摘 要：作為同桿雙回線路管理的重要環(huán)節(jié)，繼電保護(hù)對(duì)于提高同桿雙回線路運(yùn)行的安全性和可靠性具有重要作用。文章首先介紹了同桿雙回線路繼電保護(hù)的關(guān)鍵問題，然后探討了同桿雙回線路繼電保護(hù)原理，最后通過實(shí)例分析闡述了同桿雙回線路的繼電保護(hù)配置，以期為相關(guān)技術(shù)與研究人員提供參考。

關(guān)鍵詞：同桿雙回線路；繼電保護(hù)；分析

同桿雙回線路輸電技術(shù)具有投資回報(bào)率高、輸電速度快、單位走廊輸電容量大等優(yōu)勢，在現(xiàn)代電能傳輸中得到廣泛應(yīng)用。然而因同桿雙回線路包含較多的導(dǎo)線數(shù)量和運(yùn)行方式，且雙回線之間的距離過近，使得同桿雙回線路經(jīng)常出現(xiàn)復(fù)雜的故障類型，其保護(hù)性能及效果受到嚴(yán)重影響。若對(duì)雙回線保護(hù)配置設(shè)計(jì)不合理或未充分考慮運(yùn)行方式等的影響，則很容易造成保護(hù)設(shè)備拒動(dòng)或誤動(dòng)問題，進(jìn)而影響電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全。因此，加強(qiáng)有關(guān)同桿雙回線路繼電保護(hù)原理的分析，對(duì)于改善雙回線路繼電保護(hù)質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 同桿雙回線路繼電保護(hù)關(guān)鍵問題

1.1 自動(dòng)重合閘：當(dāng)同桿雙回線路出現(xiàn)跨線永久性故障問題時(shí)，應(yīng)盡可能防止雙回線重合閘不當(dāng)引起的永久性相間故障問題，否則會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)遭受二次沖擊。如在出現(xiàn)IA IIBG永久性故障問題時(shí)，當(dāng)II回線兩側(cè)跳B相、I回線兩側(cè)跳A相如果兩回線在同一時(shí)刻重合，則等同于兩次重合于ABG相間電路，其形成的較大短路電流會(huì)同時(shí)將兩條線路切除，進(jìn)而影響電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。另外，在采用雙回線聯(lián)系度兩側(cè)系統(tǒng)提供支撐時(shí)，要全面分析雙回線間側(cè)重合閘方式，確保在跨線故障斷開后，兩側(cè)系統(tǒng)的互聯(lián)運(yùn)行不會(huì)受到故障影響，由此改善電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。[1]

1.2 采用不同的運(yùn)行方式會(huì)表現(xiàn)出不同的靈敏度：同桿雙回線路可采用非全相運(yùn)行、雙線組合全相運(yùn)行、雙回線同時(shí)運(yùn)行、單回線運(yùn)行等不同運(yùn)行方式。因雙回線間互感問題，使得在對(duì)應(yīng)運(yùn)行方式下出現(xiàn)故障時(shí)，線路會(huì)表現(xiàn)出相應(yīng)的故障電流和故障電壓特點(diǎn)，由此造成不同運(yùn)行方式下雙回線的保護(hù)靈敏度存在差異。所以方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)分析在不同運(yùn)行方式下保護(hù)配置定值及其方案的靈敏度和適用性。

1.3 可靠性要求更高：相比較單回線路，雙回線具有更高的傳輸功率，其兩側(cè)系統(tǒng)的聯(lián)系更加緊密，其運(yùn)行的穩(wěn)定安全對(duì)于保證系統(tǒng)安全更為重要，所以同桿雙回線路保護(hù)的可靠性要求更高。其要求保護(hù)配置在選擇性故障電路切除中具有較高的準(zhǔn)確性和快速性。

