同杆并架双回线

同杆双回线承担输电的重要任务，当发生故障时如果两回线同时被切除，则将引起切机切负荷。目前采用单命令的纵联方向和纵联距离保护对单回线故障能正确选相跳闸，单相故障单跳并重合，为防止合于多相永久故障对系统的严重冲击造成系统稳定破坏，多相故障三跳不重。当发生同杆跨线故障时，一般来说总有一侧的保护认为是多相故障而三跳，造成双回线均三跳不重。众所周知，实际大多数故障为瞬时性故障。因此为提高输电的可靠性，要求继电保护在跨线故障时能选相跳闸，如发生IAIIBG故障，1回线两侧跳A相，II回线两侧跳B相，跳开后还有四相在运行仍能输送较大的功率，之后重合闸动作，一般为瞬时性故障重合成功，恢复正常双回线运行。即使只有一回线重合成功也能保留一回线运行。如前所述，以往在两相故障时保护总是三跳且不再重合，为提高此种情况下输电的可靠性和重合的机会，可要求保护在两相故障时只跳两相，如对IBCIIA故障，保护动作切除故障后，仍有IAIIBC三相运行，对IABIBC故障，仍有ICIIA在运行，仍能保持两端系统的联系和输送一定的功率。但是为了防止重合于多相永久故障对系统的严重冲击，提出了对重合闸采用分相顺序重合的方法。即两相故障跳开后，先合一相判别是否为永久故障，若是则三跳不再重合，避免了重合于多相故障。为进一步减小重合于单相永久故障对系统的冲击，提出判别是否为永久故障的方法，如可能是永久故障，采取远故障侧先重，若重合于故障三跳且对侧也不再重合，即无严重故障重合。三相故障的几率很少且多为人为造成的永久性故障，因此对三相故障三跳且不再重合。目标综上所述，本项目研究的目标是：线路保护对各种故障（含跨线故障）能正确选相，且只跳本线的故障相，每回线保护单独装设；重合闸实现分相结合无严重故障顺序重合，对跨线故障和单回线故障均能适应。研究的主要内容及方案线路保护研究了两种不同原理的主保护方案，一是分相电流差动保护，二是分相式命令纵联距离保护，两套装置均含有工频变化量阻抗、完整的阶段式距离和零序方向过流保护。RCS-931E分相电流差动保护对常规及跨线故障具有天然的选相能力。RCS-902E研究了纵联距离保护的选相原理，通过传输分相允许信号交换两侧的选相信息，解决了仅反应一侧电气量无法区分线路末端的单回线故障还是跨线故障的问题。对于不依赖于通道的工频变化量阻抗和距离I段，原只区分单相和多相故障，现对多相故障分出是三相故障还是哪两相故障。重合闸研究了分相顺序重合的方案以避免重合于多相永久故障，研究了无严重故障的判别原理。为充分利用线路保护的信息，重合闸的这些判别由线路保护装置进行，线路保护发出分相重合的起动命令，断路器保护接收到该命令后，根据开关的状态及与相邻开关的配合关系发出合闸令。2.1无严重故障的判别方法研究的目的是为了避免重合于出口附近的严重故障，着重强调判别是否发生了出口附近的永久性故障，如可能是的话，则采取由远故障侧先重合，重合于故障对侧三跳本侧就不再重合，若重合成功本侧紧接着重合。2.1.1断开相电压判据故障相跳开后，健全相对断开相之间存在着电容耦合电压和互感电压。在有并联电抗器补偿的线路上，当潜供电弧熄灭后，各储能元件所储存的电磁能量按网络的固有频率（30-40Hz）以自由振荡的方式衰减（衰减时间常数约为1秒）。因此在断开相两端的电压中还有该自由分量。当发生永久性接地故障时，电容耦合电压将很小，暂态自由分量将很快衰减完，越靠近故障点互感电压越小，当负荷电流较大时远端将感应出一定的电压。因此由下面电压判据可以确定是否发生了近处的永久性接地故障：U（p>Uzd取Uzd为8%额定电压。满足该电压判据认为没有发生近处的永久性接地故障。EMTDC仿真及动模试验结果都表明对于瞬时性接地故障，断开相电压总是大于10%额定电压。人工短路试验也表明了这一点，参见四川电力试验研究院“二滩电站500KV送出工程系统调试单相瞬时人工接地试验报告”。当发生了两相不接地故障时，端电压判据将满足，不能区分是瞬时性还是永久性故障。