同桿雙回線路繼電保護(hù)原理

摘 要:介紹同桿雙回線路繼電保護(hù)技術(shù)的特點(diǎn)、保護(hù)原理、研究和應(yīng)用進(jìn)展，以及實際投運(yùn)同桿雙回線路的保護(hù)配置情況。對同桿雙回線路繼電保護(hù)技術(shù)的研究及工程應(yīng)用作了分析和展望。

關(guān)鍵詞:同桿雙回線路 繼電保護(hù) 原理及應(yīng)用

中圖分類號:TM712文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(a)-0071-011 雙回線路繼電保護(hù)的特點(diǎn)

1.1 互感的影響

電網(wǎng)在實際運(yùn)行中，導(dǎo)線之間不可避免的會存在互感的問題。同一回線之間存在這種情況，同桿雙回線之間也同樣面臨這個問題。如果遇到故障，雙回線上的電流與電壓受本線路運(yùn)行狀態(tài)的影響，也與另一回線電氣量感應(yīng)有著密切關(guān)系。零序互感比其他任何感應(yīng)影都要明顯和嚴(yán)重，如果無法采取緊急應(yīng)對方法，十分可能造成嚴(yán)重后果。

1.2 跨線故障選相

保護(hù)裝置對跨線故障選相有時候會出現(xiàn)誤判，對系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生影響。因此，十分有必要找到一種有效的跨線故障甄別方案，確保線路一旦發(fā)生類似故障時能夠得到及時處理，以保證兩側(cè)系統(tǒng)的聯(lián)系穩(wěn)定。

1.3 自動重合閘的設(shè)置

同桿并架線路如果出現(xiàn)跨線永久性故障，且兩回線重合閘配合不當(dāng)，將會直接對系統(tǒng)產(chǎn)生致命的破壞。如果雙回線是兩側(cè)系統(tǒng)主要的聯(lián)系工具，則須認(rèn)真對待如何處理兩回線的重合閘的設(shè)置方式，設(shè)計原則就是確保跨線故障排除后，兩側(cè)系統(tǒng)依然可以平穩(wěn)地運(yùn)行，以此不斷加強(qiáng)電網(wǎng)的運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1.4 不同運(yùn)行方式下保護(hù)靈敏度的差異

同桿雙回線有多種運(yùn)行方式，諸如單回線運(yùn)行、雙回線運(yùn)行、雙線組合全相運(yùn)行、雙回線或單回線非全相運(yùn)行等。由于回線之間存在互感現(xiàn)象，因此不同的運(yùn)行方式下產(chǎn)生的故障，其線路故障電壓和電流都會因運(yùn)行方式的不同而有所區(qū)別，也由此會造成不同的運(yùn)行方式下的保護(hù)靈敏度也有所差別。因此，要特別注意在不同的運(yùn)行方式下保護(hù)配置方案和定值的適應(yīng)性和靈敏度存在差異的問題。

1.5 更高的可靠性要求

一般來說，雙回線傳輸?shù)墓β室笥趩位鼐€傳輸?shù)墓β剩鋬蓚?cè)系統(tǒng)之間的聯(lián)系更趨緊密，電網(wǎng)系統(tǒng)的對其的安全穩(wěn)定性要求更高。在同桿雙回線路中，其對運(yùn)行可靠性的要求更高，因此保護(hù)裝置要在最短的時間里正確地排除故障線路。

2 同桿雙回線路繼電保護(hù)原理及應(yīng)用

2.1 縱聯(lián)距離保護(hù)

對同桿雙回線路的保護(hù)，一般采用縱聯(lián)距離(方向)保護(hù)方案，這是為了應(yīng)對通道條件不具備的情況或迎合主保護(hù)動作原理的雙重化配置要求。由于線間互感的存在，相比傳統(tǒng)單回線路，雙回線路中縱聯(lián)距離和縱聯(lián)方向保護(hù)的配置方案要復(fù)雜得多。互感效應(yīng)容易使接地距離保護(hù)受到鄰線零序電流的干擾，從而被迫縮小保護(hù)范圍，因此，通常在整定時，將單側(cè)距離保護(hù)的動作范圍縮短。使用鄰線零序電流補(bǔ)償方法，雖然可以有效降低零序互感效應(yīng)，但直接增加了運(yùn)行管理的工作量。一旦出現(xiàn)跨線故障，計算出來的阻抗測量元件結(jié)果可能嚴(yán)重偏離實際短路阻抗，從而導(dǎo)致保護(hù)誤動或同桿并架線路時面臨更多影響。使用兩回線的六組電氣量的方法來計算阻抗，可確保距離保護(hù)在不同故障下的動作正確，同時，由于該方案涉及兩回線的電氣量，因此要犧牲一部分靈活性和可靠性。

