高压直流输电线路继电保护技术初探

杨涛

摘 要： 随着我国社会经济的不断进步，电力资源的重要性与日俱增，当前，我国电力系统建设力度依然在持续加大。高压直流输电线路在的电网建设以其极大的优势得到了越来越广泛地应用，从长远来看，高压直流输电线路有着十分广阔的发展前景。本文将首先探讨高压直流输电线路继电保护的影响因素，然后就其中存在的问题展开详细分析，最后重点深入研究高压直流输电线路继电保护技术，希望能够提供给相关人员作为借鉴和参考。

引言：

电力系统中的继电保护装置对于电力系统运行的可靠性、安全性有着至关重要的作用。尤其对于高压直流输电线路来说，具有较大的容量，并且传输距离较远，往往需要在不同地形条件、不同气候条件下跨越多个地区，因此发生故障的概率更高。所以，这对于高压直流输电线路继电保护提出了更高的技术要求。

一、高压直流输电线路继电保护的影响因素

（一）电容电流

高压直流输电线路与传统输电线路相比，其最为显著的优势体现在输电过程中自然功率小、波阻小和电容大。然而正是因为具有这些优势，所以提升线路的可靠性与安全性就需要在电容电流中运用补偿措施。而且，当高压直流输电线路中出现故障以后，基于分布电容影响，继电器测量阻抗与故障距离的线性关系将会转变，呈现出双曲正切函数。在这样的状况下，传统的继电保护措施无法有效发挥作用。

（二）过电压

当线路中产生故障后，电弧熄灭时间将会延长，甚至会出现电路不消弧现象。这种情况下，电路电容必然会受其影响，如果两端开关无法在同时断开，发生来回折返射现象，必然影响后续系统的正常运行。

（三）电磁应用过程

高压直流输电线路在实际使用中，其线路较长，如果电路中发生故障，就会产生较大高频分量幅值，从而使得高频分量的滤出过程难度加大，从而导致电气测量结果偏差加大；而且，在高频分量的计算中，如果电器测量的准确性无法得到保证，则在电流互感器中有很高概率会出现饱和现象。

二、当前高压直流输电线路继电保护中存在的主要问题

（一）线路可靠性不高

对高压直流输电线路继电保护技术原理展开深入分析，可以看到当前的继电保护技术依然存在着理论基础不完善，可靠性不足的問题。由于高压输电线路主保护自身不具备较高的灵敏度，而且投入使用的时间不长，所以有着较高的采样率要求，也使得这些高压输电线路继电保护不具备较强的抗干扰能力[1]。而且就其后备保护来说，差动保护灵敏度不高，保护动作执行时间较长，而且低压保护同样不具备较高的灵敏度，对低压保护的选择也无法施加积极影响。

（二）保护种类单一，保护原理不足

就当前高压直流输电线路继电保护的配置来看，继电保护类型并不多，而且可靠性一直以来并不理想。当故障发生以后，无法真正达到保护目的。通常来说，高压直流输电与高压交流输电，最大的不同在于能量集中频带的不同，而在其他很多方面并没有很大的差异。高压交流输电继电保护的可靠性较为理想，并且对于采样率没有较高的要求。这些优势都值得高压直流输电线路在继电保护设计过程中积极借鉴。

三、高压直流输电线路继电保护技术讨论

（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技术中最重要的一种，对高压直流输电线路中的故障类型，该技术有很好的识别能力。并且在识别过程中，从故障点会发出反行波，向两端传输，通过在两端接受反行波，就能够对线路故障做出相对准确的判断。当前，高压直流输电线路的行波保护主要包括以下两种不同的方案。第一种为ABB方案：ABB方案以极波作为行波采用，从而对线路中的故障做出鉴别和判断；第二种为SIEMENS方案：SIEMENS方案则将电压微分作为启动判断、鉴别故障的依据，当接受反行波以后，在10ms内技能偶对突变量实施微分，并以此为依据对故障做出判断和鉴别。ABB方案与SIEMENS方案在具体检测的方式上和效果上，均有一定的不同，二者各自具有相对的优势。ABB方案检测较快，然而起抗干扰能力不足；SIEMENS方案由于需要实施微分，所以检测速度与ABB方案相比较慢，但是也正是因为微分的作用，使得该方案具有较强的抗干扰能力。

需要特别指出的是，行波保护技术也尤其固有的缺点，因此在使用过程中必须结合实际状况。比如，行波保护技术对采样率有着较高的要求，理论基础不够深厚，技术持续能力补偿，以及耐过渡电阻能力不足等等。所以，对于行波保护技术的优化研究还在展开，其重点集中在可靠性优化和灵敏性优化方面。

（二）微分欠压保护技术

微分欠压保护技术在实际应用中，通常不仅仅作为一种线路主保护技术存在，而且常被作为行波技术的后备保护技术而存在。该技术对于高压直流输电线路的保护主要是基于检测电压微分值与幅值来达到的。微分欠压保护技术被用来作为行波技术的后备保护，是因为这两种方案之间具有相同原理，而且具有相同的电压微分定值，只是二者的上升沿时间略有不同，分别为6ms和20ms，这就是的微分欠压保护技术能够用作后备保护，一旦上升沿宽度不足，或者兴波保护实效的情况下，微分欠压保护技术的保护作用就得以发挥。与行波保护相比，微分欠压保护技术具有较高的准确度然而低耐电阻能力和运行速度有着明显的劣势[2]。

（三）低电压保护技术

低电压保护技术对高压直流输电线路的故障的判断是通过检测电压幅值来实现的，该技术往往用来作为微分欠压保护的后备保护技术。通过前文的分析我们已经知道，微分欠压保护技术与行波保护技术都不具备较高的耐过渡电阻能力，所以当高阻故障出现时，上述两种保护技术都难以发挥保护作用，低电压保护则能够将高阻故障予以排除。然而，就当前高压直流输电线路的实际配置状况来看，低电压保护往往并没有配备。低电压保护技术一般分为一下两种，一种为线路地压保护，一种为极控地压保护。其中前者的定值更高，保护动作实施以后，会重启程序；后者保护动作实施以后，会封锁故障极端。

（四）纵联电流差动保护技术

这种保护技术在实际应用中常被用来作为高野直流输电线路的后备保护技术，其对故障的判断是通过检测双端电气量来实现的，通常用来作为高阻故障的切除技术。就其实际应用效果来说，纵联电流差动保护技术仅仅通过对电流量端加和作为差动的判断依据，而并没有考虑线路的电容、电流等其他参数，所以故障判断时间较长，保护执行动作较为缓慢。而且，使用该技术还有可能曹正误动。因此尽管电流差动保护装置具有的高速度、高灵敏度优势，然而在高压直流输电线路中却无法得到有效发挥。因此，该技术的实际应用依然需要不断优化以提升其性能。

四、小结

综上所述，高压直流线路具有较为显著的应用优势，然而由于其容量大，传输距离远，所以发生故障的概率较高，这对继电保护无疑有着更高的要求。本文重点探讨和分析了集中高压直流输电线路继电保护技术，希望能够帮助高压输电线路更加稳定可靠的运行。

参考文献

[1]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.

[2]何钟原.高压直流输电线路继电保护技术探讨[J].科技风，2016，（04）：6-7.

作者简介：性别：男，出生年份月份：1973.11，民族：汉，籍贯（省、市）：安徽省淮南市，主要研究方向 电气技术自动化专业（如继电保护等）。