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高壓直流輸電線路繼電保護技術

三新電力 - 技術部    2020-07-22    瀏覽:    二維碼

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摘要:影響高壓直流輸電線路繼電保護的相關因素 過電壓 故障發生在高壓直流輸電線路中后,會延長電弧熄滅時間,嚴重時,甚至導致不消弧問題出現,受到電路電容的影響,兩端開關斷開時間并不一致,造成行波來回折反射,是整個系統的運行均受到極...

影響高壓直流輸電線路繼電保護的相關因素

過電壓

故障發生在高壓直流輸電線路中后,會延長電弧熄滅時間,嚴重時,甚至導致不消弧問題出現,受到電路電容的影響,兩端開關斷開時間并不一致,造成行波來回折反射,是整個系統的運行均受到極大的影響。

電容電流

高壓直流輸電線路的特征主要體現在三方面:

(1)較大的電窖

(2)較小的波阻抗

(3)較小的自然功率

正因此種特征,一定程度的影響了差動保護整定。為使高壓直流輸電線路能夠平穩的、安全的運行,必須要科學合理的補償電容電流。

另外,因分布電容會產生相應的影響,故障一旦發生在線路運行中后,可改變故障距離與繼電器測量阻抗間所具備的線性關系,變成雙曲正切函數,導弦傳統繼電保護措施無法再繼繼續使用。

電磁暫態過程

高壓直流輸電線路通常會比較長,操作進程中,或故障發生后,高頻分量會具有較大的幅值,此種變讓臺大幅的增加濾出高頻分量的難度,導致偏差問題出現在電氣測量結果中。

另外,此種狀況下也較難保證半波算法的準確性,使飽和現象發生于電流互感器中。

三新電力繼電保護測試臺試驗現場圖

高壓直流輸電線路中常用的繼電保護技術

行波保護

直流輸電過程中,主保護措施為行波保護,其保護原理如下:線路發生故障時,故障點會將反行波傳播到線路兩端,而行波保護通過對反行波的識別,判斷故障相關情況,現階段,利用行波保護技術保護高壓直流輸電線路時,多采用兩種方案,一種為ABB方案,此種方案的故障檢測利用極波進行,同時,故障級通過地模波確定;一種為SIEMENS方案.其中方案的啟動判據采用電壓微分,且垃障確定方法為觀察反行波在IOMS內的突變量。

自上述敘述可知.這兩種方案采取不同的檢測方式,效果上也存在一定的差異,因微分環節存在于SIFMENS方案中,所以檢測速度相對慢于ABB方案,但也正是因為存在此環節,使的SIEMEHS方案具有更好的抗干擾能力。

不過,這兩種方案均存在一定的不足之處,如不具備足夠的耐過渡電阻能力、采樣要求高、缺乏良好的抗干擾能力等。由于較多的問題存在于行波保護技術中,學者們開始了大量的憂化工作.如在可靠性基礎上實拖優化,將基于小波變化的行波方向保護方案提出.再如優化靈敏度,研究極性比較式原理等。

微分欠壓保護

直流輸電線路中,微分欠壓保護屬于主保護,同時,使用行波保護時,其也作為后備保護,實現保護的主要方式為對電壓微分數值、電壓幅值水平做出檢測。從保護原理上看,微分欠壓保護

相同于ABB方案及SIEMENS方案,都是進行電壓微分及幅值的測定,且電壓蒲升定值一致于行波保護,唯一不同的是延長了原本的6ms.變為20ms,由此一來,行波保護退出或無充足的上升沿寬度狀況下,微分欠壓保護可將其后備保護作用充分的發揮出來,與行波保護相比,微分欠壓保護具有較慢的運行速度,但其準確度明顯提升,不過,在耐過渡電阻能力方面,依然并不理想,非常有限。

三新電力繼電保護測試臺試驗現場圖
低電壓保護

對于前兩種保護技術來說,低電壓保護屬于其后備保護

手段,判斷數障及繼電保護作用通過電壓幅值檢測來實現。根據其設計,高阻故障發生后,行波保護與微分欠壓保護未能做出動作時,低壓電壓保護會對其做出切除,不過,從實際應用狀況來看,低電壓保護鏡配備在極少數的高壓直流輸電線路中。

低電壓保護包含兩種,一種為線路低電壓保護,另一種極控低電壓保護,與后者相比,前者具有更高的阿博湖定值,而且前者動作后,線路重啟程序會啟東,后者動作后,故障極被封鎖。盡管低電壓保護具有較為簡單的原理,氮氣也存在較多的問題,入選擇性差、區分高阻故障不準確等。

縱聯電流差動保護

在高壓直流輸電線路中,縱聯電流差動保護屬于后備保護方案,原理是通過雙端電氣量促進絕對選擇性實現,根據設計、高阻故障切除為其唯一作用。從現有縱聯電流差動保護來看,因對電容電流問題并未作出完全的考慮,差動判據僅采用電流兩端的加和,導致等待時間較長,相對動作的速度并不快。

例如縱聯電流差動保護的SIEMENS方案,故障初期時,具有較大的電流波動,差動保護會具有600ms的延遲,同時,差動判據自身存在的延遲有500ms,也就是,差動動作至少要在故障發生1100ms后才會出現,而在此期間內,故障極直接閉鎖的事故可能會發生許多次,導致設備無法重啟,縱聯電流差動保護的后備動作無不能完全的發揮出來。

為使此種保護技術保護效果的增強,可從多個方面進行整改工作,如補償電容電流,促進差動保護靈敏度程度高;升級高頻通道,變為光纖通道,加快保護動作速度等。

結論

繼電保護技術對于高壓直流輸電線路的安全平穩運行來說十分重要,由于目前常用的技術手段均存在一定的不足。我國應加大研究力度,研究出更為適合我國直流輸電要求的繼電保護方案,從而促進電力系統的長久發展。

三新電力繼電保護測試臺發貨現場圖
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