高压直流输电线路继电保护技术研究陈玉军

发表时间:2020/6/30   来源:《当代电力文化》2020年4期   作者:陈玉军 刘志向 刘晶
[导读] 本文分析了高压直流输电线路继电保护存在的问题
  摘 要:本文分析了高压直流输电线路继电保护存在的问题,我们结合高压直流输电线路继电保护的主要影响因素分析与高压直流输电线路继电保护设计原则要求,提出了高压直流输电线路继电保护技术,包括:微分电压保护、行波保护、低电压保护、纵联电流差动保护等措施。
        关键词:高压直流输电线路;继电保护;技术
 
         0 引言
        继电保护是电力系统正常运行的重要环节,是保证电力系统安全稳定运行的重要环节。直流输电线路的长距离和直流与交流的不同特性决定了直流和交流线路保护的原理和结构。因此,在直流输电线路应用越来越广泛的背景下,加强对直流继电保护技术的研究具有重要意义。
        一、高压直流输电线路继电保护的影响因素
        影响高压直流输电线路继电保护质量的主要因素包括以下几方面内容,第一,电容电流,高压直流输电线路在实际运行的过程中,电容加大,加上其中的阻抗较小。为了保证高压直流输电线路运行的稳定性,需要对这一现象展开有效控制,如果线路中的电容出现故障,则在此过程中的故障距离与继电器距离会发生变化,进而影响继电保护装置的应用效果。
        第二,过电压,高压直流输电线路在实际运行的过程中,如果电弧灯熄灭的时间较长,则电路中的电容将会受到影响,进而导致整个高压直流输电线路出现故障。在此过程中,交换机的两端如果处于连接的状态,无论是两端全部连接还是一端连接,都会对高压直流输电线路继电保护产生一定的影响。
        第三,电磁应用,通常情况下,高压直流输电线路的输电路径较长,需要的时间也较多,因此在实际供电的过程中,如果出现小故障,则电路中的故障分数将会出现严重的变化,进而导致高频分量的电气测量质量。在这种情况下,要想对高压直流输电线路展开保护,则不能使用半波算法,电路中的互感器也会非常容易出现饱和的情况,进而影响高压直流输电线路的正常运行。
        二、高压直流输电线路继电保护开展需要注意的问题
        在实施高压直流输电线路继电保护的过程中,为了保证最终效果,需要根据实际情况,注意以下几方面问题,第一,线路的主保护,线路主保护在实际运行的过程中,会受到许多因素的影响,因此需要根据线路的实际运行情况,对其展开相应的保护设计。例如,将整体的保护装置分为两套,第一套保护装置可以采用分项电流差联动保护装置,第二套保护装置可以使用相电压补偿纵向保护装置,以上两种保护装置在实际应用的过程中,可以对线路展开有效全面的保护。
        第二,线路的后备保护,输电线路的后备保护主要起到补充的作用,弥补主保护在实际保护中的不足。在设计后备保护的过程中,需要对电路两端的故障差展开有效控制,保证接地距离保护质量与设备的正常运行。
        第三,并联电抗器的保护,如果电路中的并联电抗器出现运行故障,则相应的系统会发出启动信号,电路的自动保护装置会启动,为并联电抗器的有效运行提供条件。如果电路中出现的故障在高压直流输电线路标准之上,则保护装置需要断开断路器,保证电路整体的运行质量。
        三、高压直流输电线路继电保护技术
        (一)行波保护技术
        行波保护技术是高压直流输电线路继电保护中的主保护技术,该技术在实际应用的过程中根据以下原理展开,如果电路出现运行故障,则出现故障的位置将会发射反行波,并将反行波传输到线路的两端。在此过程中,行波保护系统会对接收的反行波进行识别,进而确定电路实际出现故障的类型等具体情况。目前行波保护技术在实际运行的过程中,可以采用两种方案,第一种为,利用极波对电路故障展开检测,利用地膜波确定电路的故障级。

