專利名稱：一種輸電線路的重合閘方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種輸電線路的重合閘方法，尤其是同桿并架雙回線繼電保護(hù)方法及利用新型重合閘保護(hù)的方法。
背景技術(shù)：
隨著電力市場(chǎng)發(fā)展、電網(wǎng)建設(shè)要求充分發(fā)揮線路傳輸電力的能力；.同桿并架雙回線路與兩個(gè)單回線路相比，工程造價(jià)低、出線走廊寬度小、建設(shè)周期短，經(jīng)濟(jì)效益明顯。因此，在征地費(fèi)用高、出線走廊緊張的情況下，常常采用同桿并架雙回線路。
國外的超高壓輸電線路在這方面有成功的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，如日本、歐洲諸國的電網(wǎng)，其高壓、超高壓線路大部分采用同桿并架雙回(甚至多回)線路，所帶來的經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。在我國，隨著三峽配套送出輸變電工程的建設(shè)及全國超高壓跨大區(qū)互聯(lián)電網(wǎng)的發(fā)展，輸電走廊日趨緊張，500KV同桿并架雙回線將會(huì)不斷增多，必將凸現(xiàn)其潛在的巨大技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，與此同時(shí)，也給電網(wǎng)運(yùn)行帶來一些特殊的技術(shù)問題。
從繼電保護(hù)專業(yè)的角度來看，同桿并架雙回線與普通單回線相比，其故障的主要特點(diǎn)是有跨線故障。單回線的簡(jiǎn)單故障有11種，而同桿并架雙回線的故障則多達(dá)120種。在120種同桿并架雙回線故障中，接地故障63種，不接地故障57種；單回線故障22種，跨線故障98種。我國原有統(tǒng)計(jì)資料表明跨線故障很少，僅占同桿并架雙回線總故障的2％～3％。而國外的統(tǒng)計(jì)數(shù)字要大得多，據(jù)日本東京電力公司統(tǒng)計(jì)，從1973年至1999年27年間，500KV電壓等級(jí)的同桿并架雙回線發(fā)生跨線25次，占統(tǒng)計(jì)期間全部故障的8.9％；而同樣在日本，根據(jù)中部電力公司對(duì)近五年來275KV及以上電網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)，跨線故障占全部故障的比率則高達(dá)20％。隨著我國同桿并架輸電線路的增加，跨線故障的幾率也肯定會(huì)增加。在故障期間，如何最大限度地保持系統(tǒng)的電氣聯(lián)系，減少同時(shí)失去雙回線的可能性，維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，正是我們開展工作的出發(fā)點(diǎn)，也是問題的關(guān)鍵所在。因此，對(duì)同桿并架雙回線繼電保護(hù)及重合閘的特殊技術(shù)問題進(jìn)行研究，確定同桿并架雙回線的繼電保護(hù)及重合閘的技術(shù)要求，既有重要的理論價(jià)值，也是生產(chǎn)實(shí)際的迫切需要。
同桿并架雙回輸電線路對(duì)繼電保護(hù)的特殊要求1.選相問題僅反應(yīng)線路一側(cè)電氣量的選相方法無法區(qū)分同桿并架雙回線路末端的單回線故障、跨線故障和雙回線外部故障。目前國內(nèi)流行的電流突變選相原理，在同桿并架雙回線上已失去正確選相能力，不適用于同桿并架雙回線。阻抗及其他選相方法，雖大部分能正確選相，但在線路兩終端附近發(fā)生同桿并架雙回線異名相跨線故障時(shí)，遠(yuǎn)離故障側(cè)的選相元件將誤判為相間故障，從而使雙回路均誤判為多相故障，致使雙回線全部跳閘，嚴(yán)重威脅系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
2.零序互感問題同桿并架雙回線的零序互感系數(shù)較大，使得接地故障時(shí)母線殘壓不僅決定于本線電流，而且還受鄰線零序電流的影響，影響兩側(cè)接地距離保護(hù)的動(dòng)作范圍；同時(shí)在故障線路靠近故障點(diǎn)開關(guān)先跳閘的情況下，由于零序互感的影響，故障線路鄰線的零序電流保護(hù)范圍也將發(fā)生變化，可能造成保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)。
3.重合閘問題目前已有重合閘裝置即使保護(hù)能正確選相，但在三相跨線故障時(shí)不能最大限度地維持系統(tǒng)的電氣聯(lián)系，從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。如發(fā)生L1線A相接地故障，L2線BC相故障，L1線進(jìn)行單相重合閘，L2線跳三相而不重合，重合閘期間兩站之間由6線降為2線聯(lián)系；當(dāng)發(fā)生L1線AB相接地故障，L2線BC相故障，L1、L2均三相跳閘不重合。對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定影響較大。
另外，現(xiàn)代大型發(fā)電機(jī)不允許在發(fā)生多相故障時(shí)立即自動(dòng)重合閘，以防止重合于永久故障時(shí)損壞發(fā)電機(jī)。在同桿并架雙回線上發(fā)生兩相兩導(dǎo)線跨線永久故障時(shí)，對(duì)每回線來說是單相故障，而對(duì)發(fā)電機(jī)來說已經(jīng)經(jīng)受了一次多相故障的沖擊，因此兩回線的重合閘應(yīng)采取措施，避免發(fā)電機(jī)經(jīng)受多相故障的沖擊。國內(nèi)外研究狀況同桿并架雙回線的保護(hù)問題提出的比較早，長(zhǎng)期以來國內(nèi)外繼電保護(hù)專家對(duì)相關(guān)課題有過一定的理論研究，取得了一些階段性的成果。日本500KV線路絕大部分是同桿并架雙回線，有豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。隨著同桿并架雙回線的增多和對(duì)相關(guān)問題的逐步重視，國內(nèi)一些網(wǎng)省局、科研院校也在進(jìn)行研究，取得了一些運(yùn)行的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和理論研究成果。
(一)、同桿并架雙回線繼電保護(hù)實(shí)現(xiàn)方案目前國內(nèi)外主要有如下幾種保護(hù)方案1、依靠縱續(xù)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)跨線故障正確選相。多相故障下等待對(duì)側(cè)斷路器跳閘后，達(dá)到本側(cè)正確選相跳閘目的。高頻保護(hù)動(dòng)作，選相元件判為多相故障時(shí)，有可能是同桿并架雙回線跨線異名相故障，為防止遠(yuǎn)故障點(diǎn)側(cè)誤選相跳閘，設(shè)置了延時(shí)跳閘回路，此延時(shí)應(yīng)大于對(duì)側(cè)(近故障點(diǎn))另一回線保護(hù)正確選相及跳閘時(shí)間。這樣才能解決同桿并架雙回線跨線故障誤選相問題。此方案有如下缺點(diǎn)a.若一回線上的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，本線路遠(yuǎn)故障端將認(rèn)為多相故障，經(jīng)一定延時(shí)后將該線三相跳閘。另一回線路也因鄰線近故障端保護(hù)或斷路器拒動(dòng)而誤跳三相，因此造成雙回線全部停電。
