超高壓輸電繼電保護

超高壓輸電重要性

超高壓輸電線路是電網系統(tǒng)重要組成部分，隨著電壓等級的提升，影響超高壓輸電線路繼電保護的因素也會增加，這也是超高壓輸電線路繼電保護中需要重視的內容。做好繼電保護，如果發(fā)生故障，繼電保護裝置可以自行切斷與故障區(qū)的聯系，并將問題反映給控制中心。若故障未在區(qū)內發(fā)生，通過不動作就可以完成設計?？偟膩碚f，在超高壓輸電線路繼電保護實現以后，無論電力系統(tǒng)處于哪種運行狀態(tài)或在運行中發(fā)生了哪種故障，繼電保護裝置都可以做出正確判斷，將損失降到最低，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。

超高壓輸電方法

電力信號處理

對于電網保護來說，它與相關暫態(tài)信號間存在一定聯系，而這些信號又具有非線性、不穩(wěn)定特征，在繼電保護實現以前，電網保護需要在傅里葉的作用下處理就好暫態(tài)信號，但在利用傅里葉的過程中卻發(fā)現這種變換方式帶有一定缺陷與不足，所以，就需要在高分辨率的作用下完成信號處理。為進一步做好繼電保護工作，HHl被應用進來，有效強化了暫態(tài)信號處理能力。通過實踐得知，隨著HHT法的運用，不僅可以有效提升超高壓輸電線路故障信號的判斷能力，還能及時消除噪音，相關工作人員也可以及時了解到故障所在。

電流差動保護

通過研究發(fā)現，電力系統(tǒng)在運行中會發(fā)現各種各樣的故障，在電力系統(tǒng)故障發(fā)生以后，勢必會出現故障信息。之所以利用電流差動完成超高壓輸電線路繼電保護，主要是由于它可以保護更為復雜的拓撲結構，同時也可以消除電流分量，并從中獲得有用故障信息。利用電流差動實現超高壓輸電線路繼電保護，就是在線路兩端設置合適的電流感應裝置，且完成連接嘲。通常情況下，處于保護狀態(tài)的電路在發(fā)生故障以后，正常部分的電流與故障電流是相同的。通過應用電流差動保護可以發(fā)現，該裝置不僅具有豐富經驗，還能夠在零序狀態(tài)下保護電流。一般在故障發(fā)生以后，負荷電流會帶來一定的負面作用，如短路出現以后，會出現線路故障，保護拒動也會隨之發(fā)生。

要發(fā)揮電流差動保護應有作用，應做好保護方案設計，由于故 障分量具有較高靈敏性，因此就要重視保護方案設計，為實現長期 獲得分量信號，可以將零序電流等作為后備保護方式，并將其與全 電流綜合在一起，實現兩者互補，只有這樣才能有效減少各種保護 所存在的不足。此外，為事實了解故障實際情況，還要將全電流保護 作為重點，只有這樣才能真正做好超高壓輸電線路繼電保護工作， 減少電力企業(yè)損失。

自適應電流保護

要做好超高壓輸電線路繼電保護，不僅要了解故障類型，還要 掌握電力運行方式，只有這樣才能確保電流保護目標得以實現。對 于電網運行來說，輸電線路和用電設施是相互關聯的，等效阻抗相 對較小，如果電動勢處于恒定狀態(tài)時，線路同點負荷電流值就會隨 之增大。所以，只有掌握了運行方式類型以后，才能對檢測線路電 流，也只有這樣才能做好電流保護工作。 在自適應電流保護中，還需要明確故障類型，對比前后基波，以 便確定好電流副值。如果發(fā)生單相短路，某些相電流值可能增加，而 余下相的電流值則不會出現變化、在兩相短路發(fā)生以后，那么它們 的電流值也會上升，增加范圍也會相同，此外其他部分則不會變化。 一般來講，在明確了故障類型以后，系統(tǒng)所發(fā)生的故障就會呈現正 反，也就是說在故障電流經過繼電保護裝置所在之處時，方向會出 現反差，所以，應控制好方向，才可以做好繼電保護工作 。2100433B

