摘要：作为可再生的一次能源，电力清洁无污染已成为社会能源的主动脉，电力的快速输送和高效保护工作对于保证社会正常生产生活工作来说至关重要。高压直流输电线路保护的作用是为了迅速准确的检测到各种可能发生的故障，并采取相应的措施，消除和隔离故障，尽量保持整个电网的稳定运行。本文就高压直流输电线路的相关保护工作进行了一定的探讨。
关键词：高压直流偷电；线路故障；线路保
高压直流输电系统十分复杂、装备技术水平要求高，且当时世界没有工程先例。但随着电力输送规模和距离的日益增加，以及对提高电力输送效率，建设可靠、高效、环保电网的要求，需要研发更为先进的特高压直流输电装备，对于提升电力的大规模远距离输送能力和我国电网技术水平，都具有重要的意义。高压直流输电（HVDC）以其输电容量大、技术成熟在我国的大电网互联和长距离输电中占据越来越重要的地位，如何提高直流线路运行的安全性和可靠性已成为迫切需要解决的问题。本文对直流线路保护配置原则以及具体配置进行了介绍，重点讲述了配置每个保护的目的及其保护原理的特性分析，更进一步的，对直流线路保护与交流线路保护的不同进行分析总结。
1 高压直流输电线路故障
直流线路故障一般是以遭受雷击、污秽或树枝等环境因素所造成线路绝缘水平降低而产生的对地闪络为主。直流线路对地短路瞬问，从整流侧检测到直流电压下降和直流电流上升，从逆变侧检测到直流电压和直流电流均下降。
1.1雷击
直流输电线路，两个极的电压极性是相反的。根据异性相吸、同性相斥的原则，电云容易向不同极性的直流极线放电。一般直流线路遭受雷击时问很短，电击使直流电压瞬时升高后下降。如果瞬时的电压上升使直流线路某处绝缘不能承受，将发生直流线路对地闪络放电的现象。
1.2对地闪络
当直流线路杆塔的绝缘受污秽、树枝、雾雪等环境的影响变坏时，也会发生对地闪络。直流线路发生对地闪络，如果不采取措施切除直流电流源，则熄弧是非常困难的。电压突然变化（如接地故障）将造成线路突然放电，因此对输电系统将产生涌流。这些波的不断反射会在线路上产生高频的暂态电压和电流。
除了上述故障以外，直流线路故障还有高阻接地、直流线路与交流线路碰线和直流线路断线。
2 直流线路保护的配置原理
直流线路故障发生时，由于线路电容放电，短路点的故障电流会陡然升高，出现过冲。直流电流过冲的大小与平抗、电流调节器增益和时问常数、故障点距离、直流电压和故障发生的时刻都有关系。定电流调节器的作用会将稳态短路电流限制在一个较小的数值。直流线路故障一般通过电流的暂态分量和电压变化量进行检测。
2.1配置原则
与交流电网保护的目的和原则相同，保护的作用是为了迅速准确地检测到各种已发生的故障，并采取相应的措施，消除和隔离故障。并保护电力一次设备不受损坏或减少设备损坏程度，尽量保持整个电网的稳定运行。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通常，各保护的保护范围相互重叠，各保护功能之间互相配合，完成对整个系统的覆盖，不产生保护盲区，并考虑冗余及后备。在天广直流土程的直流线路保护中，保护系统独立十其它的设备。即与控制设备的硬件有物理和电气隔离并单独组屏。其中，只是直流保护的一些功能需要与控制系统配合，比如直流线路故障恢复顺序要由控制系统完成，这类似但有别十交流系统的自动重合闸。
2.2配置特性分析
近几年的实际运行中，已经发现两套行波保护有时只有一套动作。当测量到的电压的变化率处十行波保护的门槛临界值附近，就可能出现行波保护无法动作的情况，需要针对这种边界情形配置后备保护。在高压直流系统以单极金属回线方式运行时，运行极的直流线路有本极的直流线路的保护。但是，另一极的直流线路充当金属返回回路，它自己的线路保护已经退出。如果这时金属返回回路上出现接地故障，在运行极的电压和电流没有任何变化，保护不会作出任何响应。虽然不会对高压直流的设备造成损坏。但是这时将会有很大的直流电流流经站内接地网，将对站内接地网造成严重的电解破坏作用，危及站内设备的安全运行（比如增加变压器的损耗），并且可能造成交流保护误动。
3 直流输电线路保护存在问题及对策
3.1直流输电线路保护存在问题
直流线路保护存在着理论不完备、可靠性差的问题。具体表现在主保护的灵敏度低、缺乏整定依据、故障投入时间短、对采样率要求高、抗干扰能力差。后备保护中，差动保护动作速度慢；低电压保护则不仅动作速度慢，而且缺乏整定依据，无法保证选择性。保护种类单一、可靠性差。在故障后相当长的时段内缺乏反应于故障的保护原理。由于直流输电线路与交流输电线路并无本质区别，只是能量集中频带不同，而目前交流线路保护具有可靠性高、采样率低、理论完备等优点。可借鉴交流线路保护的先进思想和成功经验，同时充分考虑直流输电系统的结构特点和控制特性对保护的影响。
3.2直流输电线路保护对策
直流输电的线路保护策略主要有直流控制对直流系统的暂态性能的影响具有决定作用。对保护的防拒动性和防误动性要求较高；必须加强直流线路保护系统的白检功能，才能保证保护实施的可靠性。它的功能/性能设计主要取决于交直流系统的要求，取决于一次设备设计的要求。直流线路保护系统也必须不断地提高本身的基础水平。具体措施为：提高可靠性，加强白检覆盖率和准确率、采用多重化和分布式设计、提高集成度是目前最为广泛和重要的措施；加强直流附加控制的研究和应用，充分利用直流控制保护灵活和快速的特点来提高交、直流系统的稳定性，积极改进目前存在的设计、设备缺陷，随着换流元件或直流输电设计理念的更新与发展，控制保护也应随之进行改革。
总结：本文在总结国现有技术和研究现状的基础上，对保护原理进行了分类研究，指出现有的直流输电线路继电保护体系存在理论不完备、原理单一、可靠性差等问题，提出了直流输电线路保护研究的建议与设想，并探讨了进一步的研究方向。此外，还要做好日常设各运行监视和维护，保持冗余系统各环节元件健康运行。
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论文作者:孙龙
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/20
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