安全稳定装置运行方式对3/2接线的影响

印桂林

（国电南瑞南京控制系统有限公司，江苏 南京 211100）

0 引 言

如今，电力系统面临着复杂多变的运行环境，区域电网的安全问题及其安全稳定装置的研发以及系统协调配合能力的提升问题越来越受到研究人员的关注。由于区域供电系统的安全稳定运行将直接关系到整个电力系统主网的运行情况，因此各个电力单位有必要针对电力系统可能出现的变化问题装配安稳装置，并配以优良的控制系统构成稳定可靠的安全稳定装置。这可以很好地解决区域电力系统一直以来存在的安全隐患问题，从而保障电网主网运行的可靠性。此外，目前有很多发电厂的升压站都采用3/2的接线方式，而且这些连接往往处于线路的关键联系点部位。因此，开关设备的检修过程中，有必要慎重考虑系统安全稳定装置的运行方式，从而确保线路维护的安全问题[1]。

1 3/2接线方式的特点

通常，当在330～500 kV开关部位有超过6条以上线路时，通常会建议设计人员采用3/2接线方式的断路器作为配电设备网络的装置。这中间，每两个组件（即线路、动力装置）都有3套断路器连接到两个总线的串联部位，具体如图1所示。上述线路中有两组母线和3个断路器组成，用以投入系统工作来保证电网的正常运行，从而在电路闭环中提供电能。当任何一条总线不能正常工作或是需要维护时，甚至任何电路断路器或两台母线需要维护时，电力能源即可连续转移。因此3/2接线具备运行方便、操作简单以及可靠性高的特点，并被广泛应用[2]。

图1 3/2接线开关示意图

然而，3/2接线断路器实施方案的特殊接线连接结构十分复杂，为协调每个断路器的保护带来了较大的困难。一旦线路出现故障，就将干扰电力网络的正常运行，而且线路上的故障点及其故障元素十分难以定位。研发可靠的安全稳定装置对3/2接线这种复杂接线方式有着较强的辅助作用，有助于提升电力系统的稳定性。在以3/2接线方式为基础的电力线路上，安稳装置的安装与研发的目的是帮助操作者可快速、准确且自动地找到故障元素，并定位故障点，以促进电力网格快速恢复正常工作。安稳装置是事故分析的重要辅助方法，是实现智能电网位置自身运行稳定并自愈故障的前提条件。

2 安稳系统的配置及其控制方式

为了从根本上解决局部供电系统的安全稳定问题，我国已经有多个发电厂和变电站开始布局并安装了安全稳定装置，以保障区域电网的用点安全及其供电稳定性。将这些连接的发电厂或是变电站之一作为该系统内的主站，另外相联系的厂站作为子站，这样由多套安全稳定装置、控制通道以及通信通道接口串联所组成的完整结构被称为区域供电系统的安全稳定装置系统。在这里，主站可用于接收电力系统中部分子站传输来的任意台发电机组的功率，进而形成对应功率点的坐标位置。当电力系统发生扰动时，可根据故障坐标选取不同的应对措施。

3 安稳系统与3/2接线方式的协调配合

在当前电力系统的3/2接线方式下，保护装置和互感器设备的安装与配置并非是完全交叉存在的，这会导致存在局部电网死区。每当故障点在死区部位，即产生死区故障时，一般由死区故障所在间隔保护和断路器失灵保护动作相互配合，从而实现故障的彻底隔离。这种做法会使得断路器设备的动作幅度较大，切除线路过多，在某些极端情况下甚至会导致系统停运，严重影响了区域电网的安全稳定运行，降低了系统可靠性。电网的安稳装置（安稳系统）作为保障电网安全稳定运行的重要防线，有必要研究3/2接线方式下存在死区故障问题的控制策略，以防止各种突发性事故冲击电网，从而维持并提升电力系统的稳定运行。

