摘要：高压直流输电由于载容量大、传送距离远、方便电网互联及易于功率调节等优点，逐渐得到了更多关注和更为普遍的应用。中国虽然是直流输电大国，但在相关技术上并没有实现完全独立，部分领域对外来技术仍存在依赖，加之直流输电工程的远距离跨区域输电特性，需跨越不同气候等条件的地区，对技术要求较高，同时线路故障率也高。因此，对于直流输电线路的继电保护研究具有重要意义。
关键词：高压直流；输电线路；继电保护
1高压直流输电线路继电保护的整体情况和存在问题
1.1高压直流输电线路继电保护的整体情况
从新中国成立以来，以换流技术为基础的交流电网继电保护技术就开始有了进步，尤其是在高压直流输电上取得了更可喜的发展成果。在当前情况下，用作长距离高能量电能传输的更多的是依靠半控型器件晶闸管的电流源换流器高压直流输电(CSCHVDC);而由全控型器件构成的电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)则偏向于受端弱系统。与此相对应的，高压直流输电线路的电网构造从之前的两端系统拓展成多段的体系;电网的线路也发生了改变，从之前单纯的海底电缆形式转变成架空线路和电缆共存的形式
1.2高压直流输电线路继电保护的现存问题
从保护效果的形成机制看，目前的直流输电继电保护工作成效不高，主要是因为设计理念不先进、方案可实施性不强，主保护工作不力是因为系统的灵敏性弱、故障处理不到位、整体规划不强、采样率要求太高和对干扰的抵抗程度低等等。而后备保护工作不到位，则是因为保护的时效性不强、低电压保护缺少根据等等原因。就交流电网的保护配置方面看，直流输电的保护类型太过单调，不够可靠，一旦发生故障不能及时处理。
2直流输电对交流保护影响的解决措施
2.1直流输电的交流母线通过多条线路和多落点接入交流电网
在直流输电的前期设计和施工阶段，就着眼于交流电网继电保护工作的开展，从前者对后者的影响出发加以考虑，比如利用多条输电线路及多落点接入交流电网的方法等。利用这种方法，交流电网中出现了故障，尤其是在和直流体系的交流母线相联处，流经有关线路的短路电流往往会携带很多来源于交流电网各个位置的短路电流，导致流经保护测验点的短路电流中交流系统中的比例居高。
2.2对含有直流馈入的电网做仿真分析
采取仿真分析方法，指的是在实际操作中，可以借助电磁暂态仿真等等软件做相应的深入探讨，实际过程包含了针对交流电体系、直流电体系、继电保护设备等等一系列对象而展开的建模工作。而交流电体系的建模更多的是为了针对直流馈入点周边以及电网中原来就存有的电流进行处理。而直流系统则往往是采取细致的电磁暂态模型。继电保护的建模是专为高压线路的主保护而设计的一种思路。
2.3在直流馈入点附近采用受影响小的继电保护装置
根据之前的分析可以发现，突变量方向、纵联距离的保护都会在运作过程中受到一定的直流输电的影响，而前者比后者受影响的程度更高，因此可以考虑在直流电体系中的交流母线衔接处线路上广泛安装纵联差动保护装置，以此强化故障判断的效率和质量。
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3高压直流输电线路中常用的继电保护技术
3.1行波保护
直流输电过程中，主保护措施即为行波保护，其保护原理如下:线路发生故障时，故障点会将反行波传播到线路两端，而行波保护通过对反行波的识别，判断故障相关情况。现阶段，利用行波保护技术保护高压直流输电线路时，多采用两种方案，一种为ABB方案，此种方案的故障检测利用极波进行，同时，故障级通过地模波确定;另一种为SIEMENS方案，其中方案的启动判据采用电压微分，且故障确定方法为观察反行波在10MS内的突变量。由上述叙述可知，这两种方案采取不同的检测方式，效果上也存在一定的差异，因微分环节存在于SIEMENS方案中，所以检测速度相对慢于ABB方案，但也正是因为存在此环节，使的SIEMENS方案具有更好的抗干扰能力。不过，这两种方案均存在一定的不足之处，如不具备足够的耐过渡电阻能力、采样要求高、缺乏良好的抗干扰能力等。由于较多的问题存在于行波保护技术中，学者们开始了大量的优化工作，如在可靠性基础上实施优化，将基于小波变化的行波方向保护方案提出;再如优化灵敏度，研究极性比较式原理等。
