考虑零序互感的纵联零序方向保护改进方法研究
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惝＝ 一 × ＋ ） （ ， （ ，母 线 零 序 电流相 位 领 先 ） 处
对 于母 线 Ｐ ，。 ，Ⅱ与线 路 首 端 规 定 的零 序 电 流 方 向一 致 ，与线 路末 端 规 定 的零 序 电 流方 向相 反 。
所 以 ， ＝ ，。 、 ＝ （ Ｉ。× ，无论 从公 式 还 ‰ 一Ⅱ × 一 一 Ⅱ）
ａｙ ｓ ｍｍｅｒ ａ ｈ ｒ— ｉ ｕ ｔｆｕ ｔｏ ｃ ｒ． Ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ａ ａ ｙ ｅ ｈ ｆ ｃｓ ｏ ｈ ｅｏ ｓ ｑ ｅ ｃ ｔ ａ ｉ ｄ ｃ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｎ ｔ ｃ ｌｓ ｏ ｔ ｃｒ ｉ ａ ｌ ｃ ｕ ｓ ｉ ｃ ｈ ｓ ａ ｅ ｎ ｌ ｚ ｓ ｔ ｅ ｅｆ ｔ ｆｔ ｅ ｚ ｒ — ｅ ｕ ｎ ｅ ｍｕ ｕ ｌ ｎ ｕ ｔｎ ｅ ｏ ｈ ｒ ｔ ｃｉ ｅ ｏ
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是 从 图３ｃ看 ， 于母 线 ＰＩＱ （） 对 ￣Ｉ零序 电流相 位 超 前零 ： 序 电压 相位 ９。 ０。此情 况和本 线 路 内部 故 障时一 样 ， 影 响 零序 方 向保 护 正确 判 断故 障 ， 零 序 电流超 过 若 整 定值 ， 其纵 联零 序方 向保 护将 误动 。
１１ 故 障线路 分析 。
＝
－
双 同线 中一 回线 发 生 故 障 时故 障 线 路零 序 电
压 电流 图见 图２ 。
＝
－
Ｉｏ（一 ） 一 Ｈ［１ 仪
】
（） １
由式 （ ） 以得 出线路 上各 点 电压分 布示 意 １可
图 ， 图３ ｂ 。 见 （ ）
（】 ａ 系统 点发生接生 故障
同线的 相接地故障时， 因为线路ｊ相完全对称 ，
特 稿 专 递 Ｔ 鞋ＧＡ Ｈ Ａ ＯＺ Ｕ ＮＤ
不 存 在 零序 电气 量 。零序 电气 量正 方 向规定 ： 零序 电流 的正 方 向为母 线 流 向线 路 为正 ． 序 电压 的正 零 方 向为线路 高 于大地 的 电压为 正 。同塔并 架 双 回线
独立 运 行方 式 见图 １ 。
方 向见 图３ ａ 。 （ ）
Ⅳ为 故 障 线路 ， 当其 发 生 区外 故 障时 ， 零 序 有 电流，。 过 ，Ｑ Ｉ 流 Ｐ 线路 上 感应 ， 大 小 的 电压 ， 当 相 于 叠 加 到 即 线 路 上 的 一 个 零 序 电压 源 ， 为 线 路 ＭＮ和线 路Ｐ 之 间 的零 序互 阻抗 。 由于Ｐ 线路 附加 Ｑ ｐ 了一个 零 序 电压 源 ，其 中 ， 。Ｉ 可 以推导 出 ＝ Ｉ
Ｐｒ ｂｅ ｉ ｏ Ｉ ｏ ｎｔ ｍ
Ｖｄ ｅ ｈｏ ｒ ｏ ｇ ｉ ａ ｒ －ｓ ｑΒιβλιοθήκη Baidu ｎ ｅ Ｐ 霞 ｔ ｄ ｈｔ ｎ ｌｕｄ ｎ ｌＺｅ ｏ ｅ ｌ ｃ ｈ ｔ ｅ
Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｎ Ｃｏ ｓｄｅ ｉ Ｚｅ ｏ ｅ １ Ｉ ｅ ｏ ｅ ｔｏ ｎ ｉ ｒ 鏊 ｒ －ｓ ｑＩｅｉ ｃ
Ｔ ＯＺ Ａ Ｅ ＧＡ ＨＵ Ｎ ＤＩ 特
稿
专
递
簿
雾
缇
４ ０７ ； ３０ ２ ６０ ５ ） １０ １
姜美玲 ，胡志坚 ，何 龙 李 琳 吴 家乐 ， ，
（． １ 武汉 大 学 电气工程 学院 ，湖北 武汉 ２二 滩水 电开发 有 限 责任公 司 ，四川 成都 ．
摘
线路 要： 纵联零序方 向保护广泛应用于 同塔双回线 ， 当线路发 生不对称接地故障时， 但 互感 将 感 应零 序 电 气
量， 可能引起互感线路纵联零序方 向保护的误动。本文分 析 了同塔双 回线独 立运行方 式下 故障点不 同时零序 互
ｌ
感对互感线路纵联零序 方向保 护的影响 ， 此基础上 ， 正常运 行线路 、 在 根据 故障线路、 互感 零 序 电气 量 的 特 线路
Ｊ Ｍ ｋ Ｎ
（ｊ ａ 线路ＭＮ 发生 区外接地 【 妓障