b.當(dāng)本線路發(fā)生多相故障時(shí)，兩側(cè)保護(hù)均帶延時(shí)跳閘，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定不利。
c.同桿并架雙回線發(fā)生異名相跨線故障，遠(yuǎn)故障點(diǎn)側(cè)保護(hù)延時(shí)跳閘。對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行不利。
2、分相信號(hào)傳輸?shù)母哳l距離保護(hù)同桿并架雙回線異名相跨線故障時(shí)，近故障點(diǎn)側(cè)的阻抗選相元件總能正確選相。采用分相信號(hào)傳輸?shù)母哳l距離保護(hù)，在故障后線路兩側(cè)保護(hù)交換選相結(jié)果，進(jìn)而正確選出故障相，實(shí)現(xiàn)快速正確的選相跳閘功能。保護(hù)不需設(shè)置多相故障的等待時(shí)間，能夠快速切除多相故障兩側(cè)開關(guān)，對(duì)提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性起著關(guān)鍵性作用。但這種方案對(duì)通道有較高要求，必須要有多通道才能實(shí)現(xiàn)傳輸分相選相信號(hào)。采用多頻道FSK多命令信號(hào)系統(tǒng)可滿足要求，但當(dāng)出現(xiàn)線路加工相短路或線路出口處三相短路時(shí)，高頻保護(hù)將拒動(dòng)或延時(shí)動(dòng)作。目前國內(nèi)復(fù)用載波通道使用最多，光纖通道正在逐步增多，微波通道使用很少。美國、日本以光纖和數(shù)字微波通道為主。此類型的主要保護(hù)及其通道數(shù)量要求如下表1所示表1

但此方案在線路末端三相三導(dǎo)線跨線故障時(shí)多切除一相，在末端三相四導(dǎo)線跨線故障且有兩健全相分屬于兩回線時(shí)要切除兩回線，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行不利。
3、分相電流差動(dòng)保護(hù)分相電流差動(dòng)保護(hù)原理簡(jiǎn)單可靠，對(duì)常規(guī)故障及跨線故障具有天然的選相能力，對(duì)同桿并架雙回線跨線異名相故障均能正確、快速選相跳閘。日本超高壓線路主保護(hù)全部是采用的分相電流差動(dòng)保護(hù)。但它對(duì)通道要求很高，要求有6個(gè)獨(dú)立的信號(hào)通道，通道投資費(fèi)用高。同時(shí)保護(hù)對(duì)通道誤碼率、傳輸延時(shí)等均有較高要求。國內(nèi)主要使用專用光纖通道，OPGW正在得到更多地應(yīng)用；美國、日本以64kbit/s的復(fù)接通訊鏈路(PCM)方式為主。
(二)、重合閘方式與同桿并架雙回線繼電保護(hù)相適應(yīng)的重合閘功能也是電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行所必需的。一些制造廠家在常規(guī)單相/三相/綜合重合閘的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了進(jìn)一步的研究和應(yīng)用。如ABB公司生產(chǎn)的REL500系列的2.0版本，其重合閘方式是單相/兩相/三相重合閘。即當(dāng)單相故障時(shí)進(jìn)行單相重合閘，當(dāng)兩相接地或兩相故障時(shí)，跳開兩故障相，再進(jìn)行兩相重合閘。當(dāng)三相故障時(shí)，可按條件進(jìn)行三相或不重合閘。此外還可以實(shí)現(xiàn)多次重合閘。在前面提到的當(dāng)發(fā)生L1線A相故障，L2線B、C相故障時(shí)，采用REL500系列的重合閘后，L1線跳開A相，L2線跳開B、C相，此時(shí)兩站之間保持了有ABC完整三相的3條導(dǎo)線聯(lián)系，提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，但在重合時(shí)可能使系統(tǒng)受到相間故障的再次沖擊。
在國外，同桿雙回線繼電保護(hù)裝置的跳、合閘方式也不相同。
1、在法國電力公司(EDF)，其同桿雙回線繼電保護(hù)一般配置原理相同的兩套分相縱差保護(hù)，當(dāng)發(fā)生單相故障時(shí)，單相跳閘，再單相重合，若重合不成功就跳三相；相間故障直接跳三相，不重合。同桿的兩回線之間不進(jìn)行保護(hù)信息的交換。本側(cè)也不收集本線路和相鄰線路對(duì)側(cè)的開關(guān)位置信息。與目前我國采用的跳合閘方式基本相同。
2、在采用同桿雙回線最多的國家日本，其同桿雙回線繼電保護(hù)一般配置原理相同的兩套分相式縱差保護(hù)，用光纖或微波傳輸兩側(cè)的保護(hù)信息和開關(guān)位置信息。同桿相鄰的雙回線之間要進(jìn)行保護(hù)信息的交換。同桿雙回線發(fā)生故障后只跳故障相。對(duì)于多相重合閘方式，各電力公司考慮不同。如東京電力公司，重合閘的使用方式與電壓等級(jí)及輸電線的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。對(duì)于275kV、500kV的骨干網(wǎng)絡(luò)，由于輸電線都為同桿并架雙回線，為了避免同時(shí)損失兩回線的嚴(yán)重事故，一般采用多相重合閘；對(duì)于154kV線路，在同桿并架雙回線上采用多相重合閘，單回線路采用單相重合閘，也有的地方直接采用三相重合閘；對(duì)于66kV、22kV、6.6kV則統(tǒng)一采用三相重合閘。其具體方式與重合閘時(shí)間如表2所示。
表2、東京(Tokyo)電力公司各種電壓等級(jí)線路重合閘方式與斷路器動(dòng)作時(shí)間對(duì)比表

日本中部電力公司對(duì)各種故障類型，實(shí)行只對(duì)故障相進(jìn)行分相跳閘，在進(jìn)行跳閘及重合閘判別時(shí)，基于以下考慮A、對(duì)于275KV及以上的同桿雙回線路，不論發(fā)生何種類型的故障，保護(hù)動(dòng)作后均只跳開故障相。此時(shí)，若一回線發(fā)生三相故障，另一回線完好，則在通過PCM通信確認(rèn)對(duì)側(cè)及相鄰線信息后，采用中速重合閘方式(10秒左右)進(jìn)行重合。首先，系統(tǒng)側(cè)進(jìn)行重合，當(dāng)系統(tǒng)側(cè)重合成功后，電源側(cè)通過PCM通信收集本線對(duì)側(cè)及鄰線及對(duì)側(cè)信息，約3秒后進(jìn)行重合。
B、對(duì)于同桿雙回線發(fā)生的IBIIC這樣的故障，保護(hù)動(dòng)作后，只跳故障相IBIIC，然后對(duì)II線進(jìn)行高速的單相重合閘(重合時(shí)間為0.35-0.835秒)，對(duì)I線則采用中速重合閘(重合時(shí)間為10秒左右)。以避免兩回線同時(shí)重合于永久性故障給發(fā)電機(jī)帶來的沖擊。由于這時(shí)只有一回線采用高速重合，故線路兩側(cè)是同時(shí)重合。
