同桿雙回線路繼電保護原理分析

摘 要：作為同桿雙回線路管理的重要環節，繼電保護對于提高同桿雙回線路運行的安全性和可靠性具有重要作用。文章首先介紹了同桿雙回線路繼電保護的關鍵問題，然后探討了同桿雙回線路繼電保護原理，最后通過實例分析闡述了同桿雙回線路的繼電保護配置，以期為相關技術與研究人員提供參考。

關鍵詞：同桿雙回線路；繼電保護；分析

同桿雙回線路輸電技術具有投資回報率高、輸電速度快、單位走廊輸電容量大等優勢，在現代電能傳輸中得到廣泛應用。然而因同桿雙回線路包含較多的導線數量和運行方式，且雙回線之間的距離過近，使得同桿雙回線路經常出現復雜的故障類型，其保護性能及效果受到嚴重影響。若對雙回線保護配置設計不合理或未充分考慮運行方式等的影響，則很容易造成保護設備拒動或誤動問題，進而影響電力網絡運行安全。因此，加強有關同桿雙回線路繼電保護原理的分析，對于改善雙回線路繼電保護質量具有重要的現實意義。

1 同桿雙回線路繼電保護關鍵問題

1.1 自動重合閘：當同桿雙回線路出現跨線永久性故障問題時，應盡可能防止雙回線重合閘不當引起的永久性相間故障問題，否則會導致系統遭受二次沖擊。如在出現IA IIBG永久性故障問題時，當II回線兩側跳B相、I回線兩側跳A相如果兩回線在同一時刻重合，則等同于兩次重合于ABG相間電路，其形成的較大短路電流會同時將兩條線路切除，進而影響電網運行的穩定性。另外，在采用雙回線聯系度兩側系統提供支撐時，要全面分析雙回線間側重合閘方式，確保在跨線故障斷開后，兩側系統的互聯運行不會受到故障影響，由此改善電網運行的安全性與穩定性。[1]

1.2 采用不同的運行方式會表現出不同的靈敏度：同桿雙回線路可采用非全相運行、雙線組合全相運行、雙回線同時運行、單回線運行等不同運行方式。因雙回線間互感問題，使得在對應運行方式下出現故障時，線路會表現出相應的故障電流和故障電壓特點，由此造成不同運行方式下雙回線的保護靈敏度存在差異。所以方案設計時應分析在不同運行方式下保護配置定值及其方案的靈敏度和適用性。

1.3 可靠性要求更高：相比較單回線路，雙回線具有更高的傳輸功率，其兩側系統的聯系更加緊密，其運行的穩定安全對于保證系統安全更為重要，所以同桿雙回線路保護的可靠性要求更高。其要求保護配置在選擇性故障電路切除中具有較高的準確性和快速性。

1.4 跨線故障選相：在同桿雙回線路出現異名跨線故障時，其保護配置可能出現誤切雙匯線的問題，進而影響系統運行的穩定性。如在IA IIBG故障問題中，應II回線兩側跳B相、I回線兩側跳A相，然后保護配置可能誤認為雙回線均出現AB相間短路故障問題而同時將雙回線跳開，由此干擾系統穩定運行。所以在保護配置方案設計中應選擇恰當的跨線故障選相方案，以便在此類故障問題中能順利選跳線路，從而保護兩側系統的聯系。

1.5 跨線故障及線間互感的影響：對于跨線故障問題，相比單回線故障其電氣量變化特征表現出特定的差異性，這在一定程度上會對功率方向保護與距離保護等單側電量保護造成影響；在同桿雙回線路間通常會存在互感問題，故障發生時，雙回線上的電流與電壓同時由本線路工作狀況及另一線路電氣量感應大小共同決定，而零序互感問題又是電氣量感應影響的重要部分，若未能采取有效措施進行處理，很容易造成零序方向保護與接地距離保護誤動或拒動故障。[2]

2 同桿雙回線路繼電保護原理

2.1 距離縱聯保護

距離縱聯保護主要用于克服雙回線安裝原有距離保護條件下，兩回線保護均將線路末端出現兩非同名相跨線故障判別為相間故障而造成三相切除的難題。如對于TLS距離保護與CKJ-3距離保護。在TLS距離保護的三相通道與單相通道分開時，按照允許式分析，一端發單相信號，另一端則判斷為BC相間故障，發三相信號；本側在發送三相信號的同時能接收到另一側的三相信號，此為跳三相的基本條件；在CKJ-3距離保護中一段保護使用I回線方向元件和3段BC相間距離元件對II回線的2段BC相間距離元件進行閉鎖，在另一端出現保護動作而將單相故障切除后，閉鎖才能利用通道進行解除，由此完成相繼動作。在通信技術的快速更新下，4通道的距離縱聯保護也在不斷發展起來，其還能完成故障選項等。

2.2 分相電流差動保護

分相電流差動保護是同桿雙回線路中應用比較廣泛的一種保護運行方式。其按照相位比較兩側電流幅值及相位大小，線路兩側在同一時間內對故障相進行切除。分相電流差動保護具有可避免負荷及系統振蕩影響、工作方式快捷簡單、對非全相及全相運行中的故障皆能準確選相并切除、無需進行PT輸入等優點，在同桿雙回線路的跨線故障問題中，分相電流差動保護也具有良好的適用性。所以在通道條件正常時應盡量選用分相電流差動保護。

