跨电压等级同塔线路互感的测试及其对继保整定影响的分析

第２０卷第１１期　广东电力　Ｖｏ１．２（）ＮＯ．１１　２００７年１１月　ＧＵＡＮＧＤＯＮＧ　ＥＬＥＣｎｔＩＣ　ｐ０ＷＥＲ　ＮＯＶ．２００７　文章编号：１００７．２９０Ｘ（２００７）１１．００２２．０４　跨电压等级同塔线路互感的测试及其对继保整定　影响的分析　袁亮荣’，张弛’，刘玮！　（１．广东省电力调度中心，广州５１０６００；２广东电网公司，广州５１０６００）　摘要：跨电压等级同塔线路的互感是继电保护整定计算面临的新问题。为此，介绍了跨电压等级同塔线路的互　感参数的测试新方法和实测例子。通过获取的互感实测参数从定量上分析了其对继电保护整定计算的影响，并　提出了在继电保护设备选型和整定计算中应注意的问题。　关键词：跨电压等级；互感；测试；继电保护　中图分类号：ＴＭ７４４；ＴＭ７７　文献标志码：Ｂ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｍｕｔｕａｌ　Ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ－ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｌｉｎｅｓ　ｏｆ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｇｒａｄｅｓ　ａｎｄ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｉｔｓ　Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｒｅｌａｙ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｓｅｔｔｉｎｇ　ＹＵＡＮ　Ｌｉａｎｇ・ｒｏｎｇ　。ＺＨＡＮＧ　Ｃｈｉ　，ＬＩＵ　Ｗｅｉ！　（１．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｒｉｄ　Ｄｉｓｐａｔｃｈｉｎｇ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５　１　０６（）（），Ｃｈｉｎａ；２，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｒｉｄ　Ｃｏｒｐ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ　５１０６００．Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｕｔｕａｌ　ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ・ｃｉｒｃｕｉｔ　ｌｉｎｅｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｇｒａｄｅｓ　ｉｓ　ａ　ｎｅｗ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｔｏ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｌａｙ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａ　ｎｅｗ　ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　ｗａｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｉｄ　ｍｕｔｕａｌ　ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｅｘａｍｐｌｅ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｉｔｓ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｎ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｌａｙ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｓｏｍｅ　