安全穩定裝置運行方式對3/2接線的影響

印桂林

（國電南瑞南京控制系統有限公司，江蘇 南京 211100）

0 引 言

如今，電力系統面臨著復雜多變的運行環境，區域電網的安全問題及其安全穩定裝置的研發以及系統協調配合能力的提升問題越來越受到研究人員的關注。由于區域供電系統的安全穩定運行將直接關系到整個電力系統主網的運行情況，因此各個電力單位有必要針對電力系統可能出現的變化問題裝配安穩裝置，并配以優良的控制系統構成穩定可靠的安全穩定裝置。這可以很好地解決區域電力系統一直以來存在的安全隱患問題，從而保障電網主網運行的可靠性。此外，目前有很多發電廠的升壓站都采用3/2的接線方式，而且這些連接往往處于線路的關鍵聯系點部位。因此，開關設備的檢修過程中，有必要慎重考慮系統安全穩定裝置的運行方式，從而確保線路維護的安全問題[1]。

1 3/2接線方式的特點

通常，當在330～500 kV開關部位有超過6條以上線路時，通常會建議設計人員采用3/2接線方式的斷路器作為配電設備網絡的裝置。這中間，每兩個組件（即線路、動力裝置）都有3套斷路器連接到兩個總線的串聯部位，具體如圖1所示。上述線路中有兩組母線和3個斷路器組成，用以投入系統工作來保證電網的正常運行，從而在電路閉環中提供電能。當任何一條總線不能正常工作或是需要維護時，甚至任何電路斷路器或兩臺母線需要維護時，電力能源即可連續轉移。因此3/2接線具備運行方便、操作簡單以及可靠性高的特點，并被廣泛應用[2]。

圖1 3/2接線開關示意圖

然而，3/2接線斷路器實施方案的特殊接線連接結構十分復雜，為協調每個斷路器的保護帶來了較大的困難。一旦線路出現故障，就將干擾電力網絡的正常運行，而且線路上的故障點及其故障元素十分難以定位。研發可靠的安全穩定裝置對3/2接線這種復雜接線方式有著較強的輔助作用，有助于提升電力系統的穩定性。在以3/2接線方式為基礎的電力線路上，安穩裝置的安裝與研發的目的是幫助操作者可快速、準確且自動地找到故障元素，并定位故障點，以促進電力網格快速恢復正常工作。安穩裝置是事故分析的重要輔助方法，是實現智能電網位置自身運行穩定并自愈故障的前提條件。

2 安穩系統的配置及其控制方式

為了從根本上解決局部供電系統的安全穩定問題，我國已經有多個發電廠和變電站開始布局并安裝了安全穩定裝置，以保障區域電網的用點安全及其供電穩定性。將這些連接的發電廠或是變電站之一作為該系統內的主站，另外相聯系的廠站作為子站，這樣由多套安全穩定裝置、控制通道以及通信通道接口串聯所組成的完整結構被稱為區域供電系統的安全穩定裝置系統。在這里，主站可用于接收電力系統中部分子站傳輸來的任意臺發電機組的功率，進而形成對應功率點的坐標位置。當電力系統發生擾動時，可根據故障坐標選取不同的應對措施。

3 安穩系統與3/2接線方式的協調配合

在當前電力系統的3/2接線方式下，保護裝置和互感器設備的安裝與配置并非是完全交叉存在的，這會導致存在局部電網死區。每當故障點在死區部位，即產生死區故障時，一般由死區故障所在間隔保護和斷路器失靈保護動作相互配合，從而實現故障的徹底隔離。這種做法會使得斷路器設備的動作幅度較大，切除線路過多，在某些極端情況下甚至會導致系統停運，嚴重影響了區域電網的安全穩定運行，降低了系統可靠性。電網的安穩裝置（安穩系統）作為保障電網安全穩定運行的重要防線，有必要研究3/2接線方式下存在死區故障問題的控制策略，以防止各種突發性事故沖擊電網，從而維持并提升電力系統的穩定運行。

