尹华
（南方电网物资有限公司 510000）
摘要：高压直流电近几年在我国得到的广泛的发展，在高压直流电的使用过程中存在某些区域因稳定性和安全性的因素造成的线路工作状态下降的情况。直流输电与交流输电最大的区别在于，前者的输电传输容量大，方便控制，相应技术成熟，经济效益稳定。由于以上特点，在一些重要区域的输电选择上都会选择高压直流输电起到联络作用。直流输电对于区域供电线路的安全有重大的影响关系，所以同时对于直流输电的保护程度加强也就是对于整个供电系统稳定性的保护。
关键词：高压直流；输电线路；保护
电力供应对于城市工业生产和居民日常生活都有分不开的关系，一旦电力供应环节出现了问题，整个城市的正常运转就难以维持，因供电影响造成的经济损失也是难以估量的。我国的能源分布极不均匀，人口稠密区域的能源分布十分有限，而西部地区具有大量的能源储存，但是使用量少，为了提高能源使用率，减轻东部城市能源供应的压力，就需要从西部地区传输电能供应给东部城市，但是超远距离的电能输送过程会造成极大的过程消耗，造成能源的严重损失，为了使电能输送过程的效率能够提高，就需要选择过程耗电量少，传输稳定的输送方案。由于距离过长，现在所有的超远距离输电线路的长度都已经远远超过了等价距离，为了平衡经济成本投入和产值效果，均应采用直流输电方式[1]。
1.直流输电的介绍
直流输电是一种较为理想的电力运输方式，特别适合远距离电能运输，直流输电对于控制系统指令效应迅速，能够较快的调节整体功率，不受发电机稳定性的影响，电能传输过程稳定。
2.与交流输电对比的优势
2.1直流输电比交流输电更加适用于远距离，大功率的输电任务，尤其是当输电距离超过等价距离（一般为600~900KM），直流输电的经济效益更占优势。
2.2面对同样的输电功率任务时，直流输电的整体成本能够控制的更低，线路需要的走廊面积小，杆塔结构简单，便于安装维护，使用成本低。
2.3直流输电的感抗和容抗相较于交流输电更小，所以使用直流输电的方式过程中的无功损耗更小，能节约电能资源提高经济效益[2]。
2.4直流输电对于控制器调节反映迅速，过程时间短，调节效果可靠，由于采用的是晶闸管阀换流器，能够实现有效控制，快速调节的使用状态。当线路出现特殊情况时，能够及时控制，减小意外情况对线路整体稳定性安全性的影响。
结合以上几方面的对比，很明显直流输电更适合应用在远距离大功率输电环节中。近几年我国正在大力发展基础设施建设，电力输送成为了建设内容中的重点，关于如何以更高效率完成远距离电力输送课题研究也已经有了相当多的成果，下文进行详细介绍。
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3.高压直流输电线路保护问题的研究
3.1高压直流输电过电压的保护研究
换流站过电压分为内部过电压和外部过电压两类，其中外部过电压产生的主要原因是由于在夏季雷雨天气环境下，雷击电压造成的。高压直流输电换流站的冲击波一般是从直流线路侵入，这和交流电线路中发生的雷击波相同，但是在交流系统中设置有换流站和交流部分，直流电抗器隔离了直流线路，所以当雷击波顺电力传输线路传输至换流站时，由于换流站存在巨大的电抗值，雷击波的波头和幅值会被大幅度的降低。综上所述，只要在电路系统进行一些调整，就可以实现雷击波对直流输电运行影响程度的降低，有效提升线路的使用稳定性。但需要注意的是，外部过电压并不是直流输电线路安全运转的主要威胁，直流电压甩负荷、交流系统的事故过电压，换流站母线接等情况所产生的过电压造成的影响程度更大。而且如果高压直流系统周围存在弱交流系统从直流系统中断开时，也会造成过电压的产生。一般的解决办法是通过设置避雷针对直流输电的过电压进行消除[3]。
3.2高压直流输电线路的保护研究