C、對(duì)于同桿雙回線發(fā)生的IBCIIC這樣的故障，保護(hù)動(dòng)作后，只跳故障相IBCIIC，跳閘后，還剩IAIIAB運(yùn)行。由于此時(shí)II線還有A、B兩相，首先對(duì)II線進(jìn)行高速的單相重合閘。重合時(shí)間為0.35-0.835秒。若IIC重合成功，I線在檢測(cè)到II線完全恢復(fù)后，跳開I線的健全相A相，然后再對(duì)I線進(jìn)行中速重合閘(時(shí)間約為10秒左右)。
日本中部電力公司對(duì)500KV及275KV電網(wǎng)發(fā)生各種故障時(shí)允許采用的重合閘方式及重合閘時(shí)間見表3表3 各電壓等級(jí)重合閘時(shí)間表

注H-REC(S)表示高速分相重合閘；H-REC表示高速三相重合閘；M-REC表示中速三相重合閘；L′-REC表示低速三相重合閘。
目前，繼電保護(hù)技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展，性能優(yōu)越的微機(jī)線路保護(hù)也獲得普遍的應(yīng)用。同桿并架雙回線發(fā)生跨線故障時(shí)若能僅切除故障線，實(shí)現(xiàn)多相重合閘，對(duì)保持系統(tǒng)穩(wěn)定無疑是有益的?；蛘哒f在保持相同系統(tǒng)穩(wěn)定水平下，可以提高輸電線的傳輸功率，發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益?？缇€故障的幾率雖小，但不能排除其可能。正如單回線發(fā)生三相故障而且是三相在同一時(shí)刻短路的可能性也是極小的，但還是發(fā)生過，所以在這種情況下，保護(hù)也應(yīng)快速有選擇性的動(dòng)作。因此，開發(fā)完善的有選相能力的適用于同桿并架雙回線的微機(jī)線路保護(hù)和重合閘具有普遍重要的意義，也是完全可以實(shí)現(xiàn)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種新型輸電電路的保護(hù)方法，尤其是同桿并架雙回線路的繼電保護(hù)方法，提高同桿并架雙回線重合率，減少發(fā)生跨線故障時(shí)同時(shí)切除兩回線的可能性；減輕重合于永久故障情況對(duì)系統(tǒng)的沖擊；為開發(fā)和應(yīng)用適應(yīng)于同桿并架雙回線的繼電保護(hù)及重合閘裝置提供技術(shù)依據(jù)。并且同桿雙回線的繼電保護(hù)應(yīng)滿足下列要求a)在發(fā)生跨線故障時(shí)，保護(hù)應(yīng)僅跳開本線路的故障相，即對(duì)繼電保護(hù)提出了正確選擇故障相和故障線的嚴(yán)格要求。
b)在同桿雙回線只有一回線運(yùn)行的方式下，同桿雙回線的繼電保護(hù)應(yīng)能正確工作。
c)同桿雙回線發(fā)生故障保護(hù)跳閘后，在非全相運(yùn)行方式下，繼電保護(hù)應(yīng)能正確工作。
本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種輸電線路的重合閘方法，尤其是對(duì)同桿并架雙回線路繼電保護(hù)的方法同桿并架雙回線的每回線路應(yīng)單獨(dú)配置保護(hù)，同桿并架雙回線路的主保護(hù)采用分相電流差動(dòng)保護(hù)或具有分相命令的縱聯(lián)保護(hù)，對(duì)于區(qū)內(nèi)各種形式的單回線故障及跨線故障，均應(yīng)可靠選跳故障相來，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)重合閘在輸電線路發(fā)生故障時(shí)應(yīng)用于高壓及超高壓輸電線路的一種自適應(yīng)重合閘，這是一種特殊的多相重合閘方式，線路保護(hù)在準(zhǔn)確選跳故障相的基礎(chǔ)上，結(jié)合無嚴(yán)重永久故障判據(jù)進(jìn)行按相順序重合；即按順序，先后分相重合跳開相；同桿并架雙回線發(fā)生故障后，雙回線中至少有兩異名相健全時(shí)才允許重合，否則，兩回線必須全部跳開；在最小化重合于永久故障對(duì)系統(tǒng)造成沖擊的基礎(chǔ)上，最大限度的提高系統(tǒng)重合的機(jī)會(huì)和重合成功的概率， 提高輸電線路在故障后恢復(fù)供電的能力。
本發(fā)明以保護(hù)準(zhǔn)確選跳故障相為基礎(chǔ)；本輸電線路單相故障時(shí)、兩相故障及三相故障時(shí)，均只選跳故障相，而不是兩相故障三跳。
本發(fā)明保護(hù)裝置綜合兩回線的運(yùn)行信息按一定的規(guī)則順序重合。重合順序確定如下同名相優(yōu)先重合且可以同時(shí)重合；兩相故障線路的超前相優(yōu)先重合；超前相優(yōu)先重合；分相順序重合的方式，解決了可能重合于多相永久故障問題，同時(shí)解決了端電壓判據(jù)不能判別相間永久故障和三相對(duì)稱永久故障的問題。
對(duì)于相間不接地永久故障，以分相順序重合為基礎(chǔ)，由下面電壓判據(jù)確定是否發(fā)生了永久性不接地故障|P+Y|＞k1*|P-Y|k1可取4-6；當(dāng)任一相合閘后，如果系統(tǒng)滿足上式條件，則判為相間不接地永久故障，不再繼續(xù)發(fā)分相重合閘令。
如果線路完全換位，健全的對(duì)稱三相對(duì)跳開相的電容耦合電壓和互感電壓將很小，不能滿足電壓判據(jù)，兩側(cè)均認(rèn)為是發(fā)生了嚴(yán)重永久性故障而不重合，為彌補(bǔ)采用端電壓判據(jù)的不足，利用線路保護(hù)內(nèi)部信息。如滿足下列任一條件認(rèn)為沒有發(fā)生近處的嚴(yán)重故障，可以給予重合a)故障時(shí)相電壓、相間電壓較大；b)不依賴于通道的阻抗I段、工頻變化量阻抗等快速保護(hù)沒有動(dòng)作；c)測(cè)距結(jié)果較大。
當(dāng)瞬時(shí)性故障情況下故障點(diǎn)尚未熄弧時(shí)自動(dòng)延長(zhǎng)重合閘時(shí)間，直至故障點(diǎn)熄弧，以提高重合成功幾率。對(duì)于無并聯(lián)電抗器線路，自適應(yīng)重合期間引入基于電壓幅值結(jié)合電壓高次諧波含量的故障點(diǎn)熄弧判據(jù)。熄弧判據(jù)為 k2可取0.1-0.2，如0.1；k3可取0.2-0.4，如0.2；Ufd1、Ufd3、Ufd5分別為跳開相電壓的基波、三次和五次諧波的幅值。
對(duì)于帶有并聯(lián)電抗器線路，故障點(diǎn)熄弧后出現(xiàn)了自由振蕩電壓，因此斷開相電壓幅值會(huì)有較大波動(dòng)，熄弧判據(jù)為Ufd1_ave≥k4*UNk4可取0.2-0.4，如0.2；Ufd1_ave為基波電壓的平均值本發(fā)明重合閘宜按線路配置，保持雙回線保護(hù)及重合閘的相對(duì)獨(dú)立性及完整性，當(dāng)自適應(yīng)重合運(yùn)行條件不滿足時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)為常規(guī)重合閘，此時(shí)保護(hù)的跳閘方式應(yīng)自動(dòng)更改為常規(guī)方式即兩相故障三跳。
本發(fā)明按相順序重合閘需要綜合兩回線的運(yùn)行信息，以判別是否滿足兩異名相健全的條件；線路保護(hù)中含有本線的運(yùn)行狀況，為取得另一回線的信息，同側(cè)雙回線保護(hù)之間通過光纖連接進(jìn)行信息交互。保護(hù)通道采用光纖、微波等數(shù)字通道傳輸保護(hù)信息。
