浅谈高压直流输电对交流电网继电保护影响王元宏

浅谈高压直流输电对交流电网继电保护影响王元宏

关键词:保护;输电;直流输电;交流

前言

现阶段在电网的建设过程之中存在较多问题的是交流电网建设过程之中的继电保护问题。这一问题对电网的稳定性和电网寿命造成了较大的影响,在日常的工作之中,相关人员应该加强对这一问题的认识和研究。通常出现这一问题的位置为高压直流输电线路的交流母线通过多条线路,多个落点接入到交流电网之中。针对这一现象导致的问题可以采用多种解决方式,例如对含有直流馈入的电网进行模拟分析;在接入的位置处应用小型继电保护装置。

1.高压直流输电继电保护现状和存在的问题

1.1现状简介

自我过成立以来,我过就加强了对电力系统的建设,在建设的过程之中面对直流输电接入到交流电网的继电保护产生的影响,大力发展了换流技术。现阶段我过大部分长距离高压输电线路之中通常采用的均是半控型器件。在实际的工业生产和民众生活之中常用的直流输电系统则为全控型器件组成。受构成器件的影响,我过现阶段的高压输电系统由最初的两端系统逐步的升级改造为多段系统。此外高压输电的方式也逐渐的多样化,由最初的海底电缆逐步的发展到电缆和架空线路共存。高压直流输电在实际的应用之中表现出了诸多的优点,因此解决高压直流输电过程之中存在的一些问题对于推动整个高压直流输电的进一步发展具有积极的意义。

1.2存在问题概括

目前在实际的电网建设之中使用的继电保护装置主要是由两家公司生产,其依据工作原理的不同的又分为多种类型。从实际的效果看着两家公司的产品都存在以下几个方面的共同问题:一是继电保护装置的设计思想、设计理念较为陈旧,无法满足现阶段高压直流输电的需要;二是继电保护设施设计存在局限性,未从整个体系出发导致了实际应用过程之中可实施性较差;三是继电保护装置自身过于脆弱,导致工作人员无法及时有效的排除故障;四是备份系统几乎没有,一旦正在使用的继电保护装置出现故障,则无法采用及时高效的手段恢复电网的正常运行。从整体上看可以将现阶段高压直流输电和交流电网结合过程之中存在的继电保护问题总结为保护手段过于单一,无有效的备份措施,一旦系统之中继电保护装置出现故障,无法及时有效的解决出现的问题,将对电网的工作造成影响。

2.常用继电保护技术

2.1行波保护

在进行高压直流输电的过程之中行波保护是高压输电线路的主要保护机制之一。其工作原理为首先对高压直流输电线路之中的故障点进行判断,判断完成后以故障点为中心向线路的两侧发出反行波,进而使工作人员对故障点进行准确的分析。在实际的工程应用之中行波保护的手段又分为两种。这两种方式各自有自身的优缺点,实际应用时通常结合使用。

2.2微分欠压保护

在高压直流输电过程之中发挥保护作用的第二种方法是微分欠压保护法。其工作原理是通过对输电线路之中的电压相关数值进而判断和分析可能存在的故障。这种保护方式同行波保护相比较,检测故障的速度较慢,但是检测的准确度较高。

2.3差动保护

差动保护是高压直流输电过程之中最重要的后备保护措施。其工作原理为借助线路之中两端的电气量判断故障点,在实际的应用之中这种保护方式仅用来消除线路之中存在的高阻类型的故障。现阶段采用的差动保护方式在理论上未充分考虑电容、电流等问题,因此在实际使用之中检测速度较慢且检测准确度较低。

3.直流输电的影响机理分析

交流和直流再电磁特性上存在的差异使行波和差动检测方式在实际的检测过程之中都出现了一定的差异,无法对电网之中存在的故障进行准确的判断。在现实之中实际应用的电网,直流不是从单一的接口接入到交流电网之中,而是通过多个回路和多个落点接入到交流电网之中。在直流和交流混合组成的电网之中线路出现短路电流的可能有两种:一是直流输入电流之中出现了短路电流;二是交流电路之中出现了短路电流。直流电流之中出现短路电流和交流电路之中出现短路电流最终影响存在比较明显的区别。在进行直流和交流的连接时采用特殊的拓扑结构,使直流电流和交流电流都经过一个特定的检测区域,在这一个区域之中对直流和交流进行检测进而判断出可能的故障是出现在直流电流之中还是出现在交流电流之中。在确定了故障可能存在的电流类型之后,再采用针对直流和交流的检测方法分别对电流进行检测。进而有效的提升了整体的故障排除速率。

4.直流输电对交流的保护措施

4.1直流通过多接点和多线路进入交流网

在直流输电设计的过程之中就应该考虑到如何并入到交流电网之中的问题。在实际的施工过程之中应该使直流尽可能多线路的输入到交流电网之中。交流电和直流电应该共同经过某一个特定的检测区域以实现对可能存在的问题的检测。

4.2仿真分析

随着计算机技术的不断发展,技术人员能够在计算机上对电网系统的运行情况进行适当的模拟。在工程实践之中可以根据实际的工程条件建立计算机虚拟模型,在模型之中对系统之中可能存在的问题进行深入的模拟、分析和研讨。对在模拟分析的过程之中发现可能存在问题的继电器相关设施进行必要的检修和更换,以此避免系统出现真实的故障,提升系统运行的稳定性和可靠性。

5.小结

直流和交流在电磁特性等多个方面存在较大的差别,依据直流和交流之间在电磁等多个方面的差别来提升对继电器等相关设备的保护水平是一个具有较强实际研究意义的课题。在现实的电力工程实践过程之中应该从电力系统设计伊始就明确对继电器等相关设备的保护理念。此外本文对直流和交流之间的相互影响机理进行了初步的分析并提出了利用这一机理进行继电器保护的措施。

参考文献

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