双侧电源供电线路自动重合闸优化方案

双侧电源供电线路是指两个或两个以上电源间的联络线。在双侧电源供电线路上实现重合闸的特点是要考虑断路器跳闸后，电力系统可能分列为两个独立部分，有可能进入非同期运行状态，因此除需满足前述基本要求外，还必须考虑以下两个问题：

（1）故障点的断电时间问题。

因为当线路发生故障时，线路两侧的继电保护可能以不同的时限跳开两侧的断路器，在这种情况下只有两侧的断路器都跳开后，故障点才完全断电。为保证故障点有足够的断电时间，以提高重合闸成功的可能性，先跳闸一侧的断路器重合闸动作，应在故障点有足够断电时间的情况下进行。

（2）同期问题。

这是因为当线路发生故障，两侧断路器跳闸后，线路两侧电源之间的电动势夹角摆开，甚至有可能失去同期。因此，后重合侧重合闸时应考虑是否允许非同期合闸和进行同期检定的问题。因此，双侧电源供电线路上的三相重合闸，应根据电网的接线方式和运行情况，采用不同的重合闸方式。在我国电力系统中，常采用的有三相快速自动重合闸、三相非同期自动重合闸、同期检定重合闸、解列重合闸、无电压检定和同期检定的三相重合闸以及自同期重合闸等。

1.三相快速自动重合闸

所谓三相快速自动重合闸，就是在输电线路发生故障时，两侧保护瞬时动作将故障切除后，不管两侧电源是否同步，都可进行重合闸，经0.5～0.65 s 延时后，两侧断路器都重新合上。在重合闸瞬间，两侧电源很可能不同步，但因重合闸时间短，重合闸后系统也会很快被拉入同步。可见，三相快速自动重合闸具有快速、不失步的特点，是提高系统并列运行的稳定性和供电可靠性的有效措施，其在220 kV 以上的线路应用比较多。采用三相快速自动重合闸应具备如下条件：

（1）线路两侧都必须装设全线速动保护，如高频保护、纵联差动保护等。

（2）线路两侧必须具有快速动作的断路器，如快速空气断路器等。

由于三相快速自动重合闸不检定同期，所以在采用这种重合闸方式时必须校验两侧断路器重合闸瞬间所产生的冲击电流，要求通过电气设备的冲击电流周期分量不超过规定的允许值。

由此可见，能否采用三相快速自动重合闸取决于重合闸瞬间通过设备的冲击电流值和重合闸后的实际效果。当然，当线路上的瞬时保护停用时，应闭锁重合闸。

2.三相非同期自动重合闸

当不具备快速切除全线路故障和快速动作的断路器条件时，可以考虑采用三相非同期自动重合闸。三相非同期自动重合闸就是输电线路两侧断路器跳闸后，不考虑系统是否同期而进行自动重合闸。显然，重合闸时电气设备可能受到冲击电流的影响，系统也可能发生振荡。因此，只有当线路上不能采用三相快速自动重合闸、符合下列条件并必要时，才采用三相非同期自动重合闸。

（1）进行非同期重合闸时，流过同步发电机、同步调相机或电力变压器的冲击电流不得超过允许值。无专门规定时，冲击电流的允许值同采用三相快速自动重合闸时的规定值相同，不过在计算冲击电流时两侧电动势间相位差取180°。

（2）避免在大容量发电机组附近采用三相非同期自动重合闸，其目的是防止机组轴系扭伤，影响机组的使用寿命。

（3）非同期重合闸后，拉入同期的过程是一种振荡过程，各点电压出现不同程度的波动，应注意减小它对重要负荷的影响。因为在振荡过程中，系统各点电压发生波动，有可能产生甩负荷现象，所以必须采取相应的措施减小其影响。

（4）应设法避免非同期重合闸的振荡过程，以及断路器三相触点不同时合闸所引起的保护误动作。

三相非同期自动重合闸通常有按顺序投入线路两侧断路器和不按顺序投入线路两侧断路器两种方式。

按顺序投入线路两侧断路器的方式是预先规定线路两侧断路器的合闸顺序，先合闸侧采用单侧电源线路重合闸接线，后合闸侧采用检定线路有电压后才重合的重合闸接线。当线路出现故障时，继电保护动作跳开两侧断路器后，先合闸侧重合该侧断路器。若为瞬时性故障，则重合闸成功，于是线路上有电压，后合闸侧检测到线路有电压而重合，线路恢复正常运行。若为永久性故障，先合闸侧重合闸后，继电保护会加速动作跳开断路器，不再重合闸，后合闸侧由于线路无电压而不能进行重合闸。可见，这种重合闸方式的最大优点是永久性故障情况下后合闸侧不会重合闸，避免再次给系统造成冲击。其缺点是后合闸侧一定要在线路有电压时（即先合闸侧断路器已合上）才进行重合闸，因此整个重合闸时间较长，线路恢复供电时间也较长。另外，线路两侧必须装设电压互感器或电压抽取装置，这增加了设备投资。

