CN101635453A - 限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法及装置 - Google Patents

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CN101635453A CN200910168263A CN200910168263A CN101635453A CN 101635453 A CN101635453 A CN 101635453A CN 200910168263 A CN200910168263 A CN 200910168263A CN 200910168263 A CN200910168263 A CN 200910168263A CN 101635453 A CN101635453 A CN 101635453A
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Abstract

本发明提供一种限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法，包括：当特高压同塔双回线路发生单相接地故障时，判断所述单相接地故障的类型；由所述单相接地故障的类型选择当前故障类型对应的中性点小电抗阻值；将特高压同塔双回线路切换到所述当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。这样，可以根据输电线路发生的具体单相接地故障类型，选择相应的中性点小电抗的阻值。因此，中性点小电抗的阻值不是固定不变的，而是随着输电线路的运行情况来改变的，即中性点小电抗的阻值是可控的。这样，当特高压同塔双回线路运行状况不同时，可以选择最优阻值的中性点小电抗来接入输电线路，从而有效限制单相接地故障产生的潜供电流。

Description

限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法及装置
技术领域
本发明涉及特高压继电保护技术领域，特别涉及一种限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法及装置。
背景技术
根据我国220kV和500kV电网的运行经验，单相接地故障占80-90％，而对于单相接地故障，单相重合闸成功率在80％以上。因此，我国220kV及以上电压等级的电网运行实践表明，广泛采用单相重合闸技术是保障电网安全稳定运行的重要措施。因此我国特高压交流输电系统中也采用单相重合闸技术。
但是，当特高压线路中一相因单相接地故障而被切除后，由于相间互感和相间电容的耦合作用，被切除的故障相在故障点仍流过一定数值的接地电流，这就是潜供电流。潜供电流是以电弧的形式出现的，因此也称潜供电弧。
参见图1，该图为输电线路中潜供电流示意图。
当线路发生单相(A相)接地故障时，故障相两端断路器跳闸后，其它两相(B相和C相)仍在运行，且保持工作电压。由于相间电容C12和相间互感M的作用，故障点仍流过一定的电流
Figure G2009101682632D00011
电流即为潜供电流。当潜供电流熄灭后，同样由于相间电容和相间互感的作用，在原弧道间出现恢复电压
Figure G2009101682632D00013
潜供电流和恢复电压越大，故障点自动熄弧越就困难，以致单相重合闸失败，从而影响到供电安全和输电系统稳定运行。
目前在我国超高压输电系统中，主要采用线路装设高压并联电抗器(简称高抗)和中性点上装设小电抗的方法来限制潜供电流。参见图2，该图为高压并联电抗器和中性点小电抗示意图。图中XL表示高压并联电抗器，XN表示中性点小电抗。选择合适的中性点小电抗，用来补偿输电线路的相间电容和相对地电容，特别是使相间接近全补偿。即使相间阻抗接近无穷大，小电抗用来减小潜洪电流的电容分量；另外还可以加大对地阻抗，用来减少潜供电流的电感分量。
小电抗的阻值不同，潜供电流的限制效果也不同。目前我国超高压输电系统采用固定阻值的小电抗来限制潜供电流。
但是，根据我国特高压电网的规划，特高压输电线路基本采用同塔双回线路输电方式。输电线路双回线运行和单回线运行，限制单相接地故障潜供电流所需要的小电抗阻值是不同的。在同塔双回线路输电方式中，由于两回路之间的耦合，增加了潜供电流熄灭的难度。
特高压同塔双回线路采用固定阻值的中性点小电抗限制潜供电流，以限制出现概率高的单相重合闸过程中的潜供电流为主要目标，可满足1s左右重合闸的要求。但潜供电流和恢复电压仍较单回线路大很多。另一方面，采用固定阻值的中性点小电抗条件下，两回路同名相和异名相故障时潜供电流较大，能否满足1s左右重合闸的要求还需要试验验证。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法及装置，能够限制特高压同塔双回线路的潜供电流。
本发明要解决的技术问题是提供一种限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法及装置，能够有效限制特高压同塔双回线路的潜供电流。
