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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2008/1/8 18:34:58
四川500kV电网，是随二滩电站送出工程的建设而发展起来的，其中洪沟和龙王两个枢纽变电站之间通过长为180km的500kV同塔双回输电线路联络，目前500kV网络结构仍十分薄弱。为了避免同塔双回输电线路因异名相瞬时故障而同时跳开，增大系统供电的可靠性，四川省电力公司和南瑞继保公司按照国电公司重点科研项目要求研制出了新型的洪龙500kV同塔双回输电线路继电保护及自适应重合闸装置。该装置安装到现场运行之前，在四川电力试验研究院RDTS实时仿真实验室进行了仿真试验。通过仿真试验，全面考核了装置各项性能，消除了存在的缺陷，使装置性能得到进一步的改进和完善。
1仿真系统
洪龙500kV同塔双回输电线路继电保护及自适应重合闸装置要实际安装在四川500kV洪龙同塔双回线上运行。因此，仿真系统是按照装置试验的要求，以四川500kV系统的实际情况和运行方式为依据，根据系统的潮流分布和故障电流分布，采用容量和阻抗等值的原则进行简化等值后建立的。仿真系统为4机系统，如图1所示。二滩电站机组直接接入500kV系统，其发电机、变压器、励磁、调速及PSS等按实际的模型和参数整定。其余机组直接接入220kV系统，通过500kV变压器与500kV系统相联系。
洪龙500kV同塔双回输电线路采用RTDS同塔双回线bergen模型，以杆塔尺寸为基础，按实际换位情况联接线路全长,详细仿真同塔双回输电线路的互感等物理特性。
CVT模型的参数是以实际CVT装置的型式试验外特性为基础确定的。
2仿真系统的功能
RDTS仿真系统是可以连续运行的实时仿真系统。通过模拟量和开关量接口可以把洪龙500kV同塔双回输电线路继电保护及自适应重合闸装置接入仿真系统中运行和进行试验。根据试验的需要，仿真系统可以实现以下功能：
（1）可以根据试验的需要，调整系统的有功、无功潮流和系统的频率、电压，以及模拟系统的振荡。
（2）三相开关可以实现手动三相合闸和三相跳闸，可以由保护装置实现单相跳闸和单相重合。
（3）故障开关可以仿真单相接地故障、相间故障、相间接地故障以及同塔双回线的各种跨线故障；可以实现故障的相角控制；可以仿真相继故障和转换性故障以及系统振荡中发生的故障。
3接地故障点潜供电流仿真
当线路发生单相永久性接地故障两侧开关跳开后，故障相电压很低。当线路发生单相瞬时性接地故障两侧开关跳开后，故障相的恢复电压较高。接地故障点由潜供电流维持的电弧可能要持续一段时间，线路有并联电抗补偿时潜供电流电弧持续时间很短，当线路长且无并联电抗补偿时潜供电流电弧持续时间较长。图2是四川500kV洪陈二线（长度148km,无并联电抗补偿）单相瞬时人工接地试验时潜供电流电弧的照片。图3是恢复电压波形的录波图。
图4是500kV洪龙二线（长度180km,有并联电抗及中性点电抗补偿）单相瞬时人工接地试验恢复电压波形的录波图。由线路电压录波图可见，潜供电流电弧熄弧前后恢复电压的波形是不同的。
自适应重合闸是根据恢复电压的大小来判断接地故障是永久性故障还是瞬时性故障，根据恢复电压的波形来判断瞬时性故障切除后潜供电流电弧是否已经熄弧，只有当潜供电流电弧已经稳定熄灭才允许重合闸。这样，可以提高重合闸的成功率，避免系统再次承受故障冲击。RTDS仿真系统，通过建立接地故障点潜供电流电弧的仿真模型，可以仿真瞬时性故障切除后潜供电流电弧熄弧前后恢复电压的波形（如图5、图6所示），用于检验自适应重合闸的功能。
4主要试验结果
利用RTDS建立的洪龙同塔并架双回线模型，对新研制的分相光纤纵差保护和以光纤为通道的纵联距离保护及配套的线路重合闸装置作了较为全面的性能试验。试验按相关规程对线路保护的技术要求制定检验项目，并增加了对自适应重合闸的性能试验。试验中重点考核了在各种不同故障情况下双回线恢复为健全三相的能力，以及同塔双回线对距离保护动作行为的影响。主要有下述试验结果：
