摘要：我国地域广袤，能源与负荷呈现逆向分布特征，随着社会经济不断发展，对于电力能源远程输送和能源输送安全性，提出了更高的标准要求。与交流输电相比，高压直流输电技术在长距离输电应用中更具有优势，我国电力事业发展规划中也计划建设北、中、南三条高压直流输电主线路，以实现“全国联网”的电网发展目标。但就线路实际运行而言，由于高压直流输电线路的总长度过长，且运行环境较为恶劣、复杂，线路的故障率较高，其继电保护技术的科学性和实效性，直接影响着直流输电系统的运行安全和故障恢复速度。笔者即从高压直流输电线路运行干扰因素入手，就其主要继电保护技术，发表几点看法，以供相关人员参考。
关键词：高压直流输电线路；继电保护技术；运行干扰因素
高压直流输电（HVDC）是指利用稳定的直流电容抗不具有实际作用、无抗感、以及无同步问题等优势，进行远距离大功率直流输电的一种技术。与传统的交流输电技术相比，高压直流输电的输送容量更大、电网互联更加便利、输电距离更远、且易于调节功率，故而在远距离输电、海岛供电、以及非同步电网互联等领域，有着广泛且重要的应用。我国能源与负荷的分布具有典型的逆向分布特征，电力能源输送整体呈现“西电东送、南北互供、全国联网”的发展格局，高压直流输电技术的应用前景较为广阔。就高压直流输电系统而言，高压直流输电线路是其最容易发生故障的元件，相关调查研究表明，我国高压直流输电线路的安全等级较低，且瞬时性故障占据线路故障的90%以上。因此，加强对于继电保护技术的研究，对于提高我国高压输电系统的运行性能和输电安全性，具有重要的现实意义。
一、常见的高压直流输电线路运行干扰因素分析
（一）电容电流干扰分析
就高压直流输电线路而言，其普遍具有线路电容大、自然功率小以及波阻抗小的特征，从而对差动保护整定造成了较为严重的影响，为进一步提高高压直流输电线路的输电性能和输电安全，就必须采取科学的补偿措施对电容电流实施补偿。另外，在分布电容作用影响下，如高压直流输电线路发生运行故障，则继电器测量抗阻与故障距离间固有的线性关系就会转变为双曲线正切函数关系，这种情况下就不能采用传统的继电保护措施实施保护。
（二）过电压干扰分析
如高压直流输电线路发生运行故障，则电弧熄灭时间会相应的延长，在某些特殊情况下会导致不消弧的严重问题。同时，在电路电容因素的作用和影响下，两端开关的断开频率不可能一致，在这种环境下，行波来回折反射会对整个线路乃至系统的运行造成严重的不良影响。
（三）电磁暂态过程干扰分析
我国地域广袤，且高压直流输电线路多应用于长距离输电领域，线路总长度较长，如在线路运行过程中发生故障，其高频分量的幅值相对较大，从而会对高频分量相关滤除工作造成较大的困扰和麻烦。此时，不仅会对电气测量结果的精确度造成影响，还会降低半波算法的准确度，从而导致电流互感器发生饱和。
二、现阶段国内高压直流输电线路主要的继电保护技术分析
目前，国内高压直流输电线路应用的继电保护方案，多数由ABB或SIEMENS提供，具体方案有主保护配置行波保护、后备保护配置电流差动保护以及微分欠压保护三种，另外有少数工程采用了低电压保护技术。
（一）行波暂态量保护技术分析
如高压直流输电线路发生故障，则线路中会由故障点开始向两端传播故障行波，也就是反行波。行波保护技术就是通过监测线路中的反行波，完成对线路中故障的识别和保护。行波保护也是高压直流输电线路的主保护技术。
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行波保护技术的发展初期主要通过反行波的积分和电压微分完成内外故障的识别，并以葛南直流系统为模板，给出了相应的仿真实验结果。目前国内高压直流输电线路中运行实施的行波保护，主要分为ABB和SIEMENS两种，二者的基本原理相同，但在技术操作方面存在一些差异。前者主要依靠极波和地模波完成线路故障的识别和选择；后者则主要采用电压微分作为启动判据，借助对反行波突变量在10ms内的积分完成故障的检测。部分工程中也具有电压微分控制启动，电流突变量和电压进行故障识别的继电保护模式。
SIEMENS行波保护技术中采用了积分环节，动作时间大概在16.0~20.0ms之间，与ABB行波保护技术比较慢。也是由于积分环节的应用，SIEMENS行波保护技术可以耐受3.0%的噪声干扰，而ABB行波保护技术仅有1%的噪声干扰耐受能力。另外，两种行波保护技术的过渡电阻能力均不强，且客观存在着理论不严密、采样率要求高等问题。
（二）微分欠压保护技术分析
就微分欠压保护技术而言，其主要借助电压幅值水平和电压微分数值的检测和分析，实现对线路运行的保护。在实际应用过程中，微分欠压保护技术既是高压直流线路的主保护技术，也兼做行波保护技术的后备。
ABB与SIEMENS在微分欠压保护技术方面，均选择检测电压水平和电压微分的方式，实现对线路的继电保护。与行波保护相比，微分欠压保护的电压微分定值与其相同，但不同于行波保护电压微分上升沿延时的6.0ms，微分欠压保护技术为20.0ms。因此，微分欠压保护可以作为行波保护的后备使用，即使这样，微分欠压保护技术的耐过度电阻能力也相对较低，1000.0km线路重点故障对应的耐过度电阻不超过70.0Ω。
（三）纵联电流差动保护技术分析
从理论的角度分析，纵联电流差动保护技术采用双/多端电气量进行保护，可以确保绝对的选择性，但就纵联电流差动保护技术的实践应用来看，由于其主要利用线路两端电流简单加和构造差动判据，对于输电线路分布电容的实际影响缺乏应有的考虑，故而只有在暂态过程消失后，其判据才具有实际作用。因此，纵联电流差动保护在故障发生后的投入时间较晚，且通常需要长延时确认。对于高压直流输电线路而言，纵联电流差动保护技术仅针对高阻故障设计，属于后备保护技术。
（四）低电压保护技术分析
低电压保护在高压直流输电线路继电保护中多作为行波保护和微分欠压保护的后备保护进行应用。低电压保护仅通过检测电压幅值水平，就可以完成对线路的保护，这种继电保护技术在现有高压直流输电线路中的应用较为少见。
结语
综上所述，鉴于我国地域广袤，且能源与负荷的分布具有典型的逆向分布特征，高压直流输电技术在我国电力事业发展过程中有着重要的应用价值。因此，相关部门需全面提高对高压直流输电技术的重视，从高压直流输电线路运行干扰因素入手，加强对其继电保护技术的研究，综合提高高压直流输电线路的运行性能和运行安全，促进我国电力事业进一步的良性发展。
参考文献
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论文作者:鞠高峰,余聪昌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
标签：高压论文; 线路论文; 技术论文; 微分论文; 故障论文; 继电保护论文; 电压论文; 《电力设备》2017年第25期论文;