利用線路殘壓實現(xiàn)站間防誤

李叢林，許 平，徐 科，宗洪良，顧 建

（1.天津市電力公司調度通信中心，天津300022；2.江蘇金智科技股份有限公司，南京211100；3.天津市電力公司技術中心，天津300384）

電力生產中，為確保電網的安全運行，避免各類誤操作事故的發(fā)生，必須實施防誤閉鎖及相關組織管理手段。雖然電力系統(tǒng)歷來十分重視系統(tǒng)的安全運行，但每年總會發(fā)生因電氣誤操作而導致的各類事故，造成了許多不必要的損失和人員傷亡。為此，我國電力系統(tǒng)早在1980年就提出了電氣設備“五防”的要求，即：防止誤分、合斷路器；防止帶負荷分、合隔離開關；防止帶電掛（合）接地線（接地刀閘）；防止帶接地線（接地刀閘）合斷路器（隔離開關）；防止誤入帶電間隔［1］。

在現(xiàn)有的形式各異的閉鎖中，有最簡單的掛鎖，以及機械鎖、電氣回路鎖、微機五防系統(tǒng)、自動化系統(tǒng)內的防誤閉鎖等［2～5］，上述防誤閉鎖措施較好的解決了五防中的1、2、3、5項。針對第4項的防止帶接地線（接地刀閘）合斷路器，現(xiàn)有的五防系統(tǒng)對本側的接地線可以較好的解決，但對于對側或線路T接站的接地線則無能為力。也就是說當對側的接地刀閘合上時，通過現(xiàn)有的五防系統(tǒng)也能夠將本側的斷路器合上，從而導致事故的發(fā)生。因此，在電力系統(tǒng)的實際運行中，站間的防誤完全依賴于調度員和變電站操作人員，無法通過自動化手段解決。站間防誤，是電力系統(tǒng)“五防”中有待解決的一個問題。

基于此，本文提出了一種利用線路殘壓實現(xiàn)站間防誤的方法。

1 關于線路殘壓的原理性研究

線路接線圖如圖1所示。以導線型號為LGJQ－300的220kV 線路為例［6，7］：

單位長度對地電容C1＝0.0061366（μF／km）。

對于100km的220kV線路，線路阻抗ZL＝10.8＋j41.957（Ω）對地電容

對地阻抗

一般，220kV雙斷口的SF6斷路器的斷口電容為2000pF，則斷口阻抗

圖1 線路接線示意Fig.1 Line wiring diagram

1.1 線路一側熱備用、一側檢修時的殘壓

對于雙斷口和多斷口的斷路器，由于斷路器的均壓電容和線路對地電容的存在，當線路M側處于熱備用（接地刀閘打開，母線、線路隔離刀閘合上，斷路器打開），而N側處于檢修狀態(tài)時（接地刀閘合上，隔離刀閘、斷路器打開）的等效電路圖如圖2所示。此時如果M側斷路器合閘即可造成事故，而現(xiàn)有的五防系統(tǒng)無法起作用。

圖2 M側熱備用、N側檢修時的等效電路Fig.2 Equivalent circuit of M－side hot standby and N－side maintenance

此時，保護測控裝置安裝處P點的電壓為

由于：

所以式（1）可以簡化為

由式（2）知，M側熱備用，N側檢修時，保護安裝處P點的殘壓很小，約為0.0027V（線路PT信號電纜的額定電壓為100V），接地點距M側越近，電壓越小，且該電壓值小于保護測控裝置的零漂，所以只要線路上有接地點，對保護測控裝置而言，P點的電壓都為零。

1.2 線路一側熱備用、一側冷備用時的殘壓

線路一側熱備用，一側冷備用（接地刀閘打開，母線、線路隔離刀閘打開，斷路器打開）時的等效電路圖如圖3所示。

圖3 線路M側熱備用、N側冷備用時的等效電路Fig.3 Equivalent circuit of M－side hot standby and N－side cold standby

此時，保護測控裝置安裝處P點的電壓為

同理，式（3）可以簡化為

由式（4）知，當M側熱備用、N側冷備用時，保護安裝處P點的殘壓約為0.33V。

1.3 線路兩側均熱備用時的殘壓

線路兩側均熱備用時的等效電路圖如圖4所示。

圖4 線路兩側熱備用時的等效電路圖Fig.4 Equivalent circuit of line both side hot standby

假設線路兩端斷路器的斷口電容大小相同，兩側電壓大小相等且同相，同理可以計算得到保護安裝處P點的殘壓約為0.66V（兩倍于一側熱備用，另一側冷備用時的殘壓）。

1.4 對同桿并架雙回線的分析

同桿雙回線一回線正常運行，一回線線路兩側均熱備用時的等效電路圖如圖5所示［8］。

圖5 同桿雙回線的等效電路圖Fig.5 Equivalent circuit of double circuit lines on the same tower

假設線路兩端斷路器的斷口電容大小相同，兩側電壓大小相等且同相；220kV同桿雙回線線路之間的電容大約為每百公里0.86μF。同理可以計算得到線路兩側都處于備用狀態(tài)（冷備用、熱備用）時保護安裝處P點的殘壓約為58V；當N側檢修時，保護安裝處P點的殘壓約為0.003V。

