侯谭松
（南方电网超高压输电公司贵阳局 550001）
摘 要：超高压输电线路在电力系统中具有重要意义，为保证整个系统的安全、稳定运行，需要迅速地将故障设备从电网中切除。超高压输电线路电压比较高，受自身高压的影响，其自身的电力环境比较特殊，如果使用常规的保护手段，由于其电压等级高、送电距离远，在负荷电流、过渡电阻、电容电流等因素的影响下，往往容易出问题。基于电流故障分量的差动保护利用的是故障发生后的暂态分量来实行保护，不反映工频量的变化，负荷变化、线路分布电容等因素对其保护的干扰比较小，因此，可以作为超高压输电线路的主保护，但是其也有一定的缺点，故障分量提取的最佳时间区域长度只有几个周波，这样就很难保障，所以在应用基于电流故障分量的差动保护的同时，仍需要后备保护加以辅助。
关键词：超高压输电线路；继电保护；自适应保护；人工神经网络
0引言
我国领土广阔，资源丰富，但是资源分布并不均匀，全国用电主要分布在华东、华南一带，然而主要的能源基地以及大型的发电站却主要集中在西北、西南地区，这就需要很长的输电线路完成西电东送。如今我国电网已建成了以500KV及以上电压为核心的网络构架，并且在全国能源中心的西北地区，现在已经建成750KV的超高压输电线路，这一输电线路承担了能源外送的任务。电网互联可以将各个地区联系起来，这样有以有效地提高供电的可靠性，资源配置也得到优化，但由于电网联系在了一起，其结构和电网的运行环境也变得越来越复杂，一旦一点发生故障，可能造成大规模停电事故，这将给国家和人民带来巨大的损失。
1 超高压输电线路的继电保护的类型和基本要求
1.1 超高压输电线路的继电保护的类型
继电保护主要包括反应稳态分量和反映故障分量的保护。无论电压保护、电流保护还是距离保护，都是通过电压继电器、电流继电器、以及阻抗继电器来获得电网信息的，在电网故障发生之时，电网的工频量会发生变化，电压继电器、电流继电器、以及阻抗继电器就是感应的这些变化，并将其它的和保护无关的电气量滤除出去，这类保护在保护形式属于基于稳态量的保护。当线路发生故障时，线路中会由于故障而产生新产生的电气量，反映故障分量的保护就是利用的这一点。在正常运行时，这种故障分量是不存在的，比如负序电流保护、零序电流保护、基于故障分量的电流保护、暂态行波保护等等，这些分量在正常状态下是不存在的，这类保护在构成保护时，所反映的是发生故障时的变化量。系统正常运行时的负荷分量不被这类保护的所利用，所以系统的负荷变化不会影响到这类保护。
1.2 超高压输电线路的继电保护的基本要求
继电保护的基本要求包括以下四点：选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
选择性：在电力系统发生故障时，需要可能减少停电范围，这就需要最接近故障的保护装置工作，将故障元件切除。
速动性：在检测到故障之后，为减小电网受故障影响后的破坏程度，保护装置需要尽快动作，这样也能够有效提高整个系统的稳定性。
灵敏性：继电保护装置需要对每一种故障类型都具备敏锐嗅觉，在自身保护范围内，能够快速地察觉到故障。
可靠性：继电保护装置在故障发生且需要动作的时候能够可靠的动作，而在不需要它动作时候，做到可靠的不动作。
在实际的工程运行中，继电保护在满足了基本要求之外，还需要考虑经济性和适用性。
2 电流差动保护
2.1 电流差动保护的基本原理
电力系统在运行过程中难免会遇到各种不同类型的故障，且故障的种类多种多样，继电保护就是利用不同故障的故障信息的特点来实现保护。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电流差动保护的核心思想是基尔霍夫电流定理，是通过对比一段线路两侧的电流值来实现保护。理论上，所有拓扑结构复杂的电网都能使用这种保护手段，且从原理上来看，差动电流消除了正常情况下的电流分量使得电流差动具有优秀的提取内部故障信息的能力，这是其最为突出的一个优点。
