刘志良+郭玥+王越+田浩+杨大春+杨林

摘 要：接地距离保护应用于双回线时其动作性能受零序互感的影响。为此，分析了双回线接地故障时零序互感对接地距离保护的影响和双回线零序电流的特点，提出了只有采用邻线零序电流补偿才能准确反映故障距离，同时指出采用邻线零序电流补偿时存在的问题，并提出了相关建议。

关键词：双回线；距离保护；零序互感；零序电流

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）15-0170-02

随着电网规模的不断发展，为节约输电线路走廊占地和提高输送容量，同杆双回线架设的应用越来越广泛[1]，尤其是作为超高压电网中重要的网间枢纽联络线，是否可靠运行直接影响大电网的安全稳定，因此有必要对双回线的保护进行研究分析。

距离保护作为双回线同杆架设线路的主要组成部分，但目前大部分双回线距离保护的配置未考虑双回线的互感特点，直接采用单回线距离保护装置进行配置。双回线发生接地故障后，线路的电流电压通过互感相互影响，使得母线侧电压，不仅取决于本线电流，还受另一条线路电流的作用，因此可能导致接地距离保护不正确动作[2][3]。为了解决互感对双回线保护的性能影响，大量学者进行研究分析[4～12]。文献[6]建议采用不补偿（即以单回线配置的距离保护）的方法。文献[8]提出在距离继电器动作方程中加本线零序电流代替邻线零序电流补偿，构成超范围纵联距离保护。文献[12]提出采取加權零序电流来闭锁引入互感补偿导致的保护误动。

综上所述，目前同杆并架双回线距离保护的配置方法主要包括：①用本线零序电流代替邻线零序电流补偿；②不补偿。这两种方法都各有弊端：方法1在两回线零序电流反向时加剧了距离保护的超越；方法2未考虑双回线间互感的相互作用，可能引起接地距离保护的误动或拒动。因此，对双回线接地距离保护存在的问题进行研究分析仍有必要。

1 双回线接地距离保护的互感特点

双回线架设其中一回发生接地故障时，受两回线线间互感的影响，两侧目前电压不仅取决于本线电流，也受邻线电流的作用[6]。图1所示I回线某相发生接地故障，M侧接地相母线电压为：

说明：、---线路I、II的零序电流；---线路I的故障相电流；、---单线正序阻抗分量、线间零序互感阻抗；---接地点距离占线路全长的百分比；---本线零序电流补偿系数。

分析式（2）得出，双回线零序互感导致测量阻抗不能准确反应故障距离，若、方向相同，测量阻抗比实际偏大，保护范围将缩短；若、方向相反，测量阻抗较实际偏小，保护范围将发生超越。

为了避免双回线接地保护的不正确动作，必须考虑双回线间零序互感的影响，引入邻线零序电流补偿，保护1的测量阻抗为：

2 同杆并架双回线零序电流分析

2.1 单回线不对称接地故障

图2是图1的零序网络等值变换图，根据节点电压方程可得：

说明：α---接地点距离占线路全长的比例；、---线路零序阻抗及线间零序互阻抗；、---M、N侧系统零序阻抗。

分析式（6）得出，是α在0到1区间内的递增函数，比小，且存在一个使其为零，称所代表的线路的点为零序电流平衡点，经推导有：

分析式（7）得出，零序电流平衡点的位置取决于M、N侧系统零序阻抗决定，距强电源侧近，离弱电源侧远；故障点若位于平衡点以近和方向相反，若位于平衡点以远和趋于一致，当故障点位于线路末端即α等于1时，和完全相同。