本发明实施例提供一种限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法，包括：
当特高压同塔双回线路发生单相接地故障时，判断所述单相接地故障的类型；
由所述单相接地故障的类型选择当前故障类型对应的中性点小电抗阻值；
将特高压同塔双回线路切换到所述当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
优选地，所述判断所述单相接地故障的类型具体为：
判断特高压同塔双回线路发生单相接地故障的故障相。
优选地，所述由所述单相接地故障的类型选择当前故障类型对应的中性点小电抗阻值具体为：
通过查表法查找当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
优选地，当特高压同塔双回线路发生单相接地故障时，判断所述单相接地故障的类型之前还包括：
特高压同塔双回线路送电端和受电端同时监测输电线路运行状况，当一端的变电站首先监测到输电线路发生单相接地故障时，通知另一端变电站。
优选地，将特高压同塔双回线路切换到所述当前故障类型对应的中性点小电抗阻值之后还包括：
当特高压同塔双回线路单相接地故障解除后，将中性点小电抗阻值恢复到输电线路正常运行时的初始值。
本发明实施例还提供一种限制特高压同塔双回线路潜供电流的装置，包括：故障类型判断单元、中性点小电抗选择单元和中性点小电抗切换单元；
所述故障类型判断单元，用于当特高压同塔双回线路发生单相接地故障时，判断所述单相接地故障的类型；
所述中性点小电抗选择单元，用于由所述单相接地故障的类型选择当前故障类型对应的中性点小电抗阻值；
所述中性点小电抗切换单元，用于将特高压同塔双回线路切换到所述当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
优选地，还包括线路监测单元，用于监测特高压同塔双回线路运行情况，当监测到输电线路发生单相接地故障时，发送故障信号至所述故障类型判断单元。
优选地，所述故障类型判断单元，用于当特高压同塔双回线路发生单相接地故障时，判断所述单相接地故障的类型具体为：
所述故障类型判断单元判断特高压同塔双回线路发生单相接地故障的故障相。
优选地，所述中性点小电抗选择单元，用于由所述单相接地故障的类型选择当前故障类型对应的中性点小电抗阻值具体为：
所述中性点小电抗选择单元通过查表法查找当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
优选地，还包括中性点小电抗阻值恢复单元；
当所述线路监测单元监测到特高压同塔双回线路单相接地故障解除后，所述中性点小电抗阻值恢复单元，用于将中性点小电抗阻值恢复到输电线路正常运行时的初始值。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明提供的限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法，判断特高压同塔双回线路发生单相接地故障的类型，由所述单相接地故障的类型选择对应的中性点小电抗的阻值，将特高压同塔双回线路切换到当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。这样，可以根据输电线路发生的具体单相接地故障类型，选择相应的中性点小电抗的阻值。因此，中性点小电抗的阻值不是固定不变的，而是随着输电线路的运行情况来改变的，即中性点小电抗的阻值是可控的。这样，当特高压同塔双回线路运行状况不同时，可以选择最优阻值的中性点小电抗来接入输电线路，从而限制单相接地故障产生的潜供电流。
附图说明
图1是输电线路中潜供电流示意图；
图2是高压并联电抗器和中性点小电抗示意图；
图3是特高压同塔双回线路单相重合闸期间的潜供电流曲线图；
图4是特高压同塔双回线路单相重合闸期间的恢复电压曲线图；
图5是本发明方法第一实施例流程图；
图6是本发明本发明方法第二实施例流程图；
图7是本发明特高压同塔双回线路限制潜供电流示意图；
图8是本发明装置第一实施例结构图；
图9是本发明装置第二实施例结构图。
具体实施方式
为了本领域技术人员能够更好地实施本发明，下面首先介绍特高压同塔双回线路不同运行方式下发生单相接地故障时的潜供电流和恢复电压。
参见图3，该图为特高压同塔双回线路单相重合闸期间的潜供电流曲线图。
该段特高压同塔双回线路选择的是300公里长的输电线路，线路两端各装设了720Mvar的高压并联电抗器。
曲线图的横轴为特高压同塔双回线路的中性点小电抗的阻值，单位为欧姆。纵轴为特高压同塔双回线路发生单相接地故障时的潜供电流，单位为安。
图3中有五条曲线，分别代表：单相(双回)故障、单相(单回接地)故障、单相(单回悬空)故障、同名相故障和异名相故障。
单相(双回)故障：两个回路均运行时，出现的单相接地故障；
单相(单回接地)故障：一个回路运行，其中一个回路接地时，出现的单相接地故障；
单相(单回悬空)故障：一个回路运行，其中一个回路悬空时，出现的单相接地故障；
