引 言
目前220kV及以上线路和主变均广泛配置电流差动保护。电流差动保护是依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化而构成的对电气设备的保护装置，不过由于差动保护只在保护区域内发生短路时才会动作，因而不存在与系统中相邻元件保护的配合问题，它可以快速切除全线范围内的任何一点短路，动作速度快，准确性高。电流差动保护主要由线路两侧的电流互感器和继电器组成，在正常情况下，或者区外发生故障时，两侧电流互感器所采集到的二次电流值，大小是相等的，相位也相同，流经电流继电器的电流差值为零，保护不动作，然而当两侧电流互感器范围内发生故障时，电流继电器的差电流不为零，当满足设定动作值时，保护快速动作，断开线路两侧断路器，切除故障，避免故障范围进一步扩大，起到保护作用[1]。
在二分之三接线方式下，500kV线路普遍采用电流差动保护作为线路主保护，保护配置比较复杂，并且这种接线方式下，差动保护也具有一些容易忽视的特殊点，比如，当线路检修而对侧开关合环运行时，此时在检修一侧的保护装置上工作时必须根据差动保护的特殊点采取相应的风险控制措施，避免误跳对侧线路。所以首先需要清楚掌握二分之三接线方式保护配置情况，以及差动保护在二分之三接线方式中的特殊运用，并深入分析其特点，才能保证工作的可靠性和有效性。
1 二分之三接线方式的特点
500kV变电站的500kV部分普遍都是采用二分之三接线方式，这种接线方式如图1所示，二分之三接线方式的优点比较突出[2]，主要有以下几个方面：
(1)供电可靠性高。每一回路有两台开关供电，发生母线或任一台开关故障时不会导致出线停电。
(2)运行调度灵活。正常运行时形成多环路供电方式，电网结构加强。
(3)刀闸操作方便。隔离开关仅作为检修隔离用，由于母线为单母线方式运行，检修母线时二次回路不需要切换。
(4)便于扩建。
这种方式的缺点在于保护及二次接线复杂、设备多、占地大、投资大，以至于运行维护工作量大。
图1 二分之三接线示意图
按《220kV-750kV变电站设计技术规程》中对500kV变电站主接线的要求：当采用一个半断路器接线方式时，宜将电源回路与负荷回路配对成串，同名回路不宜配置在同一串内，以免发生两台变压器或双回线路同时跳闸，但可以接于同一侧母线；当变压器超过两台时，其中两台进串，其它可以不进串，直接经断路器接于母线上。
二分之三接线方式下保护配置[3]也比较复杂，主要有以下特点：
(1)为保证电网的稳定，3/2接线一般设置出线刀闸。当线路停运时间较长时，拉开线路出线刀闸，串内开关合环运行。配置双套短引线保护，以保护CT至刀闸间的引线。
(2)3/2接线方式的重合闸的配置是按照开关进行配置，一条线路的两个开关的重合闸存在时间配合，母线侧开关投先重，中开关投后重，线路保护不设置重合闸装置。
(3)3/2接线中每台开关单独配置一套断路器保护，主要保护功能包括失灵保护、充电保护、死区保护。
(4)配置两套母差保护和失灵保护，断路器保护启动失灵，母差保护出口跳母线所有断路器。
由于TPY级电流互感器铁心带有气隙，不易饱和，具有较好的暂态特性，所以500kV线路保护一般采用TPY级，并且两侧差动保护用电流互感器特性应尽可能一致。
二分之三接线方式保护配置复杂，并且中开关配置一个CT和配置两个CT的情况下，CT配置图也各有不同，当中开关选用一个CT时，保护配置图如图2所示，当中开关两侧均配置CT时，如图3所示。 
图2 单侧CT保护配置图 
图3 双侧CT保护配置图
2 电流差动保护的原理
电流差动保护是利用基尔霍夫电流原理工作的，主要由线路两侧电流互感器以及电流继电器组成，电流互感器的作用是检测线路两侧CT的二次电流值，当发生内部故障时，电流继电器检测到的差流不为零，当达到设定值时，保护动作，差动保护原理图如图4所示:
图4 差动保护原理图
规定TA的正极性端指向母线侧，电流的参考方向以母线流向线路为正方向。
图5 差动保护动作区域
如图6所示：当发生区内故障时，两侧实际短路电流都是由母线流向线路，和参考方向一致，都是正值，差动电流很大，满足差动方程，差动动作。
图6 区内故障示意图
