特高压直流输电线路保护新原理研究

王宏韬

（国网嘉兴供电公司,314000）

特高压直流输电线路保护新原理研究

王宏韬

（国网嘉兴供电公司,314000）

本文重点研究特高压直流输电线路保护的相关问题，先介绍了特高压直流输电系统建模仿真的基本思路，再对特高压直流输电线路暂态能量保护策略进行深入研究，希望能对相关人员工作有所帮助。

特高压直流输电；输电线路保护；保护新原理

1 特高压直流输电系统建模研究

与传统电力系统相比，特高压直流输电系统的结构更加复杂，对输电线路、滤波器等都提出了诸多限制。因此在当前工作中，需要构建完整的特高压直流输电系统模型，并模拟输电线路的实际情况，分析整个输电线路运行中可能出现的问题，进而为整个输电系统保护提供帮助。

在正常运行状态下，特高压直流输电系统模型中的电流与电压曲线基本是平稳的，并且两者之间呈现出正相关关系；而一旦出现故障后，整流侧不对称故障就会导致测试系统相应的曲线发生明显变化，电流、电压的运行曲线明显浮动；并且在故障发生后，直流电压快速下降，此时依靠控制器快速反应，就能调节系统运行，将直流电压控制到合理范围内。

一般在模型分析中，需要对输电系统中可能出现的扰动情况进行仿真，模拟出现故障后的直流线路两端电气量变化。这种信息模拟技术能够为特高压直流输电系统功能优化提供必要的帮助，并且能真实还原系统控制参数变化情况，为未来输电线路管理奠定基础。以主电路拓扑为例，图1所显示的是UMVDC传输系统结构图，在该体系中，其中的关键点包括整流换流站、直流传输线路等，并且在换流变压器与12脉波换流桥之间，存在△/Y与Y/Y两种配置。

2 特高压直流输电线路暂态能量保护方案研究

由于特高压直流线路自身运行具有特殊性，因此在确定其保护系统过程中，需要正确认识到该系统与常规高压直流输电控制保护系统之间的差别，了解系统运行的复杂性。

2.1 暂态能力保护的基本原理

图1 特高压系统输电系统结构图

传统特高压直流输电系统一般以电压与改变率探测直流线路接地故障。但在这种保护过程中，故障电阻会对保护产生影响。而随着微电子技术发展，特高压直流输电系统的保护方法得到完善，行波保护原理得到进一步完善。最近一段时间内，一种新的特高压直流输电线路保护方案得到推广，得到人们的重视。

图2显示了一种典型的直流输电系统保护结构示意图。

图2 他高压直流线路输电系统结构图

在图2中，M、N分别代表整流侧与逆变侧直流线路保护装置的安放位置，与分别代表相应侧的电流；、代表对应侧的对地电压。

按照图2的结构，在该电流体系中，经过传输线路任意一点的暂态能量的表示方法为：

2.2 特高压直流输电线路暂态能力保护策略研究

2.2.1 暂态能力保护方案研究

本文认为，在确定特高压直流输电线路暂态能力保护整定值中，可以按照下列公式展开运算：

在计算暂态能量保护算法过程中，可以按照下列流程展开计算：

输入特高压直流输电线路数据→计算线路两端暂态能量→计算暂态能量增量→根据计算结果，判断是否存在直流线路故障问题。

2.2.2 仿真验证

假设逆变侧交流系统三项金属性接地对称故障发生在0.5s，则输电线路系统中的相应曲线将会发生明显的浮动变化：直流线路上靠近整流侧的直流电压会不断靠近整流侧直流电压，导致线路出现变化。

当逆变侧出现交流系统故障后，直流线路两端电压开始下降，并导致其两端电流开始上升[3-4]。在这种情况下，电流控制器开始工作，试图控制直流系统运行。但在这个过程中，受交流系统扰动因素的影响，直流电流快速增大，导致直流线路受到并联电容影响，此时暂态过程中的两端电流之间存在差值。

从上述分析可以判断，在故障暂态过程中，特高压直流系统直流线路两端的暂态能量增量差值为正时，就可以依靠该特征快速识别系统故障问题。

2.2.3 仿真结果研究

受直流线路并联电容的影响，在故障暂态过程中的直流线路两端电流出现不平衡现象。同时，本文在充分研究直流线路等效串联电感作用的影响，判断在故障暂态过程总，直流线路两端电压的下降幅度存在差异。

因此判断，特高压直流输电线路若存在故障暂态过程，则线路两端暂态能力增量差值为正，相关人员就可以根据这一特点判断直流系统的故障。

3 结论

总体而言，特高压直流输电线路保护的研究十分复杂，其中涉及到电力传递、设备运行等多方面内容。因此相关人员在研究特高压直流输电线路保护新原理中，需要重点关注线路系统的电流与电压变化情况，根据具体的线路变化特征，快速的判断系统运行是否存在问题，进入制定出针对性的解决方案，为切实保证特高压直流输电线路平稳运行奠定基础。

王钢，罗健斌，李海锋，等.特高压直流输电线路暂态能量保护[J].电力系统自动化，2010，01:28-31.

Study on new protection principle of UHV DC transmission line

Wang Hongtao
（State Grid Jiaxing power supply company,314000）

This article focuses on uhv dc transmission line protection related problems，first introduces the basic ideas of the uhv dc transmission system modeling and simulation，and the protection of uhv dc transmission line transient energy strategy for further study，hoping to be helpful to the related personnel work.

uhv dc transmission；Transmission line protection；To protect the new principle of