采用不同判據(jù)的縱聯(lián)零序方向保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析

采用不同判據(jù)的縱聯(lián)零序方向保護(hù)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析

于洋楊瑞金邵慶祝俞斌楊鋮欒喜臣麥立張駿摘

要：縱聯(lián)零序方向保護(hù)為適應(yīng)弱電強(qiáng)磁的運(yùn)行環(huán)境，增加了負(fù)序功率輔助判據(jù)等功能，然而在實(shí)際應(yīng)用中，出現(xiàn)了線路兩側(cè)采用不同判據(jù)的縱聯(lián)零序方向保護(hù)配合錯(cuò)誤的問(wèn)題。文章從某220kV線路發(fā)生的一起區(qū)外誤動(dòng)的事故出發(fā)，對(duì)故障分量和裝置的動(dòng)作行為進(jìn)行了深入分析，并提出了改進(jìn)措施。Key：零序方向;負(fù)序方向;弱電強(qiáng)磁：TM773

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

：2095-2945（2019）34-0060-04Abstract：Thelongitudinalzero-sequencedirectionprotectionissuitablefortheoperatingenvironmentofweakelectricandstrongmagnetic，andthefunctionsofnegativesequencepowerassistedcriterionareadded.However，inpracticalapplications，thelongitudinalzero-sequencedirectionprotectioncoordinationerrorwithdifferentcriteriaonbothsidesofthelineappears.Inthispaper，fromtheaccidentofa220kVlinethathasbeenmisfiredoutsidethearea，thefaultcomponentandtheactionbehaviorofthedeviceareanalyzedindepth，andimprovementmeasuresareproposed.Keywords：zerosequencedirection;negativesequencedirection;weakelectricfield引言縱聯(lián)保護(hù)作為目前輸電線路的主保護(hù)，包括縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和縱聯(lián)距離（方向）保護(hù)，能夠保證全線故障快速切除。傳統(tǒng)的縱聯(lián)零序方向保護(hù)以零序方向作為故障判據(jù)，依據(jù)零序電流和零序電壓的關(guān)系判別故障方向。近些年隨著“弱電強(qiáng)磁”（主要指同一走廊區(qū)域的線路之間互感較強(qiáng)，電氣聯(lián)系較弱的現(xiàn)象）的出現(xiàn)，國(guó)內(nèi)相繼發(fā)生了多起線路縱聯(lián)零序方向保護(hù)區(qū)外誤動(dòng)的事故。不少學(xué)者和專家研究并提出了將負(fù)序方向作為輔助判據(jù)的改進(jìn)方法[1-2]，可有效防止縱聯(lián)零序方向保護(hù)的誤動(dòng)。然而在實(shí)際應(yīng)用中，可能出現(xiàn)線路兩側(cè)保護(hù)版本未統(tǒng)一升級(jí)，兩側(cè)裝置軟件版本不一致的現(xiàn)象。即一側(cè)采用零序功率判別原理，一側(cè)采用零序功率+負(fù)序功率的判別原理，這種運(yùn)行方式會(huì)導(dǎo)致某些特殊故障下，縱聯(lián)零序保護(hù)誤動(dòng)的情況發(fā)生。1事故經(jīng)過(guò)某年某月某日16點(diǎn)52分13秒，肥賈2815線路C相接地故障兩側(cè)開關(guān)C相跳開重合不成三相跳閘，同時(shí)振植2793、振植2794雙回線振寧變側(cè)B相跳閘，植物園變側(cè)C相跳閘，兩側(cè)均重合成功。振寧變采用RCS902AV1.19裝置，植物園變采用PCS902AFV1.00裝置，振植2793、振植2794線路兩側(cè)的保護(hù)裝置型號(hào)和版本不一致（見(jiàn)表1）。2故障分析2.1弱電強(qiáng)磁當(dāng)甲乙兩回線路同走廊時(shí)，由于電氣距離較近，兩回線路之間的互感不能被忽略。接地故障時(shí)，故障線路三相導(dǎo)線流過(guò)同相的零序電流，此時(shí)在相鄰線路三相導(dǎo)線上感應(yīng)的零序感應(yīng)電勢(shì)也是同相的，在零序網(wǎng)絡(luò)中不能抵消。