同杆双回线路继电保护原理分析

同杆双回线路继电保护原理分析
作为同杆双回线路管理的重要环节，继电保护对于提高同杆双回线路运行的安全性和可靠性具有重要作用。

文章首先介绍了同杆双回线路继电保护的关键问题，然后探讨了同杆双回线路继电保护原理，最后通过实例分析阐述了同杆双回线路的继电保护配置，以期为相关技术与研究人员提供参考。

标签：同杆双回线路；继电保护；分析
同杆双回线路输电技术具有投资回报率高、输电速度快、单位走廊输电容量大等优势，在现代电能传输中得到广泛应用。

然而因同杆双回线路包含较多的导线数量和运行方式，且双回线之间的距离过近，使得同杆双回线路经常出现复杂的故障类型，其保护性能及效果受到严重影响。

若对双回线保护配置设计不合理或未充分考虑运行方式等的影响，则很容易造成保护设备拒动或误动问题，进而影响电力网络运行安全。

因此，加强有关同杆双回线路继电保护原理的分析，对于改善双回线路继电保护质量具有重要的现实意义。

1 同杆双回线路继电保护关键问题
1.1 自动重合闸：当同杆双回线路出现跨线永久性故障问题时，应尽可能防止双回线重合闸不当引起的永久性相间故障问题，否则会导致系统遭受二次冲击。

如在出现IA IIBG永久性故障问题时，当II回线两侧跳B相、I回线两侧跳A相如果两回线在同一时刻重合，则等同于两次重合于ABG相间电路，其形成的较大短路电流会同时将两条线路切除，进而影响电网运行的稳定性。

另外，在采用双回线联系度两侧系统提供支撑时，要全面分析双回线间侧重合闸方式，确保在跨线故障断开后，两侧系统的互联运行不会受到故障影响，由此改善电网运行的安全性与稳定性。

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1.2 采用不同的运行方式会表现出不同的灵敏度：同杆双回线路可采用非全相运行、双线组合全相运行、双回线同时运行、单回线运行等不同运行方式。

因双回线间互感问题，使得在对应运行方式下出现故障时，线路会表现出相应的故障电流和故障电压特点，由此造成不同运行方式下双回线的保护灵敏度存在差异。

所以方案设计时应分析在不同运行方式下保护配置定值及其方案的灵敏度和适用性。

1.3 可靠性要求更高：相比较单回线路，双回线具有更高的传输功率，其两侧系统的联系更加紧密，其运行的稳定安全对于保证系统安全更为重要，所以同杆双回线路保护的可靠性要求更高。

其要求保护配置在选择性故障电路切除中具有较高的准确性和快速性。

1.4 跨线故障选相：在同杆双回线路出现异名跨线故障时，其保护配置可能出现误切双汇线的问题，进而影响系统运行的稳定性。

如在IA IIBG故障问题中，应II回线两侧跳B相、I回线两侧跳A相，然后保护配置可能误认为双回线均
出现AB相间短路故障问题而同时将双回线跳开，由此干扰系统稳定运行。

所以在保护配置方案设计中应选择恰当的跨线故障选相方案，以便在此类故障问题中能顺利选跳线路，从而保护两侧系统的联系。

1.5 跨线故障及线间互感的影响：对于跨线故障问题，相比单回线故障其电气量变化特征表现出特定的差异性，这在一定程度上会对功率方向保护与距离保护等单侧电量保护造成影响；在同杆双回线路间通常会存在互感问题，故障发生时，双回线上的电流与电压同时由本线路工作状况及另一线路电气量感应大小共同决定，而零序互感问题又是电气量感应影响的重要部分，若未能采取有效措施进行处理，很容易造成零序方向保护与接地距离保护误动或拒动故障。

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2 同杆双回线路继电保护原理
2.1 距离纵联保护
距离纵联保护主要用于克服双回线安装原有距离保护条件下，两回线保护均将线路末端出现两非同名相跨线故障判别为相间故障而造成三相切除的难题。

如对于TLS距离保护与CKJ-3距离保护。

在TLS距离保护的三相通道与单相通道分开时，按照允许式分析，一端发单相信号，另一端则判断为BC相间故障，发三相信号；本侧在发送三相信号的同时能接收到另一侧的三相信号，此为跳三相的基本条件；在CKJ-3距离保护中一段保护使用I回线方向元件和3段BC相间距离元件对II回线的2段BC相间距离元件进行闭锁，在另一端出现保护动作而将单相故障切除后，闭锁才能利用通道进行解除，由此完成相继动作。

在通信技术的快速更新下，4通道的距离纵联保护也在不断发展起来，其还能完成故障选项等。

2.2 分相电流差动保护
分相电流差动保护是同杆双回线路中应用比较广泛的一种保护运行方式。

其按照相位比较两侧电流幅值及相位大小，线路两侧在同一时间内对故障相进行切除。

分相电流差动保护具有可避免负荷及系统振荡影响、工作方式快捷简单、对非全相及全相运行中的故障皆能准确选相并切除、无需进行PT输入等优点，在同杆双回线路的跨线故障问题中，分相电流差动保护也具有良好的适用性。

