單睿，耿衛(wèi)星，陳海軍，李晨程

（國網寧夏電力有限公司超高壓公司，寧夏 銀川 750011）

0 引言

3/2接線方式在變電站中被廣泛應用，當一個串中的兩個相鄰斷路器之間所接線路或變壓器停用時，為了保證供電可靠性，要求維持成串合環(huán)運行，需設置短引線保護，有選擇地切除這兩個斷路器之間的故障。短引線保護是斷路器間的引線的主保護[1]，其保護范圍如圖1虛線框所示。

圖1 3/2斷路器方式不完整串接線

3/2接線變電站建設的工程設計會按照遠期全部為完整串進行規(guī)劃，但在實際建設過程中，往往會出現部分配出線路比本體工程滯后，導致其無法同時投運；并且，由于間隔只配置了線路保護，沒有考慮過渡期間的短引線保護裝置，導致此出線間隔兩個斷路器間存在保護死區(qū)，設備無法同期投運成串合環(huán)運行，如圖1中L1線路所示。

1 常規(guī)短引線保護應用分析

在實際應用中，為了在上述情況下能夠讓設備環(huán)網成串運行，增加電網可靠性，通常會采取以下三種辦法解決：

方法一：將中斷路器接入母線保護擴大母線保護范圍，將短引線區(qū)域納入到母線保護范圍，從而解決過渡時期短引線區(qū)域保護的問題，如圖2所示。從隔離開關CTM1到I母之間納入I母保護范圍。

圖2 中斷路器及短引線納入母線保護范圍

這種方法可以解決L1未投運時兩個斷路器之間存在保護死區(qū)的問題。將中斷路器QF2作為Ⅰ母的一個間隔，相應的需要將中斷路器QF2的CT引入Ⅰ母母線保護中，同時Ⅰ母母線保護跳閘回路需要引入中斷路器操作回路。若L1線路間隔在后期投入運行，恢復3/2斷路器接線成完整串的正常運行方式時，現場需進行不完整串到完整串的回路改造，此時要將邊斷路器QF1作為Ⅰ母的一個間隔，對于常規(guī)變電站，要完成相應的斷路器電流回路、跳閘二次回路的更改；對于智能變電站，則涉及到過程層配置文件的重新更改，以及對于相應變更的二次回路或虛端子進行必要的傳動試驗進行驗證。

上述改造工作一般是在變電站已投入運行的狀態(tài)下進行，由于會遇到一次設備無法停電的限制，對于母線、斷路器、線路保護等裝置通常需要輪退兩套保護進行回路試驗驗證，現場回路改造工作存在相當大的風險。

方法二：采用線路保護的光差保護作為臨時短引線保護，光差保護設置為自環(huán)方式，采用電流作為動作判據，如圖3所示。

圖3 線路光纖差動保護作為臨時短引線保護

采用這種方法也可以解決L1未投運時兩個斷路器之間存在保護死區(qū)的問題。采用這種方法的前提是L1本側保護為光差保護，由于電流動作判據是兩個相鄰斷路器的和電流在采用自環(huán)模式的情況下對于差動保護只有動作電流，沒有制動電流，因此無法實現比率制動功能。同時這種保護模式下，一方面需要對線路光差保護的通道光纖接線進行調整；另一方面還需要對線路光差保護定值進行調整，需要人工對線路保護的跳閘出口壓板、啟動失靈壓板進行投退操作[2]。在實際應用中這種工況下的保護動作定值難以整定，而且還存在TA斷線無法閉鎖保護誤動等風險，從而影響此種臨時短引線保護的可靠性。

方法三：增加專門短引線保護，如圖4所示。

圖4 增設專用短引線保護裝置

方法三同樣可以解決L1未投運時兩個斷路器之間存在保護死區(qū)的問題，但在線路投入運行時需要人工操作退出短引線保護，否則在線路發(fā)生故障時，短引線差動保護滿足動作條件，會造成誤動[3]。

采用方法三時，需要額外投資采購專用的短引線保護設備，同時需要在繼電保護小室設計階段要考慮增加相應屏位，因此會擴大建筑面積，存在一定的投資浪費。

2 集成短引線保護功能線路保護裝置設計

上述三種解決方法都存在不足之處，考慮到在3/2斷路器接線方式下本側線路間隔的線路保護是必配設備，因此本文研究在必配的線路保護中集成短引線保護功能，在該線路間隔從不完整串擴建為完整串的過渡過程中，前期可僅投入短引線保護功能，待完整串建設完成后再投入線路保護功能。兩種功能的驗證在工程建設階段就能全部完成，每種功能均可預設專門的定值。由于不涉及二次回路的變更，這種功能模式切換方案不僅可以避免擴建過程中大量高風險的改造驗證試驗工作，減少現場二次工作安全壓力，而且可以解決上述方法一存在高風險的問題。由于可切換為專用的短引線功能，配合預設的短引線功能定值，可以有效保證短引線保護的動作可靠性[4]，可以解決上述方法二存在可靠性不高的問題；由于短引線保護和線路保護功能集成在一起，因此不需要再額外增加設備，可以解決上述方法三存在額外投資的問題。

2.1 新型裝置設計方法

當處于短引線運行模式時，正常運行情況下電流為穿越性電流，邊、中斷路器的電流幅值相等，相位差180°；同時輸電線路處于退出運行模式，線路側PT處于無壓狀態(tài)。

當處于輸電線路運行模式時，正常運行情況下，邊、中斷路器的電流為非零值，且線路側PT處于有壓狀態(tài)。狀態(tài)識別表達式如下：

式中：x(n)—邊斷路器電流的一個周波的采樣值；

y(n)—中斷路器電流的一個周波的采樣值；

U(n)—取自線路側PT電壓的一個周波的采樣值；

k—一個周波采樣值的個數。

當μ＞0.3 min(Ax，Ay)時，識別為輸電線路運行模式，此時應投入線路保護功能，當投入短引線保護功能時，應告警。

當μ＜0.3 min(Ax，Ay)且Au＞0.1Un時（Un為二次額定相電壓），識別為輸電線路運行模式，此時應投入線路保護功能，當投入短引線保護功能時，應告警。

當μ＜0.3 min(Ax，Ay)且Au＜0.1Un時（Un為二次額定相電壓），識別為短引線運行模式，此時應投入短引線保護功能，當投入線路保護功能時，應告警。

2.2 方法設計可行性及驗證

根據邊、中斷路器電流和線路側PT電壓來判別一次系統運行模式，保證線路保護運行模式和一次系統運行模式保持一致。其特征是通過邊、中斷路器電流和線路側PT電壓來計算Ax、Ay、Au和μ，依據他們的幅值關系，來判別一次系統運行模式，并在系統運行方式與保護投入模式不一致時給出告警提示。

經動模實驗驗證，此方法具備短引線保護功能的線路保護裝置，能夠正確識別運行方式，試驗正確性、可靠性均滿足電力系統運行要求，具備實用性，有非常好的推廣價值。

3 結語

本文方法應用于集成短引線保護的輸電線路保護裝置，可以有效避免保護裝置運行模式與一次設備運行模式不一致導致的誤動和拒動風險，保障電網安全，滿足電網建設中，在過渡期間電網安全運行及現場施工的實際需求，因此具有非常好的推廣應用前景。

集成短引線保護功能的線路保護裝置，在既有線路保護裝置基礎上集成短引線保護，不需要增加額外的設備，即可實現短引線保護，能夠減少變電站整體投資，降低運行維護風險，提高供電可靠性，保證良好的經濟效益。