一种架空‑GIL混合线路继电保护配置方法与流程

本发明属于输电技术领域，特别涉及一种继电保护配置方法。

背景技术：

GIL为分相绝缘，输电回路由三条离相管道母线组成，各相由长度在12m-18m之间的标准模块组合而成。其基本结构示意图如图1所示,其由接地外壳1、导体2、内滑动触头3a、外滑动触头3b、盆式绝缘子4、伸缩节6、连接导体7组成。

作为当今世界的先进输电技术，GIL提供了一个紧凑、可靠、经济的电力输送方式，具有如下特点：输送容量大、传输损耗小、电磁辐射低、安全性好、可靠性高、寿命长等。但由于目前其价格较为昂贵，施工工艺复杂，造价较高。GIL在国内外的应用日趋广泛，但其大多用于1km以内短距离的水电或核电厂出线，目前在我国应用电压等级最高的GIL线路是黄河拉西瓦水电站800kV GIL出线，但其长度仅为450m。目前国内外尚无针对上述GIL的故障情况及保护方案的相关报道。随着技术的成熟和其不可比拟的优良性能，在未来会越来越多的用于电网工程中。

目前尚无针对GIL-架空混合线路故障定位技术及继电保护配置方案适应性的研究成果。

目前电缆-架空线混合线路的实际应用非常普遍，因此针对参数不均匀线路故障定位及继电保护配置方案的研究基本集中于电缆-架空线混合线路。主要有以下两种理论：

(1)行波法是根据行波传输理论得到故障点位置的方法，可采用单端或双端电气量。

(2)阻抗法采用线路一端或两端的工频电气量计算故障回路的阻抗进而得到故障测距结果，随着电力系统通信手段的成熟，目前多采用双端法以得到更高的测距精度。

电缆-架空混合线路在国内外普遍应用，其在参数不均匀方面与本发明的对象GIL-架空混合线路有相似之处。由于电力电缆的参数和运行特性与GIL有显著不同，因此，电缆-架空混合线路的实际保护配置方案等也无法直接作为GIL-架空线混合线路的实践依据。

GIL线路的复杂结构，其参数与架空线路和电力电缆有显著区别，因此GIL的接入使得混合线路的线路参数不再均匀。传统的基于均匀线路参数的继电保护原理、整定与配置方案无法满足GIL-架空线混合线路的需求。传统的基于均匀线路参数的故障定位方法尤其在GIL区段可能会造成较大误差；同时由于GIL的接入，若不能准确定位故障点，会扩大故障范围，大大降低线路的输电可靠性。

技术实现要素：

本发明提供一种架空-GIL混合线路继电保护配置方法，以解决现有技术中存在的GIL-架空线混合线路的精确故障定位的问题，提升电网安全和供电水平。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种架空-GIL混合线路继电保护配置方法，包括以下步骤：

(1)在GIL两侧装设电压互感器和电流互感器；

(2)在GIL段配置电流差动保护；

(3)通过步骤(2)配置的电流差动保护，综合通过不同保护动作行为判断，对故障点进行定位；

(4)在架空-GIL混合线路的两侧变电站配置保护信号通信装置；

(5)配置架空-GIL混合线路的闭锁重合闸逻辑。

所述步骤(1)中，在GIL段两侧分别装设一组电压互感器和电流互感器，用于增加混合线路测量的点，采集GIL段两端的模拟量，所述模拟量包括三相电流和三相电压。

所述步骤(2)的具体步骤为：

架空-GIL混合线路的两侧变电站的系统保护配置同架空线路或电缆线路的配置一致；包括设置于两侧变电站的电流差动保护和断路器保护；

在GIL段增设常规的线路保护，包括设置在GIL段两侧的电流差动保护，用于定位线路的故障发生区域。

所述步骤(3)的具体步骤为：

当架空段线路发生单相接地故障时，故障点在设置于两侧变电站的电流差动保护的保护范围内，两侧变电站的电流差动保护动作；故障点在设置于GIL段两侧的电流差动保护的区外，设置于GIL段两侧的电流差动保护不动作；

当GIL段线路发生单相接地故障时候，故障点在设置于两侧变电站的电流差动保护的保护范围内，设置于两侧变电站的电流差动保护动作；故障点同时也在设置于GIL段两侧的电流差动保护的区外，设置于GIL段两侧的电流差动保护动作。