ｔｊ ∞
ｆ１ 效零 序 ｌ 各 点零 序 ｒ压 分 布 图 ｂ等 叫络 ｎ
Ｍ Ｎ
ｆ１ 序 网络 中 电压 分 布 图 ｂ零
（ 零序方向保护中电压电流相量 ｃ ）
图２ 故 障 线 路 分 析
对 于线 路 Ⅳ是 区 内故障 ， 、 与线 路 按 规 ． 定 正 方 向的首 末 端 零 序 电流 方 向一致 ，所 以 ＝ 一
！
；
点， 提出新的纵联零序方向保护方法。 利用Ｐ Ｃ Ｄ Ｓ Ａ 仿真了同塔独立运行的双回线， 仿真结果 证 了此 方 法 的 正 确 验
性和有效性
。
｝
关键词 ： 同塔双 回线 ； 独立运行方 式； 纵联零序 方向保护 ；零序互感 中图分类号 ：Ｍ７ ３ Ｔ ７ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ：６ ３ ７ ９ （０ １０ — ０ ３ ０ １７ — ５ ８２ １ ）９ ０ ２— ４
１ 线 路 零序 电流 电 压 分 析
有互感耦合和无互感耦合 的双回线正常运行或
一
线故障时 ， 另一回线感应零序电气量 ， 由于同塔并 又
架 双 回线运 行 方 式有 双 回线独 立 运 行 方式 、 回线 双 双 端 共母 线 方 式 和双 回线 单 端 共 母 线 的方 式 ， 回 双
生故障时零序互感对 线路纵联零 序方 向保护 的影 响 ， 了保 证 电 网的安全 稳定 运行 ， 据线 路 内部故 为 依
障独 有 的零 序 电气 量特 点 ， 出了改进 保护 的措 施 ． 提 通 过仿 真 软件 Ｐ Ｃ Ｄ ２０ｋ Ｓ Ａ 对 ２ Ｖ同塔双 回线 路进行 实 验 仿 真 ， 经 过 ＭＡ Ｌ Ｂ 并 Ｔ Ａ 进行 数 据分 析 ， 出仿 真结 得 果 与理 论分 析结 论一 致
，。（ ＋ ） 。一 × ， ｌ ， ＝ Ｚ 无论 从 计 算 公式 还 是 图 ｛ 】 ×
ｆ 零序 方向保护电压电流相量 ｃ ）
图３ 区 外 故 障 时 互 感线 路分 析
２ ｃ 看 ， 于母 线 和Ⅳ， 序 电流 相 位 都超 前 零 序 （） 对 零 电压 相位 ９ 。保 护动 作 。对 于线 路 ， ０， Ｊ 区外故 障 ， 是 ， 线路 ， ｍ 与 Ｊ 首端 规定 的零 序 电 流方 向一 致 ， 与线 路 Ｌ ｔ ＭＪ 端规 定 的 零 序方 向相 反 ，所 以 ， ＝ ， ， ￣ 一１ 。 ×
平 行 双 回线 独立 运 行 ， 一 回线 发生 区 内不 对 若
对称接地故障时 ， 有零序电流流过 ，Ｌｆ 由于 ￣Ｎ， ， 零 序 互 感 的原 因 ，将 在互 感 线 路 Ｐ 上 感 应 零 序 电 ｐ 流， 非故障 网络巾 现相应 的零序 电压 ， 假设 。 ． 的
即 线路各点的电压值如下：
Ｐ Ｑ
Ｕ （． － ｎ（ ） ｏＯ） ＩｏＺ ＋ ２ ＋ １＝
＝ 一
Ｉ０ ＋ ） （ ０ ） Ｈ（ 仅 ＋ ， ０
图 ｛ 同塔 独 立 运行 双 回线
＝
一
，（ 仪 ＋（０ ） ，∑ｚ） 。 Ⅱ
Ｉ０Ｚ Ｈ（ Ｚ ＋ ，ｏＺｏＺ ｏａ ｏ ） 仪 Ⅱ（￣ ，＋ ｖ） ＋ｖ
线 只有 独 立运 行 时 ， 才会 由于 零 序互 感 对 纵 联零 序
０ 引言
随着 电网 的发展 、 电力系 统容 量 的不断 扩 大 ， 输
方 向保护产 生影 响 ， 能引起 保 护误动 的情况 。 可 本 文分析 了双 回线 独立 运行 方式 下不 同位 置发
电线 路走 廊 资源 问题 日益 突 出 。同塔并 架 双 回线不 但 可 以节 约 资源 ， 满 足 现代 电力 系 统 对供 电可 靠 还
１３ 故 障线 路 区内故 障互感 线 路分析 ．
零序 电压 相 位 ９ 。而 对 于母 线 ， 序 电流 相 位 滞 ０， 零 后 零 序 电压 相 位９ 。保 护不动 作 。 ０，
１２ 故 障 线路 区外 故 障互感 线路 分析 ．
平行 双 回线独 立运 行 ， 一 回线ＭＮＪ生 区外 不 若 ￣ ．
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性和输 电容量 的要求 ， 已获得广泛的应用 。对于 ２０ｋ 及 以上 电压等级 的线路 ， ２ Ｖ 当发生接地短路时 ， 将 出现很大的零序 电压和零序电流 ， 利用零序 电压 、