2.2 跨线接地故障

图3是跨线接地故障的零序等值网络图，根据节点电压方程可得：

从式（10）可以推导的，当发生同名相跨线接地故障时，和相同，从而和大小相等、方向相同。当跨线接地故障为异名相时，和的关系与故障类型相关。

3 双回线接地距离保护存在的问题

双回线距离保护若简单的以单回线进行保护配置，因零序互感的影响，保护的性能不高。特别是故障发生时两回线零序电流反向可能导致接地距离保护的越级误动，失去选择性。

若考虑零序互感影响，引入邻线零序电流补偿，能够保证故障线路距离保护正确动作，但对于非故障线路需要解决以下问题：

3.1 邻线出口故障，本线接地距离继电器失方向

若接地故障位于I回线出口时，从M侧看，故障点位于零序电流平衡点以近，与方向相反且，可能出现，会引起保护3的测量阻抗失去方向性，发生非故障线路接地距离保护误动。

3.2 故障线路跳闸不同时，非故障线接地距离误动

故障位于N侧I回线出口，即保护1的II段范围内，保护2的I段范围内，保护2无时限快速跳闸后，非故障II回线路中的零序电流发生倒向，两回线零序电流发生反向，保护1距离Ⅱ段正确测量延时动作，而保护4因保护2跳闸后失去邻线零序电流补偿，测量阻抗缩小，可能导致Ⅱ段动作，于是保护1和4都以Ⅱ段时限跳闸。保护4误跳非故障线路，保护失去选择性。

3.3 双回线其中一回线停电检修，另一条正常运行线路外部故障时接地距离保护可能越级误动

从参考文章[7]得知，双回线其中一回线停电检修时，同样有一个零序存在电流平衡点存在，但是区别是故障点在平衡点以近，两回线零序电流方向相同；故障点在平衡点以远，两回线零序电流方向相反。这时检修线路的零序电流不能测得，在对侧出口故障，由于零序互感的影响本侧I段保护会超越误动。

从以上结论可知，当两回线零序电流方向相反时，可能导致不考虑零序互感影响的距离保护越级误动，若考虑邻线零序电流补偿，可能引起非故障线路接地距离保护误动。因此，两回线零序电流方向相反时，可能导致双回线非故障线路接地距离保护误动。

4 结语

通过分析双回线接地故障时零序电流的特点、零序电流对接地距离保护的影响以及引入邻线零序电流补偿带来的问题，得出以下结论：endprint

（1）双回线间的零序互感导致接地距离保护不能准确反应故障距离，两回线零序电流方向相同导致接地距离保护保护范围缩小，反之导致接地距离保护保护范围发生越级误动。

（2）双回线并列运行发生接地故障时，存在一个零序电流平衡点，平衡点与两端系统的零序阻抗相关，靠近强电源侧，远离弱电源侧。平衡点以近，两回线零序电流方向相反；反之，方向相同。

（3）两回线零序电流方向相反时，可能导致双回线非故障线路接地距离保护误动。。

因此，双回线接地距离保护只有采用邻线零序电流补偿才能准确反应故障距离，但可能导致非故障线路的接地距離保护误动。对于非故障线路接地距离保护误动问题，可以根据两回线零序电流之间方向和大小的关系进行闭锁。

参考文献

[1]葛耀中.新型继电保护与故障测距原理与技术[M].西安：西安交通大学出版社，1996.127-315.

[2]武在前.220kV同杆双回线继电保护方案的研究[M].太原理工大学硕士学位论文，2004.

[3]俞波.超高压同杆并架双回线路微机保护的研究[D].华北电力大学博士学位论文，2002.

[4]索南加乐.同杆双回线的故障分析及继电保护[D].西安交通大学博士学位论文，1991.

[5]余鲲.存在零序互感的同杆并架多回线保护整定计算的研究[J].电力科学与工程，2007，23（1）：45-48.

[6]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，2005.270-277.

[7]冯博文.双回线零序互感对接地距离继电器测量阻抗的影响.电力系统自动化，1990，14（5）：33-39.

[8]杨隽坤，张宏阳，洪海燕.同杆并架双回线保护中的距离保护[J].广东电力，2005，18（10）：9-12.

[9]郑军，邓妍.适用于同杆并架双回线路的零序距离保护研究[J].水电能源科学，2006，24（1）：15-19.

[10]文明浩，陈德树.平行线对接地距离保护运行特性的影响[J].继电器，2000，28（4）：53-55.

[11]朱晓彤，郑玉平等.同杆并架双回线跨线不接地故障的距离保护[J].电力系统自动化，2003，27（19）：61-64.

[12]曹树江，宋从矩.同杆双回线接地距离保护的特殊问题[J].河北电力科技，1994，2：63-66.

[13]程文君，郑玉平，等.一种新的双回线单端相继速动保护的实现[J].电力系统自动化，2008，32（17）：61-65.endprint