特高压输电线路继电保护问题研究

程晓君 杨恺晋

摘要：近些年来，随着市场经济的快速发展，对电力系统的运行效率也提出了更高的要求。为了促进输电性能的不断提升，电压等级也在不断的提高，在这种情况下，长距离、大容量的电力系统建设也成为了一种必然的需求。特高压输电线路在当前的电力系统运行中占据着十分重要的位置，其运行效率直接影响整个电力系统的稳定性与经济性能的实现。基于此，本文主要针对特高压输点线路继电保护的相关问题进行简单的探讨。

关键词：特高压输电线路 电力系统 继电保护

1 特高压输电线路继电保护问题的概况

1.1 特高压输电线路继电保护的现状

随着时代的发展和社会的进步，经济状况好转使得人们对生活质量的要求变高，电力系统的运行承担了很多任务和更多压力，其中电网的电压等级提高使得输电的经济性能很难满足大容量和远距离输电的要求，所以建立大容量，长距离和低损耗的输电系统就成为了各国电网发展的必然趋势。但是许多国家建成的特高压输电线路只能以低电压等级运行，而我国早期研究在取得了可观成果的同时也遇到了很多阻碍，在此过程中总结出了分布电容产生了较大电容电压，短路过程中的高频分量频率距离工频很近，短路时非周期分量衰减常数较大，故障分量较小等特性，需要研究人员利用保护原理和可靠的性能对相关策略加以论证和改进，才能实现特高压输电线路继电保护的现实意义。

1.2 特高压输电线路继电保护的原理

关于特高压输电线路继电保护的原理，可以分为电流纵联差动保护原理和差动保护新原理两方面进行分析和研究。一方面，特高压输电线路继电保护电流纵联差动保护原理涉及到电容电流补偿方法，基本思路是在线路两端电流中减去相应电容电流，得到电流后利用基尔霍夫电流定律，才能实现特高压输电线路电流纵联差动保护;迄今为止提出的补偿算法有相量补偿算法和时域补偿算法，在理论上都是成立的。另一方面，因为上述方法不能很好地解决特高压输电线路继电保护问题，所以在现阶段出现了耐受甚至不受电容电流影响的差动保护新原理，比如建立在输电线电磁波传播过程之上的贝瑞隆模型，具有求解速度快和精度高的优点。除此之外，特高压输电线路其他保护原理还有成为后备保护的距离保护，利用光电互感器和光纤通道使得成本下降行波保护等，都需要在实践中通过可靠检验才能进一步推广。

2 特高压输电线路中的继电保护存在的问题

2.1 暂态过程对线路保护的影响问题

线路处于暂态过程中，经常出现各种各样的振荡因子，而处于稳定状态下，电压和电流都会有所变化，这种变化会对输电线路产生较大的冲击，导致电阻不能变为零，此时预定的距离保护方案将不能继续使用。暂态和稳态两种不同的情况而带来的变化，使得电流难以完成突变，导致的衰减分量给线路造成了极大的影响。目前我国的电网输送能力难以满足市场的需求，因此，为了促使电力行业的进一步发展，有必要加快特高压输电线路建设的进程。

2.2 过电压问题

当线路处于一端投入、另一端断开的时候，必须要考虑有没有超过过电压时间，而且这一过程中的自动重合闸会对过电压产生一定的间接影响。在单相故障中，通常都会使用三相重合闸，而在非故障运行的状态下，这种方式必定会产生过电压。只有不再使用这种重合闸，而选择使用单相重合闸才能避免该问题。此外，在特高压输电线路的使用过程中，工频过电压也是一个需要考虑的主要影响因素。从过电压的角度来看，在输电电压级不断提高的情况下，特高压线路对其的要求较小，这就需要更长的线路，此时过电压问题根本就不能避免，极有可能更为严重。

2.3 分相电流差动保护的问题

不论是在故障状态下，还是在其他的暂态过程中，暂态充房电流都会出现很大的变化，此时将会导致高频分量的生成，更重要的是还会产生很大的高频电容电流。从原理上来看，分相电流差动纵联对于线路来说是一种非常好的保护方式，即使线路在运行过程中出现一般的系统振荡，也不会出现不良情况。此外，特高压电路与短电路存在较大的差异，在短电路中，不需要特别关注线路分布电容，但是在特高压电路中，必须要充分认识到分布电容电流的存在。

3 特高压输电线路继电保护策略的具体分析

3.1 过电压现象以及相关保护措施

特高压输电线路继电保护中过电压现象发生的原因一般是由不当的操作问题产生的，对于经常会发生故障的线路运行会有正常操作和故障后分断操作，这两个操作是特高压输电线路继电保护的重点考虑方面。举例来说，单相接地故障发生后不能按照规定进行重合闸的操作，就会使得特高压输电线路继电保护失去作用。所以，由于断路器动作特性差异而使得两端保护动作不同，两端不能同时断开来保护线路，从而导致过电压现象的产生。如果想要通过特高压输电线路继电保护来避免过电压现象的出现，就要提前进行保护动作顺序的设定，才能通过降低过电压水平来保证系统运行的安全性。

3.2 特高压输电线路分布电容电流及分析

因为特高压输电线路继电保护问题有着自然功率大，波抗阻小，單位长度电容大和易计算得到的特点，所以在运行过程就容易造成电容电流超过额定电流的现象，这就给特高压输电线路的差动保护带来很大的困难。结合单相接地故障的例子来说，传统的分相电流差动保护应用于特高压输电线路继电保护是非常困难的，所以需要采取相应的补偿措施来解决这个问题;但是如果想要从根本上解决特高压输电线路继电保护问题，还需要寻找合理方式来有效控制电容电流的大小，使得特高压输电线路继电保护能够通过纵联差动来实现，才能最终逐渐解决好特高压输电线路继电保护问题。

3.3 基于Marti模型的特高压输电线路继电保护

基于Marti模型的特高压输电线路继电保护主要利用分相形式的保护装置，主要反映了输电线路稳态运行时线路两侧电压电流之间关系，所以如果特高压输电线路中没有故障时线路两侧电流计算值和实测值应当是相等的;而出现故障时Marti模型被故障，两侧的值差距较大，保护装置就会产生保护动作，体现出较高的灵敏度。除此之外，如果电路装设了并联电抗器则要启用新的判断依据再进行处理，才能在每种电路运行过程中都能利用适合的继电保护装置保证系统运行的安全稳定。最后，在实际线路运用基于Marti模型的特高压输电线路继电保护装置之前还要进行仿真和模拟试验对有关参数进行调整，确认无误后方能进行广泛应用。

4 结语

国家经济的发展使得电力的消耗变大，社会对电力提出了更高的需求，但是由于我国的电力行业还处在一个初步发展的阶段，相关技术还没有发展成熟，还面临着诸多的技术瓶颈，导致电力一时难以满足市场的需求。这就需要有关人员继续研究特高压输电线路，不断提高其继电保护技术，结合我国的情况探索出一套更有效的保护方式，将之应用于实践中，从而提高我国的电网输送能力，同时在保证质量的同时，将使用成本降到最低，使资源的合理利用实现最大化，最终促进电力行业的进一步发展。

参考文献：

[1]马光成.特高压输电线路继电保护问题研究[J].中国科技纵横，2015，（20）：148.

[2]戴星宇，施伟成，赵肖旭，等.特高压输电线路继电保护特殊问题的研究[J].科技与创新，2016，（21）：91.