此種保護使用需要注意的問題有：（1）兩端電流同步采樣，其通常使用的同步方法有采用GPS技術完成同步和“乒乓”時間調整技術兩種方法；（2）確保通道的可靠性與安全性，分相電流差動保護信號傳輸主要采用光纖通道與微波通道兩種通信方式；通信方式的具體選擇要以系統自身的通信狀況和線路長短為主要依據，通常而言，長線路會采用微波通道或復用光纖通道；短線路保護會使用專用光纖通道；（3）在超高壓長線路中使用分相電流差動保護，要重點分析電流電容的補償問題。[3]

2.3 橫聯差動保護

橫聯差動保護在中低壓等級同桿雙回線路中比較常用。橫聯差動保護具有易于運行維護、構成簡單、無需通道等優點，缺陷是當單回線運行且存在相繼動作區時保護會出現拒動問題。橫聯差動保護通常分為電流平衡保護與橫聯方向差動保護兩種類型：

（1）電流平衡保護是指對兩回線中的電流幅值進行比較分析，將雙回線和電流和雙回線差電流分別當作制動量和動作量，若動作量高于制動量則采取保護動作；電流平衡保護具有弱饋側靈敏度較差的問題，其優點是無需進行電壓量輸入，其典型的LFP-967B型電流平衡保護在電力系統中比較常用。

（2）橫聯方向差動保護是指以短路電流方向和大小作為主要依據來對故障線路進行選擇，其同電路平衡保護都具有的缺陷是在雙回線出現同名相跨線故障時會出現拒動；當前國內電力系統中常用的橫聯方向差動保護主要有LFP-967A型方向橫差保護、ISA-285A型微機橫聯差動電流方向保護裝置；同原有的橫聯方向差動保護相比，微機型橫聯方向差動保護采用相同的保護原理，但其具有更強的邏輯判斷性能，能利用邏輯和延時判斷來避免雙回線對側一回路線斷路器跳閘、單回線與母聯斷路器不同其跳閘而造成的保護誤動問題。

2.4 相繼速動保護

相繼速動保護是指以單回線路距離保護原理為前提，增添額外保護功能以完成相繼速動。相繼速動保護可改善距離保護的獨立性，具有便于維護、成本較低等優點。如對于LFP-941型微機保護，其基本保護原理為：將LFP-941型微機保護分別安置在雙回線兩側，并設定對應的相繼速動功能，每個保護都會將距離III段的啟動信號FXL傳輸到另一回線保護的對應端子處，用于對另一回線保護距離II段的“相繼速動”回路進行閉鎖。而相繼速動動作的基本條件有：距離II段的啟動信號在經過設定的小時間段內不返回；本保護距離II段動作；在接收到另一回線的FXL信號后信號立即消失。

在線路尾端出現短路故障問題時，雙回線相繼速動保護動作要求一定的間隔時間，所以此種保護在中低壓線路或故障問題對系統運行安全性干擾較小的線路中比較適用。

2.5 基于六序分量的保護

對雙回線路進行對稱分量劃分為反序量與同序量，便可獲取六序分量。六序故障分量只存在于故障問題發生時，其相位關系與幅值與正常狀態相分離，保護安裝位置的序電流故障分量和序電壓故障分量間的相位關系主要取決于保護安裝位置到系統中性點間的阻抗大小，其不受短路點過渡電阻的干擾，具有較高的選相靈敏度。因六序分量保護方法要求使用雙回線不同導線的電氣信息，其在運行方式復雜性與接線復雜性上的缺相同橫差保護相似，所以在線路采用非全相運行、準三相運行及單相運行等運行方式時應將六序分量保護退出。

3 同桿雙回線路繼電保護配置分析

某兩個220kV變電所N、K與某500kV變電所在線路重建中對M～N和M～K進行同桿雙回線路重新架設。按照220kV線路快速故障切除和雙套保護要求，同時分析雙高頻保護通道在同桿雙回線路中的安全性及可靠性不足問題，設計中主要采用分相信號傳輸的允許式距離縱聯保護與分相電流差動保護構成的同桿雙回路線路保護配置方案。按照信號傳輸方式的不同，可進行兩種方案的選擇：（1）載波服用距離縱聯保護與專用光纖分相電流差動保護組合方案；（2）PCM復用距離縱聯保護與專用光纖分相電流差動波保護組合方案。此兩種方案皆符合主保護雙重化使用差異保護原理的標準。[4]

在實際設計中，因考慮到采用方案一時N～K雙回線路中四套縱聯保護僅由1條光纜路由輸出，可靠性和安全性相對較低，且分析運行方便性和施工調試的簡單性，M～N與N～K雙回線均采用第二種保護配置方案。方案設計中同時采用相-相耦合方式、雙頻工作方式的保護復用載波通道代替原有的相-地耦合方式、單頻工作方式的高頻保護載波通道，并配備保護信號傳輸與復用接口設備，使其可復用多個繼電保護命令。在實際應用中此種保護配置方案獲得了良好的保護效果。

4 結束語

繼電保護的質量將直接關系著同桿雙回線路的運行質量和使用壽命，因此，相關技術與設計人員應加強有關同桿雙回線路繼電保護原理分析，總結雙回線路繼電保護中的關鍵技術問題及不同原理使用條件，以逐步改善同桿雙回線路的繼電保護水平。

參考文獻

[1]黃穎.同桿雙回線路繼電保護原理及其應用探討[J].科技創新導報，2011，12（29）：62-63.

[2]胡良山.同桿線路運行特點及對繼電保護的影響綜述[J].中國高新技術企業，2010，13（14）：74-75.

[3]蔡國偉，周國屏，李凌.基于同步相量測量的同桿雙回路繼電保護方案的研究[J].電力自動化設備，2011，06（10）：61-62.

[4]張太升，鄢安河，趙一，等.同桿雙回線的新型繼電保護方案研究[J].繼電器，2012，05（35）：57-58.