如图7所示，当发生区外故障时，一侧电流由母线流向线路，为正值，另一侧电流由线路流向母线，为负值，两电流大小相同，方向相反，所以差动电流为零，差流元件不动作。
图7 区外故障示意图
电流差动保护的通道一般有两种，一种是专用光纤，一种是复用光纤通道，两种情况下的通道图分别如图8和图9所示：
图8 专用光纤通道图 
图9 复用通道图
差动保护根据其差动继电器的不同，还有零序差动，工频变化量差动，都是在电流差动保护的基础上根据不同条件而动作的差动保护，在此不一一介绍，本文主要介绍差动保护几种动作逻辑的特殊点以及在500kV系统二分之三接线方式中相对应的危险点分析。
3 差动保护动作逻辑特殊点分析
差动保护的动作逻辑图如图9所示：
图9 差动保护动作逻辑
从图中可以看出，差动保护向对侧发送差动允许信号的条件不仅需要差动电流满足动作条件，本侧的启动元件还需要启动，而本侧差动保护动作的条件还必须要收到对侧的差动允许信号，本侧差动保护才会动作[4]，这个条件主要是为了防止TA断线时保护误动。
下面主要分析两种特殊情况下，差动保护动作逻辑的特殊点，主要包括：（1）对侧起动元件不起动，仍向本侧发允许信号的特殊情况，（2）对侧起动元件不起动，本侧保护动作仍可以使对侧差动跳闸的特殊情况。
3.1对侧不起动，向本侧发允许信号
这种情况又分为以下三种情况：(1) 有跳位TWJ开入且有差流时，（2）无PT断线，出现低压且有差流，（3）PT断线，且有差流，且本侧电流大于对侧电流的4倍。下面分别对以上三种情况的动作逻辑进行分析。
3.1.1有跳位TWJ开入且有差流时
对侧起动元件不起动，但有跳位TWJ开入且有
差流时，向本侧发允许信号。这种情况主要出现于图10线路单侧充电运行的情况。
图10 线路单侧充电运行
线路通过N侧开关充电时，线路上发生短路，此时M侧断路器处于三相分闸状态，M侧所有起动元件都不会起动，故而M侧无法向N侧发允许信号，导致N侧差动保护拒动。
为此采取当跳位TWJ=1时就向对侧发允许信号的措施。这样当充电线路上发生短路时，对侧差动保护就可以不拒动。
3.1.2无PT断线，出现低压且有差流
对侧起动元件不起动，低压且有差流向本侧发允许信号。这种情况主要出现于图11线路一侧为弱电源侧运行的情况。
图11 线路一侧为弱电源侧运行
当有一侧是弱电源侧或无电源侧，在线路内部短路时，弱电源侧起动元件可能不起动。例如无电源侧变压器中性点不接地，短路前线路空载，短路后由于既无电流突变量又无零序电流，起动元件不动作，不会向对侧发允许信号，导致差动保护拒动。
此时，需要增加一个低压判据，弱电源侧保护在故障时虽然起动元件不起动，但电压会降低，仍然可以发允许信号给对侧，两侧保护都可以跳闸。
3.1.3 PT断线，且有差流，且本侧电流大于对侧电流的4倍
对侧起动元件不起动，PT断线且有差流，且对侧电流大于本侧电流的4倍，向本侧发允许信号。这种情况主要出现于图12线路一侧为弱电源侧或者无电源侧运行的情况。
图12 线路一侧为弱电源侧或者无电源侧运行
有一侧是弱电源侧或无电源侧增加了一个低压判据后，这样区内故障时弱电源侧可以向对侧发允许信号，两侧保护都可以跳闸，不会拒动。
但当保护已经PT断线时，无法判断电压低落是PT断线造成还是区内故障时弱电源侧的特征，需要再增加一个判据——对侧电流大于本侧电流的4倍，来进一步确认此时是否属于区内故障。
3.2 对侧不起动，本侧保护动作仍可以使对侧差动跳闸
这种情况又分为以下二种情况：(1)本侧任何保护元件动作后立即发联跳信号给对侧跳闸，（2）本侧母差保护或失灵保护动作时，发远跳信号给对侧跳闸。
3.2.1本侧任何保护元件动作后立即发联跳信号给对侧跳闸
对侧起动元件不起动, 本侧任何保护动作(如距离保护、零序保护等)后发联跳信号让对侧跳闸。
这种情况主要出现于图13长距离线路出现高阻接地的情况。
图13 长距离线路出现高阻接地
长距离输电线路出口经高过渡电阻接地时，虽然近故障侧N侧保护能立即启动，但远故障侧M侧可能故障量不明显而不能启动。
为了防止这种情况下差动保护不能快速动作，设置差动联跳逻辑，本侧任何保护元件动作(如距离保护、零序保护等)后同时向对侧发分相跳闸命令。对侧装置接收到分相跳闸命令后，经过差流就地判据跳对应相。