同名相故障：两个回路均运行，两个回路出现同名相接地故障。例如：甲回路的A相与乙回路的A相均发生接地故障。
异名相故障：两个回路均运行，两个回路出现异名相接地故障。例如：甲回路的A相与乙回路的B相均发生接地故障。
从图3中可以看出，同塔双回线路发生不同接地故障时，对应的曲线不同。并且，当中性点小电抗取值不同时，对应的潜供电流也不同。
例如，对于单相(单回接地)曲线，当中性点小电抗的阻值取600欧姆时，对应的潜供电流最小，此时约为11A。而对于单相(双回)曲线，当中性点小电抗阻值为900欧姆时，对应的潜供电流最小，此时为12A。
由图3可以看出，输电线路发生的接地故障类型不同时，最小潜供电流对应的中性点小电抗的阻值是不同的。
参见图4，该图为特高压同塔双回线路单相重合闸期间的恢复电压曲线图。
需要说明的是，图4对应的线路与图3的相同，不同的仅是中性点小电抗阻值与恢复电压的对应曲线图。
从图4中也可以看出，对于单相(单回接地)曲线，当中性点小电抗的阻值取600欧姆时，对应的恢复电压最小。而对于单相(双回)曲线，当中性点小电抗阻值为900欧姆时，对应的恢复电压最小。
由上面的分析可知，输电线路不同故障条件下，需要的中性点小电抗的最优阻值不同，基于此，本发明采用可控中性点小电抗的方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
参见图5，该图为本发明方法第一实施例流程图。
本实施例提供的限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法包括以下步骤：
S501：当特高压同塔双回线路发生单相接地故障时，判断所述单相接地故障的类型。
具体为：判断特高压同塔双回线路发生单相接地故障的故障相。
发生故障的故障相类型有五种情况：单相(双回)故障、单相(单回接地)故障、单相(单回悬空)故障、同名相故障和异名相故障。
S502：由所述单相接地故障的类型选择当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
不同故障类型对应的最优中性点小电抗的阻值是不同的，因此，要根据故障类型选择最优中性点小电抗的阻值。
S503：将特高压同塔双回线路切换到所述当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
例如，当输电线路发生单相(单回接地)故障，中性点小电抗的阻值取600欧姆时，对应的潜供电流最小，此时约为11A。将输电线路的中性点小电抗切换为600欧姆。
本发明提供的限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法，判断特高压同塔双回线路发生单相接地故障的类型，由所述单相接地故障的类型选择对应的中性点小电抗的阻值，将特高压同塔双回线路切换到当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。这样，可以根据输电线路发生的具体单相接地故障类型，选择相应的中性点小电抗的阻值。因此，中性点小电抗的阻值不是固定不变的，而是随着输电线路的运行情况来改变的，即中性点小电抗的阻值是可控的。这样，当特高压同塔双回线路运行状况不同时，可以选择最优阻值的中性点小电抗来接入输电线路，从而限制单相接地故障产生的潜供电流。
参见表1，表1为某特高压同塔双回线路采用可控小电抗的潜供电流。
  运行方式及故障类型   采用700Ω固定中性点小电抗时的潜供电流   采用可控中性点小电抗时的潜供电流   潜供电流降低(％)
  (双回运行)单相故障   15.7   11.3(900Ω)   28％
  一回停运(接地)一回运行单相故障   16.5   10.3(600Ω)   38％
  一回停运(悬空)一回运行单相故障   26.7   14.0(900Ω)   48％
  双回运行同名相故障   52.8   29.4(1200Ω)   44％
  双回运行异名相故障   59.9   57.7(500Ω)   4％
由表1可以看出，输电线路的运行方式和故障类型不同时，需要的中性点小电抗的阻值不同，即中性点小电抗的阻值是可以变化的。相比于现有技术采用固定阻值(700Ω)的中性点小电抗，本发明提供的可控中性点小电抗可以有效限制潜供电流。表1的最后一列是可控中性点小电抗情况下的潜供电流比固定阻值(700Ω)的中性点小电抗情况下的潜供电流降低的百分比。可以看出，除了双回运行异名相故障以外，其他四种故障情况下，潜供电流得到了明显的改善。由于潜供电流变小了，因此，重合闸时间可以缩短。这样，当发生单相接地故障时，可以达到快速重合闸。
需要说明的是，具体的输电线路不同，当发生相同类型的单相接地故障时，需要的最优中性点小电抗的阻值也不相同。表1中的针对五种故障类型分别采取900Ω、600Ω、900Ω、1200Ω和500Ω，这些电抗的选取是针对300公里长的特高压同塔双回输电线路，线路两端各装设了720Mvar的高压并联电抗器的情况。其他类型的输电线路的中性点小电抗的阻值可以根据实际线路情况来选择。
