淺談高壓直流輸電線路繼電保護技術研究

鄧滿艷

摘要：當今社會，我國電網技術發展日新月異，其中高壓直流輸電線路已在電網企業中逐步得到應用。HVDC輸電線路具有輸送電流容量大、調節方便、線路占用空間小、網絡方便等優點，在未來電網應用中具有很大的潛力。當前，建設HVDC線路工程是電網企業的工作重點，電網企業為了保證其安全、穩定的運行，必須采用繼電保護技術來有效地保護直流線路。

關鍵詞：HVDC輸電線路;繼電保護技術;研究

在中國電力網的具體運用中，高壓直流輸電路線系統軟件占主導性，自身優勢比較明顯，能有效地推動我國電網技術的高速發展。所以，采用繼電保護技術對HVDC線路進行有效保護具有重要意義，繼電保護技術可以有效地保障HVDC線路的運行效率和運行質量，為HVDC線路的應用和發展奠定基礎。

1高壓直流輸電路線繼電保護裝置的影響因素

1.1過電壓

在HVDC輸電線路發生嚴重故障時，其電弧熄滅時間將會延長，甚至可能出現無法消除的情況。這樣，當高壓直流輸電線路受到過電壓影響時，同樣時間內不能有效切斷高壓直流輸電線路的兩側開關，從而使整條高壓直流輸電線路遭受行波的往復反射作用，對高壓直流輸電線路的運行造成嚴重影響，同時引起繼電保護裝置無法有效地切斷。

1.2容量電流

HVDC輸電線路功率小、阻抗小、電容大，直接影響到HVDC輸電線路差動保護整定值。為此，電網企業應采取合理有效的電容電流補償措施，以保證高壓直流輸電線路的安全穩定運行。另外，在HVDC輸電線路運行中發生故障時，由于受分布電容等因素的影響，繼電保護裝置測量阻抗與故障高壓直流輸電線路之間的線性關系也會發生變化，雙曲正切函數是它的最終變化結果，從而使繼電保護裝置不能發揮其有效作用。針對這種情況，電網企業需要采取新的高壓直流輸電線路保護措施。

1.3電磁瞬變過程

HVDC輸電線路在大跨距電網系統中普遍采用，在對其進行故障維修處理時，會產生較大的高頻分量幅值，而不能有效地進行過濾、消除工作。如果出現這種情況，將會引起電氣測量過程中的測量誤差，嚴重影響到半波算法的精度，同時電流互感器達到飽和狀態，使高壓直流線路的有效運行受到破壞。

2設計原則及注意事項

2.1后置保護

在HVDC線路設計過程中，電網企業應以后備保護原則為設計依據，對HVDC雙側故障差進行積極控制和有效切除，同時對相距設備和接地距離的保護進行合理配置。在進行HVDC輸電線路距離保護特性設計時，很容易受到傳統的橢圓、圓、四邊形等設計模式的限制，因而必須突破傳統的模式，合理地采用微機保護模式，有效地提高高壓直流輸電線路系統運行的安全性。

2.2并聯電抗器保護

在HVDC輸電線路并聯電抗器出現故障問題時，高壓直流輸電線路對電抗器故障發出相應指令，從而有效地啟動了電抗器自動保護裝置，以保證電抗器運行的安全。當HVDC線路發生故障時，電網企業應遵循并聯電抗器保護原則，當故障電流、故障電壓超過直流輸電線路允許標準時，應迅速切斷電源兩端的斷路器，以有效保護電抗器免受損壞。

2.3自動上重閘

在HVDC線路實際運行過程中，電網企業需要根據線路實際過電壓水平和如何避免過電壓操作的原則，合理選擇自動重合閘方式。在實際運行過程中，電網企業應充分、全面地考慮直流輸電線路兩側的重合次序和間隔，并對其進行主動控制，以保證各參數在合理標準范圍內。

3高壓直流輸電線路繼電保護技術

3.1線波瞬態保護

HVDC輸電線路發生故障時所產生的反行波現象，將對HVDC輸電線路系統的穩定運行帶來負面影響，因此，電網企業需要采取有效的暫態量保護技術，對高壓直流輸電線路進行有效地保護，以保證線路運行的穩定性。行波暫態量保護可以分為有通道行波保護和無通道行波保護兩種，有通道行波保護又可以分為行波電流極性比較式保護、行波型行波保護和無通道行波保護。目前，電網企業一般采用ABB、SIEMEN兩種方案進行行波保護，在ABB方案中，電網企業利用地模波和極波測量原理，有效地檢測反行波圖變量。通過電流圖變量、啟動圖變量的微分啟動圖變量和電壓圖變量等，對電網企業在特殊情況下進行有效識別。SIEMEN方案主要是利用電壓積分原理來保護反行波，與ABB方案相比，抗干擾能力有所提高，但啟動保護速度較慢。在具體實施過程中，兩種反行波保護措施都存在一些缺陷。為此，電網企業需要有效、完善地處理，在行波保護判斷過程中，對不同電阻的電壓變數圖進行合理分析，制定出有效地保護方案，并結合線路實際運行情況，采取有效的行波保護措施，以保證高壓直流輸電線路的安全穩定運行。

3.2縱向電流差動保護

采用繼電保護技術對HVDC線路進行有效保護具有重要意義，縱聯電流差動保護的技術原理是采用雙端和多端電氣量，有效地保證故障時保護動作的絕對選擇性。在HVDC輸電線路應用過程中，電網企業采用構造差動判據和兩端電流對線路進行保護時，容易忽略線路分布電容的影響，從而在暫態過程結束后，差動保護的判據才能成立。所以，縱聯電流差動保護技術的主要作用是消除高阻性故障，有效延長確認故障后的投入時間，屬于HVDC線路的后備保護。

3.3低電壓保護

輸電線路低壓保護技術在HVDC工程中的應用還不多見，其研究、依據、工作原理等方面的技術知識也很少涉及。現階段電力網公司的兩種關鍵方式方法是極控低壓維護技術性和路線低壓維護技術性，相比于路線低壓維護技術性，極控低壓維護技術性存有維護時間常數低、維護姿勢可以造成 鎖閉等特性。因為路線低壓維護技術性會在路線產生常見故障時開啟其重新啟動程序流程，因此，線路低電壓保護技術在高壓直流輸電線路上得到了普遍應用。低壓保護技術操作簡單，但由于其反應速度慢、整定依據不充分、不能分辨線路高阻故障和區外故障等明顯缺點，因此，在今后的技術發展中，還有許多問題需要得到有效解決。

4結束語

總之，繼電保護技術對電網發展起著舉足輕重的作用，電網企業有必要深入探討其在直流輸電線路繼電保護技術中的應用，并采用相應的繼電保護技術來有效地保護直流輸電線路系統的運行。同時，電網企業還需要找出繼電保護技術在實際應用中的不足之處，對其進行完善和改進，探索存在的隱患，為今后我國高壓直流輸電線路系統的發展提供有效地保障。

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