论文部分内容阅读
地址： 广东省湛江市霞山区海滨西2路4号对面 邮编：524000 陈茜 收 联系电话：15920323310
摘要：近年来，国内电力系统网络发展迅速，随着高压电网建设的开展，对高压线路的保护装置也有了更高的要求。高压线路保护装置即是保护高压线路安全运行的装置，保护装置对电力网络的安全与稳定性都有较大的影响。在线路发生故障时，保护装置要求能够快速动作。本文中，阐述了目前高压线路保护装置技术所存在的问题，并提出了一些新的高压线路保护装置技术。
关键词：高压线路；保护装置；技术应用；线路保护
引言
随着我国电力系统网络的发展，电力网络自动化水平逐渐提高。社会经济的发展使得国内用电负荷越来越大。为解决该问题，需建设大量超高压等级的输配电线路。近年来，我国提出“西电东送”的输配电策略，特高压1000kv的电网建设逐渐展开，需要大量高性能的线路保护装置。对于高压电力线路保护装置的性能要求也在逐渐提高，线路保护需要更多的适应变电站自动化的要求，同时也得满足智能电力网络的接口要求。目前常见的高压线路保护主要有速断保护功能、过流I段保护功能、过流II段保护功能、以及零序过流保护与零序过压保护等。
现如今有很多高压线路保护的装置，各装置基本上都能实现全部主保护以及后备保护的功能，例如WXB-15型微机高压线路保护装置与LFP-943A高压线路保护装置。我国电力系统规定对220kv及以上的高压输配电线路保护还需实现双重化的功能。目前一般有三种高压线路保护的配置模式：一种是方向纵联保护、距离保护、零序保护以及重合闸的保护方式结合，一种是距离纵联保护、距离保护、零序保护与重合闸的保护方式结合，最后一种是电流差动保护、距离保护、零序保护与重合闸的保护方式结合。
1、目前高压线路保护装置技术所存在的问题
1.1 保护装置未能准确识别系统状态
目前国内采用的保护装置方案一般是按照启动时刻为基准来展开随后的故障处理的方式，针对高压线路的保护来说，这种方案并不合理。要求启动元件整定的灵敏度高，从而在各种可能的故障下确保保护都能动作，因此启元件动作的时刻并不是在故障发生的时刻，由于一般的线路距离保护以启动时刻为基准采用快速段保护方式，实现近端故障快速切除和末端暂态超越不超标的功能，这样的方式使得暂态超越试验动作时间较长，不能满足快速动作的要求。同时，对于电力系统某一小的扰动将会导致启动后一段时间内产生的故障超过标准值。
高压线路的微机距离保护一般在150ms后（以启动时刻为基准）进入震荡闭锁处理模块，保护采用短时开放的模式，可靠性能较高，但由于其元件过于灵敏，电力系统中所发生的小扰动在启动后发生故障将导致保护装置延时动作。
当系统运行于非全相状态时，存在零序电流，此时对于保护装置需要求退出一些会误动作的保护元件。当对非全相状态漏判时，保护装置的整体性能会受到一定的影响。现如今某些装置判定系统是否处于非全相状态的方法并不准确，导致优先重合侧的保护装置在单相跳闸后误动作，认为系统已恢复三相运行状态。
1.2 震荡情况下保护误动
目前的高压线路保护装置在震荡情况保护会发生误动作，而且在震荡过程中发生故障时，无法确保保护的正确动作。在震荡情况下，一般采用延时动作的方法确保装置的正确动作，对于故障能够选相以及阻抗量的正确计算并不作太严格要求。而对于工作人员来讲，则是希望在该震荡情况下装置的保护性能指标不受影响。
在故障开发条件满足的情况下，通过序分量和计算阻抗来实现选相元件，这样的方法导致在一些故障情况下，只有在两端电势角摆到一定的要求范围内才可以开放，使得保护装置延时动作，甚至引起保护拒动。
1.3 不能确保各种电网结构下保护性能的一致性
当系统在同一点出现发展性故障时，可通过采用选相元件，使得故障类型变换后满足测试标准。对于系统的二次故障，当一次故障被成功切除后，利用非全相故障处理模块切除二次故障，也可满足各项的性能指标要求。对于正反向复故障的情况，如果该相序不同，那么远端保护装置只能选择三跳来确保单通道高频保护，而对于近端保护装置则希望选择跳闸，在这样的情况下是不能保证在各种电网结构下线路保护性能的一致。
2、新装置技术的应用
2.1 状态识别与自适应
在电力网络系统中通过准确识别系统状态，可及时处理一些电力问题。如图1所示为DF3621高压线路保护装置，应用该装置改变先前以启动时间为基准的调节方案，将元件的电流以及电压波形作为数字滤波器、调节保护范围以及调节方向元件动作范围的基准值，采用数字滤波器可减少由于故障暂态分量中非周期分量以及高次谐波分量的不同所带来的谐波增大的可能性。采用数据窗计算保证数据的真实可靠，使得在任何情况下系统信号的畸变对装置的保护性能不会造成太大的影响，也使得保护装置在暂态超越指标范围内快速切除系统故障。