所以在通道条件正常时应尽量选用分相电流差动保护。

此种保护使用需要注意的问题有：（1）两端电流同步采样，其通常使用的同步方法有采用GPS技术完成同步和“乒乓”时间调整技术两种方法；（2）确保通道的可靠性与安全性，分相电流差动保护信号传输主要采用光纤通道与微波通道两种通信方式；通信方式的具体选择要以系统自身的通信状况和线路长短为主要依据，通常而言，长线路会采用微波通道或复用光纤通道；短线路保护会使用专用光纤通道；（3）在超高压长线路中使用分相电流差动保护，要重点分析电流电容的补偿问题。

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2.3 横联差动保护
横联差动保护在中低压等级同杆双回线路中比较常用。

横联差动保护具有易于运行维护、构成简单、无需通道等优点，缺陷是当单回线运行且存在相继动作区时保护会出现拒动问题。

横联差动保护通常分为电流平衡保护与横聯方向差动保护两种类型：
（1）电流平衡保护是指对两回线中的电流幅值进行比较分析，将双回线和电流和双回线差电流分别当作制动量和动作量，若动作量高于制动量则采取保护动作；电流平衡保护具有弱馈侧灵敏度较差的问题，其优点是无需进行电压量输入，其典型的LFP-967B型电流平衡保护在电力系统中比较常用。

（2）横联方向差动保护是指以短路电流方向和大小作为主要依据来对故障线路进行选择，其同电路平衡保护都具有的缺陷是在双回线出现同名相跨线故障时会出现拒动；当前国内电力系统中常用的横联方向差动保护主要有LFP-967A型方向横差保护、ISA-285A型微机横联差动电流方向保护装置；同原有的横联方向差动保护相比，微机型横联方向差动保护采用相同的保护原理，但其具有更强的逻辑判断性能，能利用逻辑和延时判断来避免双回线对侧一回路线断路器跳闸、单回线与母联断路器不同其跳闸而造成的保护误动问题。

2.4 相继速动保护
相继速动保护是指以单回线路距离保护原理为前提，增添额外保护功能以完成相继速动。

相继速动保护可改善距离保护的独立性，具有便于维护、成本较低等优点。

如对于LFP-941型微机保护，其基本保护原理为：将LFP-941型微机保护分别安置在双回线两侧，并设定对应的相继速动功能，每个保护都会将距离III段的启动信号FXL传输到另一回线保护的对应端子处，用于对另一回线保护距离II段的“相继速动”回路进行闭锁。

而相继速动动作的基本条件有：距离II 段的启动信号在经过设定的小时间段内不返回；本保护距离II段动作；在接收到另一回线的FXL信号后信号立即消失。

在线路尾端出现短路故障问题时，双回线相继速动保护动作要求一定的间隔时间，所以此种保护在中低压线路或故障问题对系统运行安全性干扰较小的线路中比较适用。

2.5 基于六序分量的保护
对双回线路进行对称分量划分为反序量与同序量，便可获取六序分量。

六序故障分量只存在于故障问题发生时，其相位关系与幅值与正常状态相分离，保护安装位置的序电流故障分量和序电压故障分量间的相位关系主要取决于保护安装位置到系统中性点间的阻抗大小，其不受短路点过渡电阻的干扰，具有较高的选相灵敏度。

因六序分量保护方法要求使用双回线不同导线的电气信息，其在运行方式复杂性与接线复杂性上的缺相同横差保护相似，所以在线路采用非全相运行、准三相运行及单相运行等运行方式时应将六序分量保护退出。

3 同杆双回线路继电保护配置分析
某两个220kV变电所N、K与某500kV变电所在线路重建中对M～N和M～K进行同杆双回线路重新架设。

按照220kV线路快速故障切除和双套保护要求，同时分析双高频保护通道在同杆双回线路中的安全性及可靠性不足问题，设计中主要采用分相信号传输的允许式距离纵联保护与分相电流差动保护构成的同杆双回路线路保护配置方案。

按照信号传输方式的不同，可进行两种方案的选择：（1）载波服用距离纵联保护与专用光纤分相电流差动保护组合方案；（2）PCM 复用距离纵联保护与专用光纤分相电流差动波保护组合方案。

此两种方案皆符合主保护双重化使用差异保护原理的标准。

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在实际设计中，因考虑到采用方案一时N～K双回线路中四套纵联保护仅由1条光缆路由输出，可靠性和安全性相对较低，且分析运行方便性和施工调试的简单性，M～N与N～K双回线均采用第二种保护配置方案。

方案设计中同时采用相-相耦合方式、双频工作方式的保护复用载波通道代替原有的相-地耦合方式、单频工作方式的高频保护载波通道，并配备保护信号传输与复用接口设备，使其可复用多个继电保护命令。

在实际应用中此种保护配置方案获得了良好的保护效果。

4 结束语
继电保护的质量将直接关系着同杆双回线路的运行质量和使用寿命，因此，相关技术与设计人员应加强有关同杆双回线路继电保护原理分析，总结双回线路继电保护中的关键技术问题及不同原理使用条件，以逐步改善同杆双回线路的继电保护水平。

参考文献
[1]黄颖.同杆双回线路继电保护原理及其应用探讨[J].科技创新导报，2011，12（29）：62-63.
[2]胡良山.同杆线路运行特点及对继电保护的影响综述[J].中国高新技术企业，2010，13（14）：74-75.
[3]蔡国伟，周国屏，李凌.基于同步相量测量的同桿双回路继电保护方案的研究[J].电力自动化设备，2011，06（10）：61-62.
[4]张太升，鄢安河，赵一，等.同杆双回线的新型继电保护方案研究[J].继电器，2012，05（35）：57-58.。