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高压直流输电线路继电保护技术

三新电力 - 技术部    2020-07-22    浏览:    二维码

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摘要:影响高压直流输电线路继电保护的相关因素 过电压 故障发生在高压直流输电线路中后,会延长电弧熄灭时间,严重时,甚至导致不消弧问题出现,受到电路电容的影响,两端开关断开时间并不一致,造成行波来回折反射,是整个系统的运行均受到极...

影响高压直流输电线路继电保护的相关因素

过电压

故障发生在高压直流输电线路中后,会延长电弧熄灭时间,严重时,甚至导致不消弧问题出现,受到电路电容的影响,两端开关断开时间并不一致,造成行波来回折反射,是整个系统的运行均受到极大的影响。

电容电流

高压直流输电线路的特征主要体现在三方面:

(1)较大的电窖

(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,导弦传统继电保护措施无法再继继续使用。

电磁暂态过程

高压直流输电线路通常会比较长,操作进程中,或故障发生后,高频分量会具有较大的幅值,此种变让台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。

三新电力继电保护测试台试验现场图

高压直流输电线路中常用的继电保护技术

行波保护

直流输电过程中,主保护措施为行波保护,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;一种为SIEMENS方案.其中方案的启动判据采用电压微分,且垃障确定方法为观察反行波在IOMS内的突变量。

自上述叙述可知.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SIFMENS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SIEMEHS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忧化工作.如在可靠性基础上实拖优化,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。

微分欠压保护

直流输电线路中,微分欠压保护属于主保护,同时,使用行波保护时,其也作为后备保护,实现保护的主要方式为对电压微分数值、电压幅值水平做出检测。从保护原理上看,微分欠压保护

相同于ABB方案及SIEMENS方案,都是进行电压微分及幅值的测定,且电压蒲升定值一致于行波保护,唯一不同的是延长了原本的6ms.变为20ms,由此一来,行波保护退出或无充足的上升沿宽度状况下,微分欠压保护可将其后备保护作用充分的发挥出来,与行波保护相比,微分欠压保护具有较慢的运行速度,但其准确度明显提升,不过,在耐过渡电阻能力方面,依然并不理想,非常有限。

三新电力继电保护测试台试验现场图
低电压保护

对于前两种保护技术来说,低电压保护属于其后备保护

手段,判断数障及继电保护作用通过电压幅值检测来实现。根据其设计,高阻故障发生后,行波保护与微分欠压保护未能做出动作时,低压电压保护会对其做出切除,不过,从实际应用状况来看,低电压保护镜配备在极少数的高压直流输电线路中。

低电压保护包含两种,一种为线路低电压保护,另一种极控低电压保护,与后者相比,前者具有更高的阿博湖定值,而且前者动作后,线路重启程序会启东,后者动作后,故障极被封锁。尽管低电压保护具有较为简单的原理,氮气也存在较多的问题,入选择性差、区分高阻故障不准确等。

纵联电流差动保护

在高压直流输电线路中,纵联电流差动保护属于后备保护方案,原理是通过双端电气量促进绝对选择性实现,根据设计、高阻故障切除为其唯一作用。从现有纵联电流差动保护来看,因对电容电流问题并未作出完全的考虑,差动判据仅采用电流两端的加和,导致等待时间较长,相对动作的速度并不快。

例如纵联电流差动保护的SIEMENS方案,故障初期时,具有较大的电流波动,差动保护会具有600ms的延迟,同时,差动判据自身存在的延迟有500ms,也就是,差动动作至少要在故障发生1100ms后才会出现,而在此期间内,故障极直接闭锁的事故可能会发生许多次,导致设备无法重启,纵联电流差动保护的后备动作无不能完全的发挥出来。

为使此种保护技术保护效果的增强,可从多个方面进行整改工作,如补偿电容电流,促进差动保护灵敏度程度高;升级高频通道,变为光纤通道,加快保护动作速度等。

结论

继电保护技术对于高压直流输电线路的安全平稳运行来说十分重要,由于目前常用的技术手段均存在一定的不足。我国应加大研究力度,研究出更为适合我国直流输电要求的继电保护方案,从而促进电力系统的长久发展。

三新电力继电保护测试台发货现场图

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