不按顺序投入线路两侧断路器的方式是两侧均采用单侧电源线路三相重合闸接线。其优点是接线简单，不需装设线路电压互感器，系统恢复并列运行快，从而提高了供电的可靠性。其缺点是在永久性故障情况下线路两侧断路器均要重合闸数次，对系统冲击次数较多。在我国110 kV 以上的线路，三相非同期自动重合闸一般采用不按顺序投入线路两侧断路器的方式。

3.无电压检定和同期检定的三相重合闸

无电压检定和同期检定的三相自动重合闸就是当线路两侧断路器跳闸后，先合闸侧检定线路无电压而重合，后合闸侧检定同期后再进行重合闸。前者常被称为无电压侧，后者常被称为同期侧。因为这种方式不会产生危及电气设备安全的冲击电流，也不会引起系统振荡，所以在没有条件或不允许采用三相快速自动重合闸、三相非同期自动重合闸的双电源联络线上，可以采用这种方式。采用这种方式时，线路两侧均需装设电压互感器或电压抽取装置。

1）工作原理

图6−2−6所示为双侧电源线路上无电压检定和同期检定的三相重合闸示意。这里采用逻辑图说明线路保护测控单元中无电压检定和同期检定的三相重合闸的工作原理。假设M 侧为同期侧，N 侧为无电压侧。两侧的同期检定及无电压检定由两侧线路保护测控装置的控制字进行投入与退出，同期侧的同期检定投入（即4 处投入），而无电压检定退出（即3处退出）；无电压侧则将同期检定和无电压检定同时投入（即1、2 处均投入）。

（1）线路上发生瞬时性故障时。

假设D 点发生瞬时性短路，这时线路两侧的继电保护装置动作，两侧断路器QFM、QFN 跳闸。断路器跳闸后，因线路侧无电压，所以线路两侧均不满足同期条件，而N 侧的低电压条件满足。如果此时满足N 侧自动重合闸的其他起动条件，则即可起动该侧自动重合闸，经整定的重合闸动作延时后，断路器QFN 合闸。QFN 合闸后，M 侧线路上有电压，M 侧开始进行同期检定。待断路器QFM 两侧的电压符合同期条件，且满足该侧自动重合闸的其他起动条时起动M 侧的自动重合闸，经整定的时间后，断路器QFM 合闸，恢复同期运行。若QFM 两侧的电压不符合同期要求，则M 侧的自动重合闸不会起动重合闸，断路器QFM 不能重合闸。由该过程可以看出，当线路因发生瞬时性故障而跳开两侧的断路器后，总是无电压侧检定线路无电压而先起动自动重合闸，待无电压侧重合闸成功后，同期侧检定线路两侧电压满足同期条件而重合闸。

图6−2−6　双侧电源线路上无电压检定和同期检定的三相重合闸示意

（2）线路上发生永久性故障时。

两侧断路器跳闸以后，由无电压侧断路器QFN 先合闸，由于是永久性故障，立即由无电压侧的后加速保护装置动作，使断路器QFN 再次跳闸，而同期侧断路器QFM 始终不能合闸。由此可见，无电压侧的断路器将连续两次切断短路电流，所以在一定时期内它切断短路电流的次数要比同期侧的断路器多。为了使两侧断路器的工作条件接近相同，可以对线路两侧的自动重合闸起动方式进行定期轮换。(www.xing528.com)

（3）由于误碰或继电保护装置误动作造成断路器跳闸时。

若这种情况发生在同期侧，则借助同期条件检测起动自动重合闸，断路器QFM 能自动合闸，恢复同期运行。若这种情况发生在无电压侧，则因线路侧有电压存在，不会满足低电压起动条件，如果不设置同期条件检测起动自动重合闸，则断路器QFN 将无法自动合闸。为此，无电压侧就必须设置同期条件检测，保证在这种情况下也能自动重合闸，恢复同期运行。

由以上分析可见，两侧断路器的工作状态，以无电压侧切除故障次数多。为使两侧断路器的工作状态接近相同，在两侧均装设欠电压继电器和同期检测继电器，利用连接片定期更换两侧自动重合闸的起动方式，即在一段时间内将M 侧改为无电压侧，将N 侧改为同期侧。值得注意的是，在作为同期侧时，该侧的无电压检定是不能投入工作的，只有切换为无电压侧时，无电压检定才能投入工作，否则两侧无电压检定继电器均动作，起动自动重合闸，将造成非同期重合闸的严重后果。

