综述高压直流输电线路继电保护技术的应用 张峥

综述高压直流输电线路继电保护技术的应用张峥

发表时间：2019-07-08T10:05:56.743Z 来源：《电力设备》2019年第4期作者：张峥[导读] 摘要：高压直流输电线路由于应用率高、电压大等原因，电路损毁情况较为严重。应用高压直流输电线路继电保护技术，可以有效改善这种情况。

（国网山西省电力公司检修分公司）

摘要：高压直流输电线路由于应用率高、电压大等原因，电路损毁情况较为严重。应用高压直流输电线路继电保护技术，可以有效改善这种情况。对高压直流输电线路继电保护进行方法设计，主要利用降序分段自适应匹配电路保护和实行直流线路行波测距对电路进行保护。具体地，阐述高压直流输电线路维护的手段，探究高压直流线路故障的排除，分析行波保护动作，从而对高压线路进行保护。实验数据表明，提出的高压直流输电线路继电保护设计方法较传统方法效率高18.8%，能有效降低高压输电线的损毁率。

关键词：高压直流输电线路；继电保护；技术应用

高压直流输电优势十分突出，由于高压直流输电作业中，载容量高、输送距离长、功率灵活度强，在世界范围内得到了广泛应用。国内用电量增加较快，直流输电量位居世界领先地位，但是核心技术仍对国外领域存在较高依赖性，同时直流输电工程受地理位置、输送距离等因素影响，需要考虑不同气候条件下输电特性，并且需要加强对高压输电线路的故障率的有效分析，避免直流输电线路缺陷问题等产生负面影响。

1.继电保护线路设计要点分析

1.1线路主保护

对于继电保护线路而言，其影响因素较多，设计人员需要结合实际进行合理分析，加强线路走向的合理布设，规划线路中，对于原理不同的装置一般需要设置多条通道，其中一套利用分相电流差动保护装置控制，还需要一套相电压补偿保护装置，二者共同完成线路保护功能。

1.2线路后备保护

后备保护是作为主保护辅助处理，设计中需要考虑控制线路端口位置的有效处理，避免故障问题等带来的危害。还要考虑接地间距、相间距离等要素，提高保护设备运行的合理性，及时进行配置功能的调整。设计环节中，距离保护要求一般灵活度较高，不局限于四边形、圆形等，可随时添加微机保护进行优化，提高整体稳定效果。

首先，并联电抗器保护，其主要作用是当直流线路发生故障时，相应的自动保护措施将会被激发，若是经过分析和评估，故障已经超过了线路所能承受的标准，则并联电抗器的保护动作会被触发，断路器将会被迅速的断开，这样可以有效的防止更严重后果的发生。

其次，自动重合闸，自动重合闸可以分为不同的模式，主要有单相、三相和快速三种模式，往往是通过过电压水平来选择合适的自动重合闸模式，一般情况下，在非全相的状态下，若是过电压处于允许的区间内，则选择单相重合闸，但若是过电压在允许的区间外，则应该采用三相重合闸，这样可以进一步的保证线路的安全性。

2.高压直流输电线路继电保护技术

2.1行波保护

当高压直流输电线发生故障后，会在线路中形成反行波，若想保证电力系统安全稳定运行，则需要进行行波保护工作，这也是对整个输电线路保护的关键性工作，现阶段，行波保护措施主要有两种方案，分别为SIEMENS方案与ABB方案，其中SIEMENS方案主要是以电压积分为原理，起保护时间在16-20s之间，相较于ABB方案，其起启动时间较长，但却具有更强的抗干扰性；ABB方案基于极波和地模波原理，能够在很短的时间内检测出反行波，并采取相应的保护措施。为了进一步的提升行波保护的质量，相关研究人员也引进了形态学梯度技术和数学形态学滤波技术，但是这两种技术都存在的一定的缺点，需要进一步的进行完善和优化。

2.2微分电压保护

微分电压保护作为一种继电保护技术，兼具主保护和后备保护的功能，现阶段，行波保护中无论是SIEMENS方案还是ABB方案的检测对象都是电压水平和电压微分，而SIEMENS方案的上升延时较长，往往起不到后备保护的作用，而ABB方案的上升延时为20ms，在电压变化率处在标准以下时，可以发挥出后备保护的功能，但是其抗干扰能力较弱。微分电压保护相较于行波保护具有更优越的可靠性和灵敏度，但是动作速度却低于行波保护，这两种形式的继电保护均存在着耐过度电阻能力较差，可靠性不足的弊端。

2.3低电压保护

低电压保护作为后备继电保护的常用措施，主要通过检测电压幅值来开展保护工作的，根据需要保护的对象差别，可以分为极控低电压保护和线路低电压保护，极控低电压保护的保护定值要低于线路低电压保护，当线路发生故障时，极控低电压保护会自动封闭故障极，而线路低电压保护会进行线路的重启。低电压保护形式较为简单，但是其缺乏科学合理的整定依据，不利于相关工作人员对故障类型的判断，并且动作速度相对较慢。

2.4纵联电流差动保护

纵联电流差动保护具有较好的选择性，但是对故障的反应较慢，需要较长的时间才能够采取保护措施，因此只能用于高阻故障的保护工作中，现阶段，因为影响因素较多，造成电流差动保护还没有与电压变化过程相联系，往往会造成保护措施的误动，这就造成电流差动保护在高压直流输电线路的继电保护中并没有发挥其应有的作用，还需要相关的工作人员对其性能进行进一步的完善和提高。

3.高压直流输电线路维护

3.1高压直流线路故障排除

对高压输电线路进行电路保护的首要目标，是对电路可能存在的故障进行排查清除。一旦发现故障就要及时解决，因为一旦由于外界因素而发生短路，就会导致电路发生放电现象，电流会转为热力破坏公共财产，严重威胁人民的生命安全。在发生故障的起始阶段，由于未进入稳态，故障点产生的正向行波和反向行波已经足以揭示故障位置的信息。它的特性并未受到整流控制系统的影响，可以进一步利用这些行波包含的信息实现对输电线路故障点具体位置的测量和定位。在相同介质的输电载体上，单位长度的电场与磁场是恒等的。因此，在不同的介质之间，行波会发生折射、反射，并和自身行波浪涌叠加，形成新的特性。