(1）试验结果表明，新研制的分相光纤纵差保护和以光纤为通道的纵联距离保护解决了同杆并架双回线末端异名相跨线故障保护误跳两条线的问题。图7给出了瞬时性IBIIA故障情况下同杆并架双回线正确选相跳闸并重合成功的情况。
2）双回线运行方式影响距离元件的测量阻抗：
就同杆并架双回输电线路而言，由于两条线路距离很近，根据电磁感应原理，在发生接地故障时，相邻线路的零序电流会对本线路相测量阻抗产生影响。由于目前线路保护距离测量元件仅计及本线路零序电流对相阻抗的影响，故随着两条线路运行方式不同，本线路末端发生单相接地故障时，距离测量元件的测量阻抗会发生变化。在一回线停运且为两端断开情况下，运行线路的测量相阻抗既是本线路阻抗；当一回线停运但两端接地时，受互感影响，运行线路末端故障时的测量相阻抗将减小；当两条线路并联运行时，运行线路末端故障时的测量相阻抗将增大。
当保护装置的阻抗元件零序补偿系数按本线路正序、零序参数（相邻线停运且两端断开）整定时，有如下试验结果：
洪龙Ⅱ回线停运且两端接地，I回线末端发生单相金属性接地故障时，保证距离I段不发生超范围动作的I段阻抗最大整定值不应超过0.64×XL1（线路正序阻抗）。在实际运行整定中，为保证距离I段不超范围动作，应留有一定可靠性裕度。
洪龙双回线并列运行情况下，保证纵联距离保护在本线路末端发生单相金属性接地故障时能够动作的距离元件最小整定值不得小于1.38×XL1。同样，在实际整定中尚应考虑一定可靠系数。由上述试验结果可见，在保护装置阻抗元件零序补偿系数保持不变情况下，随双回线运行方式不同，在线路末端发生单相接地故障时，相阻抗测量元件的测量值发生很大变化。运行单位在整定保护定值时应考虑这一因素影响。
(3）影响测距精度的因素：由于RTDS具有高精度数值仿真能力以及RTDS试验室模拟量综合误差可以达到小于1，所以可以对被试装置的测距误差作出评价。
被试装置是以阻抗原理测量故障点位置。表1是装置对单回理想三换位160km线路模型的测距结果。表2是对单回160km不换位线路模型的测距结果。表3是洪龙双回线不同运行方式下回线末端单相金属性接地时的测距结果。
对比可见，对理想三换位情况，装置的测距误差很小；线路不换位或对故障点而言存在不均匀换位，会对装置测距精度产生不利影响；同塔并架双回线运行方式会对装置的单相故障测距精度产生巨大影响。运行单位使用测距结果时应对上述影响给以适当考虑。
(4）自适应重合闸效果分析：
就四川实际情况而言，500kV线路单相重合闸时间一般整定为1s。根据人工接地试验录波，实际发生单相接地故障时的熄弧时间随故障时的自然条件而变，可能发生故障点绝缘恢复时间超过1s的情况。因此利用适当判据判断故障点绝缘恢复情况并据此确定线路重合闸时刻，无疑具有工程意义。RTDS仿真试验也证明这一设计思想的可行性。图8给出同塔双回无高抗线路发生瞬时性Kcao故障，自适应重合闸正确区分故障点状态，在整定重合闸时间为1.0s情况下重合成功的情况。
新装置的重合闸逻辑将同塔双回线的两线六相作为一个整体考虑，在多相故障时采用故障点（绝缘）状态识别、按相顺序重合、非严重故障优先的原则实现线路重合闸，可以有效提高故障线路的重合成功率，是一项值得关注的新技术。
5）根据RTDS仿真试验结果，新研制的具有自适应重合闸功能的同塔双回线保护装置，能在全线范围正确区分本线路相间故障和双回线的跨线故障，解决了洪龙双回线末端异名相瞬时性跨线故障可能误跳两条线的问题。采用的自适应重合闸判据可提高瞬时性故障的重合成功率，新的重合闸逻辑可以有效提高故障双回线恢复为健全三相的能力。技术能力和技术指标满足国家标准对线路保护的要求。
参考文献
［1］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.2004,5.
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