高压直流配电线路继电保护技术浅析

高压直流配电线路继电保护技术浅析
发布时间：2021-12-28T03:04:55.875Z 来源：《中国科技人才》2021年第25期作者：孙俊黄博源杨洁赵华栋宋熙王前
[导读] 我国城市化建设突飞猛进，在电网配电设施建设的成果显著。

高压直流配电的方式具有优越的可靠性和传输容量，现如今已被广泛应用于社会各行各业。

都匀罗甸供电局黔南布依族苗族自治州 550100
【摘要】：我国城市化建设突飞猛进，在电网配电设施建设的成果显著。

高压直流配电的方式具有优越的可靠性和传输容量，现如今已被广泛应用于社会各行各业。

为保障高压直流配电稳定运行，并确保仪器设备、工作人员的安全性。

本文对直流配电线路的继电保护技术进行分析。

结合我国如今直流配电方式方法的特点及所存在的问题、继电保护技术的优势特点与作用等方面进行研究。

旨在为我国直流配电线路的继电保护技术的发展与完善提出参考性的建议和展望。

[Abstract]: China's urbanization construction is advancing by leaps and bounds, and remarkable achievements have been made in the construction of power grid distribution facilities. High voltage DC distribution mode has superior reliability and transmission capacity. Now it has been widely used in all walks of life. In order to ensure the stable operation of high-voltage DC distribution and ensure the safety of instruments, equipment and staff. This paper analyzes the relay protection technology of DC distribution line. Combined with the characteristics and existing problems of DC distribution methods in China, the advantages, characteristics and functions of relay protection technology are studied. The purpose is to put forward reference suggestions and prospects for the development and improvement of relay protection technology of DC distribution lines in China.
【关键词】：高压直流、配电线路、继电保护
[Key words]: HVDC, distribution line, relay protection
我国经济社会的高速发展使得各行业对用电的需求大大增加，尤其对于一、二线城市，工业较为发达的地区用电负荷更是呈指数型增长。

如此庞大的用电需求量给城市高压配电网络提出了更高的技术要求。

相比于高压直流配电，由于交流配电网的供电能力受到走廊紧张等因素的限制而难以满足如今社会发展的需要。

直流配电因其较大的传输容量和较高的稳定性脱颖而出，经过我国电力电气技术人员的不懈努力，经历过一系列的技术改革、体系升级后，我国的高压直流配电技术顺势而上，逐渐成为了高压配电网络的发展趋势。

1.我国直流配电继电保护现状分析
一个国家的电力电气工业的发展情况在国家的现代化建设、经济发展中具有举足轻重的地位。

无论是工业生产、交通运输、还是人民的日常生活，电力电网的完备与稳定都事关重大。

一旦供电设备造成损坏未能及时发现并采取措施，整个地区的供电网络将受到干扰。

人们的日常生活起居、工业工厂的生产加工都将有可能面临瘫痪的状况。

因此对高压直流配电系统的监测设备尤为重要。

由于高压直流配电运行过程会存在较强的干扰。

所以我国科研技术人员在继电保护技术的设备研发阶段充分考虑了抗干扰能力。

只有尽可能的消除环境、设备运行过程所产生的种种干扰因素，才能确保监测过程所采集数据的真实性和可靠性。

目前我国的继电保护技术监测设备已经具有较强的抗干扰能力，能够准确体现各个时间阶段下的高压直流供电状况。

经过实践与研究，我国在直流配电网故障特性分析、故障监测与定位、配电网络故障隔离等继电保护方面有了长足的进步。

针对直流配电进行故障分析的方法通常是采用仿真实验，结合专业经验将故障分为不同的发展阶段并对故障放电回路进行简化等效。

以此对故障电流解析表达式进行故障暂态进行解析。

通常采取直流配电故障隔离的方案有：交流侧断路器加直流侧隔离开关；换流器自清除加直流侧隔离开关和直流断路器等。

技术方案各有优势特点。

2.直流配电继电保护技术分析
（1）故障特性分析
对于高压直流配电而言，故障特性分析根据不同的换流器的不同拓扑结构对于故障进行定位、检测、隔离。

不同的拓扑结构其故障的特征也大相径庭。

通过对两电平VSC换流器型直流系统进行故障特性分析，根据换流器交流出口处不对称故障产生的零序分量会通过直流侧储能电容的接地支路形成通路，从而耦合进直流系统导致正负极储能电容电压出现共模波动现象。