双侧电源线路重合闸的周期问题(PPT)

2）同期检定的工作原理

在设置无电压检定和同期检定的三相重合闸的线路上，为了限制同期检定重合闸的断路器闭合瞬间在系统中产生的冲击电流，同时为了避免在该断路器闭合后系统产生振荡，必须限制断路器闭合瞬间线路两侧电压的幅值差、相位差和频率差。这种重合闸方式中的同期检定就是检定断路器闭合瞬间线路两侧电压的幅值差、相位差和频率差是否都在允许的范围内。当同时满足这3 个条件时，才说明满足同期条件，此时才允许自动重合闸将断路器合闸。否则，即使3 个条件中有一个得不到满足，也不允许自动重合闸将断路器合闸。

（1）无电压检定和同期检定的逻辑原理。

在数字式自动重合闸中，几乎所有的无电压检定和同期检定的逻辑原理都是相同的。如图6−2−7所示，输入的信号有自动重合闸起动信号、自动重合闸充电完成的信号； U L为线路电压低值起动元件， U H为线路电压高值起动元件；SYN (φ)为同期检定元件。当有平行双回线路时，还可输入另一平行线电流，“有流”表示线路两侧电源间还存在电气上的联系。

SW1～SW4 为自动重合闸的功能选择开关，由定值输入时写入，置1（相当于图6−2−7所示相应选择开关被接通）或置0 的意义为：

SW1：置1 表示自动重合闸投入；置0 表示自动重合闸退出。

SW2：置1 表示自动重合闸不进行无电压检定、同期检定，即不检定重合闸；置0 表示不检定功能退出。

图6−2−7　无电压检定和同期检定的逻辑原理

SW3：置1 表示进行无电压检定；置0 表示无电压检定功能退出。

SW4：置1 表示进行同期检定；置0 表示同期检定功能退出。

在双侧电源单回线路上，若线路两侧的SW1 = 1，SW2 = 1，SW3 = 0，SW4 = 0，则构成了不检定重合闸。当两侧电动势相位差较小（重合闸动作时间较短）时重合闸，即三相快速自动重合闸；当两侧电动势相位差较大时重合闸，即非同期检定重合闸。三相快速自动重合闸、非同期检定重合闸的使用是有一定条件的，实际使用中并不能保证重合闸后同期成功。在单侧电源线路的电源侧，置SW1 = 1，SW2 = 1，SW3 = 0，SW4 = 0（线路侧无TV），就构成了单侧电源线路的三相重合闸。

（2）同期检定的工作情况。

在图6−2−7 中，线路两侧的重合闸功能控制字如表6−2−1所示。

表6−2−1　线路两侧的重合闸功能控制字

同期检定是在自动重合闸动作合上断路器后，两侧系统很快进入同期运行状态。其同期条件为两侧频率差在设定值内、两侧电压差在设定值内以及两侧电压的电位差在设定值内时，自动重合闸发出重合闸脉冲。

图6−2−6所示MN 线路发生瞬时性故障，两侧断路器跳闸后，N 侧检测到线路无电压；图6−3−7所示自动重合闸的起动信号经与门DA1、禁止门JZ1、或门DO2，延时tAAR（重合闸动作时间），令QFN 重合闸；如果MN 线路还存在另一平行线路，而且该平行线路仍然处于工作状态，则M、N 两侧电源不会失去同期，满足同期条件，此时因另一平行线路有电流，所以或门DO1 动作，M 侧自动重合闸的起动信号经与门DA1、与门DA2、与门DA3、或门DO2，延时tAAR，令QFM 重合闸，恢复平行双回线路运行。这就是检定另一平行双回线路有电流的自动重合闸。

当MN 为单回线路时，M 侧在检定同期的过程中，若满足同期条件，则SYN（φ）为1，根据图6−2−7所示的逻辑原理，当SYN（φ）为1 的时间大于tAAR 时，与门DA3 的输出为1，经或门DO2 可使时间元件tAAR动作，即自动重合闸动作。

3）有关参数的整定

对于无电压检定和同期检定的三相重合闸，除了要按式（6−2−1）、式（6−2−2）整定参数，一般还需要整定如下两个参数：

（1）检定线路无电压的动作值在无电压侧，当检定到线路无电压时，实际上是线路电压低于某一值，起动该侧的自动重合闸。该电压值即检定线路无电压的动作值。一般根据运行经验整定该值为50%的额定电压。

（2）检定线路有电压的动作值在同期侧，在检测到线路电压恢复［实际是检测到线路电压高于某一值（如70%）］，且满足同期条件的情况下，起动该侧的自动重合闸。该电压值即检定线路有电压的动作值。

双侧电源供电的同期检定重合闸