所述步骤(4)的具体步骤为：

在GIL两侧配置保护信息通信装置，该装置用于接入保护柜的开出节点信号，将其转化成数字信号，将GIL两侧的线路保护动作信息传送至其对侧的变电站，并采用光缆或复用2M通信通道的模式，与对侧变电站进行通信。

所述步骤(5)的具体步骤为：

当GIL段线路发生单相接地故障时，设置于GIL段两侧的500kV线路分相电流差动保护动作后，将保护动作信号发送至两侧变电站相应的保护装置闭锁重合闸动作。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明针对架空和GIL混合线路，在GIL两侧装设PT、CT，使线路中电气量增多；利用GIL线路段本身的均匀参数，在GIL段配置常规的线路保护，从而比较容易的就可以实现对GIL故障区段识别的准确性和故障定位精度。

通过GIL段线路保护与整条架空和GIL混合线路的线路保护之间进行有效配合，大大提高了架空和GIL混合线路的输电能力和可靠性，为其输电的安全可靠运行保驾护航。

附图说明

图1是GIL结构示意图；

图2是GIL两侧增设电压互感器和电流互感器的示意图；

图3是GIL两侧增设传统的线路保护装置的示意图；

图4是混合线路不同接地点故障示意图；

图5是保护信号通信装置配置示意图；

图6是保护配合逻辑示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。

名词解释：

GIL：气体绝缘金属封闭输电线路(Gas Insulated Line－GIL)是一种采用SF6气体或SF6和N2混合气体绝缘、外壳与导体同轴布置的高电压、大电流电力传输设备。

PT：电压互感器,作用是将高电压变为低电压，二次侧一般为100V,比如是10KVPT，就是10KV/100V,PT二次侧不能短路。

CT：电流互感器,是将大电流变为小电流，一般变为5A或者是1A,CT二次侧不能开路。

如图2-6所示，本发明的一种架空-GIL混合线路继电保护配置方法，包括以下步骤：

(1)在GIL两侧装设PT、CT

如图2所示，在GIL段两侧分别装设CT、PT设备，增加混合线路测量的点，采集GIL两侧的模拟量，模拟量包括GIL段两端的三相电流和三相电压。

(2)在GIL段配置电流差动保护

架空-GIL混合线路的两侧变电站的系统保护配置同架空线路或电缆线路的配置一致，包括设置于两侧变电站的500kV线路分相电流差动保护，如图3中位置，和500kV断路器保护，如图3中位置。

利用GIL线路段本身的均匀参数，在GIL段增设常规的线路保护，包括设置在GIL段两侧的500kV线路分相电流差动保护，如图3中位置；从而比较容易的就可以实现对GIL故障区段识别的准确性和故障定位精度。

(3)通过保护动作行为判断对故障点进行定位

如图4，当架空段线路发生单相接地故障(图中A或C点)时候，故障点在图中的保护的保护范围内，保护动作；故障点在保护的区外，保护不动作。

当GIL段线路发生单相接地故障(图中B点)时候，故障点在图中的保护的保护范围内，保护动作；故障点同时也在保护的区外，保护动作。

通过不同装置的保护动作，可以精确的判断出保护的故障点区域。

(4)保护信号通信装置配置

为了能够将GIL两侧的线路保护动作信息传送至其对侧的变电站，需配置专用保护信息通信装置，该装置的用于接入保护柜的开出节点信号，将其转化成数字信号，并经通信通道传送至对侧；并采用专用的光缆或复用2M通信通道的模式，与对侧变电站进行通信。如图5，在GIL两侧设置有一对保护通信装置A、保护通信装置B，分别为

(5)混合线路的闭锁重合闸逻辑

由于GIL的特性，当GIL本身发生接地故障时候，应限制线路保护重合闸动作，以防止GIL设备被击穿，造成重大损失；当故障点在架空线路段时，为提高线路输电可靠性，可以考虑启用重合闸。

当故障点发生在B点时，保护动作后，将保护动作信号发送至两侧变电站相应的保护装置闭锁重合闸动作。

图2-6中仅以举例方式列举了超高压(500kV)架空-GIL混合线路的线路保护配置方法，但发明成果同样适用于220kV、330kV、750kV及1000kV电压等级的架空-GIL混合线路。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。