ｐｏｉｎｔｓ　ｆｏｒ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅｌａｙ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎ　ｃｈｏｏｓｉｎｇ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｒｅｌａｙ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｓｅｔ　ｆｏｒｔｈ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｇｒａｄｅ；ｍｕｔｕａｌ　ｉｎｄｕｃｔａｎｃｅ；ｍｅａｓｕｒｅ；ｒｅｌａｙ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　同塔多回输电线路之间的互感是继电保护整定　序阻抗测量方法为基础，在倒换测试电源极性的过　计算必须考虑的重要因素，随着广东省内同塔多回　程中，同步测量相邻测试线路的感应电压，再通过　线路日益增多，特别是不同电压等级多回同塔架设　计算得到互感值。传统测试方法受线路干扰电压的　输电线路的出现，由于缺乏相关实测参数的数据支　影响，测量准确度和测量成功率较低。同时，对于　持，给继电保护整定计算造成很大困难，严重影响　５（）（）ｋＶ线路与２２０　ｋＶ线路之间的互感测试，由于　其定值的准确性和保护设备的安全运行。由于目前　受场地距离、强干扰电压等多种因素的影响，测试　国内并没有不同电压等级多回同塔架设输电线路的　相当困难。　互感实测参数作参考，因此，有必要开展这方面的　本文采用的是基于同步电源原理的线路互感参　实测工作，评估其对继电保护整定的影响。　数测试新方法，该测试方法在２０（）６年已通过广东　１　跨电压等级同塔线路互感的实测　省科技厅组织的科技成果鉴定，并在广东电网内经　过７（）多条２２０　ｋＶ以上输电线路的实测参数验证。　１．１测试方法介绍　基于同步电源原理的异地互感测试原理如图１　目前线路互感参数的测试方法主要是以传统零　所示。　由于两条线路不在同一地，两地现场测试电　收稿日期：２０（）７－０５－１４　源会有相位差，一般来说，在不改变运行方式、　维普资讯 http://www.cqvip.com

第ｔ　１期　袁亮荣等：跨电Ｊ玉等级同塔线路　感的测试及其对继保整定影响的分析　甲地　乙地　图１　异地互感测试原理接线图　不出现大的扰动情况下，两个场地之间的测试电　压相位差不变。测试时，甲地外加测试电源，记　录线路首端测试电流，同时通知乙地记录线路首　端测试电压，则调压两次乙地测量电压有如下关　系式：　ｆ　Ｕ　Ｉ　ｇ　＋ｊ　Ｍ，　ｌ，。（　），　【Ｕ　！＝Ｕ　＋ｊ　Ｍ　ｆ’（　）．　式中：　，　！分别为甲地调压两次乙地测量线　路首端的测试电压；，　，，　分别为甲地调压两次线　路１上流过的电流；　为系统的角频率；Ｍ为两　条线路间的互感；Ｕ　为乙地测试线路上干扰电　压；０为具两地同步电源Ｕ　Ｕ　！之间的相角差；　（　）为相角补偿算式。　假设两次测量采样起始点都是以同步电源为基　准的，则上面两式相减并取模值，得到消除干扰电　压的异地互感计算公式：　Ｍ＝　．　该方法原理上能有效抵消干扰源的影响，且测　试方法不受场地距离的影响。　１．２测试方案的制定　为了获取实测数据，广东省电力调度中心继电　保护部门选取广东电网内的５（）（）ｋＶ增莞甲、乙线　和２２０　ｋＶ莞进甲、乙线作为试点，进行跨电压等　级同塔四回互感参数的实测工作，四回线路基本参　数及同塔情况如表１所示，本次测试结果如表２　所示。　２不同电压等级同塔线路互感对继保整定　计算影响的分析　２．１　系统阻抗归算　电网系统结构如图２所示，２２０　ｋＶ进埔变电　表１　同塔四回线路基本参数表　注：增莞甲、乙线线型为４ＬＧＪ一６３０／４５；莞进甲、乙线线型为　２ＬＧＩ一６３０／４５　表２　同塔四回线路互感测试结果表　站为终端变电站，２２０　ｋＶ母线带３台主变压器运　行，５００　ｋＶ莞城变电站５０（）ｋＶ母线带４台主变压　器运行，互感参数实测值和标幺值归算结果如表３　所示。　２．２不同运行方式下互感对系统影响的定量分析　由于互感只影响零序分量和接地距离的测量，　所以故障只以Ｌ１相单相接地故障为代表进行分　析，线路至多考虑Ｎ一１方式，计算工具采用广东　省电力调度中心继电保护部正在使用的计算分析软　件。下面将以正常方式下，５０（）ｋＶ线路和２２０　ｋＶ　维普资讯 http://www.cqvip.com

