曾偉華，史 非，蘇建明

(國(guó)網(wǎng)銅陵供電公司，安徽 銅陵 244000)

220 kV以上電網(wǎng)基本采用環(huán)網(wǎng)方式[1]，采用縱聯(lián)方向及縱聯(lián)距離為主保護(hù)的繼電保護(hù)裝置在超高壓輸電線路保護(hù)中有著長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)[2-3]；在環(huán)網(wǎng)運(yùn)行條件下，采用不同算法的縱聯(lián)保護(hù)方向元件對(duì)于故障點(diǎn)的零序分量或負(fù)序分量感知不同，可能會(huì)造成區(qū)外故障方向元件仍然動(dòng)作，造成縱聯(lián)保護(hù)誤動(dòng)作。

同時(shí)由于跳閘及重合閘的需要，選相元件作為超高壓輸電線路保護(hù)的重要組成元件，直接影響了切除故障相別的正確性，理想的選相元件不受負(fù)荷電流的影響，具有耐受過(guò)渡電阻的能力，常規(guī)的選相元件有穩(wěn)態(tài)量選相元件[4-8]、突變量選相元件[9-11]以及近年來(lái)發(fā)展的自適應(yīng)選相元件[12]，現(xiàn)行運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置大多數(shù)采用穩(wěn)態(tài)量選相元件，穩(wěn)態(tài)量選相元件包括電流選相元件、電壓選相元件、阻抗選相元件以及序分量選相元件，電流選相元件在線路經(jīng)高阻接地時(shí)靈敏度不足，電壓選相元件在強(qiáng)電源側(cè)靈敏度不足，阻抗選相元件受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響較小，但受較大的過(guò)渡電阻影響，序分量選相元件在弱電源側(cè)表現(xiàn)不足。

而作為保護(hù)一次設(shè)備的繼電保護(hù)裝置要求在任何條件下需要正確判斷區(qū)內(nèi)外故障，可靠切除正確的故障相別，縱聯(lián)保護(hù)需要線路兩側(cè)繼電保護(hù)裝置在原理上可靠配合，本文以一起繼電保護(hù)區(qū)外故障誤動(dòng)作，兩側(cè)線路繼電保護(hù)裝置不對(duì)應(yīng)跳閘案例，詳細(xì)介紹了誤動(dòng)作的原因，并提出了解決方案，為今后相關(guān)線路縱聯(lián)保護(hù)的維護(hù)提供參考。

1 故障情況分析

1.1 故障前運(yùn)行方式

220 kV某電廠一方面通過(guò)A、B、C、D變電站與500 kV E變電站相連，另一方面通過(guò)F變電站與500 kV E變電站相連，其中C變電站為220 kV智能變電站。如圖1所示。

圖1 某電網(wǎng)的環(huán)網(wǎng)示意圖

1.2 故障簡(jiǎn)述

某日，220 kV某電廠至F變電站的甲線線路發(fā)生C相接地故障，同時(shí)220 kV C變電站至D變電站乙線路保護(hù)動(dòng)作，220 kV乙線線路保護(hù)具體型號(hào)版本配置如表1所示，220 kV C變電站乙線保護(hù)第一套PCS-901G縱聯(lián)零序方向保護(hù)選跳C相，隨后重合閘動(dòng)作；220 kV D變電站第一套R(shí)CS-901GV縱聯(lián)零序方向保護(hù)選跳A相，隨后重合閘動(dòng)作。兩個(gè)變電站的乙線線路第二套保護(hù)僅重合閘動(dòng)作，線路重合成功。

表1 220 kV乙線保護(hù)配置情況

1.3 保護(hù)動(dòng)作行為分析

對(duì)于此次區(qū)外故障時(shí)線路保護(hù)動(dòng)作情況進(jìn)行說(shuō)明。對(duì)比各側(cè)主一、主二保護(hù)的錄波數(shù)據(jù)基本一致，基本排除由于采樣原因?qū)е聝商妆Ｗo(hù)動(dòng)作行為差異。以兩側(cè)901的錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)相關(guān)錄波數(shù)據(jù)，離線計(jì)算兩側(cè)功率方向，其中P0為零序功率，P2為負(fù)序功率，功率大于零為反方向，功率小于零為正方向。區(qū)外故障時(shí)：

C變電站側(cè)P0<0，零序功率為正方向；P2>0，負(fù)序功率為反方向；如圖2所示。

D變電站側(cè)P0>0，零序功率為反方向；P2<0，負(fù)序功率為正方向。如圖3所示。

圖2 C變電站側(cè)零負(fù)序功率計(jì)算結(jié)果示意圖

圖3 D變電站側(cè)零負(fù)序功率計(jì)算結(jié)果示意圖

PCS-901G-ETB和PCS-902G-ETB縱聯(lián)零序方向僅采用零序功率方向判據(jù)；RCS-901GV為了適應(yīng)于弱電強(qiáng)磁的運(yùn)行線路，縱聯(lián)零序方向采用零序功率和負(fù)序功率方向綜合判據(jù)。RCS-902GV相比RCS-901GV，縱聯(lián)零序方向?qū)τ诹阖?fù)序功率方向綜合判據(jù)進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化處理。

本次區(qū)外故障時(shí)，D變電站側(cè)RCS-901GV根據(jù)綜合判據(jù)僅采用了負(fù)序功率方向判別結(jié)果，判為正方向；C變電站側(cè)PCS-901G-ETB僅采用零序功率方向判別結(jié)果，亦判為正方向。由于縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)均判為正方向，故縱聯(lián)零序方向保護(hù)動(dòng)作。