1952年瑞典首先建成了380千伏超高壓輸電線路,由哈什普龍厄到哈爾斯貝里，全長620公里,輸送功率45萬千瓦。1956年,蘇聯從古比雪夫到莫斯科的400千伏線路投入運行，全長1000公里，并于1959年升壓至 500千伏，首次使用500千伏輸電。1965年加拿大首先建成735千伏的輸電線路。1969年美國又實現 765千伏的超高壓輸電。在直流輸電方面,蘇聯于1965年建成±400千伏的超高壓直流輸電線路,此后美國、加拿大等國又建成±500千伏直流輸電線路。中國第一條±500千伏直流輸電線路──葛上線──于 1989年投入運行。1985年蘇聯建成±750千伏線路，從?；退箞D茲到坦波夫，輸送距離2400公里，輸送功率600萬千瓦,是世界上規(guī)模最大的超高壓直流輸電。

實現超高壓輸電需要解決以下許多技術課題：①超高壓運行條件下空氣及其他介質的絕緣強度特性研究。②輸電線路及輸電設備絕緣配合與絕緣水平的合理設計。③過電壓（包括內部過電壓和外部過電壓）預測及防護。④解決保持同步發(fā)電機并列運行的穩(wěn)定性問題。⑤各種運行方式下的調壓和無功功率補償。⑥超高壓輸電線路引起的電磁環(huán)境干擾，如電暈放電造成的無線電干擾、電視干擾、可聽噪聲干擾，以及地面電場強度對人體影響等。目前超高壓輸電技術已經成熟，并為許多國家普遍采用。

中國于1972年首先應用了330千伏輸電,1981年又首次建成500千伏輸電線路。截至1987年,已建成超高壓輸電線路5000多公里,并逐步形成以500千伏輸電為骨干的超高壓電力系統(tǒng)。

使用超高電壓等級輸送電能。超高電壓是指 330千伏至765千伏的電壓等級,即330(345)千伏、400(380)千伏、500(550)千伏、765(750)千伏等各種電壓等級。超高壓輸電是發(fā)電容量和用電負荷增長、輸電距離延長的必然要求。超高壓輸電是電力工業(yè)發(fā)展水平的重要標志之一。隨著電能利用的廣泛發(fā)展，許多國家都在興建大容量水電站、火電廠、核電站以及電站群，而動力資源又往往遠離負荷中心，只有采用超高壓輸電才能有效而經濟地實現輸電任務。超高壓輸電可以增大輸送容量和傳輸距離，降低單位功率電力傳輸的工程造價，減少線路損耗，節(jié)省線路走廊占地面積，具有顯著的綜合經濟效益和社會效益。另外，大電力系統(tǒng)之間的互聯也需要超高壓輸電來完成。若以220千伏輸電指標為100%，超高壓輸電每公里的相對投資、每千瓦時電輸送百公里的相對成本以及金屬材料消耗量等,均有大幅度降低,線路走廊利用率則有明顯提高。

南方電網超高壓輸電公司是國有重點企業(yè)，隸屬于中國南方電網有限責任公司。

2021年7月，入選國有重點企業(yè)管理標桿創(chuàng)建行動標桿企業(yè)名單。

本書是作者在長期教學、科研工作的基礎上，結合國內外超高壓輸電線故障分析與繼電保護技術的發(fā)展編寫而成的。

全書共八章。第一章系統(tǒng)地介紹了超高壓輸電線的參數及其故障過渡過程的理論分析和計算方法。第二章介紹和分析了幾種典型的靜態(tài)距離保護裝置的工作原理與性能。第三章介紹了高頻保護及其在超高壓輸電線路上的應用。第四、五、六章分別介紹了輸電線路微波保護、計算機繼電保護和行波保護等新的技術成就。第七章介紹了電力系統(tǒng)中的干擾及其對繼電保護的影響。第八章討論了繼電保護可靠性的研究方法及提高可靠性的措施。

本書可作為高等院校有關專業(yè)研究生的教材和本科高年級學生的選修課教材或參考書，并可供電力系統(tǒng)的科學技術人員參考。

目錄

序

第一章 超高壓輸電線路的故障分析

第二章 超高壓輸電線的靜態(tài)距離保護

第三章 輸電線路高頻保護

第四章 輸電線路微波保護

第五章 計算機保護

第六章 輸電線路行波保護

第七章 電力系統(tǒng)中的干擾及其對繼電保護的影響

第八章 繼電保護的可靠性

附錄一 孤立單導線微分方程的推導

附錄二 （1-68）—（1-79）式的推導

附錄三 （1-88）、（1-89）式的推導

附錄四 （1-96）—（1-100）式的推導

附錄五 （1-115）式的推導

附錄六 （1-123）—（1-126）式的推導

附錄七 （1-131）式的推導

附錄八 （1-151）—（1-153）式的推導

附錄九 q_k的精確化