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摘 要:介绍同杆双回线路继电保护技术的特点、保护原理、研究和应用进展,以及实际投运同杆双回线路的保护配置情况。对同杆双回线路继电保护技术的研究及工程应用作了分析和展望。
关键词:同杆双回线路 继电保护 原理及应用
中图分类号:TM712 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(a)-0071-011 双回线路继电保护的特点
1.1 互感的影响
电网在实际运行中,导线之间不可避免的会存在互感的问题。同一回线之间存在这种情况,同杆双回线之间也同样面临这个问题。如果遇到故障,双回线上的电流与电压受本线路运行状态的影响,也与另一回线电气量感应有着密切关系。零序互感比其他任何感应影都要明显和严重,如果无法采取紧急应对方法,十分可能造成严重后果。
1.2 跨线故障选相
保护装置对跨线故障选相有时候会出现误判,对系统稳定运行产生影响。因此,十分有必要找到一种有效的跨线故障甄别方案,确保线路一旦发生类似故障时能够得到及时处理,以保证两侧系统的联系稳定。
1.3 自动重合闸的设置
同杆并架线路如果出现跨线永久性故障,且两回线重合闸配合不当,将会直接對系统产生致命的破坏。如果双回线是两侧系统主要的联系工具,则须认真对待如何处理两回线的重合闸的设置方式,设计原则就是确保跨线故障排除后,两侧系统依然可以平稳地运行,以此不断加强电网的运行的稳定性。
1.4 不同运行方式下保护灵敏度的差异
同杆双回线有多种运行方式,诸如单回线运行、双回线运行、双线组合全相运行、双回线或单回线非全相运行等。由于回线之间存在互感现象,因此不同的运行方式下产生的故障,其线路故障电压和电流都会因运行方式的不同而有所区别,也由此会造成不同的运行方式下的保护灵敏度也有所差别。因此,要特别注意在不同的运行方式下保护配置方案和定值的适应性和灵敏度存在差异的问题。
1.5 更高的可靠性要求
一般来说,双回线传输的功率要大于单回线传输的功率,其两侧系统之间的联系更趋紧密,电网系统的对其的安全稳定性要求更高。在同杆双回线路中,其对运行可靠性的要求更高,因此保护装置要在最短的时间里正确地排除故障线路。
2 同杆双回线路继电保护原理及应用
2.1 纵联距离保护
对同杆双回线路的保护,一般采用纵联距离(方向)保护方案,这是为了应对通道条件不具备的情况或迎合主保护动作原理的双重化配置要求。由于线间互感的存在,相比传统单回线路,双回线路中纵联距离和纵联方向保护的配置方案要复杂得多。互感效应容易使接地距离保护受到邻线零序电流的干扰,从而被迫缩小保护范围,因此,通常在整定时,将单侧距离保护的动作范围缩短。使用邻线零序电流补偿方法,虽然可以有效降低零序互感效应,但直接增加了运行管理的工作量。一旦出现跨线故障,计算出来的阻抗测量元件结果可能严重偏离实际短路阻抗,从而导致保护误动或同杆并架线路时面临更多影响。使用两回线的六组电气量的方法来计算阻抗,可确保距离保护在不同故障下的动作正确,同时,由于该方案涉及两回线的电气量,因此要牺牲一部分灵活性和可靠性。
2.2 分相(分线)电流纵差保护
分相电流差动保护是目前同杆双回线最理想和应用最为广泛的保护之一。其原理为,按相比较线路两侧电流的幅值及相位。一旦两侧的电流差或者相位超出了动作值的范围,则同时按相排除线路两侧的故障。过去的分相电流差动保护在双回线中,实际体现为分线差动的方式,这是因为每相同杆双回线路都有两回出线。系统负荷及振荡不会对分相电流差动保护效果产生影响,在分相电流差动保护方案下,对所有运行方式中遇到的故障均能准确的选相并跳闸,具备出众的故障排除能力。对于超高压长线路,分相电流差动保护容易受到线路分布电容的影响。
2.3 横联差动保护
横联差动保护的基本原理是不需要增加额外的保护通信通道,在同一侧比较双回线的电流。根据电流的方向是否引入动作判据,可以将横差保护分为横联方向差动保护和电流平衡保护两类。横联差动保护需要使用双回线的电气量,它的接线相对复杂、二次回路交叉、运行不方便;当其中一回线线路准三相运行方式下,或者检修、停运,需闭锁或者退出运行,使其保护功能不再有效。
