摘要：电力系统发展较快，与交流输电作业相比，高压直流输电工程的数量和规模逐渐增加，应用范围逐渐扩大。为了提高高压直流输电项目的安全性，需要加强直流输电线路继电保护技术的分析。本文针对高压直流输电线路保护现状进行了分析，提出了高压直流保护技术的关键措施，旨在为后续高压直流输电线路的发展打下良好基础。
关键词：高压直流输电；继电保护；技术分析；电力行业
1 引言
载容量大、传输距离远和易于功率调节是高压直流输电技术的主要特点。从保护与案例来看，现有的直流输电继电保护方案存在着可靠性低、理论体系有待充实的问题。在主保护方面，直流继电保护方案存在着采样率要求过高和抗干扰能力不佳的问题。在继电保护技术应用于社会各个领域以后，加大高压直流线路继电保护技术的研究力度，可以有效促进我国电网系统的安全运转。
2 影响高压直流输电线路继电保护的相关因素
2.1 电容电流
高压直流输电线路的特征主要体现在三方面：（1）较大的电容；（2）较小的波阻抗；（3）较小的自然功率，正因此种特征，一定程度的影响了差动保护整定。为使高压直流输电线路能够平稳的、安全的运行，必须要科学合理的补偿电容电流。另外，因分布电容会产生相应的影响，故障一旦发生在线路运行中后，可改变故障距离与继电器测量阻抗间所具备的线性关系，变成双曲正切函数，导致传统继电保护措施无法再继续使用。
2.2 过电压
高压直流输电线路如果出现故障，则说明电弧熄灯时间比较长，如果故障时间比较长，则说明电路状况的突然变化较为剧烈。同时因为电路电容的影响，线路两端的开关不会在同一时间断开，造成电流来回折反射从而干扰到后续应用系统。
2.3 电磁暂态过程
高压直流输电线路通常会比较长，操作过程中，或故障发生后，高频分量会具有较大的幅值，此种变化会大幅的增加滤出高频分量的难度，导致偏差问题出现在电气测量结果中。另外，此种状况下也较难保证半波算法的准确性，使饱和现象发生于电流互感器中。
3 继电保护线路设计要点分析
3.1 线路主保护
对于继电保护线路而言，其影响因素较多，设计人员需要结合实际进行合理分析，加强线路走向的合理布设，规划线路中，对于原理不同的装置一般需要设置多条通道，其中一套利用分相电流差动保护装置控制，还需要一套相电压补偿保护装置，二者共同完成线路保护功能。
3.2 线路后备保护
后备保护是作为主保护辅助处理，设计中需要考虑控制线路端口位置的有效处理，避免故障问题等带来的危害。还要考虑接地间距、相间距离等要素，提高保护设备运行的合理性，及时进行配置功能的调整。设计环节中，距离保护要求一般灵活度较高，不局限于四边形、圆形等，可随时添加微机保护进行优化，提高整体稳定效果。首先，并联电抗器保护，其主要作用是当直流线路发生故障时，相应的自动保护措施将会被激发，若是经过分析和评估，故障已经超过了线路所能承受的标准，则并联电抗器的保护动作会被触发，断路器将会被迅速的断开，这样可以有效的防止更严重后果的发生。其次，自动重合闸，自动重合闸可以分为不同的模式，主要有单相、三相和快速三种模式，往往是通过过电压水平来选择合适的自动重合闸模式，一般情况下，在非全相的状态下，若是过电压处于允许的区间内，则选择单相重合闸，但若是过电压在允许的区间外，则应该采用三相重合闸，这样可以进一步的保证线路的安全性。
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4 高压直流输电线路继电保护技术
4.1 低电压保护技术
低电压保护技术是高压直流输电线路中的一种较为常用的继电保护技术。它可以在对电压幅值进行检测的基础上进行故障判断和继电保护。一般而言，在不同的情况下，工作人员在对这一技术进行应用的过程中需要对机控低电压和联通线路低电压的保护措施的辅助作用进行发挥。在这两种电压保护措施中，前者可以在故障产生以后发挥出闭锁线路的功能，后者可以在线路程序的重新启动过程中发挥出保护线路的作用。低电压保护技术所表现出来的设计简单的特点有时也会让工作人员无法对故障产生的原因和位置进行准确判断，因而工作人员在对这一技术进行应用的过程中，需要辩证看待这一技术所发挥的作用。
4.2 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。
4.3 微分电压保护
微分电压保护作为一种继电保护技术，兼具主保护和后备保护的功能，现阶段，行波保护中无论是SIEMENS方案还是ABB方案的检测对象都是电压水平和电压微分，而SIEMENS方案的上升延时较长，往往起不到后备保护的作用，而ABB方案的上升延时为20ms，在电压变化率处在标准以下时，可以发挥出后备保护的功能，但是其抗干扰能力较弱。微分电压保护相较于行波保护具有更优越的可靠性和灵敏度，但是动作速度却低于行波保护，这两种形式的继电保护均存在着耐过度电阻能力较差，可靠性不足的弊端。
4.4 纵连电流差动保护技术
利用双端电气量实现绝对的选择性，是纵连电流差动保护技术的主要特点。现阶段这一技术可以在切除高阻故障的过程中得到应用。针对现行的纵连电流差动保护系统中存在的等待时间长、动作速度慢的问题，工作人员可以借助电容电流补偿技术对差动保护的灵敏性进行提升。也可以借助区内、区外的电流突变差别对故障方向进行确定。
5 结束语
继电保护技术的水平将决定着高压直流输电的发展速度与运行风险，因此，面对目前我国相对落后的继电保护技术、单一的继电保护装置，相关电力企业一定要重视起来，从实际情况出发，对继电保护技术的缺陷进行升级改造，充分体现其保护功能，从而降低高压直流输电线路的使用风险，实现电力建设的更进一步。
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论文作者:朱克南,陈海军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
标签：线路论文; 继电保护论文; 高压论文; 技术论文; 故障论文; 方案论文; 过电压论文; 《基层建设》2018年第16期论文;