中国能源建设集团天津电力建设有限公司 天津市 300000
摘要：高压直流输电线路的故障定位工作，应从已经开展的故障定位工作情况入手，即明确行波故障定位与故障分析法运用过程存在的问题基础上，采取最具效用的措施方法，来强化故障点定位工作开展的效率。只有这样，才能使直流输电线路工程的建设优势充分发挥出来。针对目前高压直流输电线路运行过程中出现的故障问题，本文从实践角度出发，分析了故障定位技术的应用现状，并提出了优化控制的方法策略，以期为相关电力建设者提供一些理论依据。
关键词：高压直流；输电线路；故障定位
1高压直流输电概述
高压直流输电（HVDC）在远距离大容量输电、电力系统非同步联网和海底电缆送电等方面具有独特的优势，作为交流输电的有力互补而在世界范围内得到了广泛的应用。
2现状概述
与交流输电系统比较，直流输电具有长距离送电、大输送容量、功率易调节、电网交互方便、线路走廊窄等优势。高压直流输电（HVDC）系统包括交流部分、换流器、直流输电线路。然而，直流输电线路是直流系统故障率相对较高的部分，据不完全统计分析，有将近一半的输电线路故障由直流控制系统响应动作，造成直流闭锁，引起不必要的停运，造成巨大的经济损失。高压直流输电（HVDC）是电力系统中十分重要的组成部分，它的稳定运行影响着整个电网的可靠性。因此，提高直流输电线路继电保护性能，对于提高电力系统安全性具有关键性作用。为准确、快速找到故障位置，排除故障，加快恢复线路正常供电，减少因停电造成的不必要的经济损失，通过对高压直流输电线路故障检测定位技术进行研究分析是十分有必要的。下面简单介绍目前直流输电线路故障检测定位中常用的两种检测手段现状：行波故障定位和故障分析法。
2.1直流输电线路故障分析法
故障定位故障分析法的具体工作原理是依据电力系统有关参数和所采集测量得的电压、电流信号，通过分析计算，求出故障位置的距离。相对行波法，故障分析法对采集率要求低，可靠性较高，但受具体线路参数采样精度的影响，且定位精度低于行波原理。
2.2直流输电线路行波故障定位
行波故障定位的工作原理是：通过识别波头、标记波头起始时刻来实现故障定位的。目前应用的直流输电线路行波故障测距基本原理分为A、D两种型式，其中A型为单端原理，D型为双端原理。并且在实际电网应用中，通常将D型原理作为主要测距原理，而将A型原理作为辅助测距原理。如ABB、西门子以及中科院行波的测距装置。相对而言，行波法测距具有较高的准确性和可靠性，在理论上不受故障电阻、线路类型、故障电及两侧系统的影响。但现有的行波法对采集率要求较高，定位原理单一，而且在高阻情况下不能实现故障定位、可靠性差。
3研究高压直流输电线路故障定位的现实意义
与交流输电相比，直流输电线路具有电网互联便捷、输送容量大且线路走廊窄等优势，被广泛运用于电能的远距离传输、分布式能源接入电网以及非同步电网互联等领域。从市场环境来看，我国各方面能源与负荷呈逆向分布，这使得高压直流输电技术具备广阔的发展空间。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当前阶段，因直流输电工程的运用优势，其工程数量与发展规模程度已逐渐和交通输电工程持平。
但从直流输电线路的实际运行过程来看，直流系统的故障率较高，经对运行数据分析发现，我国直流输电的可靠性指标较低。因为直流输电线路易受雷击、污秽以及数值等环境因素的影响，降低了线路的绝缘水平，易造成对地故障。直流输电线路工程建设人员应从问题角度出发，即明确高压直流输电线路故障定位分析技术运用现状的情况下，对具体的定位技术方法进行优化控制，以强化直流输电线线路的运行可靠性。
4优化高压直流输电线路故障定位的控制对策
4.1行波故障定位