但是即使是永久性故障当合上一相时对系统而言并未发生故障，此时另一跳开相的电压将与已合的那一相的电压基本相同，而瞬时性故障并无此特征，因此通过分相顺序重合的方法很容易给予区分。当发生如IAIIBCG的瞬时性故障，跳开后保留了1BCIIA准三相运行，如果线路完全换位，健全的对称三相对跳开相的电容耦合电压和互感电压将很小，不能满足电压判据，两侧均认为是发生了严重永久性故障而不重合，为弥补采用端电压判据的不足，引入了辅助判据。2.2.2辅助判据满足下列任一条件认为没有发生近处的严重故障，可以给予重合：1） 故障时相电压、相间电压均大于50%的额定电压；2） 阻抗I段、工频变化量阻抗没有动作；3） 测距结果大于40%的线路全长。2.2重合策略为避免重合于多相永久故障，要求两回线路同时只有一相重合。因此保护装置除要与本线对侧交换信息还要与另一回线交换信息并按一定的规则顺序重合。重合顺序确定如下。1）同名相优先重合且可以同时重合，其理由是：a）即使重合于永久故障，对系统而言是重合于单相故障；b） 尽快恢复缺相相的运行；c） 可减少整个的重合时间。2）超前相优先重合目的是让各相优先重合的几率相同（假设各相故障的几率相同）。不管是一回线故障还是跨线故障均按超前相优先的顺序重合。例如：IABIIBC故障，两回线的B相优先重合，之后合IIC,最后合IA；IAIIC故障，先合IIC,再合IA；IAB故障，先合IA,再合IB。下表给出了在各种故障情况下按此策略的重合闸顺序线路回数故障相数 项目故障相别重合顺序123I回线1①1ABCA--2①2ABCAB-II回线1①31LAI3CA2L.ABC---41LABCA2L.ABCA--2①51LAI3CAB-2L.ABC---61LAI3C-B-2L.ABCA--71LAI3CAB-2L.AI3CA81LAI3CAB-2L.AI3CAB-3①91LABC2L.ABC---101LAI3CAB2L.ABCC--111LABC2L.ABCC--121LAI3CBA2L.ABCBC-131LABC2L.ABCBC-注：阴影为故障相。’：重合'-'：不需重合从表中可以看出，本分相重合闸方案与三相重合闸方案相比在大多数情况下增加一次重合闸间隔（约200ms），就可避免重合于多相永久故障，只有在很少的复杂故障情况下需要增加两个重合闸间隔。非全相的时间不会有太多的增加断路器三相不一致的动作时间应远大于此值。2.3重合闸实施为实现本重合方案，需要本线对侧及邻线的信息，与本线对侧交换如下信息：分相跳闸信号、分相位置信号、分相准备重合信号（哪一相或两相重合起动经整定延时且判别出无严重故障）。两侧分相准备重合信号相或后代表本线哪一相或两相准备重合，并与邻线交换该分相准备重合信号。因此任一保护均可知道两回线哪些相准备重合，即可按上表的重合顺序进行。如果本线跳开相又有电流，表明该相已合上，撤回该相准备重合信号，不再重合。如果本线跳开相有压（大于0.8Un）超过100ms且与异名相电压不同，表明该相是瞬时性故障重合成功，撤回该相准备重合信号，如果本保护未发重合令（是对侧重合引起电压恢复），立即发该相重合信号。如果本侧三跳或收到对侧的三跳信号或三相位置跳开信号，则放电，撤回本线准备重合信号。下面举例说明：1） 发生了单回线的单相故障，如IAG，如是瞬时性故障，跳开后两侧均判别出无严重故障，两侧应同时重合IA；如是M侧出口附近的永久性故障，M侧判为严重故障，N侧判为无严重故障，N侧A相重合后三相跳开，M侧收到N侧的三跳令或三相跳闸位置后则放电不再重合。2） 发生了单回线的两相接地故障，如IBCG，按顺序先重合B，重合成功，B相电压恢复超过100ms后再发C相重合信号，如B相重合于故障，则三跳不再重合。3） 发生了单回线两相不接地故障，如ICA，按顺序先重合C，C相有压后，根据A相电压与C相是否相同可以判断出是不是永久性故障，不是则接着重合A相，是则不再重合，经过一定延时三跳。4） 发生了1AIIB跨线不接地故障，同3），先合IA，判IIB电压是否与IIA电压基本相同，是则不再合IIB，经过一定延时三跳II回线，保留I回线运行。