在常规能源逐渐枯竭的背景下，新能源发电技术快速发展，越来越多的水电、光伏、风电并网^[1-2]。小电源并网改变了终端站单电源辐射型供电的传统结构，影响系统检无压重合闸、备自投^[3]。发生接地故障后，受小电源的影响，系统中性点不接地时，110 kV母线侧会产生很大的零序电压，损坏变压器绝缘^[4-5]。另外系统电源断开后小电源带负荷孤岛运行，供电质量不可靠，可能损坏用电设备，甚至危及检修人员人身安全^[6]。

因此在小电源并网场合通常配置故障解列装置。图 1为110 kV终端站典型接线，小电源1升压后接入35 kV母线，小电源2直接接入10 kV母线。对于图 1所示典型接线，将故障解列装置安装于终端站110 kV母线侧，接入母线三相电压和开口三角电压，当系统电源消失时，常使用低压解列保护来迅速断开小电源^[7-8]。

图 1(Figure 1)

图 1 小电源接入110 kV终端站典型接线图

当系统发生不对称故障时，母线不会出现三相无压，为缩短重合闸、备自投检无压等待时间，低压解列保护采用任1个线电压低于定值时开放的或门逻辑，在故障时快速启动，尽快切除小电源。

低压解列保护非常灵敏，当母线电压互感器（以下简称TV）断线时必须可靠闭锁，否则会误解列小电源。本文根据小电源并网情况对常用防误判据进行了分析，对TV各相断线和单相接地故障后电压情况进行了理论推导和比较，从小电源低压解列防误及判据通用性的角度提出了一种优化方案，适用于终端站各种主接线和运行方式。

TV二次不对称断线时，外接零序电压3U_0ext为0，自产零序电压3U_0cal不为0；故障时外接和自产零序电压都不为0，且两值理论上相等。因此常用开口三角电压来判断非三相断线，判据如下：

但在现场常有误报TV断线情况，原因是受外加3U_0ext极性干扰，当3U_0ext为负时判据极易满足；另外对于中性点不接地系统，单相接地时3U_0ext受TV铁心饱和影响达不到300 V理论值^[9]，也可能误报TV断线。

该判据采用TV、TA两种元件，当母线无压且进线有流时判为三相断线，在工程中被广泛使用。

但小电源并网后进线有流很难判定，因为既有向电网倒送电能的“功率过剩型”小电源，也有依靠电网供电的“功率缺额型”小电源，且在同类故障下反送电流大小不同。另外，小电源出力受风速、光照、枯水期、丰水期等因素影响，反送电流在故障时会有波动，在故障电压降低时很可能满足进线有流判据导致误闭锁解列。

该判据为母线无压同时进线有压判为TV三相断线，而在系统故障时母线和进线电压同时跌落，不会误报TV断线。

但该方法受主接线和运行方式的影响难以通用，如图 2单母分段接线，小电源接入Ⅰ母10 kV侧，分列运行时进线电压取电源1，并列运行时进线电压可能取电源2。

图 2(Figure 2)

图 2 单母分段接线图

对于图 3单母多进线接线，也存在同样的进线电压选择问题。

图 3(Figure 3)

图 3 单母多进线接线图

进线电压的选择如在外回路做电压切换，将增加用户操作；如在装置逻辑中实现，则需按各种主接线及运行方式特制版本，无法通用。进线电流选择也有同样问题。

该判据为在固定短时间内3个相间电压由低压解列一段定值或二段定值降至某门槛值以下，判为三相TV断线^[10]，其适用于系统功率不足时低压减载，但在小电源并网场合若系统发生三相接地故障，电压快速跌落，满足电压滑差判据则会误闭锁解列。

该判据通过设置1个很小的门槛值，当3个相间电压都低于该值时判为三相TV断线。设置门槛值时要考虑装置的TV精度，并躲过母线无压时电压零漂。

该判据考虑在主供电源断开后，因为小电源的影响母线电压不会全降至0，只有三相断线时所有电压才为0。该判据理论上可行，但在实际工程中却常发生误闭锁解列，原因是当主电源断开后，母线电压首先迅速跌落，随后在小电源的影响下回升，跌落时会出现满足零电压闭锁的情况；另外若110 kV母线发生三相接地故障，所有电压都会降至0。

某些地区引入进线保护动作信号来开放低压解列，没信号时的电压跌落均判为TV断线。有些场合开放判据更为严格，在收到进线保护动作信号后加判进线开关分位，同时手跳为0才投入解列。

该判据确实可有效防止解列保护误动，但在远端失电时却会导致误闭锁解列。如图 1所示，当远端故障导致系统侧110 kV母线失压时，2DL不会动作，不发进线保护动作信号，低压解列不开放。另外该判据也受主接线和运行方式影响。