1.4 跨線故障選相：在同桿雙回線路出現(xiàn)異名跨線故障時(shí)，其保護(hù)配置可能出現(xiàn)誤切雙匯線的問題，進(jìn)而影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。如在IA IIBG故障問題中，應(yīng)II回線兩側(cè)跳B相、I回線兩側(cè)跳A相，然后保護(hù)配置可能誤認(rèn)為雙回線均出現(xiàn)AB相間短路故障問題而同時(shí)將雙回線跳開，由此干擾系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。所以在保護(hù)配置方案設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)目缇€故障選相方案，以便在此類故障問題中能順利選跳線路，從而保護(hù)兩側(cè)系統(tǒng)的聯(lián)系。

1.5 跨線故障及線間互感的影響：對(duì)于跨線故障問題，相比單回線故障其電氣量變化特征表現(xiàn)出特定的差異性，這在一定程度上會(huì)對(duì)功率方向保護(hù)與距離保護(hù)等單側(cè)電量保護(hù)造成影響；在同桿雙回線路間通常會(huì)存在互感問題，故障發(fā)生時(shí)，雙回線上的電流與電壓同時(shí)由本線路工作狀況及另一線路電氣量感應(yīng)大小共同決定，而零序互感問題又是電氣量感應(yīng)影響的重要部分，若未能采取有效措施進(jìn)行處理，很容易造成零序方向保護(hù)與接地距離保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)故障。[2]

2 同桿雙回線路繼電保護(hù)原理

2.1 距離縱聯(lián)保護(hù)

距離縱聯(lián)保護(hù)主要用于克服雙回線安裝原有距離保護(hù)條件下，兩回線保護(hù)均將線路末端出現(xiàn)兩非同名相跨線故障判別為相間故障而造成三相切除的難題。如對(duì)于TLS距離保護(hù)與CKJ-3距離保護(hù)。在TLS距離保護(hù)的三相通道與單相通道分開時(shí)，按照允許式分析，一端發(fā)單相信號(hào)，另一端則判斷為BC相間故障，發(fā)三相信號(hào)；本側(cè)在發(fā)送三相信號(hào)的同時(shí)能接收到另一側(cè)的三相信號(hào)，此為跳三相的基本條件；在CKJ-3距離保護(hù)中一段保護(hù)使用I回線方向元件和3段BC相間距離元件對(duì)II回線的2段BC相間距離元件進(jìn)行閉鎖，在另一端出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作而將單相故障切除后，閉鎖才能利用通道進(jìn)行解除，由此完成相繼動(dòng)作。在通信技術(shù)的快速更新下，4通道的距離縱聯(lián)保護(hù)也在不斷發(fā)展起來，其還能完成故障選項(xiàng)等。

2.2 分相電流差動(dòng)保護(hù)

分相電流差動(dòng)保護(hù)是同桿雙回線路中應(yīng)用比較廣泛的一種保護(hù)運(yùn)行方式。其按照相位比較兩側(cè)電流幅值及相位大小，線路兩側(cè)在同一時(shí)間內(nèi)對(duì)故障相進(jìn)行切除。分相電流差動(dòng)保護(hù)具有可避免負(fù)荷及系統(tǒng)振蕩影響、工作方式快捷簡單、對(duì)非全相及全相運(yùn)行中的故障皆能準(zhǔn)確選相并切除、無需進(jìn)行PT輸入等優(yōu)點(diǎn)，在同桿雙回線路的跨線故障問題中，分相電流差動(dòng)保護(hù)也具有良好的適用性。所以在通道條件正常時(shí)應(yīng)盡量選用分相電流差動(dòng)保護(hù)。

此種保護(hù)使用需要注意的問題有：（1）兩端電流同步采樣，其通常使用的同步方法有采用GPS技術(shù)完成同步和“乒乓”時(shí)間調(diào)整技術(shù)兩種方法；（2）確保通道的可靠性與安全性，分相電流差動(dòng)保護(hù)信號(hào)傳輸主要采用光纖通道與微波通道兩種通信方式；通信方式的具體選擇要以系統(tǒng)自身的通信狀況和線路長短為主要依據(jù)，通常而言，長線路會(huì)采用微波通道或復(fù)用光纖通道；短線路保護(hù)會(huì)使用專用光纖通道；（3）在超高壓長線路中使用分相電流差動(dòng)保護(hù)，要重點(diǎn)分析電流電容的補(bǔ)償問題。[3]

