輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的弱電源側(cè)問(wèn)題分析

摘 要：現(xiàn)代電力系統(tǒng)日趨龐大和復(fù)雜，電網(wǎng)運(yùn)行中的一些特殊情況很大程度上加大了繼電保護(hù)工作的難度，電力企業(yè)必須結(jié)合實(shí)際情況有效解決這些難題。該文結(jié)合廣東深圳地區(qū)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，分析輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的弱電源側(cè)問(wèn)題，并提出具體解決措施，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：輸電線路 縱聯(lián)保護(hù) 弱電源側(cè)

中圖分類號(hào)：TM773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）08（a）-0022-02

一般運(yùn)行狀態(tài)下，輸電線路兩側(cè)均為強(qiáng)電源，一些特殊情況下，其中一側(cè)可能為弱電源。當(dāng)一側(cè)為弱電源側(cè)情況下線路發(fā)生故障時(shí)，由于弱電源側(cè)故障電流較小甚至為零，線路保護(hù)動(dòng)作的可靠性受到很大影響。縱聯(lián)保護(hù)是電網(wǎng)輸電線路保護(hù)中運(yùn)用最廣泛的一種主保護(hù)，電力人員要對(duì)縱聯(lián)保護(hù)的弱電源問(wèn)題具有明確認(rèn)識(shí)，并對(duì)該問(wèn)題予以解決，以保障電網(wǎng)的良好運(yùn)行。

1 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)原理

輸電線路縱聯(lián)保護(hù)，是指通過(guò)交換線路兩側(cè)判別量作為判據(jù)判別區(qū)內(nèi)區(qū)外故障，從而跳開兩端開關(guān)實(shí)現(xiàn)快速切除全線故障的保護(hù)?？v聯(lián)保護(hù)兩側(cè)均借助通道將本側(cè)判別量信息傳輸?shù)綄?duì)側(cè)，使線路兩側(cè)保護(hù)裝置互為聯(lián)系。作為線路保護(hù)的主保護(hù)，縱聯(lián)保護(hù)能夠?qū)崿F(xiàn)輸電線路的全線速動(dòng)，從而在最短時(shí)間內(nèi)對(duì)被保護(hù)線路故障進(jìn)行選擇性切除。借助縱聯(lián)保護(hù)，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)提供一個(gè)安全穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境，最大限度地控制故障造成的影響。

縱聯(lián)保護(hù)按照保護(hù)原理可分為方向或距離縱聯(lián)保護(hù)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)兩大類。前者通過(guò)兩側(cè)的方向或者距離元件來(lái)判斷是否正方向故障，若本側(cè)元件動(dòng)作，則向?qū)?cè)發(fā)送允許信號(hào)（以允許式保護(hù)為例），若本側(cè)元件動(dòng)作并且收到對(duì)側(cè)的允許信號(hào)，開關(guān)才能動(dòng)作跳閘。因此，只有具備了兩側(cè)保護(hù)元件同時(shí)動(dòng)作，才能實(shí)現(xiàn)兩端同時(shí)跳閘，從而對(duì)區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障進(jìn)行明確區(qū)分?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)則借助通道實(shí)現(xiàn)兩側(cè)電流信號(hào)的實(shí)時(shí)交換，兩側(cè)均通過(guò)計(jì)算本側(cè)和對(duì)側(cè)電流的矢量從而得出差動(dòng)電流，若差動(dòng)電流大于制動(dòng)電流，則保護(hù)動(dòng)作并向?qū)?cè)發(fā)信。當(dāng)線路正常運(yùn)行或者存在區(qū)外故障時(shí)，它兩側(cè)電流相位的狀態(tài)是相反的，此時(shí)保護(hù)裝置無(wú)差流。線路出現(xiàn)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，其兩側(cè)裝置均計(jì)算出有差流，滿足電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性方程，保護(hù)裝置及時(shí)動(dòng)作切除故障。深圳電網(wǎng)110 kV輸電線路采用的縱聯(lián)保護(hù)主要為南京南瑞繼保公司生產(chǎn)的RCS-941系列縱聯(lián)距離和零序方向元件為主體的成套保護(hù)裝置和RCS-943系列以分相電流差動(dòng)和零序電流差動(dòng)為主體的成套保護(hù)裝置。

2 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的弱電源側(cè)問(wèn)題

正常運(yùn)行狀態(tài)下，輸電線路兩側(cè)都是強(qiáng)電源側(cè)，才能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)供電的可靠性。但是，特定運(yùn)行狀態(tài)下，輸電線路也會(huì)存在弱電源側(cè)情況，這種線路出現(xiàn)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，弱電源側(cè)系統(tǒng)的短路電流不足，使得縱聯(lián)保護(hù)很難進(jìn)行正確判定（如圖1所示）。

假設(shè)輸電線路MN之間存在故障。故障點(diǎn)k的短路電流，主要依靠作為強(qiáng)電源側(cè)的M提供，故M側(cè)保護(hù)元件可動(dòng)作并發(fā)信。而N側(cè)作為負(fù)荷側(cè)或弱電源側(cè)，沒(méi)有充足的短路電流補(bǔ)給，該側(cè)保護(hù)元件難以動(dòng)作，甚至在極端情況下可能出現(xiàn)保護(hù)不起動(dòng)的問(wèn)題，造成兩邊開關(guān)均無(wú)法快速切除故障，從而對(duì)電力系統(tǒng)造成較大損害。

