線路差動保護(hù)判別TA二次斷線的新方法

周 偉，劉宏君

(1.永州電業(yè)局，湖南 永州 425100;2.長園深瑞繼保自動化有限公司，廣東 深圳 518057)

0 引言

線路光纖電流差動保護(hù)應(yīng)用越來越廣泛。線路差動保護(hù)中，要求線路兩側(cè)的差動保護(hù)必須都啟動，才可能允許跳閘。這樣做的好處是，即可保證差動動作的可靠性，又可有效地防止線路TA斷線時差動保護(hù)的誤動。因?yàn)橐粋?cè)TA斷線時，只有斷線側(cè)的保護(hù)裝置啟動，而正常側(cè)保護(hù)未能啟動，即使差流達(dá)到動作門檻，差動保護(hù)也不會動作。線路差動保護(hù)要求兩側(cè)均要啟動，在線路的弱饋側(cè)發(fā)生高阻接地故障時，弱饋側(cè)因零序阻抗小，零序電流能啟動，而強(qiáng)電側(cè)僅依賴本側(cè)量不能啟動。導(dǎo)致的后果是差動保護(hù)拒動。針對此現(xiàn)象，繼電保護(hù)設(shè)計時，會增加差流輔助電壓量啟動，通用的電壓量輔助判據(jù)為低電壓或者零序電壓。增加差流輔助電壓量啟動判據(jù)后，會導(dǎo)致判據(jù)無法區(qū)分高阻接地故障還是TA斷線的故障。這里提出了一種判別TA斷線的新方法，該方法在確保TA斷線能正確檢測的前提下，又能確保弱饋高阻接地故障時不會誤閉鎖差動保護(hù)。RTDS試驗(yàn)證明該方案安全可靠。

1 問題的提出

1.1 線路TA斷線判據(jù)

線路保護(hù)具備TA斷線檢測功能。目前國內(nèi)的TA斷線檢測依據(jù)一般有兩類。

第一類:差動保護(hù)一側(cè)電氣量啟動，另一側(cè)不啟動。啟動的一側(cè)有零序電流，無零序電壓，判為TA斷線，延時告警。根據(jù)TA斷線是否閉鎖差動控制字決定是否閉鎖差動保護(hù)。

第二類:差動保護(hù)一側(cè)電氣量啟動，另一側(cè)不啟動。啟動的一側(cè)相電流的變化量大于一定門檻或者相電流消失且存在較大差流但差動保護(hù)未動作，判為TA斷線，延時告警。根據(jù)TA斷線是否閉鎖差動控制字決定是否閉鎖差動保護(hù)。

第一類TA斷線判別方法的缺陷在于，完全依賴零序電壓門檻。若正常運(yùn)行時零序電壓就比較大，就會導(dǎo)致重負(fù)荷時發(fā)生TA斷線，差動保護(hù)誤動。

第二類TA斷線判別方法的缺陷在于，完全根據(jù)電流的變化判別TA斷線。在重負(fù)荷的弱饋側(cè)，發(fā)生單相高阻接地故障時，也存在電流變小甚至電流變?yōu)榱愕墓r。導(dǎo)致高阻接地誤判為TA斷線，導(dǎo)致差動保護(hù)拒動。

1.2 弱饋側(cè)高阻接地故障分析

［1］的第8章第5節(jié)分析，在系統(tǒng)中發(fā)生高阻接地故障時，在故障點(diǎn)零序電壓就小，在保護(hù)安裝點(diǎn)，零序電壓更小。由于零序電流分配與短路點(diǎn)兩側(cè)的等效阻抗大小相關(guān)，會出現(xiàn)一側(cè)零序電流達(dá)到零序電流啟動門檻，一側(cè)零序電流小于零序電流啟動門檻。這樣，差動保護(hù)裝置若僅靠本側(cè)電氣量時，造成一側(cè)能啟動，一側(cè)不能啟動。差動動作需兩側(cè)保護(hù)均能啟動，在這樣的高阻接地故障的情況下，差動保護(hù)會拒動。

為解決此問題，線路差動保護(hù)中增加了差流啟動，為了保證TA斷線時不誤動，差流啟動均增加了電壓輔助判據(jù)。電壓輔助判據(jù)的引入，在保證TA斷線不誤動的同時，就會引起高阻接地拒動。在電力系統(tǒng)中多次出現(xiàn)高阻接地故障差動未動，靠零序延時段切除故障就是由于電壓輔助判據(jù)選擇不合理造成的。