本發(fā)明熄弧判據(jù)、無嚴(yán)重永久故障判據(jù)同樣適用于單回線路。
本發(fā)明同桿并架雙回線的每回線路應(yīng)單獨(dú)配置保護(hù)，允許兩回線之間交換信息，任何情況下兩回線間的信息交換異常，都不允許影響各自保護(hù)的基本功能；同桿并架雙回線路的主保護(hù)采用分相電流保護(hù)或具有分相命令的縱聯(lián)保護(hù)，保護(hù)通道采用光纖或微波通道，或多個(gè)快速命令的載波通道傳輸保護(hù)信息；定值整定時(shí)，對(duì)同桿雙回線路的超范圍距離元件，雙回線同時(shí)運(yùn)行時(shí)末端短路有足夠的靈敏度；對(duì)欠范圍距離元件，保證單回線運(yùn)行相鄰線掛地檢修時(shí)，末端短路不超越。
重合閘應(yīng)能根據(jù)一次系統(tǒng)的要求，適應(yīng)多種不同的重合方式，即單相重合閘、三相重合閘、綜合重合閘、按相順序重合閘；同桿雙回線保護(hù)的特點(diǎn)同桿雙回線故障的主要特點(diǎn)是有跨線故障。單回線的簡(jiǎn)單故障有11種，而同桿雙回線故障則多達(dá)120種。在120種同桿雙回線故障中，接地故障63種，不接地故障57種；單回線故障22種，跨線故障98種。通常又將跨線故障分為非同名相和同名相跨線故障。
雖然跨線故障在故障分類中占有壓倒優(yōu)勢(shì)，但單回線故障的比例仍在80％以上，我國統(tǒng)計(jì)資料表明跨線故障很少，僅占同桿雙回線總故障的2％～3％，遠(yuǎn)小于國外統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，這就要求我們?nèi)婵紤]故障時(shí)的保護(hù)問題，即不僅要考慮跨線故障時(shí)的保護(hù)問題，也要考慮單回線故障時(shí)的保護(hù)問題。
同桿雙回線的另一個(gè)特點(diǎn)是需要考慮雙回線間的互感，影響最大的是雙回線的接地保護(hù)，即零序電流保護(hù)和接地距離保護(hù)。
同桿雙回線保護(hù)配置的基本原則目前采用單命令的縱聯(lián)方向和縱聯(lián)距離保護(hù)對(duì)單回線故障能正確選相跳閘，單相故障單跳并重合，為防止合于多相永久故障對(duì)系統(tǒng)的嚴(yán)重沖擊造成系統(tǒng)穩(wěn)定破壞，多相故障三跳不重。當(dāng)發(fā)生同桿跨線故障時(shí)，一般來說總有一側(cè)的保護(hù)認(rèn)為是多相故障而三跳，造成雙回線均三跳不重。眾所周知，實(shí)際大多數(shù)故障為瞬時(shí)性故障。
因此為提高輸電的可靠性，要求繼電保護(hù)在跨線故障時(shí)能選相跳閘，如發(fā)生IAIIBG故障，I回線兩側(cè)跳A相，II回線兩側(cè)跳B相，跳開后還有四相在運(yùn)行仍能輸送較大的功率，之后重合閘動(dòng)作，一般為瞬時(shí)性故障重合成功，恢復(fù)正常雙回線運(yùn)行。即使只有一回線重合成功也能保留一回線運(yùn)行。
分相電流差動(dòng)保護(hù)應(yīng)作為同桿雙回線的首選保護(hù)。分相電流差動(dòng)保護(hù)有一系列的優(yōu)點(diǎn)，如對(duì)外部故障有絕對(duì)選擇性，不反應(yīng)負(fù)荷，不受系統(tǒng)振蕩影響，有天然的選相能力，在非全相運(yùn)行時(shí)，仍有良好的性能，既適應(yīng)長(zhǎng)線也適應(yīng)短線，又不受串聯(lián)補(bǔ)償電容器的影響，即使在單回線上也是值得采用的良好的保護(hù)，在日本分相電流差動(dòng)應(yīng)用的比較普遍。在同桿并架雙回線上很自然的獲得應(yīng)用，也沒有特殊需要改動(dòng)的地方。分相電流差動(dòng)保護(hù)是按線路配置的，在同桿雙回線上每回線設(shè)一套保護(hù)，相互獨(dú)立，每一保護(hù)只采集本線三相電流，向本線斷路器發(fā)跳閘命令，縱然發(fā)生誤動(dòng)作也不會(huì)同時(shí)誤切兩回線。這一點(diǎn)完全符合1991年無錫會(huì)議的要求。采用分相電流差動(dòng)保護(hù)可使同桿并架雙回線保護(hù)的問題圓滿地得到解決。
因此對(duì)同桿并架雙回線每回線宜配置兩套分相電流差動(dòng)保護(hù)，當(dāng)條件不具備時(shí)為了實(shí)現(xiàn)主保護(hù)的雙重化，一套分相電流差動(dòng)保護(hù)和一套縱聯(lián)距離保護(hù)構(gòu)成雙重化主保護(hù)不失為一種選擇?？v聯(lián)距離保護(hù)的主要問題是跨線故障時(shí)要能正確選跳本線的故障相，僅反應(yīng)線路一側(cè)的電氣量的選相方法無法區(qū)分線路末端的單回線故障、跨線故障和雙回線外部故障。因?yàn)樵诰€路始端看必然是兩回線發(fā)生相同類型的故障。如當(dāng)發(fā)生靠近線路一側(cè)的跨線故障如I回線A相、II回線為B相的跨線接地故障(記為IAIIBG)時(shí)，僅近故障側(cè)的保護(hù)能夠選出本線的故障相，而線路的另一側(cè)每一回線的保護(hù)看到的都將是兩相故障(如同4相故障)。遠(yuǎn)故障側(cè)的正確選相不能不依靠近故障側(cè)發(fā)來的按相閉鎖或允許信號(hào)，這就是說每一回線應(yīng)占用3個(gè)命令通道，以便按相發(fā)出閉鎖或允許信號(hào)。不應(yīng)當(dāng)采取用1或2個(gè)命令通道來模擬3個(gè)閉鎖或允許命令信號(hào)的解決方案，實(shí)踐已證明那樣會(huì)降低快速性和安全性。
總之每回線的保護(hù)應(yīng)獨(dú)立配置，以防止一套裝置誤動(dòng)造成雙回線都被切除，另外單回線運(yùn)行、檢修都不會(huì)影響另一回線的正常運(yùn)行。對(duì)縱聯(lián)距離保護(hù)，應(yīng)具有3個(gè)獨(dú)立通道以傳輸分相命令。除主保護(hù)外每套保護(hù)都應(yīng)配有不依賴于通道的快速切除近處嚴(yán)重故障的速斷保護(hù)(如工頻變化量阻抗繼電器、阻抗I段)和帶時(shí)限的距離保護(hù)及零序電流保護(hù)。
同桿并架雙回線的零序互感對(duì)接地距離的保護(hù)范圍影響較大，這應(yīng)從整定上予以考慮。縱聯(lián)距離和阻抗II段的定值應(yīng)保證雙回線都運(yùn)行時(shí)末端故障有靈敏度，阻抗I段的定值應(yīng)保證在鄰線檢修兩側(cè)掛地線時(shí)末端故障不超越。不宜采用鄰線零序電流對(duì)本線接地距離進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?，主要原因是a)引入鄰線的電氣量，對(duì)運(yùn)行維護(hù)不利；b)在本側(cè)鄰線開關(guān)打開時(shí)，由于得不到鄰線的零序電流補(bǔ)償，可能造成不依賴于通道的保護(hù)超越；c)鄰線近處單相接地故障時(shí)，由于引入鄰線零序電流補(bǔ)償，本線同名相接地距離繼電器易超越誤動(dòng)。