针对具体输电线路，基于系统运行方式、潮流、线路导线、杆塔、换位、高抗补偿度等基础数据，计算不同中性点小电抗条件下，不同故障条件下，潜供电流及其恢复电压。基于计算结果，来选择最优的中性点小电抗的阻值。
例如，对于单相重合闸过程潜供电流及恢复电压大小与中性点小电抗的阻值关系如图3、图4所示，可选择阻值调节范围为500Ω～1200Ω的可控中性点小电抗，阻值调节梯度不大于100Ω，阻抗调节时间不超过100ms。
根据上述中性点小电抗阻值的变化范围、调节梯度、调节速度、绝缘水平等的要求，选择适当的阻抗可控的电抗器。
本发明不对阻抗可控的电抗器的原理和结构作具体限制，例如：可以采用具备在线调节分接头功能的带分接头的电抗器，也可以是具备连续或分级阻抗调节功能的可控电抗器，如磁阀型或高阻抗变压器型可控电抗。
参见图6，该图为本发明方法第二实施例流程图。
S601：特高压同塔双回线路送电端和受电端同时监测输电线路运行状况，当一端的变电站首先监测到输电线路发生单相接地故障时，通知另一端变电站。
为了提高中性点小电抗阻值选择的可靠性和速度，可以在特高压同塔双回线路送电端和受电端的两端增加中性点小电抗阻值的协调控制功能，这需要利用送电端变电站和受电端变电站之间的通讯通道。
当输电线路发生单相接地故障时，可能有的变电站很快就监测到了故障，而有的变电站可能监测故障比较慢。此时，就需要首先监测到故障的变电站通知另一个变电站输电线路发生了故障。
S602：当特高压同塔双回线路发生单相接地故障时，判断所述单相接地故障的类型。
S603：由所述单相接地故障的类型通过查表法选择当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
本发明提供的查表法是事先将各种故障类型时对应的最优中性线小电抗计算出来，然后列表。
S604：将特高压同塔双回线路切换到所述当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
S605：特高压同塔双回线路单相接地故障解除后，将中性点小电抗阻值恢复到输电线路正常运行时的初始值。
输电线路稳定运行条件下，中性点小电抗不发挥作用，此时，将中性点小电抗设置在一个初始值。当单相重合闸成功以后，再将中性点小电抗调节到最初的初始值。
本发明提供的方法可以根据输电线路的故障类型，动态调整中性点小电抗的阻值，无论发生哪种单相接地故障，均可以将中性点小电抗的阻值动态调整到该故障类型下限制潜供电流的最优阻值，最好地发挥其加速潜供电流熄灭的作用。
参见图7，该图为本发明特高压同塔双回线路限制潜供电流示意图。
特高压同塔双回线路包括同塔甲线和同塔乙线。
同塔甲线和同塔乙线的两端均安装有高压并联电抗器和中性点小电抗。
同塔甲线的送电端安装有高压并联电抗器XLS1和可控中性点小电抗XNS1；同塔甲线的受电端安装有高压并联电抗器XLR1和可控中性点小电抗XNR1。
同塔乙线的送电端安装高压并联电抗器XLS2和可控中性点小电抗XNS2；同塔乙线的受电端安装有高压并联电抗器XLR2和可控中性点小电抗XNR2。
每组高压并联电抗器分别与输电线路的三相并联，每个可控中性点小电抗的一端与高压并联电抗器串联，另一端接地。
当输电线路发生单相接地故障时，根据故障类型选择对应的最优中性点小电抗的阻值，将可控中性点小电抗调节到当前需要的阻值。
基于上述限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法，本发明还提供了限制特高压同塔双回线路潜供电流的装置，下面结合具体实施例来详细说明其组成部分。
参见图8，该图为本发明装置第一实施例结构图。
本实施例提供的限制特高压同塔双回线路潜供电流的装置包括：故障类型判断单元801、中性点小电抗选择单元802和中性点小电抗切换单元803。
所述故障类型判断单元801，用于当特高压同塔双回线路发生单相接地故障时，判断所述单相接地故障的类型。
发生故障的故障相类型有五种情况：单相(双回)故障、单相(单回接地)故障、单相(单回悬空)故障、同名相故障和异名相故障。
所述中性点小电抗选择单元802，用于由所述单相接地故障的类型选择当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
所述中性点小电抗选择单元由所述单相接地故障的类型选择当前故障类型对应的中性点小电抗阻值具体为：
所述中性点小电抗选择单元通过查表法查找当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
所述中性点小电抗切换单元803，用于将特高压同塔双回线路切换到所述当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
