周 偉，劉宏君

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

0 引言

線路光纖電流差動(dòng)保護(hù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛。線路差動(dòng)保護(hù)中，要求線路兩側(cè)的差動(dòng)保護(hù)必須都啟動(dòng)，才可能允許跳閘。這樣做的好處是，即可保證差動(dòng)動(dòng)作的可靠性，又可有效地防止線路TA斷線時(shí)差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)。因?yàn)橐粋?cè)TA斷線時(shí)，只有斷線側(cè)的保護(hù)裝置啟動(dòng)，而正常側(cè)保護(hù)未能啟動(dòng)，即使差流達(dá)到動(dòng)作門(mén)檻，差動(dòng)保護(hù)也不會(huì)動(dòng)作。線路差動(dòng)保護(hù)要求兩側(cè)均要啟動(dòng)，在線路的弱饋側(cè)發(fā)生高阻接地故障時(shí)，弱饋側(cè)因零序阻抗小，零序電流能啟動(dòng)，而強(qiáng)電側(cè)僅依賴本側(cè)量不能啟動(dòng)。導(dǎo)致的后果是差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)。針對(duì)此現(xiàn)象，繼電保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)增加差流輔助電壓量啟動(dòng)，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(dòng)判據(jù)后，會(huì)導(dǎo)致判據(jù)無(wú)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(cè)的前提下，又能確保弱饋高阻接地故障時(shí)不會(huì)誤閉鎖差動(dòng)保護(hù)。RTDS試驗(yàn)證明該方案安全可靠。

1 問(wèn)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(cè)功能。目前國(guó)內(nèi)的TA斷線檢測(cè)依據(jù)一般有兩類。

第一類:差動(dòng)保護(hù)一側(cè)電氣量啟動(dòng)，另一側(cè)不啟動(dòng)。啟動(dòng)的一側(cè)有零序電流，無(wú)零序電壓，判為T(mén)A斷線，延時(shí)告警。根據(jù)TA斷線是否閉鎖差動(dòng)控制字決定是否閉鎖差動(dòng)保護(hù)。

第二類:差動(dòng)保護(hù)一側(cè)電氣量啟動(dòng)，另一側(cè)不啟動(dòng)。啟動(dòng)的一側(cè)相電流的變化量大于一定門(mén)檻或者相電流消失且存在較大差流但差動(dòng)保護(hù)未動(dòng)作，判為T(mén)A斷線，延時(shí)告警。根據(jù)TA斷線是否閉鎖差動(dòng)控制字決定是否閉鎖差動(dòng)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(mén)檻。若正常運(yùn)行時(shí)零序電壓就比較大，就會(huì)導(dǎo)致重負(fù)荷時(shí)發(fā)生TA斷線，差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。

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(shí)，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T(mén)A斷線，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)。

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(shí)，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(huì)出現(xiàn)一側(cè)零序電流達(dá)到零序電流啟動(dòng)門(mén)檻，一側(cè)零序電流小于零序電流啟動(dòng)門(mén)檻。這樣，差動(dòng)保護(hù)裝置若僅靠本側(cè)電氣量時(shí)，造成一側(cè)能啟動(dòng)，一側(cè)不能啟動(dòng)。差動(dòng)動(dòng)作需兩側(cè)保護(hù)均能啟動(dòng)，在這樣的高阻接地故障的情況下，差動(dòng)保護(hù)會(huì)拒動(dòng)。

為解決此問(wèn)題，線路差動(dòng)保護(hù)中增加了差流啟動(dòng)，為了保證TA斷線時(shí)不誤動(dòng)，差流啟動(dòng)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(dòng)的同時(shí)，就會(huì)引起高阻接地拒動(dòng)。在電力系統(tǒng)中多次出現(xiàn)高阻接地故障差動(dòng)未動(dòng)，靠零序延時(shí)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(dòng)作的同時(shí)，也要保證高阻接地故障能正確動(dòng)作。

2 判別TA斷線的方法

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

新的TA斷線判別方法在于合理的改變啟動(dòng)元件。啟動(dòng)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(dòng)，只有差流判據(jù)滿足時(shí)，式(1)或式(2)任何一個(gè)判據(jù)滿足時(shí)，裝置保護(hù)啟動(dòng)。

零序電壓判據(jù)1:

零序電壓判據(jù)2:

式(1)用于檢測(cè)零序電壓的突變，高阻接地故障發(fā)生時(shí)，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(shí)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(cè)零序電壓的幅值相對(duì)差流出現(xiàn)時(shí)刻的零序電壓幅值的變化，用于對(duì)單相高阻接地，接地電阻緩慢變小時(shí)的故障檢測(cè)，提高判據(jù)的可靠性。

啟動(dòng)流程見(jiàn)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(wú)互感雙回線路模型，系統(tǒng)架構(gòu)參照?qǐng)D1。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(wú)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(zhǎng)=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(kāi)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(shí)，差流配合零序電壓突變判據(jù)均能很好地啟動(dòng)，差動(dòng)保護(hù)正確地出口跳閘動(dòng)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(huì)誤動(dòng)。

圖2 無(wú)互感雙回線路模型

4 結(jié)語(yǔ)

綜合分析線路高阻故障特征，并對(duì)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(dòng)保護(hù)的可靠性。同時(shí)，該判據(jù)對(duì)同時(shí)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(guó)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.