在非全相運(yùn)行期間或重合時(shí)再發(fā)生故障，往往是永久性故障或在原故障點(diǎn)附近發(fā)生本線其它相故障，因此保護(hù)中設(shè)有非全相運(yùn)行再故障加速阻抗II段、重合閘后加速阻抗II段和零序電流保護(hù)，這些保護(hù)不依賴于通道且對(duì)全線有靈敏度，雖然似乎有失去選擇性的可能，但經(jīng)實(shí)踐證明是完全成功的。但對(duì)于同桿雙回線考慮跨線故障的情況，應(yīng)考慮本線非全相時(shí)鄰線發(fā)生故障不誤動(dòng)、或兩回線均非全相時(shí)一回線重合于故障另一回線不誤動(dòng)的措施。可以采用重合閘只加速本線的跳開相，非全相運(yùn)行再故障加速阻抗II段帶短延時(shí)如120ms延時(shí)以保證選擇性。
本發(fā)明的特點(diǎn)是解決了500kV及以下的同桿并架雙回線任何工況下任何故障的正確選相并快速跳閘問題。而且充分考慮了與現(xiàn)有保護(hù)、安控等設(shè)備的接口以及施工的安全性和便利性，因此兼?zhèn)淞思夹g(shù)的先進(jìn)性和實(shí)際應(yīng)用的可行性。
1.提出的自適應(yīng)重合閘方案充分吸收了已有的科研成果，并進(jìn)一步進(jìn)行創(chuàng)新。有堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)，并且進(jìn)行了大量的仿真計(jì)算、動(dòng)模試驗(yàn)以及RTDS數(shù)字實(shí)時(shí)仿真驗(yàn)證。與國內(nèi)外其他重合方案相比，本方案具有如下特點(diǎn)1)重合閘功能合理分配在線路保護(hù)和斷路器保護(hù)中，充分利用線路保護(hù)的信息實(shí)現(xiàn)無嚴(yán)重故障判別和分相順序重合策略，由斷路器保護(hù)根據(jù)本身的狀態(tài)和相鄰開關(guān)的配合關(guān)系實(shí)現(xiàn)重合出口；2)采用只跳故障相的方式，即本線兩相故障時(shí)只跳兩相，而非三跳，使得故障期間最大限度地保持系統(tǒng)兩端的聯(lián)系，有最多的可以起動(dòng)重合閘的機(jī)會(huì)，恢復(fù)雙回線正常運(yùn)行的可能；3)將兩回線的重合閘看作一個(gè)整體，采用分相順序合閘，兩回線路同時(shí)只有一相重合，避免了重合于永久性多相故障對(duì)系統(tǒng)造成的沖擊；4)重合方案中首次采用無嚴(yán)重永久故障判據(jù)，進(jìn)一步降低了重合于永久故障對(duì)系統(tǒng)的沖擊，后合側(cè)在對(duì)側(cè)合于故障后不再重合。
因此，本方案最大限度地維持了故障期間系統(tǒng)間的聯(lián)系，在避免了對(duì)系統(tǒng)嚴(yán)重沖擊的前提下，大大增加了重合的機(jī)會(huì)和重合成功的幾率，具有國內(nèi)外其他方案所無法比擬的優(yōu)越性。
2.基于雙回線的重要性，為保證系統(tǒng)安全運(yùn)行，減低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，保留現(xiàn)有保護(hù)裝置，根據(jù)需要仍可隨時(shí)完整、可靠投入運(yùn)行。新保護(hù)充分考慮了與現(xiàn)有保護(hù)的接口，避免了對(duì)現(xiàn)有保護(hù)裝置的影響。
3.新保護(hù)的投入運(yùn)行，在定值及運(yùn)行使用上與原有保護(hù)基本一致，使調(diào)度管理部門和運(yùn)行維護(hù)部門易于維護(hù)管理。
現(xiàn)場(chǎng)完成了CT二次負(fù)載的測(cè)算、操作箱及斷路器控制回路的改造，為新保護(hù)的投入運(yùn)行創(chuàng)造了條件；對(duì)斷路器保護(hù)改造使之適應(yīng)各種運(yùn)行工況下同桿并架線路及常規(guī)單回線路的正常運(yùn)行。


圖1是按相順序重合閘保護(hù)邏輯2是同名相優(yōu)先重合閘保護(hù)邏輯3是超前相優(yōu)先重合閘保護(hù)邏輯4是兩相故障線路的超前相優(yōu)先重合閘保護(hù)邏輯5是單相接地瞬時(shí)及永久故障的故障跳開相電壓波形對(duì)比圖6是本發(fā)明瞬時(shí)故障故障相端電壓圖(無并聯(lián)電抗器)圖7是本發(fā)明瞬時(shí)故障故障相端電壓圖(帶并聯(lián)電抗器)圖8是本發(fā)明人工單相接地試驗(yàn)故障相電壓、電流波形圖(帶并聯(lián)電抗器)具體實(shí)施方式
同桿雙回線保護(hù)跳閘方式的選擇常規(guī)的跳閘方式是單相故障單跳多相故障三跳。這個(gè)方案的缺點(diǎn)是在三導(dǎo)線及以上跨線故障時(shí)未能最大限度地保持系統(tǒng)兩端的聯(lián)系。例如在IAIIBCG三相三導(dǎo)線故障時(shí)在重合閘周期內(nèi)只有IBC兩相在運(yùn)行，未能有IIA相參加形成準(zhǔn)三相運(yùn)行。又如在IABIIBCG三相四導(dǎo)線跨線故障時(shí)切除雙回線，未能保留ICIIA兩相運(yùn)行并重合閘。
因此對(duì)于兩側(cè)系統(tǒng)主要依靠雙回線聯(lián)系時(shí)，理想的跳閘方式是在故障時(shí)只切除故障相，與常規(guī)不同的是兩相故障跳兩相而非三相，即將非故障相保留下來繼續(xù)運(yùn)行，并進(jìn)行重合閘。如前所述，這種跳閘方式可最大限度地保持系統(tǒng)兩端在重合閘周期內(nèi)的聯(lián)系，并有更多的起動(dòng)重合的機(jī)會(huì)。
重合于故障常規(guī)方式是三跳，而不管是重合于單相或多相故障。理想的方式是重合于故障仍只跳故障相，再檢查兩回線剩下的健全相能否構(gòu)成準(zhǔn)三相運(yùn)行。例如當(dāng)發(fā)生IAIIBCG時(shí)若僅切除故障相，則電力還可以經(jīng)健全的三相(IBCIIA)傳輸。如果是永久性故障，也就這樣運(yùn)行(稱為”準(zhǔn)三相”運(yùn)行)。如果是永久性IAIIBG故障，則有IBCIIAC四相是健全相，為了保持三相對(duì)稱還要從兩回線的C相中切除一相，達(dá)到準(zhǔn)三相運(yùn)行。顯然這種方式對(duì)大部分永久跨線故障仍能保留一回線(對(duì)兩端系統(tǒng)而言)運(yùn)行。
目前國內(nèi)外都沒有采用“準(zhǔn)三相”運(yùn)行的方式，因?yàn)闇?zhǔn)三相運(yùn)行將帶來許多問題a)如線路上有并聯(lián)電抗器，則中性點(diǎn)小電抗將長(zhǎng)期通過電流；b)調(diào)度人員將如何從準(zhǔn)三相運(yùn)行方式恢復(fù)到正常運(yùn)行方式；c)如保護(hù)按每回線單獨(dú)配置，則在準(zhǔn)三相運(yùn)行方式下將大大惡化保護(hù)的性能如失去零序后備保護(hù)；d)開關(guān)長(zhǎng)期三相不一致運(yùn)行等，除非將雙回線的信號(hào)都引入，即需要把兩回線作為一個(gè)整體配置一套保護(hù)。
總之，跳閘方式可以采用單相故障單跳多相故障三跳的方式，而對(duì)重要的同桿雙回線應(yīng)采用只跳故障相的方式即兩相故障跳兩相以盡可能提高輸電的可靠性。但重合于故障則總是三跳，不應(yīng)采用整合成”準(zhǔn)三相”運(yùn)行的方式。
同桿雙回線重合閘方式的選擇我國在220kv以上電壓等級(jí)的輸電線路上常采用單相重合閘，即單相跳開允許重合三相跳開不允許重合。主要是考慮到單相跳開后仍有兩相在運(yùn)行，兩側(cè)系統(tǒng)聯(lián)系較為緊密，可以不檢定同期無條件重合，另外重合于故障也僅是重合于單相永久故障，避免了重合于多相故障對(duì)系統(tǒng)的嚴(yán)重沖擊。但在同桿雙回線上應(yīng)用時(shí)考慮跨線故障的情況，則即使采用單重方式，仍不能避免重合于兩相永久故障。如發(fā)生了IAIIB永久故障，兩回線都是單跳單重，同時(shí)重合的話則對(duì)系統(tǒng)而言是重合于AB兩相故障。當(dāng)然這種方式避免了重合于三相故障。