2.2 分相(分線)電流縱差保護(hù)

分相電流差動保護(hù)是目前同桿雙回線最理想和應(yīng)用最為廣泛的保護(hù)之一。其原理為，按相比較線路兩側(cè)電流的幅值及相位。一旦兩側(cè)的電流差或者相位超出了動作值的范圍，則同時按相排除線路兩側(cè)的故障。過去的分相電流差動保護(hù)在雙回線中，實際體現(xiàn)為分線差動的方式，這是因為每相同桿雙回線路都有兩回出線。系統(tǒng)負(fù)荷及振蕩不會對分相電流差動保護(hù)效果產(chǎn)生影響，在分相電流差動保護(hù)方案下，對所有運(yùn)行方式中遇到的故障均能準(zhǔn)確的選相并跳閘，具備出眾的故障排除能力。對于超高壓長線路，分相電流差動保護(hù)容易受到線路分布電容的影響。

2.3 橫聯(lián)差動保護(hù)

橫聯(lián)差動保護(hù)的基本原理是不需要增加額外的保護(hù)通信通道，在同一側(cè)比較雙回線的電流。根據(jù)電流的方向是否引入動作判據(jù)，可以將橫差保護(hù)分為橫聯(lián)方向差動保護(hù)和電流平衡保護(hù)兩類。橫聯(lián)差動保護(hù)需要使用雙回線的電氣量，它的接線相對復(fù)雜、二次回路交叉、運(yùn)行不方便;當(dāng)其中一回線線路準(zhǔn)三相運(yùn)行方式下，或者檢修、停運(yùn)，需閉鎖或者退出運(yùn)行，使其保護(hù)功能不再有效。

2.4 基于六序分量的保護(hù)

在六序分量的算法下，雙回線路的對稱分量被分解為同序量和反序量。六序故障分量只有在發(fā)生故障時才會存在，其幅值和相位關(guān)系具有相對獨(dú)立性。保護(hù)裝設(shè)處到系統(tǒng)中性點(diǎn)間的阻抗，以此決定保護(hù)安裝處的序電壓故障分量和對應(yīng)的序電流故障分量之間的相位關(guān)系，選相靈敏度較高，不受短路點(diǎn)過渡電阻的影響。由于基于六序分量的保護(hù)方法還存在一些不成熟的因素，目前對六序分量的保護(hù)還在理論探索階段，還遠(yuǎn)未投入到實踐使用中去。

2.5 縱聯(lián)零序保護(hù)

縱聯(lián)零序保護(hù)具有反應(yīng)迅速的特點(diǎn)，被國內(nèi)廣泛使用。但同桿雙回線間的互感作用會對其的保護(hù)整定和運(yùn)行產(chǎn)生影響，且在該保護(hù)模式下，故障選相跳閘功能無法發(fā)生有效作用。

2.6 其它保護(hù)方案

目前許多文獻(xiàn)就自適應(yīng)原理、橫差模電流的暫態(tài)能量、電流行波以及基于同步和相關(guān)分析等方面，對同桿雙回線路各種新的保護(hù)方案和原理進(jìn)行了研究和探討，但目前仍處于理論和仿真分析階段，截止到目前還未出現(xiàn)關(guān)于實際工程使用的消息。

3 結(jié)語

根據(jù)本文上述對同桿雙回線保護(hù)原理的研究和探討，可以將相關(guān)結(jié)論總結(jié)如下，并指出需繼續(xù)深入研究的問題和方向，以供業(yè)內(nèi)學(xué)者討論與參考:(1)分相(分線)電流差動具有保護(hù)性能好的優(yōu)點(diǎn)，故障選相能力出色，在同等條件下，對其的使用應(yīng)給予優(yōu)先考慮，這樣能提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。(2)出于改善和加強(qiáng)保護(hù)雙重化和后備保護(hù)的工作需要，仍需繼續(xù)深入分析和研究距離保護(hù)、零序保護(hù)等方案，包括如何科學(xué)配置這些保護(hù)方案，因為線間互感影響的存在，其會變得復(fù)雜化。(3)同桿雙回線路在不同的運(yùn)行方式下，有必要對局部同桿并架線路的保護(hù)配置、繼電保護(hù)配置的靈敏性問題以及不同電壓下同桿架設(shè)下的繼電保護(hù)技術(shù)研究等問題加強(qiáng)研究。(4)對同桿雙回線路保護(hù)不當(dāng)，主要是因為存在線間互感時，對保護(hù)的整定計算缺乏系統(tǒng)的計算研究、使用和設(shè)定的保護(hù)裝置沒有充分考慮到雙回線路的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式的所有情況。

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