5） 发生了【ABIIBCG故障，按顺序先合缺相相，即先合IB和IIB，如都重合成功，接着合IIC，最后合IA。如有一个重合失败，则三跳该回线，接着重合另一回线的另一相。本方案的优点与国内外其他方案相比，本方案具有如下特点：1） 采用只跳故障相的方式，即本线两相故障时只跳两相，而非三跳，使得故障时系统联系尽可能紧密；2） 重合闸功能合理分配在线路保护和断路器保护中，充分利用了线路保护的信息实现无严重故障判别和分相顺序重合策略，由断路器保护根据本身的状态和相邻开关的配合关系实现重合出口；3） 采用分相顺序合闸，避免了重合于永久性多相故障对系统造成的冲击；4） 采用无严重故障重合，进一步降低了重合于永久故障对系统的冲击，后合侧在对侧合于故障后不再重合。因此，本方案最大限度地维持了故障期间系统间的联系，在避免了对系统严重冲击的前提下，大大增加了重合的机会和重合成功的几率，具有国内外其他方案所无法比拟的优越性。保护配置方案及工程实施线路保护及断路器辅助保护的配置方案如图1:图1.保护配置方案线路保护配置每回线路配置两套完整独立的线路保护装置，分别为RCS-931E和RCS-902E。RCS-931E以分相电流差动和零序电流差动为主体构成的快速主保护。应用于同杆并架双回线时，电流差动保护对各种常规及跨线故障具有天然的选相能力。RCS-902E由纵联距离和零序方向元件构成快速主保护。RCS-902E设有分相命令，纵联保护的方向按相比较；适用于同杆并架双回线，同杆并架线路发生跨线故障时，能可靠选跳被保护线路的故障相。这两套保护中，都配备不依赖于通道的，在近处故障时能特高速动作、正确选相的工频变化量距离保护和由三段式相间和接地距离及二个延时段零序方向过流构成全套后备保护。这两套保护均含有自适应的重合闸逻辑，充分利用线路保护已有故障信息，进行重合闸判别。线路保护需要对侧的信息，与对侧联系应采用数字通讯方式，最好采用2M通讯接口，与邻线交换信息也采用数字通信方式。RCS-931E和RCS-902E的通道连接方式相同。以RCS-931E为例，线路保护装置及通道连接如图2：

MUX-2M纤）方式连MUX-2M纤）方式连RCS-931E的A通道用于线路两侧差动保护之间的电流数据及开关量信息的交换，开关量信息包括本侧保护的开关及跳闸信息，为自适应重合闸提供判别依据RCS-931E的B通道用来和邻线交换本线开关及重合闸信息，为自适应重合闸提供信息，能可靠避免双回线同时重合于单相永久故障给系统造成较大冲击的情况。RCS-902E的A通道用来交换两侧纵联保护信息及本侧开关信息，开关量信息中包括包括本侧保护的开关及跳闸信息，为自适应重合闸提供判别依据同RCS-931E一样，RCS-902E的B通道用来和邻线交换本线开关及重合闸信息，为自适应重合闸提供信息，能可靠避免双回线同时重合于单相永久故障给系统造成较大冲击的情况。断路器保护配置双回线边开关、中开关的断路器保护装置均为RCS-921C。线路保护的自适应重合闸功能由边开关及中开关的断路器保护共同执行完成。2.1边开关的断路器保护▲边开关断路器保护装置为RCS-921C。▲功能特点：1） 取消了两相跳闸联跳三相；2） 收到线路保护的分相合闸起动接点后，结合本开关信息输出分相合闸接点；3） 开关偷跳时由断路器保护合闸；2.2中开关断路器保护同串两回线路中，因一回线采用自适应重合闸，另一回线仍采用常规重合闸，中开关要同时适应两种重合闸方式。▲中开关的输入接点有：同杆双回线路保护开出TA、TB、TC、HA、HB、HC、BC同串另一回线的线路保护开出TA、TB、TC、BC；（其中两BC共用中开关同一开入，六个跳闸接点分别开入）两边开关的‘先合闭锁’开出并成一个节点给中开关1） 当边开关、中开关均投入运行时，边开关”先合压板”投入；中开关重合方式由同串另一回线决定（与同杆双回线无关）；重合时间定值整定由同串另一回线决定（与同杆双回线无关）；线路保护发跳闸开出给两开关（对于中开关而言，两线路分别的跳闸开入使得中开关能区分同串不同线路的故障