高压直流输电线路继电保护技术及应用实践微探

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  摘 要:随着经济和科技的发展,高压直流电线在我国得到了较为广泛的应用,其特点是联网方便,便于管理上进行功率调节,传输容量较大,应用前景相对广泛。在国际显示中,我国的直流电传送比例完全超过了交流电,真正意义上成为了高压电的大国。在本文中我们介绍了高压直流电的几种保护措施和优缺点。
  关键词:高压直流输电;保护技术;实践
  1 关于继电保护的影响因素
  1.1 电容电流
  相对于一般的输电线路来说,高压直流电的输电线路就电容量来说较大,自然功率相对较小,这种特性给差动保护的实施造成了一定的影响。若要保护高压直流电线路的安全运行和电压稳定,就要对电容和电流采取一定的科学补偿。另外,分布电容也会对其造成影响,在用电过程中一旦出现电路故障,继电器和故障的举距离之间的关系就会发生实质性的改变,变为双曲正切函数,传统的继电保护措施就不能再起保护作用。
  1.2 过电压电流
  一般情况下,在高压线路出现故障的时候,根据电弧熄灭的时长,很有可能发生电弧不消弧的故障,加之电容的影响,电路两端的开关一般不会同时跳闸,所以整个电路的电弧反射会影响电力系统的正常运行,出现事故。
  1.3 电磁暂态
  在高压线路的直流电线中,输电线路相对较长,故障发生时,故障位置的高频分量幅值大,为排查工作带来了极大的阻碍,轻微可以造成测量结果发生偏差,严重时难以保障半波段算法的准确性,从而导致了电流互感器的饱和现象。
  2 设计原理和注意事项
  2.1 对于输电线路的主保护
  可以对输电线路的主保护造成影响的因素有很多,在进行项目设计的时候,需要根据实际情况进行选择,以保证项目的安全性。在进行设计的过程中,需要使用两台装置进行检测,保证两台装置的原理不同。首套可以选择分相电流差动纵联保护的装置;其次可以选择相电压补偿的纵向保护装置。保证在使用两台装置的时候,安置在不同的通道。
  2.2 后备保护
  作为主保护的重要补充途径,后备保护是非常重要的部分,在电路设计的过程中,尽量控制好电路的两端,减少故障差的出现,做好完整的接地措施,将距离保护控制在一定的范围内。所谓距离保护不应该局限在几何图形当中,可以充分的利用微机保护,提升项目的安全性和稳定性。
  2.3 电抗器的保护
  在高压直流电的电线中,并联电抗器容易出现故障,而后线路就会根据情况发出相应的命令,进行及时的自我保护。如此一来,并联电抗器就会在线路故障中及时发挥自己的作用,另一种情况,若是故障电流或电压
  2.4 自动重合闸
  在高压线路中,有3种自动重合闸是最常用的:单相重合,快速重合和三相重合闸,但具体要选择哪一种闸还需要具体情况具体分析。以过电压的倍数是否在一定范围内为标准进行区分,若是没有超过标准,可以继续使用单相重合闸,若是超过标准,就要考虑使用3项重合闸。设置重合闸的过程中,将时间间隔和重合顺序考虑进去,一定将线路的间隔控制在标准之内,保证重合闸的选用正确。
  3 关于一些常用保护技术的探討
  3.1 行波暂态量
  若是线路中出现了反行波,一定是高压线路在输电过程中发生故障,若是要保障系统在运行时的稳定性,必须要做好行波的保护工作,为高压直流的输电线路建立良好有效的保障。
  当前的阶段中,常用的保护方式有两种:ABB和SIEMENS。两者中,SIENEBS的启动时间是16~20s,这种保护措施在时间上要比ABB方案慢,其优点是抗干扰套能力强于前者。ABB方案的保护方式可以检测到图变量在10ms以内的数值,在精度上也优于其他方式。
  上述介绍的两种保护措施都能力有限,对待过度电阻的能力也不是很理想,另外,缺乏相对完整的依据,在理论体系上也不严密。在项目中为了提升保护效果,研究人员也进行了其他方式的研究,但效果平平,都存在不同的弊端。
  3.2 微分欠压
  微分欠压保护的基础是其电压幅值与电压微分数的数值,在主保护和后备保护方面都可以实现其功能。在现在的实验中,上文中提到的ABB和SIEMENS方案所检测到的故障对象都是电压水平和电压微分方面。在ABB方案中,上升延时的时间是20ms,要想实现其保护作用就必须在电压变化没有达到标准的情况下进行。需要强调的是,这种方式的耐过度电阻能力不是很强。
  3.3 低电压
  所谓低电压保护,是一种基于高压直流电的后备继电保护。要想实现保护作用,就要依靠电压幅值的检测。在保护过程中根据保护对象的不同,包括极控和线路两个方面。在两者之中,后者的保护定值要高于前者,前者的实行保护时会将故障极进行锁闭,而后者会将程序重启来达到保护效果。低电压保护在设计上相对简单,也是缺乏完整的依据,在技术人员进行判断时会延误时间。
  3.4 纵联电流差动
  这种保护模式在启动时使用双端电气量,其选择性相对较好,但是时间不理想,在发生故障较长时间以后才会做出保护措施,所以,由于它的时间限制只能应用在一些高阻故障的排除中。在各种现行因素的影响下,所使用的差动保护措施也不能真正解决电容电流的问题,多种情况下还是会出现误判。即使电流差动方式动作相对快速,灵敏度较高,但是也不能精确的解决故障,没有将优势发挥出来,在高压直流电的输电线路中的保护功能还是有待提升。
  4 总结
  综上所述,在高压直流电的线路中,特点是线路长,电容大,电压高和输送功率相对较大等,同时也提高了继电保护工作的难度。在继电保护中,不仅要进行传统的保护措施,还必须限制电压来提升其稳定性和安全性。在现阶段中,我国的高压线路已经开始大面积使用,但是保护技术还是没有跟上发展速度,相信在未来的研究中一定会有相应的解决方法。
  参考文献
  [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,(22):123-129.
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  (作者单位:冀北电力有限公司承德供电公司经济技术研究所)
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