3.2.2本侧母差保护或失灵保护动作时, 发远跳信号给对侧跳闸。
对侧起动元件不起动，本侧母线差动保护(双母线) 或失灵保护（3/2接线）动作时，发远跳信号让对侧跳闸。这种情况主要出现于图14线路一侧故障发生在开关和CT之间的情况。
图14线路一侧故障发生在开关和CT之间
当故障发生在M侧TA和开关之间，这时对M侧线路保护931来说是区外故障，差动保护不动作，母差保护915动作跳M侧开关，但N侧故障无法由差动保护快速切除。
为了解决死区故障时差动保护不能动作的问题，在母差保护或失灵保护（3/2接线）跳本侧开关时向对侧发远跳信号[5]，使对侧能快速跳闸。
4 差动保护危险点分析
在3/2接线中，如图15所示：A站为试验侧，开关检修，B站线路出线刀闸断开，线路的边、中开关在合环运行。由于在3/2接线线路保护一般使用线路电压，而线路出线刀闸打开后线路电压为0，故B站线路差动保护会一直报PT断线。
图15 线路一侧合环运行情况
此时，在定检试验的过程中如果未能采取合理的安全措施，可能会存在以下几种误跳B侧开关的情况[6]：
（1）在A站做试验时只投入差动压板，当所加电流大于B站电流的4倍时，则B站差动保护会动作出口。
（2）A站若差动保护和后备保护压板均投入，则后备保护动作后发对应相联跳信号给B站，B站收到联跳信号联跳对应相。
（3）在A站失灵保护进行传动本侧开关试验，对侧若将‘远跳受本侧控制’控制字置“0”。投入差动保护压板，B站会收到远跳信号，会误跳开关。
所以在二分之三接线方式中，当只在检修侧进行试验时，则在投入本侧主保护压板之前，应将光纤通道自环，将装置控制字“通道自环”投至“1”。试验结束后应将通道自环控制字置于“0”，恢复光纤通道，才可以有效避免以上三种误跳对侧的情况。
另一方面，电流互感器运行时，要求二次侧不能开路，对于常规220kV单断路器接线作业要求：先短接端子，再断开端子。然而由于二分之三接线方式的特殊性，采用的是两个CT的和电流，当两个电流互感器中有一个TA停电检修，而另一个TA仍然运行时，在和电流前，应先断开端子，再短接端子，见图16，也即“先断后短”，如果3/2接线的和电流前“先短后断”，则运行中TA会经过短接的回路，形成分流，引起保护不正确动作[7]。在和电流后应该“先短后断”，见如图17所示，否则将引起运行TA二次回路开路。
图16 和电流前应先断后短 
图17 和电流后应先短后断
所以在作业过程中，在保证大原则不变的前提下，根据具体情况实际分析应该采取的安全措施，保证运行设备不发生误动。
另外，对于中开关只有一侧CT的情况，由于，同串另一条线路虽然保持单开关运行，但是也要注意工作中不能造成中开关CT二次回路多点接地，否则会导致同串运行的另一条线路保护误动作。
5 结论
二分之三接线方式在500kV电压等级部分具有非常广泛的运用，接线方式复杂，所以相应的保护配置要求也各有特色。对于差动保护而言，动作逻辑和动作条件在各电压等级中原理一致，但是也有对于不同情况下的特殊逻辑点，对于这些特殊点进行分析研究，有助于全面理解差动保护，从而有效分析各种情况下的风险点，保证在各种保护定检过程中，能快速有效验证各项功能，同时也能合理规避各项风险，保证保护装置和电网系统的可靠运行。
参考文献
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[2] 高虹．变电所一台半断路器接线电流互感器的配置[J].电力科技，2016，36: 175-176.
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[4] 张保会，尹项根，电力系统继电保护［M］. 北京: 中国电力出版社，2009.
[5] 姚莉娜，刘华，张斌，周亚辉，贾炜，张新旺，张强.500 kV 线路保护升级改造安全防范措施[J]. 电力系统保护与控制，2010，22( 38) : 220－226.
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