摘要：柔性输电线路系统主要以直流输电系统为例，柔性直流输电系统具有自身结构的特殊性以及调节方式的不同，使直流线路中经常出现的故障电流呈现峰值较大、上升速度较快的特点。这种特点很容易造成设备的绝缘和电气元件的损坏。根据柔性直流输电系统出现的故障，提出相关地保护装置的技术方法，根据柔性直流线路的特性，通过抑制电流、减少故障的影响、输电线路的保护原理等方面着手。此文重点分析了柔性直流输电电路系统与常规交流长距离输电电路系统的区别，通过对比，分析其优缺点，制定相应的保护装置措施。
关键词：柔性输电系统；保护装置；故障处理
引言
柔性直流电路输电系统是基于电压型换流器和模块化多点平换流器的基础上，它具有无功功率、调节有功功率和向无源网络供电等特点。它和传统上的高压直流输出电路系统有很大区别，它主要适用于大规模的可再生能源的远距离输送上，比如太阳能、风能等等。而柔性直流电路输电系统也有其自身的不足，对低压限流功能的缺乏以及没有成熟的直流开关元件。基于柔性直流输电电路的特性，其故障特征更加复杂、难以把握，所以对于柔性直流输电电路的要求也是更高的。通过对柔性直流输电电路的保护装置以及故障排除的了解，使实际工作中可以及时了解问题所在，及时解决、排除故障。
1.柔性直流输电电路系统与交流输电点路系统
（1）柔性直流输电电路系统的概念
柔性直流输电电路系统是基于电压源换流器的高压直流输电技术，它是一种以电压源换流器、自关断器件和脉宽调制（PWM）技术为基础的新型输电技术。
（2）直流输电的特点
柔性直流输电电路系统的优点主要体现在不会换相失败、易于构成多端直流系统、无源网络供电以及换流器的独立性等。它在结构上与一般的高压直流输电类似，任然是通过换来器和直流输电线路。
2.交流输电电路系统
（1）交流输电电路概念
交流输电电路系统是以交流电流传输电能的，它的出现相对于直流输电电路系统较晚。常规的交流输电电路系统主要是指柔性交流输电电路系统，他实现了对输电系统给的多样性，扩大了电路输送的距离、增加了输送容量以及提高了输电线路的电压等级。交流输电电路系统能够增强交流电网的稳定性，同时也降低了传输成本。
（2）交流输电特点
交流输电电路系统实现了对电网的控制，电路输电能力得到提升，备用发电机容量减少，安全性更高，系统的稳定性更强。
3.柔性直流输电电路系统与交流输电电路系统的区别
（1）柔性直流的输电电路系统与交流电输电电路系统的主要区别，体现在以下几个方面：①在输送相同功率的情况下直流输电所用线材是传统交流输电线材的2/3~1/2；②柔性直流输电时，无需交流侧提供无功功率，没有换相失败问题，两侧的交流输电系统不需要同步运行，而交流输电需要同步运行；③在电缆输电的线路中，直流输电不仅不需要交流侧提供无功功率，还能向无源网络供电，而交流输电会引起并造成损耗；④谐波含量小，需要的滤波装置少。
（2）交流输电与直流输电相比的优势主要在配电和发电上。根据电磁感应原理，交流发电机可以很容易的将风能、太阳能以及石油、天然气等可再生资源的能量转化为电能。而这种可再生资源的利用使交流输电与直流输电相比，更加经济实惠。同时，交流电可以控制变压器的电压，这也给配电网带来方便。无论是直流输电还是交流输电都是为了输电电路系统的更加完善，两者呈现互补的状态。
4.柔性输电系统保护配置的计算方法
根据电路系统中经常出现的故障，电路系统的保护配置的计算方法主要是对三段式电流保护的整定计算和距离保护的整定计算。
4.1整定计算要求
（1）相间距离故障段保护的整定
相间距离保护故障段动作阻抗为：可靠系数取0.8-0.85。若被保护的路线为线路变压器组，整定阻抗角与线路阻抗角相等，则保护电路为保护线路全长的80%-85%。相间距离的保护范围和时间应与故障段元件三段式电流保护相配合。
（2）瞬时电流速断保护
整定计算的原则要躲开需要计算的线路末端最大短路电流。
（3）限时电流速断保护