在同桿雙回線上如果把兩回線當(dāng)做一回線看待實(shí)現(xiàn)單重方式，則只要求六導(dǎo)線中有兩異名導(dǎo)線是健全的，即可允許重合。這種重合方式即所謂的多相重合閘方式，在日本應(yīng)用較為廣泛。這種方式配合只跳故障相(兩相故障跳兩相)的跳閘方式則有更多的重合機(jī)會(huì)，但可能重合于兩相甚至三相永久故障。
在多相重合閘方式的基礎(chǔ)上，為避免重合于多相故障，提出按相順序重合的方案?；镜乃悸肥前褍苫鼐€的重合閘看作是一個(gè)整體，兩回線同時(shí)只有一相在重合，重合成功再合另一相。重合不成功則三跳該線路，之后檢查另一回線如具備單重條件則繼續(xù)重合，否則三跳。
多相重合閘和按相順序重合閘都是建立在保護(hù)只跳故障相的基礎(chǔ)上，因此具有故障期間最大限度地保持系統(tǒng)兩端的聯(lián)系，有最多的可以起動(dòng)重合閘的機(jī)會(huì)，恢復(fù)雙回線正常運(yùn)行的可能，參見表4的比較。而采用按相順序重合閘則完全避免了重合于多相永久故障，更有優(yōu)越性。對(duì)于一回線的三相故障，三跳后就不應(yīng)再重合，主要原因是三相故障的幾率很少且多為人為造成的永久性故障。
表4 單相重合閘和多相重合閘重合機(jī)會(huì)的比較 注陰影為故障相，“φ”重合，“-”不需重合，“*”為與常規(guī)單重相比增加的可以起動(dòng)重合的情況。表中多相重合閘或按相順序重合閘是考慮兩回線中有兩異名相健全允許重合(準(zhǔn)單重)，但對(duì)一回線中三相均跳開則該線不重合。
重合閘宜按線路配置，對(duì)于多相重合閘和按相順序重合閘需要綜合兩回線的運(yùn)行信息，以判別是否滿足兩異名相健全的條件。線路保護(hù)中含有本線的運(yùn)行狀況，為取得另一回線的信息，增加兩回線保護(hù)之間的數(shù)字通信就可實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是不增加裝置的接線，兩回線的二次回路不交叉，便于運(yùn)行維護(hù)。當(dāng)由于某種原因不能得到鄰線的信息時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)轉(zhuǎn)為常規(guī)的單相重合閘，此時(shí)保護(hù)的跳閘方式應(yīng)自動(dòng)更改為常規(guī)方式即兩相故障三跳。同時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免同時(shí)重合于兩相永久故障。
重合閘按線路配置另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)采用線路TV時(shí)可以充分利用線路保護(hù)的信息，實(shí)現(xiàn)無故障重合或無嚴(yán)重故障側(cè)先重合，避免重合于故障或重合于出口的永久故障。
同桿雙回線按相結(jié)合無嚴(yán)重故障順序重合1 按相順序重合的策略為避免重合于多相永久故障，要求兩回線路同時(shí)只有一相重合。因此保護(hù)裝置要綜合兩回線的運(yùn)行信息按一定的規(guī)則順序重合。重合順序確定如下1)同名相優(yōu)先重合且可以同時(shí)重合，其理由是a)即使重合于永久故障，對(duì)系統(tǒng)而言是重合于單相故障；b)盡快恢復(fù)缺相相的運(yùn)行；c)可減少整個(gè)的重合時(shí)間。
2)兩相故障線路的超前相優(yōu)先重合，其目的是一回線重合于故障三跳后另一回線仍具備單重條件繼續(xù)重合。如IABIIC故障，先重合IA，即使重合于故障I回線三跳，但I(xiàn)I回的AB仍健全，可以再合IIC；而如果先合IIC，如重合于故障II回線三跳，則兩回線僅剩IC，I回也不能再重合，失去了重合的機(jī)會(huì)。
3)超前相優(yōu)先重合，目的是讓各相優(yōu)先重合的幾率相同(假設(shè)各相故障的幾率相同)。不管是一回線故障還是跨線故障均按超前相優(yōu)先的順序重合。
例如IABIIBC故障，兩回線的B相優(yōu)先重合，之后合IIC，最后合IA；IABIIC故障，先合兩相故障的超前相IA，之后合IB，最后合IIC；IAIIC故障，先合IIC，再合IA；IAB故障，先合IA，再合IB。
表5給出了在各種故障情況下按此策略的重合閘順序表5 按相順序重合閘的重合順序
注陰影為故障相，“φ”重合，“-”不需重合或不起動(dòng)重合。表中按相順序重合閘是考慮兩回線中有兩異名相健全允許重合(準(zhǔn)單重)，但對(duì)一回線中三相均跳開則該線不重合。
從表中可以看出，按相順序重合閘方案與多相重合閘方案相比在大多數(shù)情況下增加一次重合閘間隔(約200ms)，就可避免重合于多相永久故障，只有在很少的復(fù)雜故障情況下需要增加兩個(gè)重合閘間隔。非全相的時(shí)間不會(huì)有太多的增加，斷路器三相不一致的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)遠(yuǎn)大于此值。
無嚴(yán)重故障的判別按相順序重合避免了重合于多相永久故障，對(duì)大電源經(jīng)長(zhǎng)線輸電當(dāng)重合于大電源出口單相故障，也會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生很大的沖擊，當(dāng)采用線路TV時(shí)，利用跳開相的電壓特征和保護(hù)的動(dòng)作信息，可以判別出是否發(fā)生了出口附近的永久性故障，如可能是的話，則采取由遠(yuǎn)故障側(cè)先重合，重合于故障對(duì)側(cè)三跳本側(cè)就不再重合，若重合成功本側(cè)緊接著重合。
故障相跳開后，健全相對(duì)斷開相之間存在著電容耦合電壓和互感電壓。在有并聯(lián)電抗器補(bǔ)償?shù)木€路上，當(dāng)潛供電弧熄滅后，各儲(chǔ)能元件所儲(chǔ)存的電磁能量按網(wǎng)絡(luò)的固有頻率(30-40Hz)以自由振蕩的方式衰減(衰減時(shí)間常數(shù)約為1秒)。因此在斷開相兩端的電壓中還有該自由分量。
當(dāng)發(fā)生永久性接地故障時(shí)，電容耦合電壓將很小，暫態(tài)自由分量將很快衰減完，越靠近故障點(diǎn)互感電壓越小，當(dāng)負(fù)荷電流較大時(shí)遠(yuǎn)端將感應(yīng)出一定的電壓。因此由下面電壓判據(jù)可以確定是否發(fā)生了近處的永久性接地故障Uφ＞Uzd滿足該電壓判據(jù)認(rèn)為沒有發(fā)生近處的永久性接地故障。
當(dāng)發(fā)生了兩相不接地故障時(shí)，端電壓判據(jù)將滿足，不能區(qū)分是瞬時(shí)性還是永久性故障。但是即使是永久性故障當(dāng)合上一相時(shí)對(duì)系統(tǒng)而言并未發(fā)生故障，此時(shí)另一跳開相的電壓將與已合的那一相的電壓基本相同，而瞬時(shí)性故障并無此特征，因此通過分相順序重合的方法很容易給予區(qū)分。如發(fā)生了IAIIB跨線不接地永久故障，先合IA，重合成功恢復(fù)I回線的三相運(yùn)行，此時(shí)II回的B相電壓(線路電壓)將與A相電壓基本相同，此時(shí)IIB就不應(yīng)再重合，而應(yīng)三跳，保留已重合成功的I回線運(yùn)行。