感應(yīng)出的零序感應(yīng)電勢(shì)E0m將在非故障線路零序網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生零序感應(yīng)電流I0m。由于負(fù)序和正序電流三相對(duì)稱，在相鄰線路三相導(dǎo)線上感應(yīng)的負(fù)序和正序感應(yīng)電勢(shì)三相對(duì)稱，在負(fù)序和正序網(wǎng)絡(luò)中相互抵消，對(duì)相鄰線路基本無(wú)影響。當(dāng)兩回線路之間無(wú)電氣聯(lián)系時(shí)，甲線上流過(guò)的零序電流全部為感應(yīng)零序電流，由于感應(yīng)E0m電勢(shì)位于非故障線路（甲線）內(nèi)部，此時(shí)甲線兩側(cè)零序功率方向均為正方向，如圖1所示。當(dāng)兩回線路之間的電氣聯(lián)系較弱時(shí)，故障線路分配到非故障線路的故障零序電流I0f會(huì)比較小，當(dāng)感應(yīng)I0m對(duì)非故障線路（甲線）的影響超過(guò)故障零序電流I0f時(shí)，其特性與兩回線路之間無(wú)電氣聯(lián)系類似，甲線兩側(cè)零序功率方向均為正方向。當(dāng)線路之間互感較強(qiáng)（磁聯(lián)系強(qiáng)），而電氣聯(lián)系弱（電聯(lián)系弱），這種系統(tǒng)條件，簡(jiǎn)稱為“弱電強(qiáng)磁”或者“強(qiáng)磁弱電”。由于負(fù)序感應(yīng)電勢(shì)三相對(duì)稱，在負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中被抵消，因此，在弱電強(qiáng)磁情況下，非故障線路的負(fù)序功率方向是不受到影響。2.2環(huán)網(wǎng)中的零序和負(fù)序方向當(dāng)線路MN兩側(cè)零序電壓U0M和U0N不相等時(shí)，線路MN上將有零序電流I0流過(guò)。零序網(wǎng)絡(luò)中，在某點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，線路MN兩側(cè)零序電壓U0M和U0N基本相等，MN上的零序電流I0基本為0，該點(diǎn)稱為“零序平衡點(diǎn)”。在零序平衡點(diǎn)兩側(cè)發(fā)生接地故障，線路MN上流過(guò)的零序電流I0流向相反，如圖2所示。類似，負(fù)序網(wǎng)絡(luò)上亦存在負(fù)序平衡點(diǎn)，如圖3所示。由于系統(tǒng)中零序和負(fù)序網(wǎng)絡(luò)不完全對(duì)稱，零序平衡點(diǎn)和負(fù)序平衡點(diǎn)不一定位于系統(tǒng)的同一處。當(dāng)零序平衡點(diǎn)（B0）和負(fù)序平衡點(diǎn)（B2）之間發(fā)生故障時(shí)，如圖4所示，流過(guò)MN線路上的零序電流I0和負(fù)序電流I2流向相反。此時(shí)，一側(cè)零序功率方向?yàn)榉捶较?，而?fù)序功率方向?yàn)檎较?，另一?cè)功零序功率方向?yàn)檎较颍?fù)序功率方向?yàn)榉捶较?。如M側(cè)零序功率為反方向，負(fù)序功率為正方向;N側(cè)零序功率為正方向，負(fù)序功率為反方向。3動(dòng)作行為分析3.1故障分量植物園變側(cè)PCS-902A保護(hù)裝置縱聯(lián)零序保護(hù)方向元件固定采用零序功率判別原理，振寧變RCS-902A_1.19版本加入了弱電強(qiáng)磁邏輯，采用零序功率判別和負(fù)序功率判別兩種原理，在本次故障中方向元件采用了負(fù)序功率判別原理。從錄波圖分析（見(jiàn)圖5、圖6），220kV肥賈2815線C相永久性接地故障時(shí)，由于零、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)阻抗不同，在振植2793、2794線路上出現(xiàn)零序和負(fù)序電流流向不同的情況，造成振植2793、2794兩側(cè)不同原理方向元件均判斷為正方向動(dòng)作跳閘，植永2795、2796兩條線路兩側(cè)均判別為負(fù)方向未動(dòng)作（正常外部故障兩側(cè)方向元件不會(huì)同時(shí)判為同一方向）。由于本次故障為穿越性區(qū)外故障，故障電氣量變化較小，振植2793、振植2794兩側(cè)阻抗元件均未啟動(dòng)，兩側(cè)保護(hù)均啟動(dòng)了后備選相元件，但RCS-902A_1.19版本為應(yīng)對(duì)弱電強(qiáng)磁條件，其后備選相判據(jù)亦相應(yīng)進(jìn)行了調(diào)整，造成了本次故障中，兩側(cè)跳閘選相不一致。