直流输电的显著特点就是长距离、高压，为了达到良好的电力输送状态，减少外部环境的干扰，都采用架空线或者电缆的形式进行电能传输。由于直流输电线路自身的特点，其结构和保护措施都与交流输电线路存在很大的不同。对于双级运行的直流输电线路来说，如果中线接地，就可以采用注入电流法的方式对区域线路进行有效检查，判断中性线是否出现了使用异常的情况。
三步距离保护法在使用过程中能够保障直流输电线路的正常使用，其利用的原理是当直流线路内部发生某种故障情况时，一定会造成线路内电压的变化情况，电压的变化会影响到流经电流，继电器就会有所反应，通过观察继电器的使用状态就能及时掌握线路电流的工作状态，在故障发生后能够迅速得出情况并进行后续更加细致的故障排查。当直流输电采用电缆或者架空线的形式时，工作人员首先通过分析电压电流的变化情况以及方向对出现故障的区域进行一个大致判断，确定是哪种形式后再采用相对应的方法对电缆或者架空线的故障情况进行维修。
3.3基于高性能微处理器的小波变换行波保护研究
随着社会发展，对于电力的需求总与日俱增，用电规模不断增大，电力系统使用的电压等级也越来越高，为了保证系统运行安全，对于继电器的保护动作速度也有了更高的要求。由于超高压输电线路分布参数的特点，当出现故障时将产生向两侧传播的行波，该行波具有高频暂态特点，通过对行波性质的分析和归类，能够掌握大量有关故障情况的信息，帮助工作人员掌握实际情况，提高对于系统运行状态的认知和掌握，方便其设置更加具有针对性和效果的解决办法来对故障进行维修。在实际运作时，通过对行波信号内容的解析，构成行波故障启动元件，选线元件，行波故障选相元件，构成超高速动作的行波保护实现精确故障测距。在工作过程中要注意区分行波特点，在进行空载线路合闸时，也会产生行波，而且行波特点与故障行波特点相似，需要对两者进行细致的区分，以防止精确故障测距过程受到影响，对错误位置进行测距导致后续工作无法进行，隐藏了真正出现故障的区域。行波信号的高频暂态特点使得其与噪声干扰类似，造成混淆的可能性。面对以上两个问题，都需要工作人员结合过去的工作经验，对真正的故障行波特点进行明确的区分，将相似但不同的行波内部情况进行更加细致的划分，让这些划分点可以避开工作常见的盲点和混淆点，让系统能够准确掌握不同行波之间的特点，不被混淆情况影响[4]。
总体来说，高压直流输电线路的结构要比交流输电线路简单，在线路中不存在故障初始时刻影响，对直流输电线路进行故障定位较为容易，而且由于电压行波和电流行波在系统运行过程中不会受到直流母线结构的影响，折射率接近0，反射率接近1，这样的特点为直流输电系统进行行波保护提供了便利。
结束语：
与交流输电相比，直流输电的传输容量大，方便控制，相应技术成熟，经济效益稳定，特别适合于高压远距离输电工作的要求，所以近些年在我国得到了大量的应用。为了提高线路的使用效率，减少由于故障造成的系统不稳定情况发生，就需要从业人员掌握更多有段高压直流输电线路的保护措施。
参考文献：
[1]彭涛，江亚群，黄纯.基于电流相关性分析的高压直流输电线路保护[J].电力系统及其自动化学报，2018，30（4）：16-21.
[2]张时耘.直流输电保护技术工程解析及谐波保护改进方案研究[D].华中科技大学，2016.
[3]束洪春，田鑫萃，董俊，等.利用电压相关性的±800kV直流输电线路区内外故障判断方法[J].中国电机工程学报，2012，32（4）：151-160.
[4]赵航，林湘宁，喻锟，等.基于模量Hausdorff距离波形比较的直流输电线路选择性快速保护方案[J].中国电机工程学报，2017，（23）.
论文作者:尹华
论文发表刊物:《河南电力》2018年15期
论文发表时间:2019/1/18
标签：线路论文; 过电压论文; 高压论文; 故障论文; 情况论文; 电能论文; 系统论文; 《河南电力》2018年15期论文;