當(dāng)發(fā)生如IAIIBCG的瞬時(shí)性故障，跳開后保留了IBCIIA準(zhǔn)三相運(yùn)行，如果線路完全換位，健全的對(duì)稱三相對(duì)跳開相的電容耦合電壓和互感電壓將很小，不能滿足電壓判據(jù)，兩側(cè)均認(rèn)為是發(fā)生了嚴(yán)重永久性故障而不重合，為彌補(bǔ)采用端電壓判據(jù)的不足，應(yīng)充分利用線路保護(hù)的信息。如滿足下列任一條件認(rèn)為沒有發(fā)生近處的嚴(yán)重故障，可以給予重合a)故障時(shí)相電壓、相間電壓較大；b)不依賴于通道的快速保護(hù)沒有動(dòng)作(如阻抗I段、工頻變化量阻抗)；c)測(cè)距結(jié)果較大。
綜上所述，按相結(jié)合無嚴(yán)重故障重合方案可最大限度地保持故障期間系統(tǒng)兩端聯(lián)系，提高重合的機(jī)會(huì)，避免重合于嚴(yán)重永久性故障。
如圖1所示按相順序重合閘特點(diǎn)按相順序重合非嚴(yán)重故障重合；三相故障(三跳)不重；順序重合時(shí)，兩側(cè)交換信息以避免兩次重合于永久故障；i)按相順序重合要求兩回線路同時(shí)只有一相重合；保護(hù)裝置要綜合兩回線的運(yùn)行信息按一定的規(guī)則(策略)順序重合；具體的策略重合策略一圖2所示，同名相優(yōu)先重合且可以同時(shí)重合如圖2系統(tǒng)中，線路發(fā)生I回線AB、II回線A相故障，應(yīng)先合A相，可最快恢復(fù)系統(tǒng)功率的正正常輸送。
重合策略二如圖3所示，超前相優(yōu)先重合；重合相別順序A←B←C←A如圖3系統(tǒng)中，線路發(fā)生I回線C、II回線A相故障，根據(jù)重合相別順序，C超前于A，因此先合I回線C。
重合策略三如圖4所示，兩相故障線路的超前相優(yōu)先重合如圖4系統(tǒng)中，線路發(fā)生I回線BC、II回線A相故障，根據(jù)重合相別順序，對(duì)于I回線故障相B相和C向中，B超前于C，因此I回線B相優(yōu)先，I回線優(yōu)先的B相與II回線A相比較，A相優(yōu)先，因此最終的重合結(jié)果是先合II回線的A，再合I回線的B，最后合I回線的C。
ii)非嚴(yán)重永久故障重合目的提高重合成功機(jī)率；避免重合于嚴(yán)重永久故障對(duì)系統(tǒng)的沖擊在自適應(yīng)重合閘邏輯中引入了瞬時(shí)永久故障判據(jù)無嚴(yán)重故障重合判別的理論依據(jù)當(dāng)具有分布參數(shù)的線路單相跳閘或者兩相跳閘后，非故障相對(duì)斷開相之間存在著互感電壓與電容耦合電壓。對(duì)于不同性質(zhì)的故障(瞬時(shí)性或永久性)，互感電壓與電容耦合電壓有不同的表現(xiàn)形式。
圖5為單相接地瞬時(shí)及永久故障的故障跳開相電壓波形對(duì)比在自適應(yīng)重合閘邏輯中引入了嚴(yán)重非嚴(yán)重故障判據(jù)滿足下列任一條件認(rèn)為沒有發(fā)生嚴(yán)重故障，可以重合1)故障時(shí)相電壓、相間電壓均大于50％的額定電壓；2)阻抗I段、工頻變化量阻抗沒有動(dòng)作；3)測(cè)距結(jié)果大于40％的線路全長(zhǎng)。
瞬時(shí)永久故障判據(jù)及嚴(yán)重故障判據(jù)相結(jié)合，能可靠判斷出故障性質(zhì)是否為嚴(yán)重永久性故障，已決定線路兩側(cè)保護(hù)的重合順序。
瞬時(shí)故障情況下，線路感應(yīng)電壓的電氣特征與線路有無裝設(shè)并聯(lián)電抗器有關(guān)，自適應(yīng)重合引入基于電壓幅值結(jié)合電壓高次諧波含量的故障點(diǎn)熄弧判據(jù)；熄弧判據(jù)的理論依據(jù)為對(duì)于無并聯(lián)電抗器的線路，當(dāng)線路發(fā)生非對(duì)稱性瞬時(shí)接地故障，線路故障相兩端跳開后，由于健全相對(duì)故障跳開相的電容與電感耦合作用，引起電弧連續(xù)的熄滅與燃燒，潛供電流波形呈電弧重復(fù)擊穿性質(zhì)，恢復(fù)電壓的波形畸變較大。
圖6所示，為瞬時(shí)故障故障相端電壓(無并聯(lián)電抗器)，圖6為不帶并聯(lián)電抗器的線路發(fā)生接地瞬時(shí)故障時(shí)故障相端電壓波形故障點(diǎn)在518ms時(shí)完全熄弧，熄弧后恢復(fù)電壓呈正弦波形。對(duì)于瞬時(shí)故障，必須在判斷到電弧完全熄弧，且弧道周圍空氣介質(zhì)絕緣強(qiáng)度恢復(fù)到一定程度后，才能重合。
對(duì)于二次電弧，在每個(gè)工頻周期內(nèi)，當(dāng)恢復(fù)電壓幅值上升到一定水平后弧道才擊穿，其間必然含有高次諧波，對(duì)于接地瞬時(shí)故障，燃弧過程中電弧電壓的三次諧波含量約為基波含量的30％左右，五次諧波含量約為基波含量的20％左右，因此本方案提出無并聯(lián)電抗器線路的故障點(diǎn)熄弧判據(jù) k2可取0.1；k3可取0.2；Ufd1、Ufd3、Ufd5分別為跳開相電壓的基波、三次和五次諧波的幅值。
對(duì)于有并聯(lián)電抗器的線路，故障消失后恢復(fù)電壓很快上升，由于自由振蕩電壓的頻率與工頻不同，恢復(fù)電壓出現(xiàn)拍頻現(xiàn)象。圖5為川渝500KV電網(wǎng)帶并聯(lián)電抗器第一次A相單相瞬時(shí)人工接地短路試驗(yàn)時(shí)的A相電壓、電流波形，故障相跳開后兩個(gè)周波內(nèi)，電弧就已經(jīng)熄滅。
圖7和圖8所示瞬時(shí)故障故障相端電壓(帶并聯(lián)電抗器)和人工單相接地試驗(yàn)故障相電壓、電流波形圖(帶并聯(lián)電抗器)對(duì)于永久性接地故障，故障相端電壓中不含自由振蕩電壓，只有非故障相對(duì)故障相的電感耦合電壓，因此對(duì)于近處永久接地故障，斷開相電壓的幅值很?。粚?duì)于遠(yuǎn)端永久性接地故障，斷開相電壓的幅值可能較大。
對(duì)于有并聯(lián)電抗器的線路，由于中性點(diǎn)小電抗器的作用，故障相跳閘后接地點(diǎn)電弧將很快熄滅，因此不必通過計(jì)算諧波含量來判別熄弧時(shí)刻，即只保留公式3；另外由于自由振蕩電壓的影響，故障相端電壓中含有低頻分量，根據(jù)公式3由傅氏算法得到的電壓幅值會(huì)有較大的波動(dòng)，這通過選取一定數(shù)據(jù)窗數(shù)據(jù)的平均值可以解決此問題。
因此，對(duì)于帶有并聯(lián)電抗器線路，故障點(diǎn)熄弧后出現(xiàn)了自由振蕩電壓，因此斷開相電壓幅值會(huì)有較大波動(dòng)，本方案提出的適用于有并聯(lián)電抗器線路的熄弧判據(jù)為Ufd1_ave≥k4*UNk4可取0.2；Ufd1_ave為基波電壓的平均值。
本發(fā)明方案對(duì)重要的同桿雙回線應(yīng)是適合我國國情的最佳方案。該方案在二灘電站送出系統(tǒng)洪龍500KV同桿并架雙回線上得到了應(yīng)用。
本發(fā)明設(shè)有后備保護(hù)1)應(yīng)配置不依賴于通道的快速切除近處嚴(yán)重故障的速斷保護(hù)(如工頻變化量阻抗繼電器、阻抗I段)；2)階段式距離保護(hù)；3)零序電流保護(hù)。
