高压直流输电线路继电保护技术探讨

张凤良 王俊

高压直流输电线路继电保护技术探讨

张凤良 王俊

（国网江西省电力公司赣州供电分公司 江西赣州 341000）

近年来，基于电力系统的快速发展，高压直流输电线路得到了广泛应用，为此，为了创造一个容量大、功率易调节、联网方便的电力资源传输环境，应注重在高压直流输电线路操控过程中，应用继电保护技术，同时，遵从继电保护设计原则，增强高压直流输电线路稳定性、安全性，且保持电力系统处在正常运行状态。本文从高压直流输电线路继电保护设计原则分析入手，并详细阐述了线路设计中继电保护技术的具体应用。

高压；输电线路；继电保护技术

前言

在电力系统实际运行过程中，继电保护装置起着至关重要的影响作用，即与电力系统安全运行息息相关，为此，为了防止由继电保护不完善所引起的元件损坏、供电可靠性降低、电网崩溃、系统振荡等问题，需进一步提高继电保护装置性能水平，继而通过继电保护装置的科学、合理操控，维护电力系统运行状况，且由此提升电力系统稳定运行所带来的经济效益。以下就是对继电保护设计等相关问题的详细阐述，望其能为当前电力行业的持续发展提供有利参考。

1 高压直流输电线路继电保护设计原则

在高压直流输电线路规划过程中，注重遵从继电保护相关设计原则是非常必要的，为此，应从以下几个层面入手：

（1）在输电线路主保护设计期间，应参照高压直流线路实际情况，选择输电线路主保护类型，同时，区分保护装置。例如，某电力部门在电力系统操控过程中，为了打造安全、稳定的电力系统运行空间，即设定第一套保护装置采取分相电流差动纵联保护主保护，而第二套保护装置采取相电压补偿纵向保护主保护设计形式，由此达到了高效性继电保护设计目标；

（2）在输电线路后备保护设计时，需深化对后备保护设计作用的认知，然后，在电力系统实际操作过程中，借助后备保护控制线路两端切出故障差，同时，对接地距离、相间距离设备完整性形成保护，避免设备故障问题的凸显；

（3）由于自动重合闸是高压直流输电线路继电保护中重要组成部分，因此，在自动重合闸实践设计时，需针对电力系统自动重合闸设计标准，合理化选择三相重合闸、单相重合闸等设计形式，最终达到最佳的继电保护设计效果，满足电力系统安全运行条件。

2 高压直流输电线路的关键性继电保护技术分析

2.1 行波暂态量保护技术

在高压直流输电线路操控过程中，行波暂态量保护技术的应用可实现对继电故障问题的识别。即在行波暂态量保护技术应用期间，相关技术人员可利用电压微分、返行波识别电力系统运行期间继电故障，然后，结合继电故障识别结果，有效处理故障问题。而从行波暂态量保护技术实际应用现况来看，有ABB、SIEMENS两种行波保护方法被应用于行波暂态量保护作业中，其中，ABB保护方式更适用于地膜波、极波等继电保护工作中，而SIEMENS可实现对电压微分的保护，同时，在电压微分保护工作实施过程中，将SIEMENS作为保护工作实施依据，且将其变量控制在10ms以内，然后，通过变量信息识别故障信号，并提高故障识别效率[1]。此外，从ABB和SIEMENS两种行波保护方法应用效果来看，SIEMENS保护动作较慢，同时，其保护作用时间仅可延长至18ms，因而，为了达到良好的继电保护效果，应针对行波暂态量保护方法进行合理化选择。另外，由于SIEMENS行波保护方法在应用期间具备忍受3%干扰的能力，因此，在干扰噪声较为严峻的输电线路中，可采取SIEMENS行波保护手段，最终满足电力系统稳定运行条件。

