采用不同判據(jù)的縱聯(lián)零序方向保護運行風(fēng)險分析

采用不同判據(jù)的縱聯(lián)零序方向保護運行風(fēng)險分析

于洋楊瑞金邵慶祝俞斌楊鋮欒喜臣麥立張駿摘

要：縱聯(lián)零序方向保護為適應(yīng)弱電強磁的運行環(huán)境，增加了負序功率輔助判據(jù)等功能，然而在實際應(yīng)用中，出現(xiàn)了線路兩側(cè)采用不同判據(jù)的縱聯(lián)零序方向保護配合錯誤的問題。文章從某220kV線路發(fā)生的一起區(qū)外誤動的事故出發(fā)，對故障分量和裝置的動作行為進行了深入分析，并提出了改進措施。Key：零序方向;負序方向;弱電強磁：TM773

文獻標志碼：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)保護作為目前輸電線路的主保護，包括縱聯(lián)差動保護和縱聯(lián)距離（方向）保護，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“弱電強磁”（主要指同一走廊區(qū)域的線路之間互感較強，電氣聯(lián)系較弱的現(xiàn)象）的出現(xiàn)，國內(nèi)相繼發(fā)生了多起線路縱聯(lián)零序方向保護區(qū)外誤動的事故。不少學(xué)者和專家研究并提出了將負序方向作為輔助判據(jù)的改進方法[1-2]，可有效防止縱聯(lián)零序方向保護的誤動。然而在實際應(yīng)用中，可能出現(xiàn)線路兩側(cè)保護版本未統(tǒng)一升級，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+負序功率的判別原理，這種運行方式會導(dǎo)致某些特殊故障下，縱聯(lián)零序保護誤動的情況發(fā)生。1事故經(jīng)過某年某月某日16點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)的保護裝置型號和版本不一致（見表1）。2故障分析2.1弱電強磁當甲乙兩回線路同走廊時，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，故障線路三相導(dǎo)線流過同相的零序電流，此時在相鄰線路三相導(dǎo)線上感應(yīng)的零序感應(yīng)電勢也是同相的，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。由于負序和正序電流三相對稱，在相鄰線路三相導(dǎo)線上感應(yīng)的負序和正序感應(yīng)電勢三相對稱，在負序和正序網(wǎng)絡(luò)中相互抵消，對相鄰線路基本無影響。當兩回線路之間無電氣聯(lián)系時，甲線上流過的零序電流全部為感應(yīng)零序電流，由于感應(yīng)E0m電勢位于非故障線路（甲線）內(nèi)部，此時甲線兩側(cè)零序功率方向均為正方向，如圖1所示。當兩回線路之間的電氣聯(lián)系較弱時，故障線路分配到非故障線路的故障零序電流I0f會比較小，當感應(yīng)I0m對非故障線路（甲線）的影響超過故障零序電流I0f時，其特性與兩回線路之間無電氣聯(lián)系類似，甲線兩側(cè)零序功率方向均為正方向。當線路之間互感較強（磁聯(lián)系強），而電氣聯(lián)系弱（電聯(lián)系弱），這種系統(tǒng)條件，簡稱為“弱電強磁”或者“強磁弱電”。由于負序感應(yīng)電勢三相對稱，在負序網(wǎng)絡(luò)中被抵消，因此，在弱電強磁情況下，非故障線路的負序功率方向是不受到影響。2.2環(huán)網(wǎng)中的零序和負序方向當線路MN兩側(cè)零序電壓U0M和U0N不相等時，線路MN上將有零序電流I0流過。零序網(wǎng)絡(luò)中，在某點發(fā)生故障時，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，該點稱為“零序平衡點”。在零序平衡點兩側(cè)發(fā)生接地故障，線路MN上流過的零序電流I0流向相反，如圖2所示。類似，負序網(wǎng)絡(luò)上亦存在負序平衡點，如圖3所示。由于系統(tǒng)中零序和負序網(wǎng)絡(luò)不完全對稱，零序平衡點和負序平衡點不一定位于系統(tǒng)的同一處。當零序平衡點（B0）和負序平衡點（B2）之間發(fā)生故障時，如圖4所示，流過MN線路上的零序電流I0和負序電流I2流向相反。此時，一側(cè)零序功率方向為反方向，而負序功率方向為正方向，另一側(cè)功零序功率方向為正方向，而負序功率方向為反方向。如M側(cè)零序功率為反方向，負序功率為正方向;N側(cè)零序功率為正方向，負序功率為反方向。