高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用與維護(hù)

鄭 喻

（國(guó)網(wǎng)湖北省電力有限公司咸寧供電公司，湖北 咸寧 437000）

0 引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，電能已成為人們生產(chǎn)生活不可缺少的組成部分。高壓輸電線存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電壓大和功率大等特點(diǎn)。因此，輸電線路故障是直流系統(tǒng)最常見(jiàn)的故障之一。

1 高壓直流輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用

高壓直流輸電線短路問(wèn)題是由于電路長(zhǎng)時(shí)間高電壓、高功率工作而造成電流值突然增加而導(dǎo)致電阻變小甚至氧化。在對(duì)高壓直流輸電線進(jìn)行繼電保護(hù)時(shí)，要對(duì)線路短路問(wèn)題進(jìn)行探討設(shè)計(jì)，以保證高壓輸電線電阻穩(wěn)定工作。從高壓直流輸電線障礙點(diǎn)來(lái)講，行波測(cè)距優(yōu)勢(shì)明顯，但也有些許不足，如對(duì)線路電流控制的準(zhǔn)確性稍有偏差。降序分段自適應(yīng)匹配電路保護(hù)與實(shí)行直流線路行波測(cè)距是高壓直流輸電線路保護(hù)技術(shù)的要點(diǎn)。從這兩方面對(duì)輸電線路進(jìn)行保護(hù)非常重要，能有效提高電路安全性，降低電路損耗[1]。高壓直流輸電線行波測(cè)距有助于排除輸電線路故障，從而加強(qiáng)對(duì)高壓輸電線的保護(hù)。高壓輸電線路的工作是不間斷的，承擔(dān)著千家萬(wàn)戶的電力工作，一旦線路損壞，將會(huì)影響人們正常的工作生活。所以，高壓直流輸電線路保護(hù)工作尤為重要。

1.1 降序分段自適應(yīng)匹配電路保護(hù)應(yīng)用

降序分段自適應(yīng)匹配電路保護(hù)主要是以電路功率計(jì)算式為基礎(chǔ)進(jìn)行高壓輸電線路結(jié)構(gòu)計(jì)算，研究高壓輸電線工作環(huán)境特征，探究高壓輸電線自適應(yīng)系統(tǒng)的變化現(xiàn)象，將電路靈敏度進(jìn)行匹配，利用公式計(jì)算出電路結(jié)構(gòu)組分，從而研究直流輸電線路的保護(hù)技術(shù)。應(yīng)用降序分段研究方法對(duì)電路電阻及電流進(jìn)行計(jì)算，將電路內(nèi)外存在的差異進(jìn)行結(jié)合，然后進(jìn)行分段研究。然而，降序分段自適應(yīng)匹配電路的保護(hù)方式應(yīng)該將直流電路設(shè)備進(jìn)行簡(jiǎn)化，以準(zhǔn)確對(duì)輸電線進(jìn)行降序分段，控制短路情況，以提高對(duì)輸電線路的保護(hù)作用。

輸電線電流頻率{F(sk), k=1,2,…,K}的總電阻為Ω：

利用式（1）是要找到NP形式下的電壓力F*，從減少短路情況發(fā)生對(duì)高壓線路進(jìn)行有效保護(hù)。將高壓輸電線的不同線路進(jìn)行分段處理，具體操作為將電阻Ω與分段輸電線K進(jìn)行匹配整合：F(Ωj)為時(shí)在Ωj上的F的取值；F*(k)(Ωj)為第K步后在Ωj上的近似函數(shù)F*的值；Ej(k)為第 k步后在 Ωj上 F*(k)(Ωj)和 F(Ωj)的差值。可以看出，當(dāng)輸電線路長(zhǎng)度增加后，降序分段的電流通過(guò)率由高到低，足以說(shuō)明利用降序分段自適應(yīng)匹配計(jì)算方法可以有效降低電流通過(guò)率，減少短路的發(fā)生。不同的輸電線路存在的電阻相同，但是電流通過(guò)率并不相同，即采取降序分段自適應(yīng)匹配電路發(fā)揮的輸電線保護(hù)作用[2]。

1.2 直流線路行波測(cè)距繼電保護(hù)應(yīng)用

實(shí)行直流線路行波測(cè)距也是對(duì)輸電線路進(jìn)行保護(hù)的方法之一。原理是應(yīng)用輸電線路中的行波規(guī)律對(duì)輸電線路中可能存在的故障點(diǎn)進(jìn)行測(cè)距。在三個(gè)故障點(diǎn)確定后對(duì)，行波進(jìn)行距離測(cè)量。這個(gè)過(guò)程中，由于輸電線路線型通電屬性可能引起電流疊加而引起短路，所以在輸電線路工作過(guò)程中，對(duì)輸電線路故障點(diǎn)的行波距離要控制其電極，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓輸電線路的保護(hù)。

2 高壓直流輸電線路維護(hù)

