高压直流输电线路继电保护技术

发表时间:2020/8/7   来源:《中国电业》2020年第8期   作者:胡松涛
[导读] 怎样在高压直流输电的线路中强化继电保护技术,并进行升级优化,已经成为一个重要课题。
        摘要:近几年来,全世界的科技水平日新月异。科学技术的发展为人们的生产生活带来了更多的便捷,在如今的高压直流输电的背景下,线路建设逐步增多,随之而来的是继电保护技术存在着缺陷,已经严重影响到了电力系统的深化发展。怎样在高压直流输电的线路中强化继电保护技术,并进行升级优化,已经成为一个重要课题。
        关键词:高压直流输电;继电保护
        1 高压直流输电线路维护
        1.1 高压直流线路故障排除
        在高压直流输电线路维护中,一个重要方面就是做好高压直流线路故障排除,同时这也是实施其保护的首要目标。一旦发现线路中存在故障,则需要及时解决,避免短路现象发生,否则可能会造成输电线路发生放电,使电流发生热力转化,对公共财产或人身安全造成威胁。在高压直流输电线路故障开始还没有进入稳态时,在故障点的行波就可以将故障的位置信息显示出来。这是由于行波的特性不会受到整流控制系统的影响,因此通过分析这些行波中的信息,就可以准确找到输电线路故障点的具体定位。如果输电载体是相同的介质,那么单位长度的电场和磁场所呈现的则是恒等状态。
        1.2 行波保护动作探析
        在高压直流输电线路故障排除后,其维护工作的重点则在于对行波保护动作的探析中,旨在加深其对输电线路影响的研究分析。高压直流输电线路高压控制主要是依靠其配电系统的高功率作用,但是在行波产生的过程中,电流的变化会导致电路电阻随之发生变化,进而对行波产生影响,也在一定程度上制约了线路障碍排除。加强行波保护动作探析,对于提高对高压直流输电线路故障排除率具有重要作用。同时,基于不同故障类型的行波保护动作探析,能够更好地对高压直流输电线路进行维护,因此高压直流输电线路维护的关键点之一就是进行行波保护,从而降低线路的损坏率和氧化率,保证线路工作的持续性和稳定性。
        2 高压直流输电线继电保护技术应用
        2.1 行波暂态量保护
        在运行过程中,高压直流输电线路一旦发生故障,就会出现反行波现象,实施行波暂态量保护,是对继电保护技术的有效应用。通过高压直流输电线里的运行状况,能够得出行波暂态量保护具体包括两种方案,一种是ABB(阿西布朗勃法瑞),另一种是SIEMENS(西门子)。ABB是一种从地膜波和极波理论角度出发而形成的一种行波保护方案,应用ABB能够使工作人员在快速时间内完成对高压直流输电线路中反行波的检测,在对其的实际应用中,可以以10m/s的速度,对输电线路中的反行波图变量进行检测,从而加强工作人员对其掌握程度。SIEMENS是一种建立在电压积分原理上的行波保护方案,当高压直流输电线路出现故障时启动,并且在16~20s之内就可以对行波开始保护。同时,这种方案还具有较强的抗干扰性,但相对于前一种方案,其启动时间较长。此外,在高压直流输电线路行波暂态量保护应用中,还存在一定的缺陷,如其存在抵抗过渡性,并且当前的继电保护技术的基础理论与体系相对来说不够健全,对行波暂态量保护技术的应用产生一定的影响。针对此,目前我国相关领域专家提出了结合数学形态学滤波技术,旨在改进其技术应用,加强对输电线路行波保护的有效性。
        2.2 降序分段自适应匹配电路保护
        应用降序分段自适应匹配电路技术,主要是根据不同输电线路中电阻相同,电流通过率不同。通过计算电路功率,计算出高压直流输电线路的结构,并且以其为基础,分析高压直流输电线路的工作环境,得出其自适应系统变化,然后再将输电线路自适应系统与电路灵敏度进行匹配,计算电路结构组分,从而实现高压直流输电线路的继电保护。在对输电线路电流和电阻计算过程中,需要充分考虑电路内外存在的差异,并结合其对电路实施分段研究。需要注意的是,在应用降序分段自适应匹配电路保护技术时,需要简化设备,从而保证线路分段的准确性,以控制短路,实现保护目的。
        输电线电流频率{F(sk),k=1,2,…,K}的总电阻为Ω:

        式中,可以得出NP形式下的电压力F*,能够有效降低短路情况发生,实现对线路的保护。同时,利用公式可以对高压直流输电线进行分段处理,具体为将电阻(Ω)与输电线(k)进行匹配:F(Ωj)是Ωj在上的F的取值,F*(k)(Ωj)则是第k步后Ωj在近似函数F*上的值,Ej(k)则是前两者的差值。通过公式可以得出,输电线路长度不同,降低分段的电流通过率也是不同的,随着长度的增加,通过率呈现从高到低的趋势,这也表明应用降序分段自适应匹配电路保护,能够有效降低高压直流输电线中的电流通过率,有效防止短路发生。
        3 高压直流输电线路继电保护设计原则
        在高压直流输电线路继电保护的设计过程中,应严格遵循以下设计原则:
        3.1 后备保护
        就是在继电保护设计的过程中,需要后备保护,这是非常重要的。因此,在后备保护的基础上,电力设计技术人员要加强对于电力系统操控问题的关注;如果遇到了电力系统操控问题,就要严格控制高压直流输电线路两端的故障差问题,要进一步加强接地距离的保护,加强相间距离设备的完整性保护等问题,这样可以较好地达到高压直流输电稳定运行的状态。
        3.2 输电线路主保护设计
        在设计过程中注重对保护装置加以区分。要在设计的整个过程里,加强对于保护装置的认识。比如,一个高压直流输电系统在运行时,要保证运行环境的安全与可靠,要把第一、二套保护装置加固设定在分相电流差动的纵联保护范围内,进行相电压补偿的纵向保护,进行实现高压直流输电的继电保护。
        3.3 关注自动重合闸问题
        就是要求设计人员在对于高压直流输电的继电保护过程里,需要严格遵照继电的自动重合闸的设计要求,科学地选好三相重合闸以及单相重要闸的应用模式,进而达到最好的设计、运行状态,达到高压直流输电继电保护目标。
        4 实验论证分析
        通过仿真实验,对高压直流输电线路继电保护技术的应用的有效性进行了验证,并与传统保护方法进行了对比分析,结果如图1所示,高压直流输电线模型与时间步长不变。
       
        图1 电路保护对比图?
        由图1可知,利用不同电阻对高压直流输电线路中电流进行控制,获得实验数据。在同样的电阻下,高压直流输电线传统保护方法应用中,所通过的电流明显高于继电保护方法,尤其是在电阻为50Ω时,二者的差距达到最大。这表明继电保护技术对高压直流输电线路保护具有更高的有效性。
        5结束语
        电力系统建设的最重要目的是实现供电可靠性。加强高压直流输电线路继电保护技术的应用,可以保证电力系统在长时间高电压、高功率输出的情况下,减少短路现象、电路损坏情况等,保持其运行的稳定性与安全性。
        参考文献
        [1]张志宏.高压直流输电线路继电保护技术研究[J].通信电源技术,2019,36(10):172-173.
        [2]郑小江,姚刚,吴通华,等.综述高压直流输电线路继电保护技术的应用[J].电子技术与软件工程,2018(24):212.
       
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