3動作行為分析3.1故障分量植物園變側(cè)PCS-902A保護裝置縱聯(lián)零序保護方向元件固定采用零序功率判別原理，振寧變RCS-902A_1.19版本加入了弱電強磁邏輯，采用零序功率判別和負序功率判別兩種原理，在本次故障中方向元件采用了負序功率判別原理。從錄波圖分析（見圖5、圖6），220kV肥賈2815線C相永久性接地故障時，由于零、負序網(wǎng)絡(luò)阻抗不同，在振植2793、2794線路上出現(xiàn)零序和負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作跳閘，植永2795、2796兩條線路兩側(cè)均判別為負方向未動作（正常外部故障兩側(cè)方向元件不會同時判為同一方向）。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，兩側(cè)保護均啟動了后備選相元件，但RCS-902A_1.19版本為應(yīng)對弱電強磁條件，其后備選相判據(jù)亦相應(yīng)進行了調(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)光纖閉鎖保護中縱聯(lián)零序保護方向判別元件采用的保護原理不一致是導(dǎo)致本次區(qū)外故障動作的原因。3.2裝置動作行為分析RCS902AV1.19縱聯(lián)零序方向采用零序功率和負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磁，振寧變RCS902A根據(jù)綜合判據(jù)僅采用了負序功率方向判別結(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)保護兩側(cè)均判為正方向，故縱聯(lián)零序保護動作。由于區(qū)外故障，兩側(cè)裝置測量阻抗不會同時進入縱聯(lián)距離方向圓內(nèi)，故兩側(cè)縱聯(lián)距離不會同時判為正方向，縱聯(lián)距離不會誤動。肥賈2815線路區(qū)內(nèi)故障時，兩側(cè)保護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由于距故障點較遠，距離選相無結(jié)果，而后備選相延時未到，在故障切除前后備選相無結(jié)果，兩側(cè)縱聯(lián)零序未動作。肥賈2815線路合閘于永久性故障，兩側(cè)保護后加速動作時，由于后加速動作速度相對于快速保護較慢，開關(guān)跳開切除故障時間較長，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)零序動作，選相跳閘，后重合成功。由于故障點距離振寧-植物園較遠，振寧和植物園兩側(cè)距離元件不動作，此時振寧和植物園RCS902A和PCS902AF啟動后備選相元件。振寧側(cè)RCS902AV1.19針對弱電強磁條件，對縱聯(lián)零序進行特殊處理，其后備選相邏輯也相應(yīng)進行了處理，與PCS902AF有一定差異。后備選相邏輯主要參考零負序選區(qū)結(jié)果，由于序分量在不同系統(tǒng)條件下的相對關(guān)系會發(fā)生改變，因此902系列保護會根據(jù)序分量的電氣特征選擇不同的序分量進行選區(qū)。RCS902AV1.19在選擇序分量邏輯上進行了細化。在選擇序分量進行選區(qū)時，會判別系統(tǒng)是否為“弱饋”側(cè)，進而選擇不同的序分量進行選區(qū)。PCS902AF在判別“弱饋”特征時條件相對寬泛，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“弱饋”判別條件進行了細化，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。從本次故障時系統(tǒng)條件來看，植物園和振寧側(cè)都不是“弱饋”側(cè)，RCS902AV1.19相對PCS902AF對“弱饋”的判別結(jié)果更準確。對于區(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序電流不會出現(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)零序方向保護裝置適用于弱電強磁的運行線路，需增加縱聯(lián)零序保護抗弱電強磁功能，保護裝置程序升級后，用零負序綜合判別的結(jié)果替換原零序反方向元件和零序正方向元件。但是這個處理措施需要兩側(cè)保護版本同步升級，否則將造成特殊故障情況下線路保護不正確動作的事件發(fā)生。Reference：[1]張琦兵.平行線弱電強磁下零序方向元件的改進[J].電力系統(tǒng)自動化，2013，3