基于电压和电流突变量的高压直流输电线路保护原理

摘 要：高压直流输电线路是当今我国使用范围较为普遍的输电方式，在一定程度上有利于保持我国电力的有效供应，为人们便捷的生活进一步提供了保障。不过，高压直流输电线路在其运行过程中容易产生一些问题，最终阻碍电力的传输工作，继而对我国各个领域的正常发展产生了极大的威胁，为此，解决高压直流输电线路的问题已成为我国输电领域发展的重要任务。本文旨在分析以电压突变量和电流突变量为基础，高压直流输电线路的基本保护原理，从而准确判断高压输电直流线路是否具备安全性能，为其保持较为稳定的工作状态。

关键词：电压突变量 电流突变量 高压直流输电线路

现今我国逐步提高对高压直流输电线路保护工作的重视度，由于高压直流输电线路较长，工程量巨大，且需要跨越不同的地形条件，所以很容易在某一环节中出现问题，所产生的故障率会极大提高，为此，高压直流输电线路的保护工作尤为重要，这也是确保工程顺利实施的关键因素，通过本文对基于高压和电流突变量的高压直流输电线路保护原理的研究和分析，从而有效提高其保护的效率和水平，为进一步提高我国高压直流输电线路的使用效果奠定基础。

一、基于电压突变量和电流突变量的故障识别系统

（一）基于电压突变量的故障识别系统

当今我国高压直流输电线路普遍采用的是双极输电线路，为此，必须对其进行针对性地研究和分析，进一步提高双极输电线路的安全性能。双极直流输电线路主要通过三部分构成：整流站、逆变站以及输电线路。在实际操作过程中，一旦线路发生了故障，那么就会在不同线路之间产生不可避免的电磁耦合效果。也就是当线路在实施过程中会产生电流和电压，而所出现的这种情况也是当今我国为深化高压直流线路保护的研究工作所开拓的另一个新方向。如果双极输电线路出现问题，在一定程度上可通过记录电压突变量的具体情况来与比较正常稳定状态下电压变化起伏情况进行比较，从而判断引起故障的原因。

根据仿真试验的结果显示，处于正常稳定状态下的线路系统，在其两端所呈现的电压突变量要比故障产生后呈现的电压突变量小，特别是当两极直流线路具备一致的结构形态，一旦引发故障的具置不是这条直流线路，那么这两极线路相同一侧的保护测量位置所测出的电压突变量就不会产生太大的变化。

（二）基于电流突变量的故障识别系统

根据实验结果显示，如果直流线路出现问题，电流的变化情况会与正常状态下的电流变化情况产生较大的差异，二者之间存在明显的不同。根据叠加原理分析，处于正常状态下的直流线路，其电流变化情况会与产生故障的电源单独作用下的系统通过叠加的形式用以代替产生故障时的输电线路系统。

一旦直流线路内部出现了问题，那么就可以利用正常状态下的直流线路和已经产生问题的直流线路，将二者进行有效叠加，也就是让正常运行的网络系统进一步增加负电源，以便显示出电压下降的实际情况。另外，在问题电源的作用下，线路中存在的整流侧和逆变侧的电流突变量会同属于一个流向的线路。如果直流线路在内部出现问题，整流侧和逆变侧也会随着它的变化而产生同时增加的效果，也就是会促使整流侧和逆变侧的电流引起正向的突变问题，相反如果直流线路外部出现了问题，其中存在的整流侧和逆变侧就会由此产生负向的突变。

综合上面所说，根据电流突变量的具体情况可准确分析直流线路的故障问题，以电流突变的具体方向可判断直流线路产生故障的具置，辨别是内部故障，还是外部存在的故障。为进一步提高突变电力特征形式的作用效果，可以在时域中通过电流突变量在某一时刻的利用情况以提取其中的突变形态，并将所得到的电流突变量与所设定的阈值进行相互之间的比较，从而进一步了解产生电流突变的具体方向。

（三）直流线路中交流系统存在的故障问题

如果直流线路中的交流系统出现了问题，那么换流器上的电压会发生一定成度的改变，并且对直流线路的输电系统也会产生一定的干扰影响。整流侧内的交流母线发生故障，电压会随之有所下降，且这种问题会对整个运行系统造成极大的伤害，甚至影响整个工程的正常运转，提高了工程的危险程度，对人们的人身安全产生了极大的威胁。如果直流输电线路发生了这种情况，就可以将其与换流站抗器外侧产生的故障问题进行类比，可以说交流母线所引发故障问题的相关思考与电抗器外侧所产生的问题是一致的。

二、基于电压和电流突变量的高压直流输电线路保护原理及其仿真实验分析

（一）基于电压和电流突变量的高压直流输电线路的保护依据及其采取措施

根据上述得到的内容信息，可以说明如果正极线路的内部出现问题，那么这一极的整流侧的保护测量位置就会与电压突变量和电流突变量发生反方向的变化，而这一极的逆变侧的保护测量位置就会与电压突变量和电流突变量发生方向一致的变化。根据仿真实验及其相关公式原理来说，如果线路负极内部出现故障，整流侧保护测量的位置会导致电压和电流的变化，且电压和电流二者之间存在一致性，逆变侧保护测量的位置就会与电流变化情况和电压变化情况存在不一致的现象。不同区域内出现故障，其内部的电压和电流在一定程度上也会发生变化，这种保护原理主要适合在直流输电系统不同运行形态中使用，也就是说只要考虑电压突变量和电流突变量的具体方向就可以对高压直流输电线路内部进行判定。

高压直流输电线路的能量来源主要通过整流侧来汲取，所以应对故障问题判定这一情况，电流的关闭工作及其线路重新整理工作都是通过在整流侧内部加以实现的。每当逆变侧的电流变小之后，就可以基本判定问题出现逆变侧的背后，从而肯定了这属于区外引发的故障问题，那么这种情况一旦出现，是不需要对端口传输故障信息资料的。只有每当逆变侧保护装置系统产生的故障处在逆变侧前面位置的时候，才可以向整流侧提生故障的具体方向。

（二）基于电压和电流突变量的高压直流输电线路保护原理的仿真实验分析

仿真实验是准确分析结果是否具备正确性价值的关键，当今我国很多领域都以仿真实验为前提条件，用以验证判断是否正确。基于电压和电流突变量的高压输电线路保护原理，其仿真实验结果说明，通过对两极的线路进行测量，就可以进一步得出电压突变量的幅值比和阈值比，从而判断出产生故障的极。一旦发生故障的极被分析出来，就会对高压直流输电线路区内和区外的具体情况进行判断。这一环节的具体操作主要是通过电流突变量的WMM极性来完成的。通过对电压突变量和电流突变量的研究，让二者的具体方向与事故诊断情况结合在一起，从而提高高压直流输电线路的保护效率。

结语

综上所述，高压直流输电线路是我国用以输电工程的重要形式，对我国输电项目的正常进展具有一定的促进作用。本文说明通过电压突变量和电流突变量可进一步确定高压直流输电线路的保护情况，从而准确判断故障的具置，加快解决问题的效率和质量，促进我国输电工程的良好发展，为人们提供更为便捷的生活环境。

参考文献

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