因而，一種好的TA斷線判據(jù)就是要能保證TA斷線不動作的同時，也要保證高阻接地故障能正確動作。

2 判別TA斷線的方法

在差動保護(hù)中，只要兩側(cè)保護(hù)均啟動，就不判TA斷線。TA斷線只在一側(cè)保護(hù)啟動時才判斷。保證高阻接地故障時能可靠啟動，就不會誤判TA斷線。

新的TA斷線判別方法在于合理的改變啟動元件。啟動元件的判據(jù)為:本側(cè)電流的突變量或者零序電流均不啟動，只有差流判據(jù)滿足時，式(1)或式(2)任何一個判據(jù)滿足時，裝置保護(hù)啟動。

零序電壓判據(jù)1:

零序電壓判據(jù)2:

式(1)用于檢測零序電壓的突變，高阻接地故障發(fā)生時，零序電流由故障點(diǎn)流向系統(tǒng)接地點(diǎn)，在母線處零序電壓存在突變。減去2周波前的零序電壓的目的就是消除正常運(yùn)行時的不平衡零序電壓的影響，提高判據(jù)的靈敏度。

式(2)用于檢測零序電壓的幅值相對差流出現(xiàn)時刻的零序電壓幅值的變化，用于對單相高阻接地，接地電阻緩慢變小時的故障檢測，提高判據(jù)的可靠性。

啟動流程見圖1。

圖1 流程圖

3 RTDS仿真分析

為了驗(yàn)證分析的正確性，進(jìn)行了RTDS仿真。試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒捎?00 km、220 kV無互感雙回線路模型，系統(tǒng)架構(gòu)參照圖1。試驗(yàn)?zāi)Ｐ蛥?shù):單回線正序阻抗ZL1=0.0227+j0.265(Ω/km)，單回線零序阻抗ZL0=0.0966+j0.73(Ω/km)，單回線正序容抗C1=0.013(μF/km)，單回線零序容抗C0=0.0092(μF/km)。M側(cè)無窮大系統(tǒng)參數(shù):功率初相角為30°，電源正序電阻為Z1=10 Ω，電感為L=0.02 H。M側(cè)發(fā)變組參數(shù):發(fā)電機(jī)容量為600 MW，額定電壓為20 kV，功率初相角是0°，Xa=0.1327 p.u.，Xd=1.03540 p.u.，X'd=0.0360 p.u.，X″d=0.235 p.u.，Xd=0.71940 p.u.，X'q=0.412 p.u. ，X″q=0.212 p.u.，Ra=0.002 p.u.;變壓器容量是720 MVA，電壓比為242 kV/20.0 kV，正序電阻為0.00392 p.u.，正序電抗為0.1 p.u.，零序電阻為0.012 p.u.，零序電抗為0.1 p.u.。N側(cè)系統(tǒng)參數(shù):變壓器容量為150 MVA，短路電壓比為30%;等效負(fù)載為50 MW+10 Mvar。TA變比取1250/1 A。開關(guān)電阻取0.01 Ω。

在此系統(tǒng)模型下，模擬以下故障:① 模擬N側(cè)發(fā)生高阻接地故障，接地電阻100 Ω。②模擬N側(cè)發(fā)生高阻接地故障，接地電阻值由500 Ω在3 s內(nèi)漸變?yōu)?00 Ω。③重負(fù)荷情況下的單相TA斷線。

仿真結(jié)果表明，在高阻接地故障和漸變性高阻接地故障時，差流配合零序電壓突變判據(jù)均能很好地啟動，差動保護(hù)正確地出口跳閘動作。在重負(fù)荷情況的TA斷線，裝置能正確地判出TA斷線，保護(hù)不會誤動。

圖2 無互感雙回線路模型

4 結(jié)語

綜合分析線路高阻故障特征，并對比線路TA斷線的差異，提出了一種新的TV斷線判別依據(jù)。該判據(jù)能正確地區(qū)分TA斷線和高阻接地，提高了差動保護(hù)的可靠性。同時，該判據(jù)對同時發(fā)生TA斷線和PT斷線也能保證很高的可靠性。RTDS仿真試驗(yàn)證明該判據(jù)的正確性。

參考文獻(xiàn)

［1］朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)(第3版)［M］.北京:中國電力出版社，2005.

［2］文明浩.線路縱差保護(hù)CT二次斷線判據(jù)分析［J］.繼電器，2006，34(18):1-3.