特高压输电线路继电保护问题研究

马光成

【摘 要】为了满足未来持续增长的电力需求，提高我国能源开发和利用效率，国家电网公司提出了加快建设由百万伏级交流和正负800千伏级直流系统构成的特高压电网的发展目标。特高压长距离输电线路具有输送功率大、波阻抗小、分布电容大等特点，线路上的分布电容电流会达到很高的水平，这将导致继电保护装置在某些情况下拒动、灵敏度下降等问题。本文就特高压输电线路继电保护问题进行了研究。

【关键词】特高压 输电线路 继电保护

为了提高输电的经济性能，满足大容量、远距离输电的需求，电网的电压等级不断提高，建立长距离、大容量、低损耗的输电系统已经成为世界各国电网发展的必然。分相电流差动保护、工频变化量方向保护、负序方向保护等等这些应用于超高压线路的传统保护原理先进、性能优良，工作人员积累了丰富的运行经验。但是应用到lOOOkV特高压长线路上，这些保护原理会出现什么样的问题、性能是否能够满足要求都需要详细论证并加以改进

1特高压输电线路继电保护原理

随着经济的增长，用电需求不断加大，国家提出了由百万伏级的交流电电网向千万伏级的直流电电网发展的目标。在零九年初，我国的第一条千万伏工程建成，这是我国的一个重大突破，对保障电力供应有着十分深远的意义。

为了使用户得到更好的体验，提高输电的经济适用性，建立新型输电系统，已经成电网发展的必然趋势。特高压电输电容量大、距离长、损耗低、投资省，可以充分发挥电网的市场功能，满足能源需求。

特高压交流输电线路的保护原理是保护两端电流，可以提取内部故障信息不受系统震荡。电容电流补偿方法分为半补偿与全补偿，半补偿指两端各补偿一半，全补偿指一边补偿全部，补偿方法有相应补偿算法与时域补偿算法两种。采用差动保护新原理，通过计算值与实测值进行比较以形成保护动作量。特高压交流输电线保护原理包括距离保护、行波保护等。同杆交流双回输电项目继电保护包括纵联距离保护、横联差动保护、纵联零序保护、基于六序分量的保护等。

2特高压输电线路参数计算

计算线路首先要根据工程条件算出原始参数矩阵，之后分裂导线合并进而求出参数矩阵。在进行线路的参数计算时，首先要算出导线的阻抗，一个是导线的自阻抗，一个是以大地为回路的导线的互阻抗。之后要算出导线的电容，然后求出导线的参数矩阵。在进行线路的分布电容以及电流电阻电容的计算时，要注意加装补偿度的计算。

线路的参数计算中的内容包括以下几个方面：第一，导线的阻抗。计算线路的阻抗要用到两个基本参数：一个是导线的自阻抗，表示单相导线-大地回路电磁感应关系的阻抗；另一个是两根导线均以大地为回路参数的互阻抗。第二，导线的电容。第三，导线的参数矩阵。对于采用分裂导线的特高压输电线路，实际上成为26条导线组成的多导线系统，如果线路参数用（26X26）矩阵将带来极大的不便，因此需要将各相中的每根分裂导线逐一合并得到一个等效的相参数。同时因为架空地线与大地相连具有确定的运行状态——对地电位为零，所以也可将地线消去，使参数矩阵降阶，最终得到经过化简后的三相参数矩阵。第四，线路的分布电容及电容电流计算。在实际线路运行时，特高压线路往往装设并联电抗器来补偿分布电容的影响。

根据我国特高压试验示范工程的原始条件精确地计算线路参数，对各种暂态分量特性进行仿真分析。仿真结果表明，暂态电流中的高频分量幅值较大，最大幅值的谐波分量离基波较近；非周期分量和低频分量的衰减时间常数较之超高压线路有很大的增加；区外故障时，传统的电流差动保护由于线路两端存在较大的差流而误动作；高阻接地时零序分量很小，零序保护的可靠性降低。

3特高压输电线路电流差动保护方法

分相电流差动保护具有天然的选相能力，是线路保护的理想模式。由于趋伏效应加上土壤的影响，电流变化频率在地模量中表现明显。特性阻抗的等值网络如果用有利函数来表达，那么就是通过其元件来表现的，其中传输函数是一个等值。对于高压三相输电线路来说，首先要通过保护装置采样，得到三相电压和电流值，利用相模变换得到模分量，并将模分量转化为相分量，对六个电流计算值进行滤波，将计算值与实测值比较，形成保护的制动量。电流差动装置采用分相形式，要明确在线路内部无故障时，实测值应当与计算值相等。根据分析可知，在线路内部出现问题时，不等式左边会出现动作量，大体分为三种故障类型：一点相接地短路、两点相接地短路、三项短路。在装设并联电抗器的线路中，要计算电抗器的稳定电流，形成传统的电流差动保护判据。三相并联电抗器时，电阻可忽略不计。如果采用隐式梯形积分法，就要用到故障前的电压，但是由于故障前电压变化较大，且无法通过电压互感器反应，会产生数值震荡。所以应该与后退欧拉法结合进行处理。不过在计算过程中需要用到对侧电压值进行通信。这种方法可以使区内故障时能够正常运作。

4结语

特高压电网的电压等级高、覆盖范围大，一旦发生自然或人为故障，若不能及时有效控制，就会失去稳定运行，使电网瓦解，将酿成大面积停电，给社会带来灾难性的后果。因此，如何保证特高压电网的安全稳定运行就成为电力工作者需要重视的首要问题。随着我国电力需求的激增，发展特高压输电技术，实现电网晋级式飞跃，是保障电力发展的必要举措，特高压输电线路将会成为骨干性电力网络构架，可以实现资源配置均衡，有利于可再生能源的集约化开发，可以优化配置，所以研究特高压输电线路继电保护问题是我国电网改造必由之路，应加强其实践力度。

参考文献：

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