高压直流输电线路继电保护技术分析

高压直流输电线路继电保护技术分析

(内蒙古超高压供电局内蒙古呼和浩特O10070)

摘要:随着社会发展和科技进步,社会对电力的需求也在日益的增加,同时对电力的依赖也在逐渐的提高。高压直流输电线路作为电力系统的主要组成部分,在电力系统运行过程中发挥着重要作用。为了能够有效实现高压直流输电线路的稳定性与可靠性,对高压直流输电线路继电保护技术的研究具有重要的意义。

关键词:高压直流输电线路;继电保护技术;应用

1高压直流输电线路继电保护的影响因素

1.1电容电流

与传统的线路相比,高压直流电的优势比较明显。具体表现在,在高压直流输电的过程中会产生较小的波阻和功率,以及较大的电容。然而,高压直流输电的这些功能对线路的差动保护整定产生不同程度的影响。因此,要想充分体现高压线路的安全性与可靠性,一定要将安全补偿措施有效的安装到电容电流当中。如果高压直流继电器由于电容因素而发生故障时,必须要有效的改变继电器的变线性关系,并且拉开与故障电容之间的距离。而在这一故障过程中,传统的继电器无法充分发挥出自身的保护功能。

1.2过电压

当高压直流输电线路发生故障时,不仅会延长电弧熄灭的时间,而且严重时线路中会产生不消弧。由于受电路电容因素的影响,在同一时间内,断开不同的开关,系统就会产生来回反射的行波,从而对高压直流继电器产生不利的影响。

1.3电磁暂态过程

高压直流输电线路的使用过程中,由于电路过长等因素的影响,如果在操作过程中出现故障,就会产生加大的高频分量幅值,因此会产生极大的电阻,导致电气测量结果出现较大的偏差,对高压直流继电器的输出产生不利的影响。

2继电保护线路设计原则及其要点分析

2.1线路主保护

对线路主保护的影响因素不仅种类繁多,而且导致的故障原因又相对比较复杂。因此,在设计线路主保护时一定要与线路的实际情况相结合。在对线路主保护进行规划的过程中,则需要两台不同通道的不同装置,而两台装置却有着不同的用途,其中的一台装置可采用分相电流差动纵联保护装置,另一台则采用相电压补偿纵向保护装置。

2.2线路后备保护

线路后备保护作为线路主保护的补充者,在对高压直流输电线路继电器保护中发挥着重要的作用。在对线路的后背保护装置进行设计时,一定要遵循以下几点:1)必须要有效切除线路两端的故障差,2)必须要做好接地与相间距离保护设备的整体配置;3)不要局限于传统的线路后备保护特征,可以植入微机保护的思想,从而有效的提高高压系统的稳定性。

2.2.1并联电抗器保护

并联电抗器的主要作用是:如果高压直流输电电路发生故障时,就会触发线路的自动保护装置,但是如果线路故障超出了线路承受的标准,就会触发并联线路保护装置,从而能够有效的断开故障线路,由此有效避免因线路故障引发的问题。

2.2.2自动重合闸

通常情况下,自动化重合闸主要包括3种模式:1)单相重合闸;2)三相重合闸;3)快速重合闸。对于不同自动重合闸的模式选择,一般都是取决于过电压的水平:如果是在非全相条件下,过电压的倍数在允许的范围之内,大多数采用的是单相重合闸;一旦过电压超出允许的范围,这时采用三相重合闸更为合适。

3高压直流电线路常用的继电保护装置

3.1行波保护

行波保护在直流输电的条件下属于主保护措施,其主要原理是:通过对故障带两端的反行波进行有效的识别,从而找出故障原因。目前,在高压直流输电线路中采用的保护方案分为两种:ABB和SIEMENS。ABB的方案所采用的故障检测方法是极波检测,用地模波来确定故障的等级,SIEMENS所采用的方案为电压微分法,同时结合反行波的突发变量来确定下线路故障。由于两种方案检测方式上存在着差异,检测的效果也各不相同。从故障的检测速度上看,ABB相对比速度更快,而从抗干扰方面来说,SIEMENS的能力更强。

然而,两种行波保护方案又存在着一些弊端:1)耐过电阻能力有限;2)采样要求高;3)抗干扰能力不强;4)理论不严密等等问题。

基于行波保护中的存在着诸多的问题,可以采用以下优化方案:1)对于行波保护装置可靠性的优化,可以在行波变化器的基础上改变行波保护方向;2)对于保护选择的优化,可以对测距式行波距离保护进行尝试;3)基于灵敏度优化,可采用探索极性比较式原理。

3.2低电压保护

低电压保护的原理是通过对电压幅值的有效检测来判断故障以及保护继电器设备。根据其设计原理,应主要用于切除在行波保护和微分欠压保护中未能动作的高阻故障。然而,在实际的实践过程中,大多数的直流工程都没有配置低电压的保护装置。

低电压保护装置分为两种不同的类型:极控低电压保护与线路低电压保护。相比较,后者的保护定值更高些,而前者能够在动作后封锁故障。

虽然低压保护装置的原理较为简单,但是也存在一定的弊端,比如说,选择性差、动作速度低等等。

3.3纵联电流差动保护

纵联电流差动保护是直流输电的后备保护,其工作的主要原理是利用双端电气量实现对继电器的绝对选择,依据其设计原理,纵联电流差动保护的主要工作性质是有效的切除高阻故障。

目前所使用的纵联电流差动保护,并没有完全的对电容电流问题进行有效的考虑,只是通过电力两端的价和作为纵联电流差动的判断,而这就需要较长的等待时间,动作也相对比较慢。

为了有效的提升高压直流输电差动保护装置的性能,可选择的改进方案分为很多种,比如说,可以利用电容电压的补偿方式来有效的提高差动保护的灵敏性;利用光纤通道来有效的提升纵联差动保护装置的速度;也可以通过区内外的电流突变差别来有效的辨别故障的方向等等。

4结语

综上所述,随着电力业的不断发展,高压直流输电线路继电保护技术也得到越来越多人的重视。输电线路继电保护不仅能够有效提高高压直流线路安全性,而且在一定程度上也促进了电力业的发展。因此,必须要加强高压直流输电线路继电保护技术研究,推动进我国电力业的可持续发展。

参考文献

[1]宋国兵,高淑萍,蔡新雷,张健康,饶菁,索南加乐.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.

[2]郭伟红,张磊,王萌,马晓东.高压直流输电线路继电保护技术研究[J].科技创新导报,2014,25:26

[3]张保会,孔飞,张嵩,张爱玲,吴庆范,甄威.高压直流输电线路单端暂态量保护装置的技术开发[J].中国电机工程学报,2013,04:179-185+24.

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