3.2微分欠压保护
直流输电线路中，微分欠压保护属于主保护，同时，使用行波保护时，其也作为后备保护，实现保护的主要方式为对电压微分数值、电压幅值水平做出检测。从保护原理上看，微分欠压保护相同于ABB方案及SIEMENS方案，都是进行电压微分及幅值的测定，且电压微分定值一致于行波保护，唯一不同的是延长了原本的6ms，变为20ms，由此一来，行波保护退出或无充足的上升沿宽度状况下，微分欠压保护可将其后备保护作用充分的发挥出来。与行波保护相比，微分欠压保护具有较慢的运行速度，但其准确度明显提升，不过，在耐过渡电阻能力方面，依然并不理想，非常有限。
3.3低电压保护
对于前两种保护技术来说，低电压保护属于其后备保护手段，判断故障及继电保护作用通过电压幅值检测来实现。根据其设计，高阻故障发生后，行波保护与微分欠压保护未能做出动作时，低压电压保护会对其做出切除，不过，从实际应用状况来看，低电压保护镜配备在极少数的高压直流输电线路中。低电压保护包含两种，一种为线路低电压保护，另一种极控低电压保护，与后者相比，前者具有更高的保护定值，而且前者动作后，线路重启程序会启动，后者动作后，故障极被封锁。尽管低电压保护具有较为简单的原理，但其也存在较多的问题，如选择性差、区分高阻故障不准确等。
3.4纵联电流差动保护
在高压直流输电线路中，纵联电流差动保护属于后备保护方案，原理是通过双端电气量促进绝对选择性实现，根据设计，高阻故障切除为其唯一作用。从现有纵联电流差动保护来看，因对电容电流问题并未作出完全的考虑，差动判据仅采用电流两端的加和，导致等待时间比较长，相对动作的速度并不快。例如纵联电流差动保护的SIEMENS方案，故障初期时，具有较大的电流波动，差动保护会具有600ms的延迟，同时，差动判据自身存在的延迟有500ms，也就是说，差动动作至少要在故障发生1100ms后才会出现，而在此期间内，故障极直接闭锁的事故可能会发生许多次，导致设备无法重启，纵联电流差动保护的后备作用无不能完全的发挥出来。为使此种保护技术保护效果的增强，可从多个方面进行改进工作，如补偿电容电流，促进差动保护灵敏程度提高;升级高频通道，变为光纤通道，加快保护动作速度等。
结论：在我国的电力行业中，高压直流线路具有至关重要的作用，随着用电量的增加，对其继电保护工作也提出了新的要求，因此，需要对高压直流输电线路继电保护的现有装置和形式进行深入的分析和优化，才能够更好的满足新时代的要求。现阶段，继电保护技术仍然存在诸多问题，这就需要相关的工作人员从实际出发，重点分析高压直流输电线路的设计要点，在此基础上，科学合理的选择继电保护技术，必要时可以适当的引入新技术，这样才能够满足整个控制系统的需求，保证输电线路运行的安全与稳定。
参考文献：
[1]宋国兵，高淑萍，蔡新雷，等.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，等.高压直流输电线路继电保护技术研究[J].科技创新报，2014(25):26.
[3]张保会，孔飞，张嵩，等.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.
论文作者:1孙钦佩,1李天博,1李清泉,2徐可新,2胡孟岩
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/20
标签：线路论文; 高压论文; 继电保护论文; 故障论文; 微分论文; 方案论文; 电网论文; 《电力设备》2018年第15期论文;