2 對現(xiàn)有保護測控裝置和五防系統(tǒng)的改造

針對上述結論，可對現(xiàn)有保護測控裝置和五防系統(tǒng)加以改造，利用線路殘壓實現(xiàn)站間防誤。

對手動合閘判據進行改造?，F(xiàn)有的檢無壓判據一般為電壓小于30%的額定電壓，根據上述分析，為實現(xiàn)對側檢修狀態(tài)下本側的合閘閉鎖，可將判據改為電壓小于30%的額定電壓且大于Uzd（Uzd為一整定值，該整定值應略小于線路一側熱備用，一側冷備用時的殘壓值，如0.2V）

對現(xiàn)有五防系統(tǒng)中的判據進行改造。通過保護測控裝置對線路殘壓和母線電壓的判別，輸出接點給五防系統(tǒng)。五防系統(tǒng)根據該接點判斷對側接地線（刀閘）是否在合入狀態(tài)，如果是，則閉鎖斷路器合閘，并且輸出報警信號。

3 結語

本文通過對四種運行方式下線路殘壓的研究，提出了一種基于線路殘壓的站間防誤原理，并且提出對現(xiàn)有保護測控裝置和五防系統(tǒng)的改造方案，從而使該原理具有了工程應用的可能。

該方法的應用限制條件為線路上必須裝有PT。目前實際應用中，兩側均有電源的線路一般裝有線路PT，而對于純負荷線路，則多數沒有安裝線路PT。因此，該原理僅適用于雙電源線路，對于單電源線路，則必須在加裝線路PT后才適用。

該方法實施應用后，將有效減少誤操作事故的發(fā)生，保證電網的安全運行，為調度員和變電站操作人員把好最后一道關。

［1］ 郝登樸，趙景清，李輝（Hao Dengpu，Zhao Jingqing，Li Hui）.變電站微機防誤閉鎖的應用與功能整合（The application and function integration of microcomputer anti－misoperation lockout device in substation）［J］.電 力 學 報 （Journal of Electric Power），2006，21（3）：359－361.

［2］ 王光（Wang Guang）.變電站網絡型防誤閉鎖系統(tǒng)的設計（Design of Network Interlocking System in Sub－station）［D］.吉林：東北電力大學電氣工程學院（Jilin：School of Electrical Engineering of Northeast Dianli University），2008.

［3］ 姚剛，賀家李，李繼平（Yao Gang，He Jiali，Li Jiping）.基于可編程控制器的變電站防誤操作專家系統(tǒng)（A expert system of preventing wrong operation based on PLC）［J］.電力系統(tǒng)及其自動化學報（Proceedings of the CSU－EPSA），2000，12（5）：29－36.

［4］ 章衛(wèi)光（Zhang Weiguang）.防誤閉鎖裝置的應用分析探討（Analysis of anti－misoperation locking devices using）［J］.華東電力（East China Electron Power），2006，34（6）：78－80.

［5］ 梁健波（Liang Jianbo）.變電站綜合自動化五防系統(tǒng)功能應用（Application of anti－mistake defense system function in substation automation）［J］.武漢工業(yè)學院學報（Journal of Wuhan Polytechnic University），2008，27（2）：52－55.

［6］ 張占龍 ，李 冰 ，高 磊，等（Zhang Zhanlong，Li Bing，Gao Lei，et al）.變電站接地狀態(tài)電子管理顯示系統(tǒng)（Electronic management display system of grounding status in substation）［J］.電力系統(tǒng)自動化（Auto－mation of Electric Power Systems），2006，30（24）：88－90.

［7］ 李博通（Li Botong）.單相自適應重合閘新原理的研究（Research on the New Principle of Single－pole A－daptive Reclosure）［D］.天津：天津大學電氣與自動化工程學院（Tianjin：School of Electrical Engineering and Automation of Tianjin University），2007.

［8］ 劉東超，李永麗，曾治安（Liu Dongchao，Li Yongli，Zeng Zhi′an）.帶并聯(lián)電抗器的雙回線故障測距算法研究（Research on accurate fault location algorithm for double circuit transmission line with shunt reactors）［J］.電力系統(tǒng)及其自動化學報（Proceedings of the CSU－EPSA），2006，18（2）：5－9，17.