2.3 橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)

橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)在中低壓等級(jí)同桿雙回線路中比較常用。橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)具有易于運(yùn)行維護(hù)、構(gòu)成簡單、無需通道等優(yōu)點(diǎn)，缺陷是當(dāng)單回線運(yùn)行且存在相繼動(dòng)作區(qū)時(shí)保護(hù)會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)問題。橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)通常分為電流平衡保護(hù)與橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)兩種類型：

（1）電流平衡保護(hù)是指對(duì)兩回線中的電流幅值進(jìn)行比較分析，將雙回線和電流和雙回線差電流分別當(dāng)作制動(dòng)量和動(dòng)作量，若動(dòng)作量高于制動(dòng)量則采取保護(hù)動(dòng)作；電流平衡保護(hù)具有弱饋側(cè)靈敏度較差的問題，其優(yōu)點(diǎn)是無需進(jìn)行電壓量輸入，其典型的LFP-967B型電流平衡保護(hù)在電力系統(tǒng)中比較常用。

（2）橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)是指以短路電流方向和大小作為主要依據(jù)來對(duì)故障線路進(jìn)行選擇，其同電路平衡保護(hù)都具有的缺陷是在雙回線出現(xiàn)同名相跨線故障時(shí)會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)；當(dāng)前國內(nèi)電力系統(tǒng)中常用的橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)主要有LFP-967A型方向橫差保護(hù)、ISA-285A型微機(jī)橫聯(lián)差動(dòng)電流方向保護(hù)裝置；同原有的橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)相比，微機(jī)型橫聯(lián)方向差動(dòng)保護(hù)采用相同的保護(hù)原理，但其具有更強(qiáng)的邏輯判斷性能，能利用邏輯和延時(shí)判斷來避免雙回線對(duì)側(cè)一回路線斷路器跳閘、單回線與母聯(lián)斷路器不同其跳閘而造成的保護(hù)誤動(dòng)問題。

2.4 相繼速動(dòng)保護(hù)

相繼速動(dòng)保護(hù)是指以單回線路距離保護(hù)原理為前提，增添額外保護(hù)功能以完成相繼速動(dòng)。相繼速動(dòng)保護(hù)可改善距離保護(hù)的獨(dú)立性，具有便于維護(hù)、成本較低等優(yōu)點(diǎn)。如對(duì)于LFP-941型微機(jī)保護(hù)，其基本保護(hù)原理為：將LFP-941型微機(jī)保護(hù)分別安置在雙回線兩側(cè)，并設(shè)定對(duì)應(yīng)的相繼速動(dòng)功能，每個(gè)保護(hù)都會(huì)將距離III段的啟動(dòng)信號(hào)FXL傳輸?shù)搅硪换鼐€保護(hù)的對(duì)應(yīng)端子處，用于對(duì)另一回線保護(hù)距離II段的“相繼速動(dòng)”回路進(jìn)行閉鎖。而相繼速動(dòng)動(dòng)作的基本條件有：距離II段的啟動(dòng)信號(hào)在經(jīng)過設(shè)定的小時(shí)間段內(nèi)不返回；本保護(hù)距離II段動(dòng)作；在接收到另一回線的FXL信號(hào)后信號(hào)立即消失。

在線路尾端出現(xiàn)短路故障問題時(shí)，雙回線相繼速動(dòng)保護(hù)動(dòng)作要求一定的間隔時(shí)間，所以此種保護(hù)在中低壓線路或故障問題對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行安全性干擾較小的線路中比較適用。

2.5 基于六序分量的保護(hù)