当高压直流输电线路出现运行故障，行波定位故障的初相角不会对直流线路造成影响。直流输电线路系统的母线结构不会发生变化，只有一条出现且无需分辨，其他线路也不会对故障的定位操作造成影响。目前，行波故障定位的测距原理有两种，即A型单端原理与D型双端原理。但在实践故障定位控制过程中，大多选用D型，A型仅起辅助作用。具体故障定位分析过程，主要将识别波头与标定波头作为起始时刻，且对定位分析人员的专业素质要求较高。当行波波头的幅值与过渡电阻受到限制时，定位的精度与可靠性就会受到影响，进而难以确定高压直流输电线路的故障发生位置。在定位直流输电线路故障时，单一采用行波故障方法，并不能为故障定位的准确性与结果可靠性提供保证。相关人员应采用多种方法结合的故障定位操作，来进行优化控制。
4.2低电压保护
特高压直流线路的高阻接地故障是常见的故障，快速准确地检测故障对保障电力系统的安全稳定运行有着重要的意义。低电压保护以电压降低为判据，常用来监测高阻接地故障。
为了解决行波保护高阻接地时耐过渡电阻能力差的问题，很多直流工程采用低电压保护监测直流线路高阻接地的情况。然而，其判据一般采用的是固定值，这就会引起保护在高、低负荷时分别出现拒动和误动的情况。针对该情况提出依据不同的系统和负荷状况对判据定值调整的方法。
虽然以上文献改进了低电压保护的整定依据，但存在着通用性差，无法克服低电压保护选择性差、动作速度慢的缺点。
4.3微分欠压保护
微分欠压保护具有较高的灵敏性与可靠性，一般作为主保护，兼作行波保护的后备。通过检测电压变化率、电流变化率、电压幅值水平这3个量就可以实现微分欠压保护，其常用来检测直流线路上的接地故障。微分欠压保护判据包括微分和欠压两部分，综合两部分信息可提高可靠性。微分部分的特征量是电压变化率，用来监测故障行波。欠压部分的特征量是线路低电压水平，用以构成低电压判据，从而实现故障识别的极选功能。
5特高压直流线路保护研究展望
通过以上的分析可知，随着特高压直流保护随着技术的发展，呈现出微机化、冗余配置、与直流控制系统的关系密切等特点。因此对于特高压直流线路保护技术的研究需要考虑到以下几个方面的问题：
5.1交流线路继电保护技术发展相对成熟，特高压直流可以借鉴交流线路保护的成功经验；
5.2特高压直流线路的继电保护技术与常规高压直流线路相比没有本质的改变，因此要充分借鉴和参考常规高压直流线路保护的原理，但是具体实现时需要针对暂态过程的不同进行相应的改进；
5.3由于直流系统的保护和控制系统关系密切，因此特高压直流线路继电保护技术的研究应该充分考虑到其控制系统的影响；
5.4可研究利用边界元件、特征频率、先进信号处理方法以及先进算法的保护原理；
5.5结合工程实际，充分考虑特高压直流系统的结构特点，利用多种原理的保护技术相结合以提高保护的整体性能。
结语
综上所述，在进行高压直流输电线路自身故障定位的工作过程中，应从已经开展的故障定位工作情况入手，即明确行波故障定位与故障分析法运用过程存在的问题基础上，采取最具效用的措施方法，来强化故障点定位工作开展的效率。只有这样，才能使直流输电线路工程的建设优势充分发挥出来。
参考文献
[1]宋国兵，周德生，焦在滨，等．一种直流输电线路故障测距新原理[J]．电力系统自动化，2007，31（24）：57-61.
[2]高淑萍，索南加乐，宋国兵，等．基于分布参数模型的直流输电线路故障测距方法[J]．中国电机工程学报，2010，30（13）：75-80． [4]韩卓.电力系统继电保护的运行与维护研究[J].福建质量管理，2016，05：134.
论文作者:高智
论文发表刊物:《防护工程》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/17
标签：故障论文; 线路论文; 高压论文; 原理论文; 可靠性论文; 较高论文; 判据论文; 《防护工程》2018年第23期论文;