3 輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的弱電源側(cè)問(wèn)題解決措施

3.1 縱聯(lián)距離保護(hù)

以深圳電網(wǎng)110 kV線路中普遍采用的南瑞繼保公司生產(chǎn)的RCS-941系列高壓輸電線路成套保護(hù)裝置（允許式）為例，為應(yīng)對(duì)弱電源側(cè)保護(hù)可能由于故障電流低而不動(dòng)作的問(wèn)題，該保護(hù)裝置增加一個(gè)反方向距離繼電器，此繼電器僅在“弱電源側(cè)”控制字置“1”時(shí)才投入。若一側(cè)為弱電側(cè)線路發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)投入縱聯(lián)反方向距離元件，當(dāng)故障相或相間電壓低于30 V，且反方向元件不動(dòng)作，則判斷為正方向發(fā)生故障，從而動(dòng)作并向?qū)?cè)發(fā)送允許信號(hào)。

極端情況下，若弱電源側(cè)為完全無(wú)電源，短路前線路負(fù)荷也很輕甚至空載，又沒(méi)用中性點(diǎn)接地的變壓器時(shí)，由于流過(guò)保護(hù)的電流在短路前后都接近為零，零序電流亦為零，這時(shí)保護(hù)起動(dòng)元件不動(dòng)作，裝置不起動(dòng)。此種情況下，當(dāng)弱電源側(cè)保護(hù)判斷任一相電壓低于34.6 V或相間電壓低于60 V，且收到對(duì)側(cè)信號(hào)后，立即給對(duì)側(cè)發(fā)100 ms允許信號(hào)，保證在線路輕負(fù)荷保護(hù)不起動(dòng)的情況下，可由對(duì)側(cè)保護(hù)快速切除故障。另外，若本側(cè)TWJ動(dòng)作，且收到對(duì)側(cè)信號(hào)，則給對(duì)側(cè)發(fā)100 ms允許信號(hào)，確保對(duì)側(cè)切除故障，此為空充線路短路時(shí)的應(yīng)對(duì)措施。

3.2 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)

縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)同樣會(huì)遇到既無(wú)電源又無(wú)中性點(diǎn)接地的變壓器的單側(cè)電源線路在輕載或空載情況下發(fā)生區(qū)內(nèi)短路的問(wèn)題。發(fā)生短路故障后，由于弱電源側(cè)保護(hù)可能不起動(dòng)，該側(cè)保護(hù)不會(huì)進(jìn)入故障計(jì)算程序，更不會(huì)向?qū)?cè)發(fā)送允許信號(hào)，故會(huì)引兩側(cè)電流差動(dòng)保護(hù)均拒動(dòng)。針對(duì)此問(wèn)題，當(dāng)前主流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置中，均加入“低壓差流起動(dòng)元件”作為解決方案，該元件起動(dòng)條件為：（1）差流元件動(dòng)作；（2）差流元件的動(dòng)作相或動(dòng)作相之間的電壓小于0.6倍的額定電壓；（3）接收到對(duì)側(cè)保護(hù)發(fā)送的允許信號(hào)。同時(shí)滿足上述3個(gè)條件時(shí)該起動(dòng)元件動(dòng)作，保護(hù)起動(dòng)后，雖然弱電源側(cè)故障電流小，但是強(qiáng)電源側(cè)故障電流較大，保護(hù)可以計(jì)算出差動(dòng)電流，兩側(cè)差流元件均可以動(dòng)作并發(fā)信，從而達(dá)到跳閘切除故障的目的。

特殊情況下，若一側(cè)開關(guān)在分閘位置，即線路空充運(yùn)行時(shí)，為解決該情況下可能造成的拒動(dòng)，一般在保護(hù)中增加以下邏輯：若本側(cè)三相TWJ均動(dòng)作，且差流元件動(dòng)作，則向?qū)?cè)發(fā)送允許信號(hào)，于是對(duì)側(cè)保護(hù)可以順利跳閘切除故障。

3.3 實(shí)際運(yùn)行中的其他應(yīng)對(duì)措施

以深圳電網(wǎng)為例，實(shí)際運(yùn)行中，若出現(xiàn)輸電線路一側(cè)為弱電源系統(tǒng)或者線路空充運(yùn)行的接線方式時(shí)，通常會(huì)將保護(hù)裝置后備保護(hù)中的接地距離Ⅱ段、Ⅲ段和相間距離Ⅱ段、Ⅲ段以及零序過(guò)流Ⅱ段、Ⅲ段的時(shí)間定值改小，一般可將Ⅱ段時(shí)間定值改至0.05 s，從而確保即使主保護(hù)未能可靠動(dòng)作的情況下，后備保護(hù)也能盡快動(dòng)作以減小故障對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)造成的影響。

4 結(jié)語(yǔ)

該文分析了常見(jiàn)的輸電線路縱聯(lián)保護(hù)的弱電源側(cè)問(wèn)題，并總結(jié)出了實(shí)際運(yùn)用中的具體解決措施，為電網(wǎng)運(yùn)行人員的日常工作提供了理論借鑒。電力人員可以對(duì)縱聯(lián)距離保護(hù)的弱電源側(cè)保護(hù)控制前進(jìn)行更改或者通過(guò)后備保護(hù)時(shí)間定值的更改等方法解決電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的弱電源側(cè)運(yùn)行問(wèn)題，為輸電線路縱聯(lián)保護(hù)營(yíng)造一個(gè)安全穩(wěn)定的運(yùn)行環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

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