可采用状态预测算法识别震荡情况下的状态，在系统发生震荡前投入震荡闭锁处理模块，在系统小扰动启动后在震荡情况下发生故障时确保装置的保护性能。对于非全相状态的识别，采用系统保护元件曾经的感受行为以及变化行为，从而定位一次系统的非全相状态识别。
2.2 震荡情况下的选相处理
在DF3621高压线路保护装置中，采用基于模型识别方法的新型选相元件，从而可解决系统震荡情况下出现的问题。该模型利用保护安装处以及故障点处的各个序量关系，推出该系统的故障类型。该保护装置中的选相元件所需的开放条件的灵敏高，因此使得系统工作在任何状态下都能够进行选相，提高了线路保护的选跳正确率。
2.3 投入灵敏度高的复故障检测元件
通过增加灵敏度较高的复故障检测元件可以解决系统转换性故障的问题。将该元件投入选相元件，然后对电流的序分量以及电压的序分量的数据进行综合分析，从而得出正确的选相结果。
2.4 高阻接地故障
与测量元件不同的是，距離保护元件对于线路接地保护的耐过度电阻能力要求较高，在保护范围内，即使测量的误差较大也可保证保护装置的正确动作，对于线路的不同保护点处，其保护性能也不相同。因此在保护范围末端，距离元件的耐过度电阻能力应相对较弱。线路保护末端的高阻单相接地故障时的测量元件由基于零序电流修正的测距算法来确定，确保保护范围内具有较高的耐过度电阻的能力。
3、结语
随着我国大量超高压电力网络的建设，对于高压线路保护装置的性能要求也逐渐提升。现如今，高压线路保护装置的应用技术还存在一定的问题，可通过DF3621高压线路保护装置实现电力系统状态的识别与自适应；通过适当的选相处理，提高系统的正确动作率；随着用户需求的提高，需要进一步的革新保护技术，从而确保高压线路的保护性能的完善。
参考文献
[1]赵跃刚，李祺.高压线路保护装置技术应用分析[J].天津电力技术.2010（1）.
[2]周泽昕，周春霞，王仕荣等.微机线路保护装置在动模试验中出现的一些问题[J].电力系统自动化.2011（8）.
[3]沈国荣，郑玉平等.保护在特殊故障时的性能分析[J].电力系统自动化.1999（7）.
摘要：近年来，国内电力系统网络发展迅速，随着高压电网建设的开展，对高压线路的保护装置也有了更高的要求。高压线路保护装置即是保护高压线路安全运行的装置，保护装置对电力网络的安全与稳定性都有较大的影响。在线路发生故障时，保护装置要求能够快速动作。本文中，阐述了目前高压线路保护装置技术所存在的问题，并提出了一些新的高压线路保护装置技术。
关键词：高压线路；保护装置；技术应用；线路保护
引言
随着我国电力系统网络的发展，电力网络自动化水平逐渐提高。社会经济的发展使得国内用电负荷越来越大。为解决该问题，需建设大量超高压等级的输配电线路。近年来，我国提出“西电东送”的输配电策略，特高压1000kv的电网建设逐渐展开，需要大量高性能的线路保护装置。对于高压电力线路保护装置的性能要求也在逐渐提高，线路保护需要更多的适应变电站自动化的要求，同时也得满足智能电力网络的接口要求。目前常见的高压线路保护主要有速断保护功能、过流I段保护功能、过流II段保护功能、以及零序过流保护与零序过压保护等。
现如今有很多高压线路保护的装置，各装置基本上都能实现全部主保护以及后备保护的功能，例如WXB-15型微机高压线路保护装置与LFP-943A高压线路保护装置。我国电力系统规定对220kv及以上的高压输配电线路保护还需实现双重化的功能。目前一般有三种高压线路保护的配置模式：一种是方向纵联保护、距离保护、零序保护以及重合闸的保护方式结合，一种是距离纵联保护、距离保护、零序保护与重合闸的保护方式结合，最后一种是电流差动保护、距离保护、零序保护与重合闸的保护方式结合。
1、目前高压线路保护装置技术所存在的问题
1.1 保护装置未能准确识别系统状态
目前国内采用的保护装置方案一般是按照启动时刻为基准来展开随后的故障处理的方式，针对高压线路的保护来说，这种方案并不合理。要求启动元件整定的灵敏度高，从而在各种可能的故障下确保保护都能动作，因此启元件动作的时刻并不是在故障发生的时刻，由于一般的线路距离保护以启动时刻为基准采用快速段保护方式，实现近端故障快速切除和末端暂态超越不超标的功能，这样的方式使得暂态超越试验动作时间较长，不能满足快速动作的要求。同时，对于电力系统某一小的扰动将会导致启动后一段时间内产生的故障超过标准值。