电流 来 构成 接 地 短路 的保 护 ， 有 显 著 的优 点 由 具 于平 行 运行 双 回线 问 固有 的零 序 互 感 效 应 ， 当一 回
惝＝ 一 × ＋ ） （ ， （ ，母 线 零 序 电流相 位 领 先 ） 处
对 于母 线 Ｐ ，。 ，Ⅱ与线 路 首 端 规 定 的零 序 电 流 方 向一 致 ，与线 路末 端 规 定 的零 序 电 流方 向相 反 。
所 以 ， ＝ ，。 、 ＝ （ Ｉ。× ，无论 从公 式 还 ‰ 一Ⅱ × 一 一 Ⅱ）
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是 从 图３ｃ看 ， 于母 线 ＰＩＱ （） 对 ￣Ｉ零序 电流相 位 超 前零 ： 序 电压 相位 ９。 ０。此情 况和本 线 路 内部 故 障时一 样 ， 影 响 零序 方 向保 护 正确 判 断故 障 ， 零 序 电流超 过 若 整 定值 ， 其纵 联零 序方 向保 护将 误动 。
１１ 故 障线路 分析 。
＝
－
双 同线 中一 回线 发 生 故 障 时故 障 线 路零 序 电
压 电流 图见 图２ 。
＝
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Ｉｏ（一 ） 一 Ｈ［１ 仪
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（） １
由式 （ ） 以得 出线路 上各 点 电压分 布示 意 １可
图 ， 图３ ｂ 。 见 （ ）
（】 ａ 系统 点发生接生 故障
同线的 相接地故障时， 因为线路ｊ相完全对称 ，
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不 存 在 零序 电气 量 。零序 电气 量正 方 向规定 ： 零序 电流 的正 方 向为母 线 流 向线 路 为正 ． 序 电压 的正 零 方 向为线路 高 于大地 的 电压为 正 。同塔并 架 双 回线
独立 运 行方 式 见图 １ 。
方 向见 图３ ａ 。 （ ）
Ⅳ为 故 障 线路 ， 当其 发 生 区外 故 障时 ， 零 序 有 电流，。 过 ，Ｑ Ｉ 流 Ｐ 线路 上 感应 ， 大 小 的 电压 ， 当 相 于 叠 加 到 即 线 路 上 的 一 个 零 序 电压 源 ， 为 线 路 ＭＮ和线 路Ｐ 之 间 的零 序互 阻抗 。 由于Ｐ 线路 附加 Ｑ ｐ 了一个 零 序 电压 源 ，其 中 ， 。Ｉ 可 以推导 出 ＝ Ｉ
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４ ０７ ； ３０ ２ ６０ ５ ） １０ １
姜美玲 ，胡志坚 ，何 龙 李 琳 吴 家乐 ， ，
（． １ 武汉 大 学 电气工程 学院 ，湖北 武汉 ２二 滩水 电开发 有 限 责任公 司 ，四川 成都 ．
摘
线路 要： 纵联零序方 向保护广泛应用于 同塔双回线 ， 当线路发 生不对称接地故障时， 但 互感 将 感 应零 序 电 气
量， 可能引起互感线路纵联零序方 向保护的误动。本文分 析 了同塔双 回线独 立运行方 式下 故障点不 同时零序 互
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感对互感线路纵联零序 方向保 护的影响 ， 此基础上 ， 正常运 行线路 、 在 根据 故障线路、 互感 零 序 电气 量 的 特 线路
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ｆ１ 效零 序 ｌ 各 点零 序 ｒ压 分 布 图 ｂ等 叫络 ｎ
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（ 零序方向保护中电压电流相量 ｃ ）
图２ 故 障 线 路 分 析
对 于线 路 Ⅳ是 区 内故障 ， 、 与线 路 按 规 ． 定 正 方 向的首 末 端 零 序 电流 方 向一致 ，所 以 ＝ 一
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；