图２电网系统结构图　表３互感参数标幺值计算结果　线路分别故障，分析互感对系统的影响。　２．２．１　正常方式下５００　ｋＶ线路故障互感对系统　的影响　正常运行方式下，即莞城变电站４台变压器、　进埔变电站３台变压器都运行。模拟５０（）ｋＶ增　莞甲线Ｌ１相故障，增莞乙线和莞进甲、乙线分　别在运行、线路两端断开、线路双端接地挂检３　种状态下，计算４条线路的短路电流分布情况。　短路计算结果如表４所示。限于篇幅，表４中只　列出零序分量和测量阻抗发生变化的短路计算　结果。　从表４的短路计算结果中可得出如下结论：　ａ）在正常运行方式和莞进乙线两端断开情况　下，增莞甲线靠近莞城侧出口故障时，莞进甲线两　侧零序方向都为正向，误判为区内故障。　ｂ）在莞进甲线两端断开情况下，增莞甲线靠　近莞城侧出口故障时，莞进乙线两侧零序方向都为　正向，误判为区内故障。　ｃ）当增莞乙线双端接地挂检时，由于互感的　影响，使得莞进甲线莞城侧接地距离仍判为正向且　第２（）卷　测量值为８．８　ｎ（莞进甲线实测正序阻抗为１１．８　ｎ），此值为线路全长的７４．６％，在整定中需要注　意互感的作用。　ｄ）通过进一步计算可知，莞鹏线故障靠近鹏　城侧出口故障时，莞进甲线两侧零序方向都为正　向，误判为区内故障。　２．２．２正常方式下２２０　ｋＶ线路故障互感对系统　的影响　正常运行方式下，即莞城变电站４台变压器、　进埔变电站３台变压器都运行，模拟２２（）ｋＶ莞进　甲线Ｌ１相故障，增莞甲线、增莞乙线、莞进乙　线分别在运行、线路两端断开、线路双端接地挂　检３种状态下，计算４条线路的短路电流分布情　况。短路计算结果如表５所示。限于篇幅，表５　中只列出零序分量和测量阻抗发生变化的短路计　算结果。　从表５的计算结果中可得出如下结论：　ａ）在正常运行方式和莞进乙线两侧断开情况　下，莞进甲线靠近进埔侧出口故障时，增莞甲线两　侧零序方向都为正向，误判为区内故障。　ｂ）在正常运行方式、莞进乙线两侧断开和增　莞甲线两侧断开情况下，莞进甲线靠近进埔侧出口　故障时，增莞乙线两侧零序方向都为正向，误判为　区内故障。　ｃ）增莞乙线双端接地挂检时，莞进甲线靠近　莞城侧出口故障，莞进乙线进埔侧测量阻抗为８．５　ｎ，线路实际阻抗为１１．８　ｎ，在整定中需要注意互　感的作用。　２．２．３跨电压等级线路互感对保护配置的影响　从上述的短路计算和定量分析的结果可得出以　下结论：　ａ）由于跨电压等级互感的影响，使得高频零　序方向保护在区外故障时误判为区内故障，结合　２０（）６年１月份广东电网２２（）ｋＶ鱼都线保护误动情　况，可以看出存在强磁弱电联系以及跨电压等级互　感影响的线路不宜配置高频零序保护。　ｂ）互感会影响距离测量元件测量值的大小，　所以在有互感的情况下，距离一段保护的整定应考　虑互感的影响，防止越级跳闸。　ｃ）对于终端线路，跨电压等级互感可能使距　离保护出现误判，建议类似于莞进甲、乙线的线路　距离一段保护应慎用。　维普资讯 http://www.cqvip.com 第１　１期　袁亮荣等：跨电压等级同塔线路互感的测试及　对继保整定影响的分析　注：表４＿｛］所有数值都为一次有名　；故障点以增城ｆ９１ｌ】为起点。　表５莞进甲线单相故障短路计算结果　注：表５中所何数值部为一次　名值；故障点以莞城侧为起点。　（下转第３（）页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

