影響。但該繼電保護技術的靈敏度受系統運行方式和線路換位情況影響，不能對三相短路故障進行可靠反應。可以為負序功率方向元件加配正序故障分量方向元件，或相電流電壓突變量方向元件，對三相短路進行專門反應。如此一來就是一種較為完善的縱聯保護，這種繼電保護技術的理論和實踐較為成熟，但是不能作為特高壓輸電線路的主保護[4]。

（六）工頻變化量縱聯保護技術

工頻變化量縱聯保護能夠對全相和非全相狀態的各種線路故障作出反應，而且動作速度快，不受系統振蕩、負荷電流的影響。該繼電保護技術在220kV和500kV的輸電線路中的應用取得了較好效果。但是只能在故障發生的初瞬間做出反應，不能在故障全過程中進行反應。而且其靈敏度受系統運行方式影響，具有不確定性。

（七）工頻故障分量距離保護技術

工頻故障分量距離保護技術的測量信號是電力故障引起的分量電流和電壓信號，動作性能不受非故障狀態影響，無需加振蕩閉鎖。工頻故障分量距離保護不能反映系統振蕩和故障前負荷量。其阻抗繼電器只反映故障分量的工頻穩態量，不反映暫態分量，性能較穩定。該繼電保護技術具有較快的反應速度，阻抗繼電器本身具備選相能力。

三、結語

總而言之，繼電保護技術是保證特高壓輸電線路能夠穩定運行的關鍵技術，本文主要介紹了縱聯距離保護技術、負序方向縱聯保護技術等多種繼電保護技術，這些繼電保護技術在以往的使用過程中都取得了一定效果，但在特高壓輸電線路中的使用還要根據特高壓線路特點進行改進。

參考文獻：

[1]申志成.特高壓輸電線路繼電保護問題的研究[D].華北電力大學（北京），2016.

[2]楊帥雄.基于故障暫態分量的高壓輸電線路繼電保護方法研究[D].湖南大學，2011.

[3]薛炳磊.1000kV特高壓線路繼電保護特殊問題的分析與研究[D].山東大學，2009.

[4]劉浩芳.特高壓輸電線路保護新原理及自適應重合閘技術的研究[D].華北電力大學（河北），2007.

作者簡介：陳俊（1992），男，漢族，江蘇江都人，本科，助理工程師，研究方向：江蘇特高壓電網。