在整定计算时的原则是不超过临近元件的瞬时速断保护范围。因此在保护出现故障路线的瞬时电流速断保护的动作电流要大于临近元件的限时速断保护的动作电流，时间要小，且保证下一元件的保护动作选择性。
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（4）定时限过电流保护
定时限过电流保护一般起到后备保护的作用，要求作为故障路线的后备保护。
4.2短路电流计算
短路电流计算时一定要注意数值要在保护安装处电压的等级范围之内，故障双侧或者多侧网络中，取流经需要保护段的电流量。在线路系统中，根据不同的保护计算原理，确定短路时应取各个时间段的短路电流的大小和方向。
4.3继电保护基准值计算
基准容量：SB=100MVA
基准电压：VB=VA=115KV
基准电流：IB=SB/√3VB=0.502KA
基准电抗：ZB=VB/√3IB=132.265Ω
电压标幺值：E=1.05
5.柔性直流输电电路系统的保护配置
①安全稳定性
直流输电的保护配置有独立的保护设备，与其他保护配置有很大不同。它有独立专用的电源、主机、输入电路、输出电路等各种功能软件，主要为了避免保护装置本身出现故障，导致电路无法正常运行。
②灵活性
保护装置能够及时排查出电路设备在运行中出现的故障，以及系统运行中无法估量的故障与异常。
③选择性
保护装置的配置在每个分区都有一个选择性保护措施，为了方便故障识别，选择识别较强的保护装置进行系统保护。
④迅速性
根据故障排查，能够及时迅速的停运、隔离故障系统，从而保障主系统的正常安全运行。
⑤可控性
由于直流输电的可控性，能够及时控制故障电压、电流的运行参数，减轻故障危害。
⑥可修性
出现故障时，保护装置的保护功能的参数便于及时修改。
6.柔性输电电路系统的应用前景
柔性直流输电电路系统在多年的发展历程中，随着科技的发展，期技术也在不断地更新换代，理念更加完善。由于柔性直流输电输送容量有限、单位输送成本高、故障承受和切除能力较低，能量损耗大、输电距离较短等一系列问题，很长时间内，柔性直流输电还代替不了普通直流输电或交流输电。但在未来，随着适用于大电流开断的直流断路器等设备的发展，柔性直流输电将替代传统直流的大规模送电和交直流联网，便于实现可再生能源等分布式电源并网，并用于大城市的电网增容与直流供电，也可用于向弱系统或孤岛供电，柔性输电将会在更多领域得到更广泛应用。
总结
无论是柔性直流输电系统还是交流输电系统，都有其显著的特点，它们是国家配电网络的重要组成部分。根据国家政策，特定地域，经济发展状况，合理利用不同种类输电系统，保障输电电路的安全稳定。
参考文献：
[1]杨洁，刘开培，余俞，秦亮，乐健.交流电网互联的双端柔性直流输电系统小信号建模[J].中国电机工程学报，2015，（09）：2177-2184.
[2]吴建坤，曹炜，杨文清.交流输电线路改造为直流输电线路的技术综述[J].华东电力，2013，（04）：737-740.
[3]周象贤，卢铁兵，崔翔，赵志斌，甄永赞，罗兆楠，方超.邻近交流线路时直流输电线路电晕损失的计算与分析[J].中国电机工程学报，2011，（31）：211-218.
[4]金强.分布式电源故障特性分析及微电网保护原理的研究[D].天津大学，2012.
[5]阿列克山德罗夫•乔•尼，陈维贤.交流和直流输电线路的经济比较[J].高电压技术，2008，（11）：2259-2261.
[6]曹景亮.分布式电源对配电网继电保护的影响研究[D].华中科技大学，2008.
[7]马为民，吴方劼，杨一鸣，等.柔性直流输电技术的现状及应用前景分析[J].高电压技术，2014，40（8）：2429-2439.
论文作者:付晓伟,丁玮
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/8
标签：柔性论文; 电路论文; 系统论文; 电流论文; 故障论文; 线路论文; 电压论文; 《电力设备》2017年第10期论文;