綜合而言，重合閘應(yīng)能根據(jù)一次系統(tǒng)的要求，適應(yīng)多種不同的重合方式，即單相重合閘、三相重合閘、綜合重合閘、按相順序重合閘；在一次系統(tǒng)穩(wěn)定有要求時(shí)，重合閘宜采用按相順序重合閘。這時(shí)，保護(hù)只跳故障相；當(dāng)重合于故障時(shí)三相跳閘；對(duì)220KV及以上系統(tǒng)的同桿并架雙回線路繼電保護(hù)具有跨線故障選相跳閘功能，非全相運(yùn)行時(shí)只加速跳開相；同桿并架雙回線的重合閘按線路配置，不推薦同桿并架雙回線共用重合閘裝置。
為防止重合于多相永久故障采用按相順序重合，即按順序，先后分相重合跳開相；同桿并架雙回線發(fā)生故障后，雙回線中至少有兩異名相健全時(shí)才允許重合，否則，兩回線必須全部跳開；兩回線的同名跳開相應(yīng)優(yōu)先重合；同桿并架雙回線路發(fā)生跨線故障，當(dāng)一回線重合成功后，另一回線的重合閘設(shè)有防止已重合成功線路再次發(fā)生故障的措施。同桿并架雙回線的繼電保護(hù)及重合閘不考慮或或排除系統(tǒng)的“準(zhǔn)三相”運(yùn)行方式。
權(quán)利要求
1.一種輸電線路的重合閘方法，對(duì)同桿并架雙回線路繼電保護(hù)其特征是同桿并架雙回線的每回線路應(yīng)單獨(dú)配置保護(hù)，同桿并架雙回線路的主保護(hù)采用分相電流差動(dòng)保護(hù)或具有分相命令的縱聯(lián)保護(hù)，對(duì)于區(qū)內(nèi)各種形式的單回線故障及跨線故障，均應(yīng)選跳故障相來，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)重合閘在輸電線路發(fā)生故障時(shí)應(yīng)用于高壓及超高壓輸電線路的一種自適應(yīng)重合閘，這是一種特殊的多相重合閘方式，線路保護(hù)在準(zhǔn)確選跳故障相的基礎(chǔ)上，結(jié)合無嚴(yán)重永久故障判據(jù)進(jìn)行按相順序重合；即按順序，先后分相重合跳開相；同桿并架雙回線發(fā)生故障后，雙回線中至少有兩異名相健全時(shí)才允許重合，否則，兩回線必須全部跳開；在最小化重合于永久故障對(duì)系統(tǒng)造成沖擊的基礎(chǔ)上，最大限度的提高系統(tǒng)重合的機(jī)會(huì)和重合成功的概率。
2.由權(quán)利要求1或2所述的輸電線路的重合閘方法其特征是以保護(hù)準(zhǔn)確選跳故障相為基礎(chǔ)；本輸電線路單相故障時(shí)、兩相故障及三相故障時(shí)，均只選跳故障相，而不是兩相故障三跳。
3.由權(quán)利要求1或2所述的輸電線路的重合閘方法其特征是保護(hù)裝置綜合兩回線的運(yùn)行信息按一定的規(guī)則順序重合重合順序按分相順序重合，同名相優(yōu)先重合且可以同時(shí)重合；兩相故障線路的超前相優(yōu)先重合；超前相優(yōu)先重合。
4.由權(quán)利要求1或2所述的輸電線路的重合閘方法其特征是由跳開相電壓判據(jù)可以確定是否發(fā)生了近處的永久性接地故障Uφ＞Uzd滿足該電壓判據(jù)認(rèn)為沒有發(fā)生近處的永久性接地故障。
5.由權(quán)利要求1或2所述的輸電線路的重合閘方法其特征是對(duì)于相間不接地永久故障，以分相順序重合為基礎(chǔ)，由下面電壓判據(jù)確定是否發(fā)生了永久性不接地故障|U·P+U·Y|>k1*|U·P-U·Y|]]>k1可取4-6；當(dāng)任一相合閘后，如果系統(tǒng)滿足上式條件，則判為相間不接地永久故障，不再繼續(xù)發(fā)分相重合閘令。
6.由權(quán)利要求1或2所述的輸電線路的重合閘方法其特征是如果線路完全換位，為彌補(bǔ)采用端電壓判據(jù)的不足，利用線路保護(hù)內(nèi)部信息如滿足下列任一條件認(rèn)為沒有發(fā)生近處的嚴(yán)重故障，可以給予重合，a)故障時(shí)相電壓、相間電壓較大；b)不依賴于通道的阻抗I段、工頻變化量阻抗等快速保護(hù)沒有動(dòng)作；c)測(cè)距結(jié)果較大。
7.由權(quán)利要求1或2所述的輸電線路的重合閘方法其特征是瞬時(shí)性故障情況下故障點(diǎn)尚未熄弧時(shí)自動(dòng)延長(zhǎng)重合閘時(shí)間，直至故障點(diǎn)熄弧，以提高重合成功幾率；對(duì)于無并聯(lián)電抗器線路，自適應(yīng)重合期間引入基于電壓幅值結(jié)合電壓高次諧波含量的故障點(diǎn)熄弧判據(jù)；熄弧判據(jù)為 k2可取0.1-0.2；k3可取0.2-0.4；Ufd1、Ufd3、Ufd5分別為跳開相電壓的基波、三次和五次諧波的幅值。對(duì)于帶有并聯(lián)電抗器線路，故障點(diǎn)熄弧后出現(xiàn)了自由振蕩電壓，因此斷開相電壓幅值會(huì)有較大波動(dòng)，熄弧判據(jù)為Ufd1_ave≥k4*UNk4可取0.2-0.4；Ufd1_ave為基波電壓的平均值。
8.由權(quán)利要求1或2所述的輸電線路的重合閘方法其特征是重合閘宜按線路配置，保持雙回線保護(hù)及重合閘的相對(duì)獨(dú)立性及完整性，當(dāng)自適應(yīng)重合運(yùn)行條件不滿足時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)為常規(guī)重合閘，此時(shí)保護(hù)的跳閘方式應(yīng)自動(dòng)更改為常規(guī)方式即兩相故障三跳。
9.由權(quán)利要求1或2所述的輸電線路的重合閘方法其特征是按相順序重合閘需要綜合兩回線的運(yùn)行信息，以判別是否滿足兩異名相健全的條件；線路保護(hù)中含有本線的運(yùn)行狀況，為取得另一回線的信息，同側(cè)雙回線保護(hù)之間通過光纖連接進(jìn)行信息交互，保護(hù)通道采用光纖、微波等數(shù)字通道傳輸保護(hù)信息。
10.由權(quán)利要求6或7所述的輸電線路的新型重合閘其特征是熄弧判據(jù)、無嚴(yán)重永久故障判據(jù)適用于單回線路。
全文摘要
一種輸電線路的重合閘方法，對(duì)同桿并架雙回線路繼電保護(hù)同桿并架雙回線的每回線路應(yīng)單獨(dú)配置保護(hù)，同桿并架雙回線路的主保護(hù)采用分相電流差動(dòng)保護(hù)或具有分相命令的縱聯(lián)保護(hù)，對(duì)于區(qū)內(nèi)各種形式的單回線故障及跨線故障，均應(yīng)選跳故障相來，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)重合閘在輸電線路發(fā)生故障時(shí)應(yīng)用于高壓及超高壓輸電線路的一種自適應(yīng)重合閘，線路保護(hù)在準(zhǔn)確選跳故障相的基礎(chǔ)上，結(jié)合無嚴(yán)重永久故障判據(jù)進(jìn)行按相順序重合；即按順序，先后分相重合跳開相；同桿并架雙回線發(fā)生故障后，雙回線中至少有兩異名相健全時(shí)才允許重合，否則，兩回線必須全部跳開；在最小化重合于永久故障對(duì)系統(tǒng)造成沖擊的基礎(chǔ)上，最大限度的提高系統(tǒng)重合的機(jī)會(huì)和重合成功的概率。
文檔編號(hào)H02H3/06GK1588729SQ200410064960
公開日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者鄭玉平, 張哲 , 沈軍, 沈國榮, 黃震 申請(qǐng)人:南京南瑞繼保電氣有限公司