將高壓輸電線路繼電保護(hù)技術(shù)有效應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)發(fā)展中十分必要，因?yàn)閷?duì)高壓輸電線路進(jìn)行保護(hù)，可以在用電方面有效保障人民的財(cái)產(chǎn)安全。高壓輸電線功率過(guò)高，發(fā)生火災(zāi)的情況時(shí)有發(fā)生。將設(shè)計(jì)的繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)生活當(dāng)中，不但可以控制電流，降低短路現(xiàn)象的發(fā)生，還可以在大功率工作下保護(hù)電路。對(duì)高壓輸電線路的維護(hù)工作主要從高壓直流線路故障排除和行波保護(hù)動(dòng)作探析兩方面進(jìn)行，力求在排除故障的情況下對(duì)高壓直流輸電線路進(jìn)行保護(hù)和維護(hù)。

2.1 高壓直流線路故障排除

對(duì)高壓輸電線路進(jìn)行電路保護(hù)的首要目標(biāo)，是對(duì)電路可能存在的故障進(jìn)行排查清除。一旦發(fā)現(xiàn)故障就要及時(shí)解決，因?yàn)橐坏┯捎谕饨缫蛩囟l(fā)生短路，就會(huì)導(dǎo)致電路發(fā)生放電現(xiàn)象，電流會(huì)轉(zhuǎn)為熱力破壞公共財(cái)產(chǎn)，嚴(yán)重威脅人民的生命安全。在發(fā)生故障的起始階段，由于未進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，故障點(diǎn)產(chǎn)生的正向行波和反向行波已經(jīng)足以揭示故障位置的信息。它的特性并未受到整流控制系統(tǒng)的影響，可以進(jìn)一步利用這些行波包含的信息實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路故障點(diǎn)具體位置的測(cè)量和定位。在相同介質(zhì)的輸電載體上，單位長(zhǎng)度的電場(chǎng)與磁場(chǎng)是恒等的。因此，在不同的介質(zhì)之間，行波會(huì)發(fā)生折射、反射，并和自身行波浪涌疊加，形成新的特性。

2.2 行波保護(hù)動(dòng)作探析

行波保護(hù)動(dòng)作探析是在高壓直流輸電線路故障排除后進(jìn)行的輸電線路維護(hù)工作，主要研究電路行波保護(hù)對(duì)輸電線路的影響。為探明各因素對(duì)行波保護(hù)動(dòng)作概率的影響程度，通過(guò)對(duì)比性方法來(lái)說(shuō)明問(wèn)題。高壓輸電線配電系統(tǒng)的高功率作用可以對(duì)線路進(jìn)行高壓控制。而在行波產(chǎn)生過(guò)程中，由于電流的變化而產(chǎn)生的電路電阻變化對(duì)行波會(huì)造成影響，對(duì)線路的障礙排除工作存在一定影響。良好的行波保護(hù)動(dòng)作探析可以加強(qiáng)高壓直流輸電線的故障排除效率，并在不同故障類型占比情形下對(duì)行波保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行探索，以便于對(duì)高壓線路進(jìn)行維護(hù)。高壓直流輸電線路中，行波保護(hù)是非常重要的環(huán)節(jié)，是維持高壓線路持續(xù)穩(wěn)定工作的關(guān)鍵。利用行波保護(hù)手法對(duì)高壓直流輸電線路進(jìn)行維護(hù)，可以有效降低高壓輸電線路的損壞和氧化。

3 實(shí)驗(yàn)論證分析

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的高壓直流輸電線路繼電保護(hù)方法的有效性，進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，并與傳統(tǒng)高壓直流輸電線路保護(hù)方法進(jìn)行對(duì)比，如圖1所示，高壓直流輸電線模型和時(shí)間步長(zhǎng)保持不變。

圖1 電路保護(hù)對(duì)比圖

由圖1可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)電阻進(jìn)行改變的高壓變電線路，對(duì)電流通過(guò)電阻進(jìn)行控制，采取不同電阻進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)評(píng)。在相同電阻條件下，進(jìn)行傳統(tǒng)方法與本文電路保護(hù)方法進(jìn)行對(duì)比。在50 Ω時(shí)，傳統(tǒng)電路保護(hù)方法較本文設(shè)計(jì)方法耗時(shí)更長(zhǎng)，說(shuō)明本文設(shè)計(jì)的繼電保護(hù)方法較傳統(tǒng)方式對(duì)電路保護(hù)更加完善，對(duì)降低高壓輸電線路工作負(fù)擔(dān)更有效。

4 結(jié) 論

高壓輸電線繼電保護(hù)是生產(chǎn)生活必須完善的項(xiàng)目，無(wú)論是減少短路現(xiàn)象的發(fā)生，還是抵制氧化產(chǎn)生，都可以對(duì)高壓輸電線路進(jìn)行保護(hù)。完善的輸電線路保護(hù)方法可以有效保證輸電線路持續(xù)大功率工作的安全性，極大提高人們的生產(chǎn)生活質(zhì)量。