通过对此特性的分析，直流侧电容中点经电阻接地的方法减小故障零序电流，就可以达到减小正负极储能电容电压的共模波动，保持储能电容两端电压稳定的目的。

另外一种常见的模块化多电平换流器相较于两电平VSC换流器而言，其高质量的波型和更低的运行损耗优势突出，并且运行控制也更加灵活。

因此被广泛应用于柔性直流输配电领域。

其拓扑结构与两电平VSC换流器存在较大差异。

模块化多电平换流器（MMC）型直流系统的直流侧不含直接并联的储能电容，使得其与两电平VSC换流器的直流系统的故障特征产生了很大的不同。

但是，无论两电平VSC换流器还是模块化多电平换流器都不具备故障阻断能力，为了避免使用造价昂贵的直流断路器并更好的适应未来多端柔性直流配电网的发展趋势，相关技术人员应当加大对具有故障自清除能力的换流器的拓扑及故障特征的研究力度。

（2）故障监测与定位
世界上电力电气技术强国早已开展了对高压直流配电技术的研究。

在我国，随着技术的不断革新，高压电力配电网络故障检测定位技术取得了实质性的进展。

由于直流配电网保护具有直流配电网对保护的动作速度要求极高； “直流成网”的直流配电网对保护的选择性要求
很高的特殊性。

因此在进行直流配电网保护原理研究时，可以充分利用直流系统的边界元件。

通过电压、电流保护、边界保护、纵联保护等方式来进行直流配电的故障检测定位工作。

通过动态监测对参数的阈值和变化情况进行掌控，能够了解仪器设备的运行情况和故障的诊断、预警。

突破了传统故障监测与定位的局限性和状态检修的滞后性。

特别是针对电力设备的早期故障排查工作带来了极大的助益。

相比于人工监测而言，仪器设备的监测过程稳定性更高。

因为机器不会像人工那样会随着时间的推移而产生心理上的懈怠和麻痹大意。

只需要设定监测设备的控制技术参数，确保各部件完好监测体系能够正常运行即可。

在一定程度上解放了劳动力，减少了技术人员的工作量的同时还提升了稳定性。

高压直流配电监测设备一经投入实际运营便获得了令人满意的经济效益，并通过不断地研发、实践，不断提高高压直流配电线路在线检测技术的实际应用能力和检测功能。

我国的电力电气工业势必会更加稳定高效的运行，进而助力我国各行各业的繁荣发展。

（3）故障隔离分析
随着科技的不断发展，我国在多个科技领域有了里程碑式的建树。

随着计算机信息技术的发展、传感技术和微电子技术的开发与应用，我国终于将电气设备故障隔离技术提升到了一个更高的层次。

现如今发展为通过利用交流断路器清除故障电流，再由直流隔离开关隔离故障；或者是改变换流器拓扑结构，实现故障电流的自清除，再由直流隔离开关切除故障线路的故障隔离方法。

也有直接利用具有直流开断能力的直流断路器切除故障的方法。

通过对比分析不同故障隔离方法的利弊特点得出结论：基于直流断路器的故障隔离方案可以将故障隔离在最小范围内，最大限度地保证非故障线路的正常运行，是未来直流配电网故障隔离的最佳选择。

综上所述，通过对高压直流配电继电保护的应用分析，我国的高压直流配电技术的发展也将整个社会带入了新的供电模式和思路，传统供电网络在这个时代面临着严峻的发展挑战。

然而，从高压直流配电和传统供电技术的关系来看，其实它们是密不可分的，高压直流配电在供电容量方面具有无法比拟的优势。

我国电力行业要对其具有的优势有一个充分的认识，不断坚持开发其固有优势，以积极适应当今时代的发展趋势，不断创新对高压直流配电线路继电保护的优化；要充分面对高压直流供电的利弊，借鉴国内外的成功经验，弥补不足，达到拓展电力行业发展空间的目的。

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