高压直流输电线路继电保护技术探讨

赵璐

摘要：随着电力行业的加速发展，直流输电线路也得到了一定程度的发展。在高压直流输电线路中继电保护技术有着重要的作用，因此要制定健全的保护措施。在我国地域特征以及能源分布的大背景下，高压输电线路具有极其广阔的前景。但高压直流输电线路一般距离都相对较长，也比较容易出现故障。因此，继电保护技术便成为了保护高压直流输电线路安全性和故障修复的关键所在。本文主要对高压直流输电线路继电保护技术进行研究分析，旨在为后续高压直流输电线路的发展打下良好基础。

关键词：高压直流;输电线路;继电保护技术

一、影响高压直流输电线路继电保护的因素

1.电容电流

同传统的线路相比，高压直流输电线路拥有较大的优势，主要体现在其应用过程中较小的自然功率和波阻，以及较大的电容等。然而这些特点在充分发挥功能的过程中，将极大的影响差动保护整定，因此要想促使可靠性和安全性在该线路中进行充分的体现，必须将科学的补偿措施应用于电容电流当中。并且，受分布电容因素的左右，当故障产生于高压直流输电线路中时，将会转变线性关系在继电器测量阻抗与故障距离之间的体现，导致双曲正切函数得以产生，这一过程中，传统的继电保护措施无法有效的发挥自身功能。

2.过电压

故障发生在高压直流输电线路中后，会延长电弧熄灭时间，严重时，甚至导致不消弧问题出现，受到电路电容的影响，两端开关断开时间并不一致，造成行波来回折反射，使整个系统的运行均受到极大的影响。

3.电磁应用过程

高压直流输电线路一般比较长，在其供电运行时，故障分数将会发生较大变化，这就会一定程度的影响到高频分量的电气测量，进而导致半波算法不能确保其应用，在在无法保证半波算法应用，此时电流互感器就容易发生饱和现象。

二、继电保护线路设计要点

1.线路主保护系统的设计要点

在进行线路主保护工作过程中，由于线路主保护系统受到多方面因素的影响，这就要求相关技术人员要高度关注高压直流输电线路的具体情况。在线路规划过程中，相关技术人

员要结合不同通道的情况，科学合理的选取相电压补偿技术或者相差电流差动技术的垂直保护装置。

2.线路后备保护系统的设计要点

线路后备保护系统在高压直流输电线路中发挥着主保护系统的辅助作用。在后备保护工作的开展过程中，工作人员首先需要对线路两端的切除故障差进行关注，并要对接地距离与相间距离保护设备的整体配置问题进行关注。微机保护思想在继电保护线路设计中的应用，可以让系统运行的稳定性得到全方位提升。并联电抗器保护装置和自动重合闸也是线路后背保护系统中不可缺失的要素。其中，前者在直流输电线路出现故障以后，可以触发相应的自动保护装置动作，并在故障问题超出线路所承受的标准的情况下出发并联电抗器的保护动作。后者主要由单项重合闸、三相重合闸和快速重合闸等多种模式组成。工作人员需要从电压水平入手，对不同模式的自动重合闸进行应用。

三、变电系统继电保护中存在的故障问题

在电力系统正常运转的过程中，可以依据运转的实际情况，建立科学合理的电力保护措施。在电力系统中继电保护设备的使用主要是对元件测量、连接逻辑、施行和输出等方面的操作，这样才能保证变电站的合理运转。

1 ）在電力运行过程中要对继电保护的装置定时的、整体的检测和保养。继电保护装置的严重故障是运转失灵，这种情况很可能导致整个变电站系统无法正常运转。应对继电保护装置中存在的问题进行检测，来保证整个系统的安全稳定运行。

2）隐性故障是指隐蔽性高的设备故障。根本的解决办法是降低隐性故障的概率，做好变电站继电保护装置的常规检测和故障检测，加强调查的强度和准确性，制定相应的有效解决方案，建立和完善快速故障预警机制和故障响应机制。这是保证变电站继电保护装置正常运行的最佳途径。

四、高压直流输电线路继电保护技术

1.行波保护

当高压直流输电线发生故障后，会在线路中形成反行波，若想保证电力系统安全稳定运行，则需要进行行波保护工作，这也是对整个输电线路保护的关键性工作，现阶段，行波保护措施主要有两种方案，分别为SIEMENS 方案与 ABB 方案，其中 SIEMENS 方案主

要是以电压积分为原理，起保护时间在 16-20s 之间，相较于 ABB 方案，其起启动时间较长，但却具有更强的抗干扰性;ABB 方案基于极电波和地模波原理，能够在很短的时间内检测出反行波， 并采取相应的保护措施。为了进一步的提升行波保护的质量，相关研究人员也引进了形态学梯度技术和数学形态学滤波技术，但是这两种技术都存在的一定的缺点，需要进一步的进行完善和优化。

2.微分欠压保护

微分欠压保护主要通过对电压幅度的变化以及电压微分值的幅度进行检测来实现保护。它是作为高压直流输电的主要保护措施而存在的，同时也是行波保护的后备保护措施。当前，SIEMENS 与 ABB 的微分欠压保护的工作方式都基本相同，即都是通过对电压幅度的变化以及电压微分值的幅度进行检测来实现保护。微分欠压保护能够在行波保护失去作用时，起到后备的保护作用。但值得注意的是，由于其耐电阻过渡能力相对有限，所以虽然与行波保护相比具有灵敏度和可靠性较强的特点，却依旧需要改善。

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。

4.纵连电流差动保护技术

纵连电流差动保护技术的主要特点就是应用双端电气量从而实现绝对选择性，在此过程中，纵连电流差动保护能够起到切除高阻故障的作用。当前，纵连电流差动保护系统还存在一些问题，例如等待时间长、运行速度慢等，因此，技术人员能够使用电容电流补偿技术，从而提升差动保护的灵敏度，也可以通过区域内或区域外的电流突变差别来确定故障方向。

结束语：综上所述，我国的电力系统在不断的完善与发展过程中，要想对高压直流输电线路继续扩大应用，需要进行理论上的技术创新，尤其是对于继电保护技术的提升，应当提升工作人员的综合素质; 提升对于继电保护的重视程度; 提升科技创新在继电保护中的应用程度; 最后还要提升政府在电力系统整体发展中的宏观调控作用，多方共同发展才能在根本上对高压直流输电线路进行综合的升级与创新，进一步促进我国电力系统的长期稳定发展。

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