高压直流输电线路继电保护技术研究

张志宏

（国网江苏省电力有限公司检修分公司，江苏 常州 213000）

0 引 言

作为电力系统正常运行的重要环节，继电保护工作发挥了十分重要的作用。电力系统运行分为多个部分，每个环节对整体运行都产生重要影响，如果出现故障，就会危害到系统运行的安全稳定性。人们的物质生活水平与电力系统的安全稳定运行有关，若系统运行不顺畅，企业的经济效益就会受损。随着高压直流输电线路在电力系统中发挥的作用越来越大，加强继电保护技术研究成为其运行的重要保障。

1 高压直流输电主接线拓扑结构

1.1 高压直流输电

一般建设电网公司使用双12脉动阀组串联技术，在此基础上构建高压直流输电工程。这种结构解决了换流器存在的在线投退问题，因此有效提升了电力系统可靠性和安全性。针对高压直流输电线路的一个极，单组12脉动换流阀与2组12脉动换流阀串联运行同样适用。在阀组中需要并联断路器和隔离开关，同时一组运行不会对另一组造成不利影响。接线设计的过程中，保证每极高低12脉动换流器端口电压相同，运用多样化的运行方式，保证高压直流输电系统的安全稳定性[1]。

1.2 多端直流

不同类型的换流站连接输电线路所构成的高压直流系统就是多端直流。首先，这种系统实现了多点直流联网，分区域消纳了多余电量，也减少了各换流站出线率，避免了大规模电路故障的情况。其次，多端直流系统对交流系统中存在的潮流回转问题能够进行有效解决。和普通线路相比，目前运用的交流系统具有较高的输送能力，能够有效减少交流系统投资。然而，对于通过传统电流源的自然换向点的多端DC传输，难以串联或并联地协调控制。随着社会的快速发展，电压源逆变技术逐渐发展成熟。一些学者提出了混合多端HVDC技术，综合了两种转换器技术的特点。传统DC用于高压强反馈系统接入。VSC用于弱地馈送或分散到系统网络中的功率，其结构如图1所示。

图1 混合型多端直流结构图

极联式多端直流极直流多极直流是一种多端直流拓扑，最初是针对国家电力工作提出的，如图2所示。在单一设备制造的过程中，将多个端子连接到极点没有技术性的困难。但有必要验证高压直流控制保护系统对通信延迟产生的影响，并关注结束设计阶段传输电力的安全稳定性。针对系统故障实施措施，保证电力系统处于正常运行的状态。

图2 极联式多端直流拓扑结构图

2 继电保护技术的应用

2.1 行波暂态量保护

高压直流输电线路在运行的过程中产生故障会出现反行波现象。为了更加安全稳定地运行电力系统，应该对行波进行一定程度的保护，实现继电保护技术的合理化应用。根据高压直流输电线路的运行状况可知，包括两种提升行波力度的方案，ABB和SIEM ENS。第二种继电保护措施需要建立在电压积分原理上使用，在出现故障时启动成蹙额，能够在20 s内保护行波，最快达到16 s。第二种继电保护措施具有抗干扰性。在运行第一种继电保护措施的过程中，从应用对地膜波和极波的检测原理的角度进行了行波保护。在运行中能够对10 m/s中的图变量进行有效检测，促使反行波图变量可以得到充分掌握。在特殊状态下，当前的地图变量和差分启动也可以在识别反向行波变量期间应用。在应用继电保护技术的过程中，行波保护功能仍存在部分缺陷，如低抗过渡性。同时，在构建继电保护措施的过程中，基础理论不完善和体系不健全对应用相关技术产生了不利影响。为了提高行波保护在我国高压直流输电线路中应用效率和质量，专家和学者提出了结合数学形态学滤波技术，改进和完善其应用功能[2]。

2.2 微分欠压保护

微分欠压保护是重要的继电保护措施，在应用的过程中需要明确电压微分数值和电压幅值水平，以便更好地运用。运行的过程中实现了主体的有效保护，发挥了一定作用。目前，微分欠压保护有两种方案，包括ABB和SIEM ENS。线路中体现微分欠压保护的内容为检测电压微分和电压水平。运行保护措施的过程中，电压微分达到了20 m/s的上升延时，在电压变化的过程中出现上升沿宽度。在未达到某一标准的过程中，该保护措施的后备保护功能可以得到充分的发挥，但是该保护技术在应用过程中并没有耐过渡电阻效率。和行波保护措施相比，这种保护措施的灵敏性更高，但动作速度稍微缓慢[3]。

2.3 低电压保护

高压直流输电线路在运行的工程中比较常见的继电保护措施为低电压保护。这种保护措施能够检测电压幅度变化数值，并进行合理应用。低电压保护的过程中，会面临不同的保护对象，该保护措施联通线路低电压和机控低电压，充分发挥保护功能。使用机控低电压能够保证更低的保护定值。若线路运行的过程中出现故障，能够及时封闭故障极。线路低电压在故障的影响下会重新启动程序，通过这种方式达到保护线路的目的。应用低电压保护措施的过程中，由于系统结构过于单一，因此在判断依据的过程中缺乏科学性，导致工作人员不能合理判断故障位置和出现的原因，影响了后续检修和维护工作。

3 结 论

供电可靠性是电网建设的重要内容。电力系统中应用高压直流输电线路促进了系统功能的完善，保证了大功率电能的输送，减小了系统运行波阻。在应用高压直流输电线路的过程中，系统对继电保护技术的要求也越来越高。通过对高压直流输电线路继电保护技术影响因素的分析，进一步展开继电保护技术的应用研究。