2.2 差动保护判据的优缺点比较
常规的全电流差动保护:优点，具有丰富的运行经验，同零序电流差动保护相比不需要100ms的延时，正常运行和区外故障时保护可靠不动作。缺点，发生区内故障时，容易受到负荷电流的影响，主要表现为高阻接地短路故障时容易引发保护拒动。
故障分量电流保护：优点，避免了负荷电流所带来的影响，比常规保护具备更高的灵敏性，而且耐过度电阻的能力强，而且受线路分布电容的影响很小。缺点，故障分量信号不能长期提取，在两个工频周波以后，故障分量信号的提取将不再准确。
零序电流差动保护：优点，可以灵敏地反映高阻接地故障，可作为常规保护的后备。缺点，为了避免不同期合闸的影响，该保护需要设置一定的延时，且不能反映相间故障。
3 基于人工神经网络的自适应电流保护
3.1 自适应电流保护的研究
上世纪末，自适应继电保护的设想已经被人提出，但是由于当时技术的不足，无法实现，随着科学技术的发展，相应技术在不断被攻克。电力系统是由众多的电力设备、送变电设备以及数量庞大的电力用户组成，系统中的变化包含内容比较多，包含了电力用户的用电负荷变化、电力设备的投切、发电机的出力变化等等，这就造成整体的电力系统一直在频繁的变化之中。
自适应继电保护的发展的核心的科研方向为以下几个领域：
(1)根据电网的运行方式的变化，再结合故障类型的不同来调整继电保护装置的启动值。
(2)判断是否发生永久性故障，进行重合闸设备的闭锁操作，目的在于降低重合闸之后故障发生的可能性
(3)距离保护中，设备需要自动识别故障状态，并且能够判断系统是否发生震荡。
(4)如何正确识别变压器和发电机的内部相间短路以及外部相间故障。
(5)根据多种故障类型以及电网的不同运行方式来自发地调整电流保护动作定值的自适应保护，旨在增强保护在面对频繁变 化的环境时的适应能力，提高保护的灵敏度和可靠性。
3.2电流自适应保护基于人工神经网络的实现方法
要想实现自适应的电流保护，需要准确判定运行方式和故障类型。运行方式有最大运行方式和最小运行方式。最大运行方式是指：当整个电力网络的用电设备投入运行时，因为用电设施并联在输电线路之上，所以此时线路的等效阻抗最小，在等效电动势不变的情况下，同一位置的负荷电流最大。反知，当投入的设备最少时，等效阻抗最大，同一位置的负荷电流最小，此时便处于最小运行方式。所以，通过检测故障前的线路电流可以判别系统的运行方式。
通过比较故障前后基波电流的幅值可以判断故障的类型。发生单相短路时，只有发生短路的一相的电流增大，其他相电流基本保持不变；发生的是两相短路，短路的两相电流明显增大，并且大小相等未发生短路的一相电流基本保持不变；发生三相短路时，三相的电流较正常情况下都会会显著增大。
4 总结
随着越来越多的超/特高压输电线路不断投入运行，为保证电网安全地运行，拥有一个安全可靠的继电保护措施，是在建设电网过程中我们所应该首要考虑的问题。然而，随着电压等级的提高和输电距离的增加，电网运行时的故障也越来越复杂，这给继电保护工作带来了新的难题。传统的保护方式由于其原理上的局限，在面对新的复杂环境时往往显得力不从心，这就需要我们不断地改进和优化继电保护的方法。
参考文献：
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[3]高子林. 滤除衰减直流分量的改进傅氏算法探讨[J]. 华北电力大学学报(自然科学版)，2013，1.
论文作者:侯谭松
论文发表刊物:《电力设备》2015年7期供稿
论文发表时间:2016/2/2
标签：故障论文; 电流论文; 电网论文; 分量论文; 线路论文; 发生论文; 继电保护论文; 《电力设备》2015年7期供稿论文;