高压直流输电工程接地极监测技术分析.pdf

技术与应用
高压直流输电工程接地极
监测技术分析
艾红杰李俊霞2贾轩涛1赵静3周玉勇
(1.许继电气直流输电系统公司,河南许昌461000;2.许继集团科技部,河南许昌461000;
3.许继风电科技有限公司,河南许昌461000)
摘要高压直流输电工程中接地极状态关系到整个系统的正常运行,它不仅用于传导电流
还在金属回线-大地回线转换起着重要作用。本文介绍了高压直流输电工程中接地极监视常用的两
种技术方法:阻抗法和时域反射差值法,以溪洛渡-浙西工程和糯扎渡工程为例,分别阐述了两种
技术的原理、在实际工程中的应用以及各自的优缺点。
关键词:高压直流;接地极;阻抗法;时域差分法
The Analysis of Electrode Line Supervision Technology in HVDC Project
Ai Hongjie Li Jia Xuantao' Zhao Jing Zhou Yuyong
(1. XJ Electric Corp Ltd, Xuchang, He'nan 461000
Technolgy and Scienca Department of XJ Group He'nan Xuchang 461000;
3. XJ Wind Power Technology Company He'nan, Xuchang 461000
Abstract The normal operation of high-voltage DC transmission projcct is related to of the State
of Electrode line(EL) EL is not only used in the conduction current, also in the metal loop-ground loop
transformation plays an important role. this paper intrduced two technolygy generally used in impedance
monitoring of H VDC transmission project: impendence method and time domain difference
method(DTDR). Take xiluodu-zhejiang project and Nuozhadu project as an example, this paper
respectively expounds the principle of two kinds of technology, in the practical engineering application,
and the advantages and disadvantages of each
Keywords: HVDC transmission; electrode line; impendence:; DTDR
随着电力科学技术的发展和经济发展的需要
术的原理和应用进行阐述,并分析了各白的优缺
高压直流工程建设越来越广泛,高压直流输电工程点。
中,接地极起着传导电流及钳制电位的作用,它
且发生故障或接地极线工作状况不明确,则系统无1阻抗法
法安全可靠的进行金属回线-大地回线或者平衡运1.1阻抗法的原理
行-不平衡运行模式的转换;另外一方面,接地极引
阻抗法的基本原理就是对电极线路注入一个高
线异常运行可能会对临近的通讯设施造成通讯干频正弦脉冲,此高频正弦脉冲的电压电流会随着接
扰?,在故障处可能还会造成人身伤害或者金属设地极的阻抗变化而变化,通过监测设备实时采集此
备的腐蚀。因此当高压直流输电系统运行时对接地脉冲电压电流,如果接地极运行方式变化或故障,
极运行及绝缘状况进行监测是十分必要的。
接地极阻抗就会变化,此时监测的电流电压就会变
目前接地极引线故障监测方法主要有ABB公化。通过高频脉冲电流电压的计算,即可得到接地
司的阻抗法及西门子公司应用的差分时域反射法。极线路的阻抗,与死区值的比较,就能判断出接地
本文以溪浙西工程和糯扎渡工程为例,对两种技极线路运行的状态,实现监测功能?
205年第9期国水109
技术与应用
溪洛渡-浙西特高压直流输电工程为例,如图所
示软件程序中产生高频正弦波频率为13.95kHz,在
考虑工程造价的前提下,高频正弦脉冲的频率越高
越好,设置为13.95kHz是为了避开直流电流中的特
征谐波。经功率放大器放大后,通过信号电缆送至
匹配变压器,匹配变压器实现信号电缆阻抗和电极
图2溪浙工程接地极阻抗监视板卡配置
线路阻抗的匹配,并对主电路和控制电路进行隔离。
当直流系统运行方式在双极、单极大地回线、
注入滤波器是一个LC串联谐振回路,谐振频率∫设单极金属回线以及直流场隔离之间转换时,接地极
定在1395kHz,高频正弦脉冲能够通过此谐振回路,通过不同的线路和设备连接到直流中性母线。中性
注入电极线路中。图1中的两个IC并联带阻滤波得线与接地极之间的阻波器有一定帯宽,不能提供
器是为了阻止高频正弦信号进入直流场,靠近电极完全的14kHz的退耦,这觥导致了不同运行模式下
侧带阻滤波器并联了一个电阻,此电阻是为了防止有不同的阻抗。
高频信号在阻斷处形成全反射,并为其提供回路。
监测软件中设定了各运行方式下对应的阻抗和
直流电流通过带阻滤波器的电感进入接地极形成回死区值(溪浙工程为302),当测量到的阻抗值超出
路,直流主回路和监测回路相对独立,保证了监测了死区范围,并持续了一定的时间,便判断此时接
回路的稳定性和可靠性。
地极出现了异常,实现了对接地极阻抗的监测。
1.2阻抗法的缺点分析
PS860
电压
信号
带阻滤波器带阻滤波器
阻抗法有其不可避免的缺点,如无法确定故障
软
中性母线
电极线路
能信号
类型及位置,检测原理只是计算阻抗值的变化,是
功率
送注入送至
否出现了故障或异常,无法判断故障的位置和类型
制}放大器
液器控刹端
注入滤波器
故障监测结果受接地过渡电阻以及整定值影响很
正弦
oooo oooo
变压器
大,易出现误动或拒动等
振衝器
信号电缆信号电缆
电极
2时域差分法
图1溪浙工程接地极阻抗监视原理图
时域差分法的原理
图2中XS860为高频正弦脉冲产生板卡,
在靠近直流场侧两根接地极线上冋时施加矩形
XS862G为检测放大器板卡,采样取值功率放大器电压脉冲,脉冲在接地极引线上传播,到达接地极
二次侧的电压和电流。检测放大器板卡PS862G实时被反射,形成特征反射波。如果线路发生故障
时采集监测脉冲信号的四个量Ut(电压的实部)、故障处形成波阻抗奇异点,该点会反射施加的信号
U。(电压的虚部)、1(电流的实部)和1o(电流脉冲,在接地极分裂点外形成一个额外的反射脉冲,
的虚部),将此信号送入PS860进行计算,便可得到:通过专用设备分析此反射脉冲,以此判断是否接地
RE Z MEAS=(Uびポ1+U。1o)(2+Io2)
极是否存在故障或异?。
脉冲信号在接地极传播过程中的畸变和衰减越
即为阻抗的实部
小,能够监测的