浅谈高压直流输电线路继电保护技术研究

邓满艳

摘要：当今社会，我国电网技术发展日新月异，其中高压直流输电线路已在电网企业中逐步得到应用。HVDC输电线路具有输送电流容量大、调节方便、线路占用空间小、网络方便等优点，在未来电网应用中具有很大的潜力。当前，建设HVDC线路工程是电网企业的工作重点，电网企业为了保证其安全、稳定的运行，必须采用继电保护技术来有效地保护直流线路。

关键词：HVDC输电线路;继电保护技术;研究

在中国电力网的具体运用中，高压直流输电路线系统软件占主导性，自身优势比较明显，能有效地推动我国电网技术的高速发展。所以，采用继电保护技术对HVDC线路进行有效保护具有重要意义，继电保护技术可以有效地保障HVDC线路的运行效率和运行质量，为HVDC线路的应用和发展奠定基础。

1高压直流输电路线继电保护装置的影响因素

1.1过电压

在HVDC输电线路发生严重故障时，其电弧熄灭时间将会延长，甚至可能出现无法消除的情况。这样，当高压直流输电线路受到过电压影响时，同样时间内不能有效切断高压直流输电线路的两侧开关，从而使整条高压直流输电线路遭受行波的往复反射作用，对高压直流输电线路的运行造成严重影响，同时引起继电保护装置无法有效地切断。

1.2容量电流

HVDC输电线路功率小、阻抗小、电容大，直接影响到HVDC输电线路差动保护整定值。为此，电网企业应采取合理有效的电容电流补偿措施，以保证高压直流输电线路的安全稳定运行。另外，在HVDC输电线路运行中发生故障时，由于受分布电容等因素的影响，继电保护装置测量阻抗与故障高压直流输电线路之间的线性关系也会发生变化，双曲正切函数是它的最终变化结果，从而使继电保护装置不能发挥其有效作用。针对这种情况，电网企业需要采取新的高压直流输电线路保护措施。

1.3电磁瞬变过程

HVDC输电线路在大跨距电网系统中普遍采用，在对其进行故障维修处理时，会产生较大的高频分量幅值，而不能有效地进行过滤、消除工作。如果出现这种情况，将会引起电气测量过程中的测量误差，严重影响到半波算法的精度，同时电流互感器达到饱和状态，使高压直流线路的有效运行受到破坏。

2设计原则及注意事项

2.1后置保护

在HVDC线路设计过程中，电网企业应以后备保护原则为设计依据，对HVDC双侧故障差进行积极控制和有效切除，同时对相距设备和接地距离的保护进行合理配置。在进行HVDC输电线路距离保护特性设计时，很容易受到传统的椭圆、圆、四边形等设计模式的限制，因而必须突破传统的模式，合理地采用微机保护模式，有效地提高高压直流输电线路系统运行的安全性。

2.2并联电抗器保护

在HVDC输电线路并联电抗器出现故障问题时，高压直流输电线路对电抗器故障发出相应指令，从而有效地启动了电抗器自动保护装置，以保证电抗器运行的安全。当HVDC线路发生故障时，电网企业应遵循并联电抗器保护原则，当故障电流、故障电压超过直流输电线路允许标准时，应迅速切断电源两端的断路器，以有效保护电抗器免受损坏。

2.3自動上重闸

在HVDC线路实际运行过程中，电网企业需要根据线路实际过电压水平和如何避免过电压操作的原则，合理选择自动重合闸方式。在实际运行过程中，电网企业应充分、全面地考虑直流输电线路两侧的重合次序和间隔，并对其进行主动控制，以保证各参数在合理标准范围内。

3高压直流输电线路继电保护技术

3.1线波瞬态保护

HVDC输电线路发生故障时所产生的反行波现象，将对HVDC输电线路系统的稳定运行带来负面影响，因此，电网企业需要采取有效的暂态量保护技术，对高压直流输电线路进行有效地保护，以保证线路运行的稳定性。行波暂态量保护可以分为有通道行波保护和无通道行波保护两种，有通道行波保护又可以分为行波电流极性比较式保护、行波型行波保护和无通道行波保护。目前，电网企业一般采用ABB、SIEMEN两种方案进行行波保护，在ABB方案中，电网企业利用地模波和极波测量原理，有效地检测反行波图变量。通过电流图变量、启动图变量的微分启动图变量和电压图变量等，对电网企业在特殊情况下进行有效识别。SIEMEN方案主要是利用电压积分原理来保护反行波，与ABB方案相比，抗干扰能力有所提高，但启动保护速度较慢。在具体实施过程中，两种反行波保护措施都存在一些缺陷。为此，电网企业需要有效、完善地处理，在行波保护判断过程中，对不同电阻的电压变数图进行合理分析，制定出有效地保护方案，并结合线路实际运行情况，采取有效的行波保护措施，以保证高压直流输电线路的安全稳定运行。

3.2纵向电流差动保护

采用继电保护技术对HVDC线路进行有效保护具有重要意义，纵联电流差动保护的技术原理是采用双端和多端电气量，有效地保证故障时保护动作的绝对选择性。在HVDC输电线路应用过程中，电网企业采用构造差动判据和两端电流对线路进行保护时，容易忽略线路分布电容的影响，从而在暂态过程结束后，差动保护的判据才能成立。所以，纵联电流差动保护技术的主要作用是消除高阻性故障，有效延长确认故障后的投入时间，属于HVDC线路的后备保护。

3.3低电压保护

输电线路低压保护技术在HVDC工程中的应用还不多见，其研究、依据、工作原理等方面的技术知识也很少涉及。现阶段电力网公司的两种关键方式方法是极控低压维护技术性和路线低压维护技术性，相比于路线低压维护技术性，极控低压维护技术性存有维护时间常数低、维护姿势可以造成 锁闭等特性。因为路线低压维护技术性会在路线产生常见故障时开启其重新启动程序流程，因此，线路低电压保护技术在高压直流输电线路上得到了普遍应用。低压保护技术操作简单，但由于其反应速度慢、整定依据不充分、不能分辨线路高阻故障和区外故障等明显缺点，因此，在今后的技术发展中，还有许多问题需要得到有效解决。

4结束语

总之，继电保护技术对电网发展起着举足轻重的作用，电网企业有必要深入探讨其在直流输电线路继电保护技术中的应用，并采用相应的继电保护技术来有效地保护直流输电线路系统的运行。同时，电网企业还需要找出继电保护技术在实际应用中的不足之处，对其进行完善和改进，探索存在的隐患，为今后我国高压直流输电线路系统的发展提供有效地保障。

参考文献：

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