广东电力　第２（）卷　指令，严格控制用电负荷在指标以内；当线路过负　荷或输送界面超过稳定极限时，应按调度指令进行　限电；要顾全大局，保证电网的安全稳定运行；对　于不执行调度指令的事件，一定要严肃处理，绝不　姑息。　ｆ）应加强安全自动装置在各种约束条件下运　行策略的研究。在“５・２５”粤东电网大面积停电　事故中，２２０　ｋＶ惠板线因严重过负荷被切除而断　电前，新丰江水电厂和枫树坝水电厂均作为调频电　厂，在频率偏高时减少了出力，进一步加重了惠板　线和广新线的过负荷程度。目前，广东电网正在大　力推广一次调频、自动发电控制（ＡＧＣ）、自动电　ｄ）完善广东电网安全稳定自动装置的各项功　能，在电网运行的薄弱环节和重载设备上，应安装　各种过负荷报警装置，过负荷、跳闸联切机组、负　荷自动装置等。在“１２・１５”粤北电网崩溃事故　中，２２０　ｋＶ罗郭线两侧变电站的值班员未能及时　报告线路过负荷的情况，而广东省电力调度中心当　值调度员也未发现罗郭线过负荷，事故发生后，电　网的安全自动装置（如线路过负荷、跳闸联切负荷　压控制（ＡＶＣ）、电力系统稳定器（ＰＳＳ）等安全自动　装置的投入，因此，在新的电网运行环境下，有必　要全面开展安全自动装置在各种约束条件下运行策　略的研究，以避免安全自动装置误动等带来的电网　事故。　ｇ）加强调度员的岗位培训，努力提高调度员　的专业技术水平。一方面应加强调度员的理论培　训，使调度员掌握电网运行的基本理论以及各种新　设备的原理和使用方法；同时，还要为调度员提供　充足的运行资料，提高其对电网运行现状和前景的　认识以及自我学习能力，以充分发挥调度员在事故　处理中的核心主导作用。　参考文献：　［１］屈靖，郭剑波　“九五”期问我国电网事故统计’分析［Ｊ］电网　技术．２（）０４．２８（２１）：６（）一６２．６８　装置、线路振荡解列装置等）切负荷容量不足，未　能迅速限制事故的扩大。　ｅ）随着电网建设的Ｈ益发展和电网结构的不　断变化，应及时修正各种运行参数和继电保护装置　的整定值，并提供给有关运行单位使用。在“１２・　１５”粤北电网崩溃事故中，因基建投产和生产管理　的交接不清，年度电网实际运行方式中，罗郭线按　额定电流为６１０　Ａ来控制（相对应的导线型号为１　×ＬＧＪ２４０），而年度运行方式的接线图中导线的型　号却标注为２×ＬＧＪ２４０，使调度员错误判断罗郭　线没有过负荷；另外，发生事故的前几天，因工作　原因，２２０　ｋＶ清红线清远变电站侧零序保护Ⅱ段　［２］郭剑波，印永华，姚国灿．１９８１～１９９１年电矧稳定事故统计　分析ｒＪ］电．网技术，１９９４，１８（２）：５８—６１　时间整定值改小，工作结束后没有改回原整定值，　导致事故发生时清红线清远变电站侧三相断路器跳　闸不重合。　．．，作者简介：陈慧坤（１９６３一），男，广东博罗人。＿Ｔ－程硕士，电力　调度高级工程师，长期从事电网调度运行管理工作。　●．…．－Ｉｔ．．．．．●．…　，●．．．．．，●，…．－Ｉ・．　－＇・●・…．・●・…．－Ｉ・．　．．・●・…．－Ｉ・…ｔ・●・…　・●・．．．．－Ｉｔｔ．．．＿●・．．．．・●・．．－．－Ｉｔ・－．．・●・々…・●’・－．－＿●ｔ．．．・－Ｉ・…，・●・…－＇●ｔ・・．・・●・…・’●・…　・　ｔ…・　●・・・．・・●・…　’●’‘…－Ｉｔ…‘’‘’…・・●ｔ…　’●・…・－Ｉ・・・．，・●ｔ…・・●ｔ・　（上接第２５页）　以适当的考虑，防止保护误动的发生。　参考文献：　［１３朱声石　高压电网继电保护原理与技术［Ｍ］北京：中国电力　出版社，２０（）５　３结束语　综上所述，跨电压等级同塔线路在发生短路故　障时，受线路间互感的影响，将会使非故障线路的　［２］王，　学，彭丰，俸玲，等．线路零序电流保护整定计算方法　电气量（如零序电流、保护测量阻抗）发生变化，可　能导致线路纵联保护和距离保护误动。因此，在继　电保护设备的选型和整定计算中必须考虑跨电压等　级线路间互感的影响。随着广东电网的发展和土地　资源的限制，跨电压等级架设的输电线路将会越来　越多，以上问题必须引起足够的重视，并尽可能获　＿Ｊ］．电力系统自动化，２００（），２４（７）：４６—５（）．　［３］张言苍，杨洪平．郭征电网故障计算中零序多重互感线路的　处理［Ｊ］．电力系统自动化，２０（）４，２８（２１）：８９—９１．　作者简介：袁亮荣（１９７５一），男，广东东莞人。继电保护工程师，　取线路互感的实测参数，在继电保护整定计算中予　工学学士，一直从事电力系统继电保护工作。