利用線路殘壓實現站間防誤

李叢林，許 平，徐 科，宗洪良，顧 建

（1.天津市電力公司調度通信中心，天津300022；2.江蘇金智科技股份有限公司，南京211100；3.天津市電力公司技術中心，天津300384）

電力生產中，為確保電網的安全運行，避免各類誤操作事故的發生，必須實施防誤閉鎖及相關組織管理手段。雖然電力系統歷來十分重視系統的安全運行，但每年總會發生因電氣誤操作而導致的各類事故，造成了許多不必要的損失和人員傷亡。為此，我國電力系統早在1980年就提出了電氣設備“五防”的要求，即：防止誤分、合斷路器；防止帶負荷分、合隔離開關；防止帶電掛（合）接地線（接地刀閘）；防止帶接地線（接地刀閘）合斷路器（隔離開關）；防止誤入帶電間隔［1］。

在現有的形式各異的閉鎖中，有最簡單的掛鎖，以及機械鎖、電氣回路鎖、微機五防系統、自動化系統內的防誤閉鎖等［2～5］，上述防誤閉鎖措施較好的解決了五防中的1、2、3、5項。針對第4項的防止帶接地線（接地刀閘）合斷路器，現有的五防系統對本側的接地線可以較好的解決，但對于對側或線路T接站的接地線則無能為力。也就是說當對側的接地刀閘合上時，通過現有的五防系統也能夠將本側的斷路器合上，從而導致事故的發生。因此，在電力系統的實際運行中，站間的防誤完全依賴于調度員和變電站操作人員，無法通過自動化手段解決。站間防誤，是電力系統“五防”中有待解決的一個問題。

基于此，本文提出了一種利用線路殘壓實現站間防誤的方法。

1 關于線路殘壓的原理性研究

線路接線圖如圖1所示。以導線型號為LGJQ－300的220kV 線路為例［6，7］：

單位長度對地電容C1＝0.0061366（μF／km）。

對于100km的220kV線路，線路阻抗ZL＝10.8＋j41.957（Ω）對地電容

對地阻抗

一般，220kV雙斷口的SF6斷路器的斷口電容為2000pF，則斷口阻抗

圖1 線路接線示意Fig.1 Line wiring diagram

1.1 線路一側熱備用、一側檢修時的殘壓

對于雙斷口和多斷口的斷路器，由于斷路器的均壓電容和線路對地電容的存在，當線路M側處于熱備用（接地刀閘打開，母線、線路隔離刀閘合上，斷路器打開），而N側處于檢修狀態時（接地刀閘合上，隔離刀閘、斷路器打開）的等效電路圖如圖2所示。此時如果M側斷路器合閘即可造成事故，而現有的五防系統無法起作用。

圖2 M側熱備用、N側檢修時的等效電路Fig.2 Equivalent circuit of M－side hot standby and N－side maintenance

此時，保護測控裝置安裝處P點的電壓為

由于：

所以式（1）可以簡化為

由式（2）知，M側熱備用，N側檢修時，保護安裝處P點的殘壓很小，約為0.0027V（線路PT信號電纜的額定電壓為100V），接地點距M側越近，電壓越小，且該電壓值小于保護測控裝置的零漂，所以只要線路上有接地點，對保護測控裝置而言，P點的電壓都為零。

1.2 線路一側熱備用、一側冷備用時的殘壓

線路一側熱備用，一側冷備用（接地刀閘打開，母線、線路隔離刀閘打開，斷路器打開）時的等效電路圖如圖3所示。

圖3 線路M側熱備用、N側冷備用時的等效電路Fig.3 Equivalent circuit of M－side hot standby and N－side cold standby

此時，保護測控裝置安裝處P點的電壓為

同理，式（3）可以簡化為

由式（4）知，當M側熱備用、N側冷備用時，保護安裝處P點的殘壓約為0.33V。

1.3 線路兩側均熱備用時的殘壓

線路兩側均熱備用時的等效電路圖如圖4所示。

圖4 線路兩側熱備用時的等效電路圖Fig.4 Equivalent circuit of line both side hot standby

假設線路兩端斷路器的斷口電容大小相同，兩側電壓大小相等且同相，同理可以計算得到保護安裝處P點的殘壓約為0.66V（兩倍于一側熱備用，另一側冷備用時的殘壓）。

1.4 對同桿并架雙回線的分析

同桿雙回線一回線正常運行，一回線線路兩側均熱備用時的等效電路圖如圖5所示［8］。

圖5 同桿雙回線的等效電路圖Fig.5 Equivalent circuit of double circuit lines on the same tower

假設線路兩端斷路器的斷口電容大小相同，兩側電壓大小相等且同相；220kV同桿雙回線線路之間的電容大約為每百公里0.86μF。同理可以計算得到線路兩側都處于備用狀態（冷備用、熱備用）時保護安裝處P點的殘壓約為58V；當N側檢修時，保護安裝處P點的殘壓約為0.003V。

2 對現有保護測控裝置和五防系統的改造

針對上述結論，可對現有保護測控裝置和五防系統加以改造，利用線路殘壓實現站間防誤。

對手動合閘判據進行改造。現有的檢無壓判據一般為電壓小于30%的額定電壓，根據上述分析，為實現對側檢修狀態下本側的合閘閉鎖，可將判據改為電壓小于30%的額定電壓且大于Uzd（Uzd為一整定值，該整定值應略小于線路一側熱備用，一側冷備用時的殘壓值，如0.2V）

對現有五防系統中的判據進行改造。通過保護測控裝置對線路殘壓和母線電壓的判別，輸出接點給五防系統。五防系統根據該接點判斷對側接地線（刀閘）是否在合入狀態，如果是，則閉鎖斷路器合閘，并且輸出報警信號。

3 結語

本文通過對四種運行方式下線路殘壓的研究，提出了一種基于線路殘壓的站間防誤原理，并且提出對現有保護測控裝置和五防系統的改造方案，從而使該原理具有了工程應用的可能。

該方法的應用限制條件為線路上必須裝有PT。目前實際應用中，兩側均有電源的線路一般裝有線路PT，而對于純負荷線路，則多數沒有安裝線路PT。因此，該原理僅適用于雙電源線路，對于單電源線路，則必須在加裝線路PT后才適用。

該方法實施應用后，將有效減少誤操作事故的發生，保證電網的安全運行，為調度員和變電站操作人員把好最后一道關。

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