針對半波長線路主保護面臨全線速動性的問題，強電磁工程與新技術國家重點實驗室（華中科技大學）的研究人員陳樂、彭詠泉、林湘寧、李正天、金能，在2019年第24期《電工技術學報》上撰文，從線路行波故障測距的基本原理入手，提出滿足半波長線路快速切除故障要求的新保護原理，試圖實現在不依賴雙端通信的基礎上實現接地故障的快速識別和線路絕大部分範圍接地故障的覆蓋。
電力塔
隨著超遠距離超大功率的電力傳輸需求與日俱增，交流半波長輸電技術因具有無功功率自平衡、無靜穩極限等運行優點，有利於充分發揮特高壓交流輸電技術的優勢，在其問世80餘年後再次引起學術界與工程界的廣泛關注。為此，國家電網公司就半波長輸電技術立項開展專題研究，於2017年最新制定《國家電網公司繼電保護技術發展綱要》，明確將“推進半波長輸電線路保護新技術研究”列為需優先發展的繼電保護前瞻性技術專題。
雖然目前的半波長輸電技術在理論和工程應用方面仍存在系統穩定性、過電壓耐受能力等可行性的爭議。但隨著電網技術的發展，新的解決方式不斷被引入，其所具有的應用潛力也將得到挖掘與開發。
在繼電保護領域，半波長交流輸電面臨的挑戰主要有兩個：其一，超長輸電距離導致顯著的分佈參數特性以及傳播函數的衰減，現有的幾乎所有的線路主保護、尤其是距離類和差動類的保護均不再適用；其二，超長輸電距離縱聯保護的兩側數據交互時間增長，保護出口動作速度被延長至若干周波，不利於系統的安全穩定運行。
近年來我國繼保工作者針對半波長線路保護已經相繼開展了諸多原創性工作，並提出了相應的適用保護方法。目前的一致觀點是：半波長線路100%無死區主保護宜採用縱聯電流差動保護。
- 有學者基於分佈參數模型，詳細分析了差動保護的靈敏性問題，並提出了改進方案。
- 有學者提出了基於貝瑞隆模型的半波長交流輸電線路電流差動保護原理，並做了進一步改進，實現了區內外故障的有效區分。
- 有學者研究了半波長輸電線路故障後的方向特性。
- 有學者分析了線路頻變參數對半波長輸電線路行波差動保護的影響，指出使用工頻分量能夠有效地避開線路頻變參數的影響。但是，縱聯保護在半波長線路上應用時存在動作延時過長的痼疾。由於半波長線路極長，通過光纖進行信息單向傳輸的時延就達到15ms，加上故障波的傳播時間，嚴重影響了保護的速動性，這在特高壓輸電系統中顯然無法接受。
利用單端信號進行故障判別與定位避開了信號的傳輸，是解決信號通路障礙的有效方法。
- 有學者提出了一種基於故障行波全波形信息的混聯輸電線路單端定位方法，基於故障行波的傳輸特性和折、反射機理，截取時間窗進行故障行波時頻譜矩陣分析，可實現全線準確故障定位。但是由於其需要故障行波的全波形信息，對於半波長輸電線路來說所需時間過長，無法滿足保護的速動性。
- 有學者也提出一種特高壓直流輸電線路單端電流方向暫態保護方法，利用區內區外故障電流突變方向與經過逆變側後的故障信號最高頻的差異來識別區內外故障。這些利用單端信號量進行故障定位與識別的方法給予了半波長保護新的思路。
由架空線路的麥克斯韋方程求解結果可知，故障後，線模行波和零模行波將以不同的速度傳播，通過檢測線模行波與零模行波到達時間差，理論上能實現故障位置的確定，這一原理可應用於單端故障測距，構成單端就地量保護。
對此也有研究者針對半波長保護開展了單端就地量保護原理的研究。
- 有學者提出了一種改進距離相間保護，改進判據的測量阻抗在半波長輸電範圍內單調變化。基於這一特性，設計出一種可用的單端量距離保護。但是，該判據無法識別接地故障，而線路故障中90%以上的故障為接地故障，因此該判據的有效作用域比較有限。
- 有學者提出了自由波能量保護，實現出口附近故障的加速切除。但是，對於非出口處的絕大部分故障，該判據仍無能為力。
為了進一步提高基於單端量保護的性能，強電磁工程與新技術國家重點實驗室（華中科技大學）的研究人員，針對現有半波長線路縱聯類保護動作速度受兩側數據交換固有時延制約、動作速度無法進一步提升，且現有就地類保護存在誤/拒動風險的問題，從單端波速度差行波測距原理入手，基於半波長線路行波線模分量與行波零模分量在考慮頻變參數時的波速與衰減特性，分析了線-零模行波到達時差的特點，設計了基於數學形態學的行波到達時刻識別判據，實現了對接地故障發生位置的判別。
圖1 仿真系統
同時，研究者將測距判據與方向判據、選相判據相結合，構造了適用於半波長線路的測距式超高速就地主保護。所提判據能在近端故障發生後0.1ms動作，即便是遠端故障，動作速度也顯著快於縱聯類保護以及現有的就地式保護，具備突出的速動性優勢。
同時，所提判據單獨工作時的覆蓋距離範圍達到2980km，為全線範圍的99.3%，形成了準全線速動就地式主保護，並基於DSETT可實現半波長線路全線範圍內的快速動作。由於兩頭覆蓋範圍均能達到99.3%，即便通道完全失效，所提判據仍能獨立迅速響應發生在線路98.6%範圍內的故障並在半個周波內予以切除。
相關研究成果已發表在2019年第24期《電工技術學報》上，論文標題為“面向接地故障辨識的半波長線路測距式超高速就地主保護新原理研究”，作者為陳樂、彭詠泉、林湘寧、李正天、金能。
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