第二种,该方案中采用电压微分的方式启动判据,确定反行波在运行10MS之内的突变量,以此作为标准,确定电路出现的故障,这种应用方式需要的时间较长,但是其对抗外界干扰的能力也较强。因此,在实际技术应用的过程中,需要根据实际需求情况,制定相应的应用方案,最终达到保证行波保护技术应用质量的目的。
        (二)微欠分压保护技术
        微欠分压保护技术属于高压直流输电线路继电保护中的主保护技术,如果电路中已经使用行波保护技术作为主保护技术,则该技术在实际应用的过程中,也可以作为后备保护技术。该技术在实际应用的过程中,需要测定电压微分以及幅值,其中电压微分的定值与行波保护相比,进行了延长,将行波保护中的6MS延长为20MS,正是因为这一设计,该技术能够对行波保护技术展开有效的补充。微欠分压保护技术在实际应用的过程中,整体运行速度较慢,耐过渡电阻能力并不高,但是具备较强的保护准确性。由此可以看出,无论是微欠分压保护技术还是行波保护技术,在实际应用的过程中,都具备相应的优势以及短板,技术应用人员在技术选择的过程中,需要根据实际技术需求,选择相应的高压直流输电线路继电保护技术。
        (三)低电压保护技术
        低电压保护技术属于电路中的后备保护技术,在对电路故障展开判断的过程中,主要采用测量电压幅值的方式。如果电路中的高阻出现运行故障,主保护技术未能在第一时间给予保护动作,则低电压保护会展开相应的动作,保证整个高压直流输电线运行的安全性。低电压保护技术在实际运行的过程中,可以分为两种类型,第一种为线路低电压保护,第二种为极控低电压保护,线路低电压保护在实际应用的过程中,保护定值更高,在开展保护动作之后,电路中的重启程序会再次启动。而极控低电压技术在实施之后,电路中的故障将会被封锁,这是二者在实际应用中存在的差异之处。低电压保护技术的运行原理较为简单,但是与其他几种高压直流输电线路继电保护技术相比,综合使用效果较低,其中存在一定的问题,例如选择性较低,以及无法准确区分高阻故障等,都是低电压保护技术在未来发展中需要解决的问题。
        (四)纵联电流差保护技术
        该技术也属于后备保护技术,其应用原理主要是利用双端电气量,实现绝对选择,主要作用是切除电路中得高阻故障。目前该技术在实际应用的过程中,并没有电容电流问题进行充分考虑,因此应用过程中的待机时间较长,动作速度较慢等。例如,在利用该技术切除故障时,由于整个电路出现电流波动的情况,因此整个切除动作会出现600ms左右的延迟,差动判据也会存在500ms左右的延迟。因此,要想完成整个故障切除动作,实施过程中的延迟约为1100ms,在此过程中可能会出现多次故障封锁时间,影响电路中设备的正常运行。由此可以看出,该技术在实际应用的过程中,需要针对细节等多方面内容展开完善,例如提升保护动作速度以及完善高频通道等,以上几种方式都能够提升该技术的整体应用质量。
        结论:
        综上所述,随着人们对高压直流输电线路继电保护技术的关注程度逐渐提升,如何保证高压直流输电线路继电保护技术的应用质量,成为有关人员关注的重点问题。本文通过研究高压直流输电线路继电保护技术发现,对其进行研究,能够大大提升高压直流输电线路继电保护技术的应用效果,同时还能够保证电路运行的安全性。由此可以看出,研究高压直流输电线路继电保护技术,能够为今后该技术的发展奠定基础。
        参考文献:
        [1]田纯. 宁东—山东±660kV高压直流输电谐波对继电保护的影响[D].山东大学,2017.
         [2]徐敏. 直流线路继电保护解析分析方法与新型保护原理研究[D].华南理工大学,2016.
         [3]韩昆仑. 高压直流输电系统换流器与线路保护动态特性分析与整定研究[D].华南理工大学,2016.
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