高压线路的微机距离保护一般在150ms后（以启动时刻为基准）进入震荡闭锁处理模块，保护采用短时开放的模式，可靠性能较高，但由于其元件过于灵敏，电力系统中所发生的小扰动在启动后发生故障将导致保护装置延时动作。
当系统运行于非全相状态时，存在零序电流，此时对于保护装置需要求退出一些会误动作的保护元件。当对非全相状态漏判时，保护装置的整体性能会受到一定的影响。现如今某些装置判定系统是否处于非全相状态的方法并不准确，导致优先重合侧的保护装置在单相跳闸后误动作，认为系统已恢复三相运行状态。
1.2 震荡情况下保护误动
目前的高压线路保护装置在震荡情况保护会发生误动作，而且在震荡过程中发生故障时，无法确保保护的正确动作。在震荡情况下，一般采用延时动作的方法确保装置的正确动作，对于故障能够选相以及阻抗量的正确计算并不作太严格要求。而对于工作人员来讲，则是希望在该震荡情况下装置的保护性能指标不受影响。
在故障开发条件满足的情况下，通过序分量和计算阻抗来实现选相元件，这样的方法导致在一些故障情况下，只有在两端电势角摆到一定的要求范围内才可以开放，使得保护装置延时动作，甚至引起保护拒动。
1.3 不能确保各种电网结构下保护性能的一致性
当系统在同一点出现发展性故障时，可通过采用选相元件，使得故障类型变换后满足测试标准。对于系统的二次故障，当一次故障被成功切除后，利用非全相故障处理模块切除二次故障，也可满足各项的性能指标要求。对于正反向复故障的情况，如果该相序不同，那么远端保护装置只能选择三跳来确保单通道高频保护，而对于近端保护装置则希望选择跳闸，在这样的情况下是不能保证在各种电网结构下线路保护性能的一致。
2、新装置技术的应用
2.1 状态识别与自适应
在电力网络系统中通过准确识别系统状态，可及时处理一些电力问题。如图1所示为DF3621高压线路保护装置，应用该装置改变先前以启动时间为基准的调节方案，将元件的电流以及电压波形作为数字滤波器、调节保护范围以及调节方向元件动作范围的基准值，采用数字滤波器可减少由于故障暂态分量中非周期分量以及高次谐波分量的不同所带来的谐波增大的可能性。采用数据窗计算保证数据的真实可靠，使得在任何情况下系统信号的畸变对装置的保护性能不会造成太大的影响，也使得保护装置在暂态超越指标范围内快速切除系统故障。
可采用状态预测算法识别震荡情况下的状态，在系统发生震荡前投入震荡闭锁处理模块，在系统小扰动启动后在震荡情况下发生故障时确保装置的保护性能。对于非全相状态的识别，采用系统保护元件曾经的感受行为以及变化行为，从而定位一次系统的非全相状态识别。
2.2 震荡情况下的选相处理
在DF3621高压线路保护装置中，采用基于模型识别方法的新型选相元件，从而可解决系统震荡情况下出现的问题。该模型利用保护安装处以及故障点处的各个序量关系，推出该系统的故障类型。该保护装置中的选相元件所需的开放条件的灵敏高，因此使得系统工作在任何状态下都能够进行选相，提高了线路保护的选跳正确率。
2.3 投入灵敏度高的复故障检测元件
通过增加灵敏度较高的复故障检测元件可以解决系统转换性故障的问题。将该元件投入选相元件，然后对电流的序分量以及电压的序分量的数据进行综合分析，从而得出正确的选相结果。
2.4 高阻接地故障
与测量元件不同的是，距離保护元件对于线路接地保护的耐过度电阻能力要求较高，在保护范围内，即使测量的误差较大也可保证保护装置的正确动作，对于线路的不同保护点处，其保护性能也不相同。因此在保护范围末端，距离元件的耐过度电阻能力应相对较弱。线路保护末端的高阻单相接地故障时的测量元件由基于零序电流修正的测距算法来确定，确保保护范围内具有较高的耐过度电阻的能力。
3、结语
随着我国大量超高压电力网络的建设，对于高压线路保护装置的性能要求也逐渐提升。现如今，高压线路保护装置的应用技术还存在一定的问题，可通过DF3621高压线路保护装置实现电力系统状态的识别与自适应；通过适当的选相处理，提高系统的正确动作率；随着用户需求的提高，需要进一步的革新保护技术，从而确保高压线路的保护性能的完善。
参考文献
[1]赵跃刚，李祺.高压线路保护装置技术应用分析[J].天津电力技术.2010（1）.
[2]周泽昕，周春霞，王仕荣等.微机线路保护装置在动模试验中出现的一些问题[J].电力系统自动化.2011（8）.
[3]沈国荣，郑玉平等.保护在特殊故障时的性能分析[J].电力系统自动化.1999（7）.