由于故障點(diǎn)距離本線較遠(yuǎn)，兩側(cè)縱聯(lián)距離元件均未進(jìn)入動(dòng)作區(qū)，此時(shí)C變電站和D變電站側(cè)901裝置采用輔助選相元件進(jìn)行選相，即采用零負(fù)序相對(duì)相位關(guān)系進(jìn)行選相。此次故障中，RCS-901GV與PCS-901G-ETB采用的選相元件有差異，RCS-901GV采用零負(fù)序電流選區(qū)選相，進(jìn)入A區(qū)選為A相故障；PCS-901G-ETB采用零負(fù)序電壓選區(qū)選相，進(jìn)入C區(qū)選為C相故障。

對(duì)于第2套主保護(hù)而言，D變電站側(cè)RCS-902GV綜合零負(fù)序功率方向判別結(jié)果為反方向；C變電站側(cè)PCS-901G-ETB僅采用零序功率方向判別結(jié)果，判為正方向。兩側(cè)功率方向一正一反，因此縱聯(lián)零序方向保護(hù)未動(dòng)作。

2 保護(hù)反措落實(shí)情況

2.1 RCS/PCS-901系列裝置邏輯及配合關(guān)系梳理

為了適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行變化以及對(duì)于弱電強(qiáng)磁運(yùn)行場(chǎng)景的應(yīng)用需求，RCS/PCS-901系列裝置針對(duì)縱聯(lián)零序方向元件進(jìn)行了優(yōu)化完善處理。在各個(gè)不同時(shí)間階段，RCS/PCS-901系列裝置的縱聯(lián)零序方向存在如下3種不同的處理方式：

a.縱聯(lián)零序方向元件僅采用零序功率方向進(jìn)行正反方向判別；

b.縱聯(lián)零序方向元件采用零負(fù)序功率方向進(jìn)行綜合判別；

c.縱聯(lián)零序方向元件采用優(yōu)化后的零負(fù)序功率方向綜合判別方法(此方法能夠適應(yīng)環(huán)網(wǎng)運(yùn)行情況)。

2.2 RCS/PCS-901系列裝置邏輯及配合解決

針對(duì)RCS/PCS-901及902系列縱聯(lián)零序保護(hù)不同版本之前配合存在判據(jù)不一致情況，在遇特殊運(yùn)行方式可能存在拒動(dòng)、誤動(dòng)的情況下，結(jié)合停電對(duì)C、D兩站兩側(cè)的保護(hù)進(jìn)行升級(jí)改造，由于C站是智能變電站，為了工作的簡(jiǎn)便，以及不增加新的保護(hù)版本，將D站側(cè)的RCS-901GV直接更換為PCS-901G裝置，解決了C、D兩站的聯(lián)絡(luò)乙線在特殊的運(yùn)行方式下誤動(dòng)的可能性。

針對(duì)系統(tǒng)中各類(lèi)運(yùn)行場(chǎng)景(主要為常規(guī)系統(tǒng)、弱電強(qiáng)磁系統(tǒng)、環(huán)網(wǎng)系統(tǒng))下不同配合關(guān)系的適用性如表2所示。

表2 不同運(yùn)行場(chǎng)景下配合情況

3 結(jié)論

在常規(guī)非環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中，由于零序和負(fù)序源均位于故障點(diǎn)并向兩側(cè)呈輻射傳播，非故障線路上兩側(cè)功率方向必然一側(cè)為正方向，一側(cè)為反方向，并且同一側(cè)的零序和負(fù)序功率方向結(jié)果相同。

在環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中，由于零序和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)不對(duì)稱，在特定地點(diǎn)發(fā)生區(qū)外接地故障時(shí)，兩側(cè)功率方向仍然一側(cè)為正方向，一側(cè)為反方向，但可能出現(xiàn)同一側(cè)的零序和負(fù)序功率方向結(jié)果相反，即本次乙線的故障特征。

當(dāng)環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中，出現(xiàn)本線路上PCS-901G-ETB(1.00)和RCS-901GV(R5.00)這兩個(gè)版本之間相互配合時(shí)，由于存在一側(cè)采用零序功率方向結(jié)果，一側(cè)采用負(fù)序功率方向結(jié)果的可能性，會(huì)造成兩側(cè)功率均判為正方向，縱聯(lián)零序方向存在誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。

需要說(shuō)明的是，RCS/PCS-901系列保護(hù)變化量反方向元件優(yōu)先，當(dāng)變化量方向元件靈敏度足夠的情況下，區(qū)外故障變化量方向元件應(yīng)該一側(cè)為正方向，一側(cè)為反方向，因此變化量反方向側(cè)可以判出反方向，從而避免不正確動(dòng)作。本次故障中變化量方向未能達(dá)到判別靈敏度要求。

綜上所述，本次故障中，PCS-901G-ETB(1.00)和RCS-901GV(R5.00)這兩個(gè)版本配合應(yīng)用時(shí)，在特定地點(diǎn)區(qū)外故障零負(fù)序功率方向結(jié)果的選取導(dǎo)致兩側(cè)均判為正方向從而動(dòng)作。另外，對(duì)于區(qū)內(nèi)故障和常規(guī)區(qū)外故障，乙線路上的零負(fù)序電流不會(huì)出現(xiàn)方向相反的特征時(shí)，901的縱聯(lián)零序方向保護(hù)動(dòng)作行為不會(huì)出現(xiàn)異常，同時(shí)兩側(cè)輔助選相元件亦能正確選相。