2.4 基于六序分量的保护
在六序分量的算法下,双回线路的对称分量被分解为同序量和反序量。六序故障分量只有在发生故障时才会存在,其幅值和相位关系具有相对独立性。保护装设处到系统中性点间的阻抗,以此决定保护安装处的序电压故障分量和对应的序电流故障分量之间的相位关系,选相灵敏度较高,不受短路点过渡电阻的影响。由于基于六序分量的保护方法还存在一些不成熟的因素,目前对六序分量的保护还在理论探索阶段,还远未投入到实践使用中去。
2.5 纵联零序保护
纵联零序保护具有反应迅速的特点,被国内广泛使用。但同杆双回线间的互感作用会对其的保护整定和运行产生影响,且在该保护模式下,故障选相跳闸功能无法发生有效作用。
2.6 其它保护方案
目前许多文献就自适应原理、横差模电流的暂态能量、电流行波以及基于同步和相关分析等方面,对同杆双回线路各种新的保护方案和原理进行了研究和探讨,但目前仍处于理论和仿真分析阶段,截止到目前还未出现关于实际工程使用的消息。
3 结语
根据本文上述对同杆双回线保护原理的研究和探讨,可以将相关结论总结如下,并指出需继续深入研究的问题和方向,以供业内学者讨论与参考:(1)分相(分线)电流差动具有保护性能好的优点,故障选相能力出色,在同等条件下,对其的使用应给予优先考虑,这样能提高系统的安全稳定性。(2)出于改善和加强保护双重化和后备保护的工作需要,仍需继续深入分析和研究距离保护、零序保护等方案,包括如何科学配置这些保护方案,因为线间互感影响的存在,其会变得复杂化。(3)同杆双回线路在不同的运行方式下,有必要对局部同杆并架线路的保护配置、继电保护配置的灵敏性问题以及不同电压下同杆架设下的继电保护技术研究等问题加强研究。(4)对同杆双回线路保护不当,主要是因为存在线间互感时,对保护的整定计算缺乏系统的计算研究、使用和设定的保护装置没有充分考虑到双回线路的系统结构和运行方式的所有情况。
参考文献
[1] 舒印彪,赵丞华.研究实施中的500kV同塔双回紧凑型输电线路[J].电力建设,2002,23(5):6
[2] 潘靖,易辉,陈柏超.我国紧凑型与同塔双回输电现状与展望[J].高电压技术,2005,31(9):25
[3] 武在前.220kV同杆双回线继电保护方案的研究[D].太原理工大学硕士学位论文,2004.
关键词:同杆双回线路 继电保护 原理及应用
中图分类号:TM712 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(a)-0071-011 双回线路继电保护的特点
1.1 互感的影响
电网在实际运行中,导线之间不可避免的会存在互感的问题。同一回线之间存在这种情况,同杆双回线之间也同样面临这个问题。如果遇到故障,双回线上的电流与电压受本线路运行状态的影响,也与另一回线电气量感应有着密切关系。零序互感比其他任何感应影都要明显和严重,如果无法采取紧急应对方法,十分可能造成严重后果。
1.2 跨线故障选相
保护装置对跨线故障选相有时候会出现误判,对系统稳定运行产生影响。因此,十分有必要找到一种有效的跨线故障甄别方案,确保线路一旦发生类似故障时能够得到及时处理,以保证两侧系统的联系稳定。
1.3 自动重合闸的设置
同杆并架线路如果出现跨线永久性故障,且两回线重合闸配合不当,将会直接對系统产生致命的破坏。如果双回线是两侧系统主要的联系工具,则须认真对待如何处理两回线的重合闸的设置方式,设计原则就是确保跨线故障排除后,两侧系统依然可以平稳地运行,以此不断加强电网的运行的稳定性。
1.4 不同运行方式下保护灵敏度的差异
同杆双回线有多种运行方式,诸如单回线运行、双回线运行、双线组合全相运行、双回线或单回线非全相运行等。由于回线之间存在互感现象,因此不同的运行方式下产生的故障,其线路故障电压和电流都会因运行方式的不同而有所区别,也由此会造成不同的运行方式下的保护灵敏度也有所差别。因此,要特别注意在不同的运行方式下保护配置方案和定值的适应性和灵敏度存在差异的问题。
1.5 更高的可靠性要求
一般来说,双回线传输的功率要大于单回线传输的功率,其两侧系统之间的联系更趋紧密,电网系统的对其的安全稳定性要求更高。在同杆双回线路中,其对运行可靠性的要求更高,因此保护装置要在最短的时间里正确地排除故障线路。