2.2 微分欠压保护技术

微分欠压保护技术在高压直流输电线路继电保护工作中的应用，即将电压微分数值和电压幅值水平等作为支撑条件，对线路形成高效的保护。而其保护形式分为ABB和SIEMENS两种形式，即通过ABB和SIEMENS微分欠压保护形式的应用，打造了安全的系统运行环境。此外，从微分欠压保护技术应用现况来看，其电压微分定值和行波保护间逐渐表现出相同的现象，但基于行波保护时间为6ms的基础上，微分定值保护可将时间延长至20ms，继而满足了电力系统安全运行需求，且实现了对后备的保护[2]。但由于部分条件的限制，微分欠压保护技术在1000km高压直流输电线路继电保护工作中的应用，表现出过渡电阻为70Ω的保护效果，即电阻能力不足，因此，在继电保护设计工作开展过程中，应提高对此问题的重视程度，且对其展开有效处理。

从以上的分析中即可看出，微分欠压保护技术的应用有利于提升继电保护设计效果，但其微分定值保护仅局限于后备保护设计中，因此，应在微分欠压保护技术应用时，结合技术应用标准，设计继电保护环节。

2.3 纵联电流差动保护技术

在高压直流输电线路继电保护设计过程中，强调纵联电流差动保护技术的应用是非常必要的，为此，应从以下几个层面入手：

（1）纵联电流差动保护仅局限于线路内部故障的反馈，不适用于线路正常运行和外部故障信息的反应，因此，在技术应用期间，应结合其选择性，判断输电线路两端电流相位特征，即假设电源电势相角相等，同时，无分布电容、TV、TA，无误差，然后，结合基尔霍夫定律，分析输电线路内部故障中电流相位特点，而后，对故障问题进行有效处理[3]；

（2）基于纵联电流差动保护技术应用的基础上，应注重采取采样时刻调整法、采样数据修正法、时钟校正法等，对高压直流输电线路中继电保护进行同步测量，然后，结合同步测量数据，分析继电保护设计中分布电容电流、电流互感器误差、不平衡电流差动、负荷电流等影响因素，且精准判断保护拒动可能性，达到最佳的继电保护操作状态，并在输电线路发生高阻接地等故障时，通过对负荷电流制约因素的及时调整，保持电力系统的稳定、安全运行，同时，达到高质量电能输送效果。

2.4 基于故障分析法的测距原理

故障分析法是利用故障时系统记录下来的有关参数和测量点的工频画电压、电流量，通过相关测距方程计算以求出故障点至测量点距离的一种方法。其测距原理是：当故障发生时，在系统运行方式确定和线路参数已知的条件下，测量点的电流量、电压是故障点距离的函数，然后利用故障时记录下来的测量点电流量、电压进行计算，进而得到故障位置。根据计算所需的电气量型式，故障分析法可具体分为单端电气量法、双端电气量法，每一种故障测距法的应用都较为普遍。

2.5 基于阻抗法的测距原理

阻抗法的测距原理是根据故障发生时的测量点的电流量、电压来计算出故障回路的阻抗，然后利用故障回路阻抗与测量点到故障点的距离的关系来确定故障距离。在高压直流输电线路均匀情况下，故障回路阻抗与测量点到故障点的距离一般呈正比关系。所以，运用这一种方法进行故障测距时，要先假设输电线路是均匀线路，这样才能准确的计算出故障距离，造成实际计算中常因这一假设条件而影响到测距精度，产生一定的测距误差。对于这一问题，不少学者提出采用微分方程法、零序电流迭代法等解决，但是效果如何还有待进一步考察。

3 结论

综上可知，在高压直流输电线路继电保护设计期间，仍然存在着保护类型单一、可靠性差且理论不完备等问题，影响到了当前电力系统运行状态。为此，在高压直流输电线路实践操控过程中，为了做好继电保护设计工作，防止电力系统不稳定运行问题，应合理化选择纵联电流差动保护技术、微分欠压保护技术、行波暂态量保护技术等，控制继电保护设计工作，同时，提升输电线路继电保护设计效果，满足电力资源输送条件。

[1]宋国兵，高淑萍，蔡新雷，等.高压直流输电线路继电保护技术综述[J].电力系统自动化，2012，30（22）：123～129.

[2]张保会，孔飞，张嵩，等.高压直流输电线路单端暂态量保护装置的技术开发[J].中国电机工程学报，2013，12（04）：179～185+24.

[3]赵新凯.继电保护技术在高压直流输电线路中的应用综述[J].信息系统工程，2016，11（09）：37.

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1004-7344（2016）33-0078-02

2016-11-13