电力系统的运行过程可以分为正常工作状态、紧急预警状态以及恢复稳定状态3种不同的状态。这3种状态的协调配合是维持电力系统可靠运行的关键因素，也是安稳系统工作与设计的必然要求。当3/2接线线路中存在死区故障时，会对处于安全状态下的电力系统产生干扰，此时正常工作状态就可能会转入预警状态。为避免出现这种现象，通常需要在正常运行状态下定位线路故障的工作点，并调整其工作状态，从而增大整个电力系统的安全稳定储备。例如，在实际工程中，根据互感器安装部位的不同及其安装数量的多少，可以将3/2接线方式分为不同的配置类别，如3互感器、4互感器以及6互感器等[3]。以3互感器配置的接线方式为例，其线路示意图如图2所示。这种方式也可以叫做单侧互感器配置模式，所有的CT都装配在开关的对立侧。

为了保障线路中出现故障点时，安稳装置能够准确快速地定位故障点、排查响应故障信息、启动响应保护开关以及使相应的保护开关动作。电流互感器需要具备的正确装配方式为，间隔电流互感器和母线一侧作为保护的互感器进行交叉配置。这种连接方式属于装备的单侧CT连接，即无论线路中哪一个部位出现故障点，只要安稳装置启动，都一定会有至少一个保护开关动作跳闸。此外，由于3/2接线方式的接线结构特殊，存在保护死区，因此难以保证所有故障点都可以在第一时间精准地定位和切断。图2中的A、B、C位置处都属于此时该3/2接线方式下的故障盲区，传统安稳装置无法快速有效地定位此处故障，故此时断路器难以迅速定位故障位置。当B所属范围内的F点出现出现故障时，由于此时的故障位于2号出线的控制范围内，因此会触发2号出线的保护动作，从而切断断路器L2与L3的连接。但即便如此，此时故障点仍然没有被切除，因此B区域的范围属于这种装配方式下的保护盲区，同样可知A和C区域也是保护盲区。

图2 3电流互感器配置的接线模式

现代智能电力系统中，智能变电站是以安稳系统为核心而构建的。同时，智能变电站的基本特征在于通信网络化和设备智能化的一体化协同运行与管理[4]。在解决类似3/2接线方式下系统的保护盲区问题时，传统变电站中的安稳装置系统已经无法满足此类线路对区域电网的保护需求，因此有必要深入研究智能变电站条件下的新一代安全稳定装置，以进一步提升现代电力系统的可靠性。通过改进安稳装置架构的方法，根据3/2接线方式下系统的特殊结构个安稳装置的各个功能模块的设置思路，来实现装置内部功能模块相互通信的一体化目的。

针对现代电力系统大容量和高速数字化信息交互的实际要求，进一步深入挖掘安稳装置、接线线路以及各个保护装置内部的交互方式，用以建立基于交互式通信和光纤通新年的信息交换平台。开发安稳装置内部基于计算机和电子通信的实用技术以及高速实时的数字化通信模块，将成为解决3/2接线方式存在保护盲区的关键技术手段。

3 结 论

随着现代电力系统的发展，其运行的安全稳定性被摆到了首要位置。针对基于3/2接线系统存在的保护盲区问题，现代安稳装置的高集成、高精准以及快速的保护效果大大提升了此类线路的运行可靠系数，同时降低了整个电网运行维护的成本与难度。为保障整个电力系统的安全稳定运行，特别是针对3/2线路中的故障盲区有效定位问题，需要设计先进可靠的安全稳定系统和安稳控制策略。本文通过分析3/2线路的特征，并结合现代电力系统安稳装置的特点，说明了现代安稳装置的通信化研发策略已经具备精准的故障定位能力，大大优化了3/2线路的故障定位能力，对这类线路的盲区故障信息采集和线路保护起到了积极的作用。此外，提升信息控制方式并提出稳定高效的安稳体系差异化控制策略，构建相应的安稳系统，进一步提高了安稳装置工作的可靠性的水平，进而为电力系统的安全运行提供有力的保障。