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性和有效性
。
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关键词 ： 同塔双 回线 ； 独立运行方 式； 纵联零序 方向保护 ；零序互感 中图分类号 ：Ｍ７ ３ Ｔ ７ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ：６ ３ ７ ９ （０ １０ — ０ ３ ０ １７ — ５ ８２ １ ）９ ０ ２— ４
１ 线 路 零序 电流 电 压 分 析
有互感耦合和无互感耦合 的双回线正常运行或
一
线故障时 ， 另一回线感应零序电气量 ， 由于同塔并 又
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生故障时零序互感对 线路纵联零 序方 向保护 的影 响 ， 了保 证 电 网的安全 稳定 运行 ， 据线 路 内部故 为 依
障独 有 的零 序 电气 量特 点 ， 出了改进 保护 的措 施 ． 提 通 过仿 真 软件 Ｐ Ｃ Ｄ ２０ｋ Ｓ Ａ 对 ２ Ｖ同塔双 回线 路进行 实 验 仿 真 ， 经 过 ＭＡ Ｌ Ｂ 并 Ｔ Ａ 进行 数 据分 析 ， 出仿 真结 得 果 与理 论分 析结 论一 致
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图３ 区 外 故 障 时 互 感线 路分 析
２ ｃ 看 ， 于母 线 和Ⅳ， 序 电流 相 位 都超 前 零 序 （） 对 零 电压 相位 ９ 。保 护动 作 。对 于线 路 ， ０， Ｊ 区外故 障 ， 是 ， 线路 ， ｍ 与 Ｊ 首端 规定 的零 序 电 流方 向一 致 ， 与线 路 Ｌ ｔ ＭＪ 端规 定 的 零 序方 向相 反 ，所 以 ， ＝ ， ， ￣ 一１ 。 ×
平 行 双 回线 独立 运 行 ， 一 回线 发生 区 内不 对 若
对称接地故障时 ， 有零序电流流过 ，Ｌｆ 由于 ￣Ｎ， ， 零 序 互 感 的原 因 ，将 在互 感 线 路 Ｐ 上 感 应 零 序 电 ｐ 流， 非故障 网络巾 现相应 的零序 电压 ， 假设 。 ． 的
即 线路各点的电压值如下：
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＝ 一
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图 ｛ 同塔 独 立 运行 双 回线
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，（ 仪 ＋（０ ） ，∑ｚ） 。 Ⅱ
Ｉ０Ｚ Ｈ（ Ｚ ＋ ，ｏＺｏＺ ｏａ ｏ ） 仪 Ⅱ（￣ ，＋ ｖ） ＋ｖ
线 只有 独 立运 行 时 ， 才会 由于 零 序互 感 对 纵 联零 序
０ 引言
随着 电网 的发展 、 电力系 统容 量 的不断 扩 大 ， 输
方 向保护产 生影 响 ， 能引起 保 护误动 的情况 。 可 本 文分析 了双 回线 独立 运行 方式 下不 同位 置发
电线 路走 廊 资源 问题 日益 突 出 。同塔并 架 双 回线不 但 可 以节 约 资源 ， 满 足 现代 电力 系 统 对供 电可 靠 还
１３ 故 障线 路 区内故 障互感 线 路分析 ．
零序 电压 相 位 ９ 。而 对 于母 线 ， 序 电流 相 位 滞 ０， 零 后 零 序 电压 相 位９ 。保 护不动 作 。 ０，
１２ 故 障 线路 区外 故 障互感 线路 分析 ．
平行 双 回线独 立运 行 ， 一 回线ＭＮＪ生 区外 不 若 ￣ ．
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性和输 电容量 的要求 ， 已获得广泛的应用 。对于 ２０ｋ 及 以上 电压等级 的线路 ， ２ Ｖ 当发生接地短路时 ， 将 出现很大的零序 电压和零序电流 ， 利用零序 电压 、
电流 来 构成 接 地 短路 的保 护 ， 有 显 著 的优 点 由 具 于平 行 运行 双 回线 问 固有 的零 序 互 感 效 应 ， 当一 回