本发明提供的限制特高压同塔双回线路潜供电流的装置，判断特高压同塔双回线路发生单相接地故障的类型，由所述单相接地故障的类型选择对应的中性点小电抗的阻值，将特高压同塔双回线路切换到当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。这样，可以根据输电线路发生的具体单相接地故障类型，选择相应的中性点小电抗的阻值。因此，中性点小电抗的阻值不是固定不变的，而是随着输电线路的运行情况来改变的，即中性点小电抗的阻值是可控的。这样，当特高压同塔双回线路运行状况不同时，可以选择最优阻值的中性点小电抗来接入输电线路，从而限制单相接地故障产生的潜供电流。
参见图9，该图为本发明装置第二实施例结构图。
本实施例提供的限制特高压同塔双回线路潜供电流的装置与装置第一实施例的区别是增加了：线路监测单元901和中性点小电抗阻值恢复单元902。
线路监测单元901，用于监测特高压同塔双回线路运行情况，当监测到输电线路发生单相接地故障时，发送故障信号至所述故障类型判断单元801。
当所述线路监测单元901监测到特高压同塔双回线路单相接地故障解除后，所述中性点小电抗阻值恢复单元902，用于将中性点小电抗阻值恢复到输电线路正常运行时的初始值。
本发明提供限制特高压同塔双回线路潜供电流的装置可以根据输电线路的故障类型，动态调整中性点小电抗的阻值，无论发生哪种单相接地故障，均可以将中性点小电抗的阻值动态调整到该故障类型下限制潜供电流的最优阻值，最好地发挥其加速潜供电流熄灭的作用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1、一种限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法，其特征在于，包括：
当特高压同塔双回线路发生单相接地故障时，判断所述单相接地故障的类型；
由所述单相接地故障的类型选择当前故障类型对应的中性点小电抗阻值；
将特高压同塔双回线路切换到所述当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
2、根据权利要求1所述的限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法，其特征在于，所述判断所述单相接地故障的类型具体为：
判断特高压同塔双回线路发生单相接地故障的故障相。
3、根据权利要求1所述的限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法，其特征在于，所述由所述单相接地故障的类型选择当前故障类型对应的中性点小电抗阻值具体为：
通过查表法查找当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
4、根据权利要求1所述的限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法，其特征在于，当特高压同塔双回线路发生单相接地故障时，判断所述单相接地故障的类型之前还包括：
特高压同塔双回线路送电端和受电端同时监测输电线路运行状况，当一端的变电站首先监测到输电线路发生单相接地故障时，通知另一端变电站。
5、根据权利要求1所述的限制特高压同塔双回线路潜供电流的方法，其特征在于，将特高压同塔双回线路切换到所述当前故障类型对应的中性点小电抗阻值之后还包括：
当特高压同塔双回线路单相接地故障解除后，将中性点小电抗阻值恢复到输电线路正常运行时的初始值。
6、一种限制特高压同塔双回线路潜供电流的装置，其特征在于，包括：故障类型判断单元、中性点小电抗选择单元和中性点小电抗切换单元；
所述故障类型判断单元，用于当特高压同塔双回线路发生单相接地故障时，判断所述单相接地故障的类型；
所述中性点小电抗选择单元，用于由所述单相接地故障的类型选择当前故障类型对应的中性点小电抗阻值；
所述中性点小电抗切换单元，用于将特高压同塔双回线路切换到所述当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
7、根据权利要求6所述的限制特高压同塔双回线路潜供电流的装置，其特征在于，还包括线路监测单元，用于监测特高压同塔双回线路运行情况，当监测到输电线路发生单相接地故障时，发送故障信号至所述故障类型判断单元。
8、根据权利要求6所述的限制特高压同塔双回线路潜供电流的装置，其特征在于，所述故障类型判断单元，用于当特高压同塔双回线路发生单相接地故障时，判断所述单相接地故障的类型具体为：
所述故障类型判断单元判断特高压同塔双回线路发生单相接地故障的故障相。
9、根据权利要求6所述的限制特高压同塔双回线路潜供电流的装置，其特征在于，所述中性点小电抗选择单元，用于由所述单相接地故障的类型选择当前故障类型对应的中性点小电抗阻值具体为：
所述中性点小电抗选择单元通过查表法查找当前故障类型对应的中性点小电抗阻值。
10、根据权利要求6所述的限制特高压同塔双回线路潜供电流的装置，其特征在于，还包括中性点小电抗阻值恢复单元；
当所述线路监测单元监测到特高压同塔双回线路单相接地故障解除后，所述中性点小电抗阻值恢复单元，用于将中性点小电抗阻值恢复到输电线路正常运行时的初始值。
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