高压直流输电线路的继电保护技术芦亮

高压直流输电线路的继电保护技术芦亮

(国网开封供电公司河南省开封市475000)

摘要:继电保护是电力系统正常运行过程中的重要环节,不仅可以促使电力系统稳定运行,还能够提升其安全性。电力系统运行中包含多个组成部分,一旦某一环节发生故障,会对整个系统的稳定性造成损害,如大面积停电以及震荡现象在系统中的产生等。这样一来将给我国企业及人们的正常生活带来极大的不便和损失。因此,现阶段在高压直流输电线路应用下,积极加强继电保护技术的研究具有重要意义。本文对高压直流输电线路的继电保护技术进行分析。

关键词:高压直流;输电线路;继电保护技术

在电力系统实际运行过程中,继电保护装置起着至关重要的影响作用,即与电力系统安全运行息息相关,为此,为了防止由继电保护不完善所引起的元件损坏、供电可靠性降低、电网崩溃、系统振荡等问题,需进一步提高继电保护装置性能水平,继而通过继电保护装置的科学、合理操控,维护电力系统运行状况,且由此提升电力系统稳定运行所带来的经济效益。

1继电保护线路设计要点分析

1.1线路主保护

对于继电保护线路而言,其影响因素较多,设计人员需要结合实际进行合理分析,加强线路走向的合理布设,规划线路中,对于原理不同的装置一般需要设置多条通道,其中一套利用分相电流差动保护装置控制,还需要一套相电压补偿保护装置,二者共同完成线路保护功能。

1.2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。例如在过电压倍数在系统可允许范围内的情况下,相关工作人员可以对单项重合闸进行应用。如果电压水平超过允许范围,工作人员需要借助三相重合闸提升输电线路的安全性。

1.3并联电器的保护

并联电器的保护是继电保护的重要组成部分,部分保护装置过于单一、可靠性差、在故障后相当长的时段内缺乏反应于故障的保护原理。高压直流输电线路如果出现严重的故障,线路会发出相应的命令,采用自动化设计形式,对各个设计要点进行分析,能起到良好的保护作用。如果故障类型比较特殊,超出了高压直流输电线路的应用标准,需要及时将两侧的电路断开,保证输电线路设计的有效性和合理性。相关工作人员必须对设计形式引起重视,从不同的角度入手,及时对现有的设计技术进行评估和分析,满足继电保护装置的整体性要求。

2高压直流输电线路继电保护的影响因素

2.1电容电流

高压直流输电线路的电容量比较大,波阻抗小,势必会给整个系统带来较大的影响。为了保证高压直流线路的稳定性和安全性,要及时采取有效的补偿措施。此外在分布电容因素的影响下,如果高压直流输电线路出现故障,则会导致故障距离和继电器测量之间的关系发生改变。由于双曲正切函数比较特殊,无法采用传统的继电保护措施。

2.2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。

2.3电磁暂态过程

高压直流输电线路通常会比较长,操作过程中,或故障发生后,高频分量会具有较大的幅值,此种变化会大幅的增加滤出高频分量的难度,导致偏差问题出现在电气测量结果中。另外,此种状况下也较难保证半波算法的准确性,使饱和现象发生于电流互感器中。

3高压直流输电线路继电保护技术

3.1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。

3.2低电压保护技术

低电压保护技术是高压直流输电线路中的一种较为常用的继电保护技术。它可以在对电压幅值进行检测的基础上进行故障判断和继电保护。一般而言,在不同的情况下,工作人员在对这一技术进行应用的过程中需要对机控低电压和联通线路低电压的保护措施的辅助作用进行发挥。在这两种电压保护措施中,前者可以在故障产生以后发挥出闭锁线路的功能,后者可以在线路程序的重新启动过程中发挥出保护线路的作用。低电压保护技术所表现出来的设计简单的特点有时也会让工作人员无法对故障产生的原因和位置进行准确判断,因而工作人员在对这一技术进行应用的过程中,需要辩证看待这一技术所发挥的作用。

3.3微分欠压保护技术

微分欠压保护技术在高压直流输电线路继电保护工作中的应用,即将电压微分数值和电压幅值水平等作为支撑条件,对线路形成高效的保护。而其保护形式分为ABB和SIEMENS两种形式,即通过ABB和SIEMENS微分欠压保护形式的应用,打造了安全的系统运行环境。此外,从微分欠压保护技术应用现况来看,其电压微分定值和行波保护间逐渐表现出相同的现象,但基于行波保护时间为6ms的基础上,微分定值保护可将时间延长至20ms,继而满足了电力系统安全运行需求,且实现了对后备的保护。但由于部分条件的限制,微分欠压保护技术在1000km高压直流输电线路继电保护工作中的应用,表现出过渡电阻为70Ω的保护效果,即电阻能力不足,因此,在继电保护设计工作开展过程中,应提高对此问题的重视程度,且对其展开有效处理。从以上的分析中即可看出,微分欠压保护技术的应用有利于提升继电保护设计效果,但其微分定值保护仅局限于后备保护设计中,因此,应在微分欠压保护技术应用时,结合技术应用标准,设计继电保护环节。

结束语:

高压直流线路的优势比较明显,同时也对继电保护装置提出了更高的要求,只有对现有的装置和形式进行有效分析,才能适应继电保护系统的后续要求。从直流输电线路的应用现状可知,继电保护技术存在很多问题,相关工作人员要从系统设计现状入手,及时对系统设计要点和控制形式进行分析,考虑到各类技术形式的特殊性,满足已有控制系统的要求。

参考文献:

[1]黄华斌.高压直流输电线路继电保护技术研究[J].通讯世界,2015,21:202-203.

[2]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.

[3]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.

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