2 同杆双回线路继电保护原理及应用
2.1 纵联距离保护
对同杆双回线路的保护,一般采用纵联距离(方向)保护方案,这是为了应对通道条件不具备的情况或迎合主保护动作原理的双重化配置要求。由于线间互感的存在,相比传统单回线路,双回线路中纵联距离和纵联方向保护的配置方案要复杂得多。互感效应容易使接地距离保护受到邻线零序电流的干扰,从而被迫缩小保护范围,因此,通常在整定时,将单侧距离保护的动作范围缩短。使用邻线零序电流补偿方法,虽然可以有效降低零序互感效应,但直接增加了运行管理的工作量。一旦出现跨线故障,计算出来的阻抗测量元件结果可能严重偏离实际短路阻抗,从而导致保护误动或同杆并架线路时面临更多影响。使用两回线的六组电气量的方法来计算阻抗,可确保距离保护在不同故障下的动作正确,同时,由于该方案涉及两回线的电气量,因此要牺牲一部分灵活性和可靠性。
2.2 分相(分线)电流纵差保护
分相电流差动保护是目前同杆双回线最理想和应用最为广泛的保护之一。其原理为,按相比较线路两侧电流的幅值及相位。一旦两侧的电流差或者相位超出了动作值的范围,则同时按相排除线路两侧的故障。过去的分相电流差动保护在双回线中,实际体现为分线差动的方式,这是因为每相同杆双回线路都有两回出线。系统负荷及振荡不会对分相电流差动保护效果产生影响,在分相电流差动保护方案下,对所有运行方式中遇到的故障均能准确的选相并跳闸,具备出众的故障排除能力。对于超高压长线路,分相电流差动保护容易受到线路分布电容的影响。
2.3 横联差动保护
横联差动保护的基本原理是不需要增加额外的保护通信通道,在同一侧比较双回线的电流。根据电流的方向是否引入动作判据,可以将横差保护分为横联方向差动保护和电流平衡保护两类。横联差动保护需要使用双回线的电气量,它的接线相对复杂、二次回路交叉、运行不方便;当其中一回线线路准三相运行方式下,或者检修、停运,需闭锁或者退出运行,使其保护功能不再有效。
2.4 基于六序分量的保护
在六序分量的算法下,双回线路的对称分量被分解为同序量和反序量。六序故障分量只有在发生故障时才会存在,其幅值和相位关系具有相对独立性。保护装设处到系统中性点间的阻抗,以此决定保护安装处的序电压故障分量和对应的序电流故障分量之间的相位关系,选相灵敏度较高,不受短路点过渡电阻的影响。由于基于六序分量的保护方法还存在一些不成熟的因素,目前对六序分量的保护还在理论探索阶段,还远未投入到实践使用中去。
2.5 纵联零序保护
纵联零序保护具有反应迅速的特点,被国内广泛使用。但同杆双回线间的互感作用会对其的保护整定和运行产生影响,且在该保护模式下,故障选相跳闸功能无法发生有效作用。
2.6 其它保护方案
目前许多文献就自适应原理、横差模电流的暂态能量、电流行波以及基于同步和相关分析等方面,对同杆双回线路各种新的保护方案和原理进行了研究和探讨,但目前仍处于理论和仿真分析阶段,截止到目前还未出现关于实际工程使用的消息。
3 结语
根据本文上述对同杆双回线保护原理的研究和探讨,可以将相关结论总结如下,并指出需继续深入研究的问题和方向,以供业内学者讨论与参考:(1)分相(分线)电流差动具有保护性能好的优点,故障选相能力出色,在同等条件下,对其的使用应给予优先考虑,这样能提高系统的安全稳定性。(2)出于改善和加强保护双重化和后备保护的工作需要,仍需继续深入分析和研究距离保护、零序保护等方案,包括如何科学配置这些保护方案,因为线间互感影响的存在,其会变得复杂化。(3)同杆双回线路在不同的运行方式下,有必要对局部同杆并架线路的保护配置、继电保护配置的灵敏性问题以及不同电压下同杆架设下的继电保护技术研究等问题加强研究。(4)对同杆双回线路保护不当,主要是因为存在线间互感时,对保护的整定计算缺乏系统的计算研究、使用和设定的保护装置没有充分考虑到双回线路的系统结构和运行方式的所有情况。
参考文献
[1] 舒印彪,赵丞华.研究实施中的500kV同塔双回紧凑型输电线路[J].电力建设,2002,23(5):6
[2] 潘靖,易辉,陈柏超.我国紧凑型与同塔双回输电现状与展望[J].高电压技术,2005,31(9):25
[3] 武在前.220kV同杆双回线继电保护方案的研究[D].太原理工大学硕士学位论文,2004.