因此220kV振植2793、2794線路兩側(cè)光纖閉鎖保護(hù)中縱聯(lián)零序保護(hù)方向判別元件采用的保護(hù)原理不一致是導(dǎo)致本次區(qū)外故障動(dòng)作的原因。3.2裝置動(dòng)作行為分析RCS902AV1.19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)。PCS902AFV1.00縱聯(lián)零序方向僅采用零序功率方向判據(jù)。本次區(qū)外故障中，由于故障特征類似弱電強(qiáng)磁，振寧變RCS902A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;植物園變PCS902AF僅采用了零序功率方向判別結(jié)果，也判為正方向。由于縱聯(lián)保護(hù)兩側(cè)均判為正方向，故縱聯(lián)零序保護(hù)動(dòng)作。由于區(qū)外故障，兩側(cè)裝置測(cè)量阻抗不會(huì)同時(shí)進(jìn)入縱聯(lián)距離方向圓內(nèi)，故兩側(cè)縱聯(lián)距離不會(huì)同時(shí)判為正方向，縱聯(lián)距離不會(huì)誤動(dòng)。肥賈2815線路區(qū)內(nèi)故障時(shí)，兩側(cè)保護(hù)LFP901和LFP902較快跳開肥賈2815線路開關(guān)切除故障，振寧-植物園線路兩側(cè)RCS902A和PCS902AF由于距故障點(diǎn)較遠(yuǎn)，距離選相無(wú)結(jié)果，而后備選相延時(shí)未到，在故障切除前后備選相無(wú)結(jié)果，兩側(cè)縱聯(lián)零序未動(dòng)作。肥賈2815線路合閘于永久性故障，兩側(cè)保護(hù)后加速動(dòng)作時(shí)，由于后加速動(dòng)作速度相對(duì)于快速保護(hù)較慢，開關(guān)跳開切除故障時(shí)間較長(zhǎng)，振寧-植物園線路兩側(cè)RCS902A和PCS902AF后備選相有結(jié)果，故兩側(cè)縱聯(lián)零序動(dòng)作，選相跳閘，后重合成功。由于故障點(diǎn)距離振寧-植物園較遠(yuǎn)，振寧和植物園兩側(cè)距離元件不動(dòng)作，此時(shí)振寧和植物園RCS902A和PCS902AF啟動(dòng)后備選相元件。振寧側(cè)RCS902AV1.19針對(duì)弱電強(qiáng)磁條件，對(duì)縱聯(lián)零序進(jìn)行特殊處理，其后備選相邏輯也相應(yīng)進(jìn)行了處理，與PCS902AF有一定差異。后備選相邏輯主要參考零負(fù)序選區(qū)結(jié)果，由于序分量在不同系統(tǒng)條件下的相對(duì)關(guān)系會(huì)發(fā)生改變，因此902系列保護(hù)會(huì)根據(jù)序分量的電氣特征選擇不同的序分量進(jìn)行選區(qū)。RCS902AV1.19在選擇序分量邏輯上進(jìn)行了細(xì)化。在選擇序分量進(jìn)行選區(qū)時(shí)，會(huì)判別系統(tǒng)是否為“弱饋”側(cè)，進(jìn)而選擇不同的序分量進(jìn)行選區(qū)。PCS902AF在判別“弱饋”特征時(shí)條件相對(duì)寬泛，此次故障中判為“弱饋”側(cè)，使用序電壓選區(qū)，最終選為C相故障。RCS902AV1.19對(duì)“弱饋”判別條件進(jìn)行了細(xì)化，此次故障中未判為“弱饋”側(cè)，使用序電流選區(qū)，最終選為B相故障。從本次故障時(shí)系統(tǒng)條件來(lái)看，植物園和振寧側(cè)都不是“弱饋”側(cè)，RCS902AV1.19相對(duì)PCS902AF對(duì)“弱饋”的判別結(jié)果更準(zhǔn)確。對(duì)于區(qū)內(nèi)故障和常規(guī)區(qū)外故障，振寧-植物園線路上的零負(fù)序電流不會(huì)出現(xiàn)反向特征，振寧和植物園側(cè)選區(qū)能正確選相。4結(jié)論為了使縱聯(lián)零序方向保護(hù)裝置適用于弱電強(qiáng)磁的運(yùn)行線路，需增加縱聯(lián)零序保護(hù)抗弱電強(qiáng)磁功能，保護(hù)裝置程序升級(jí)后，用零負(fù)序綜合判別的結(jié)果替換原零序反方向元件和零序正方向元件。但是這個(gè)處理措施需要兩側(cè)保護(hù)版本同步升級(jí)，否則將造成特殊故障情況下線路保護(hù)不正確動(dòng)作的事件發(fā)生。Reference：[1]張琦兵.平行線弱電強(qiáng)磁下零序方向元件的改進(jìn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2013，3