對(duì)雙回線路進(jìn)行對(duì)稱分量劃分為反序量與同序量，便可獲取六序分量。六序故障分量只存在于故障問題發(fā)生時(shí)，其相位關(guān)系與幅值與正常狀態(tài)相分離，保護(hù)安裝位置的序電流故障分量和序電壓故障分量間的相位關(guān)系主要取決于保護(hù)安裝位置到系統(tǒng)中性點(diǎn)間的阻抗大小，其不受短路點(diǎn)過渡電阻的干擾，具有較高的選相靈敏度。因六序分量保護(hù)方法要求使用雙回線不同導(dǎo)線的電氣信息，其在運(yùn)行方式復(fù)雜性與接線復(fù)雜性上的缺相同橫差保護(hù)相似，所以在線路采用非全相運(yùn)行、準(zhǔn)三相運(yùn)行及單相運(yùn)行等運(yùn)行方式時(shí)應(yīng)將六序分量保護(hù)退出。

3 同桿雙回線路繼電保護(hù)配置分析

某兩個(gè)220kV變電所N、K與某500kV變電所在線路重建中對(duì)M～N和M～K進(jìn)行同桿雙回線路重新架設(shè)。按照220kV線路快速故障切除和雙套保護(hù)要求，同時(shí)分析雙高頻保護(hù)通道在同桿雙回線路中的安全性及可靠性不足問題，設(shè)計(jì)中主要采用分相信號(hào)傳輸?shù)脑试S式距離縱聯(lián)保護(hù)與分相電流差動(dòng)保護(hù)構(gòu)成的同桿雙回路線路保護(hù)配置方案。按照信號(hào)傳輸方式的不同，可進(jìn)行兩種方案的選擇：（1）載波服用距離縱聯(lián)保護(hù)與專用光纖分相電流差動(dòng)保護(hù)組合方案；（2）PCM復(fù)用距離縱聯(lián)保護(hù)與專用光纖分相電流差動(dòng)波保護(hù)組合方案。此兩種方案皆符合主保護(hù)雙重化使用差異保護(hù)原理的標(biāo)準(zhǔn)。[4]

在實(shí)際設(shè)計(jì)中，因考慮到采用方案一時(shí)N～K雙回線路中四套縱聯(lián)保護(hù)僅由1條光纜路由輸出，可靠性和安全性相對(duì)較低，且分析運(yùn)行方便性和施工調(diào)試的簡單性，M～N與N～K雙回線均采用第二種保護(hù)配置方案。方案設(shè)計(jì)中同時(shí)采用相-相耦合方式、雙頻工作方式的保護(hù)復(fù)用載波通道代替原有的相-地耦合方式、單頻工作方式的高頻保護(hù)載波通道，并配備保護(hù)信號(hào)傳輸與復(fù)用接口設(shè)備，使其可復(fù)用多個(gè)繼電保護(hù)命令。在實(shí)際應(yīng)用中此種保護(hù)配置方案獲得了良好的保護(hù)效果。

4 結(jié)束語

繼電保護(hù)的質(zhì)量將直接關(guān)系著同桿雙回線路的運(yùn)行質(zhì)量和使用壽命，因此，相關(guān)技術(shù)與設(shè)計(jì)人員應(yīng)加強(qiáng)有關(guān)同桿雙回線路繼電保護(hù)原理分析，總結(jié)雙回線路繼電保護(hù)中的關(guān)鍵技術(shù)問題及不同原理使用條件，以逐步改善同桿雙回線路的繼電保護(hù)水平。

參考文獻(xiàn)

[1]黃穎.同桿雙回線路繼電保護(hù)原理及其應(yīng)用探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，12（29）：62-63.

[2]胡良山.同桿線路運(yùn)行特點(diǎn)及對(duì)繼電保護(hù)的影響綜述[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2010，13（14）：74-75.

[3]蔡國偉，周國屏，李凌.基于同步相量測量的同桿雙回路繼電保護(hù)方案的研究[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2011，06（10）：61-62.

[4]張?zhí)嘲埠?，趙一，等.同桿雙回線的新型繼電保護(hù)方案研究[J].繼電器，2012，05（35）：57-58.