電力系統的運行過程可以分為正常工作狀態、緊急預警狀態以及恢復穩定狀態3種不同的狀態。這3種狀態的協調配合是維持電力系統可靠運行的關鍵因素，也是安穩系統工作與設計的必然要求。當3/2接線線路中存在死區故障時，會對處于安全狀態下的電力系統產生干擾，此時正常工作狀態就可能會轉入預警狀態。為避免出現這種現象，通常需要在正常運行狀態下定位線路故障的工作點，并調整其工作狀態，從而增大整個電力系統的安全穩定儲備。例如，在實際工程中，根據互感器安裝部位的不同及其安裝數量的多少，可以將3/2接線方式分為不同的配置類別，如3互感器、4互感器以及6互感器等[3]。以3互感器配置的接線方式為例，其線路示意圖如圖2所示。這種方式也可以叫做單側互感器配置模式，所有的CT都裝配在開關的對立側。

為了保障線路中出現故障點時，安穩裝置能夠準確快速地定位故障點、排查響應故障信息、啟動響應保護開關以及使相應的保護開關動作。電流互感器需要具備的正確裝配方式為，間隔電流互感器和母線一側作為保護的互感器進行交叉配置。這種連接方式屬于裝備的單側CT連接，即無論線路中哪一個部位出現故障點，只要安穩裝置啟動，都一定會有至少一個保護開關動作跳閘。此外，由于3/2接線方式的接線結構特殊，存在保護死區，因此難以保證所有故障點都可以在第一時間精準地定位和切斷。圖2中的A、B、C位置處都屬于此時該3/2接線方式下的故障盲區，傳統安穩裝置無法快速有效地定位此處故障，故此時斷路器難以迅速定位故障位置。當B所屬范圍內的F點出現出現故障時，由于此時的故障位于2號出線的控制范圍內，因此會觸發2號出線的保護動作，從而切斷斷路器L2與L3的連接。但即便如此，此時故障點仍然沒有被切除，因此B區域的范圍屬于這種裝配方式下的保護盲區，同樣可知A和C區域也是保護盲區。

圖2 3電流互感器配置的接線模式

現代智能電力系統中，智能變電站是以安穩系統為核心而構建的。同時，智能變電站的基本特征在于通信網絡化和設備智能化的一體化協同運行與管理[4]。在解決類似3/2接線方式下系統的保護盲區問題時，傳統變電站中的安穩裝置系統已經無法滿足此類線路對區域電網的保護需求，因此有必要深入研究智能變電站條件下的新一代安全穩定裝置，以進一步提升現代電力系統的可靠性。通過改進安穩裝置架構的方法，根據3/2接線方式下系統的特殊結構個安穩裝置的各個功能模塊的設置思路，來實現裝置內部功能模塊相互通信的一體化目的。

針對現代電力系統大容量和高速數字化信息交互的實際要求，進一步深入挖掘安穩裝置、接線線路以及各個保護裝置內部的交互方式，用以建立基于交互式通信和光纖通新年的信息交換平臺。開發安穩裝置內部基于計算機和電子通信的實用技術以及高速實時的數字化通信模塊，將成為解決3/2接線方式存在保護盲區的關鍵技術手段。

3 結 論

隨著現代電力系統的發展，其運行的安全穩定性被擺到了首要位置。針對基于3/2接線系統存在的保護盲區問題，現代安穩裝置的高集成、高精準以及快速的保護效果大大提升了此類線路的運行可靠系數，同時降低了整個電網運行維護的成本與難度。為保障整個電力系統的安全穩定運行，特別是針對3/2線路中的故障盲區有效定位問題，需要設計先進可靠的安全穩定系統和安穩控制策略。本文通過分析3/2線路的特征，并結合現代電力系統安穩裝置的特點，說明了現代安穩裝置的通信化研發策略已經具備精準的故障定位能力，大大優化了3/2線路的故障定位能力，對這類線路的盲區故障信息采集和線路保護起到了積極的作用。此外，提升信息控制方式并提出穩定高效的安穩體系差異化控制策略，構建相應的安穩系統，進一步提高了安穩裝置工作的可靠性的水平，進而為電力系統的安全運行提供有力的保障。