该判据使用2组母线电压来相互校验。如单母分段主接线并列运行时，1段母线电压异常，而另1段母线电压正常，则判该段母线TV断线，闭锁解列；如果另1段母线电压同时异常，则判为故障，开放解列。

该判据不考虑2组母线TV同时断线的情况，优点为判据简单且可靠性高，一般采用正序无压或负序有压即可；缺点也是难以通用，例如单母线分段分列运行时，该判据无法使用。

通过分析可见，上述防误判据均不完全适用于小电源并网场合，因此有必要对TV断线各种情况和接地故障进行详细分析。

中低压系统1组TV二次回路往往连接多台装置，这些装置电压接线既有角形接入，也有星形接入，如图 4所示。TV断线时，要充分考虑电压接线不一致带来的影响。

图 4(Figure 4)

图 4 TV二次电压接线图

假设正常运行时三相电压对称，角形接入和星形接入装置内电压变换器三相阻抗也都完全对称，且两者存在线性关系Z_△/Z_Y=K（K为实数），其中，Z_△为所有角形接入装置内抗，Z_Y为所有星形接入装置内抗，则可得电路图如图 5所示。

图 5(Figure 5)

图 5 TV二次接入电路图

以L1相断线为例（见图 6），断线前三相对称，U_L2+U_L3=U_e，其中，U_L1、U_L3分别为L1相、L3相电压，U_e为TV额定二次相电压，得：

图 6(Figure 6)

图 6 单相断线

式中U₁—正序电压；

   U₂ —负序电压；

   3U_0cal—自产零序电压。

以L2、L3相断线为例（见图 7），得：

图 7(Figure 7)

图 7 两相断线

见图 8所示，有：

图 8(Figure 8)

图 8 三相断线

以图 1中110 kV联络线发生L1相完全接地故障为例进行分析，110 kV母线压变为/0.1。

在1DL跳开前，110 kV变电站为中性点接地系统，见图 9所示，接地相电压为0，其他2相电压幅值和相角不变，得：

图 9(Figure 9)

图 9 中性点接地运行时单相接地故障电压矢量示意图

式中U_{L1 2}、U_{L2 2}、U_{L3 2}—正常时TV二次绕组相电压；

  U′_{L1 2}、U′_{L 2 2}、U′_{L3 2} —故障后TV二次绕组相电压；

   U_{L 1 3}、U_{L2 3}、U_{L3 3}—正常时TV三次绕组相电压；

  U′ _L13、U′_L23、U′_L33 —故障后TV三次绕组相电压；

    U_N —故障后中性点电压。

根据对称分量法：

外接零序电压：

自产零序电压:

1DL跳开后，110 kV变电站变为中性点不接地系统，见图 10所示，L1相接地后中性点电压升高至相电压U_N=-U_L1，接地相电压为0，其他2相电压升高至相间电压，3个相间电压依然对称，得：

图 10(Figure 10)

图 10 中性点不接地运行时单相接地故障电压矢量示意图

外接零序电压：

自产零序电压：

对比表 1—表 4数据得出如下结论。

表 1(Table 1)

表 1 TV断线时电压变化情况

表 1 TV断线时电压变化情况

表 2(Table 2)

表 2 TV不对称断线K→0时电压变化情况

表 2 TV不对称断线K→0时电压变化情况

表 3(Table 3)

表 3 TV不对称断线K→+∞时电压变化情况

表 3 TV不对称断线K→+∞时电压变化情况

表 4(Table 4)

表 4 单相接地时电压变化情况

表 4 单相接地时电压变化情况

（1）TV单相断线时负序电压大于8 V，两相断线时负序电压可能小于8 V；发生单相接地故障时，中性点不接地系统无负序电压，但中性点接地系统有负序电压。因此负序电压不适用于低压解列闭锁。

（2）TV单相、两相断线时产生自产零序电压，没有外接零序电压；接地故障时无论系统中性点接地或不接地，都产生自产零序电压和外接零序电压，且理论上两值相等。因此可优化开口三角电压判据来判断非三相断线。

（3）TV两相断线负序电压小于8 V时，正序电压必然也小于8 V。无论TV何种方式断线，必然满足正序电压小于8 V或负序电压大于8 V。

优化开口三角电压判据，自产零序电压和外接零序电压取模值绝对值进行比较，避免外接零序电压极性干扰。

对比中性点接地和不接地系统，单相接地故障时零序电压理论上相差3倍，比较门槛值不宜采用8 V的固定值，而应根据系统中性点的接地情况进行调整，以提高判据的灵敏性和可靠性。

优化后判据如下：

U_△根据系统中性点的接地情况可设定，一般在系统中性点接地时设置为8 V，不接地时设为4 V。以上3个判据同时满足后，不经延时立即判为TV断线，闭锁并网小电源低压解列；而在接地故障时，上述3个判据不会同时满足，开放并网小电源低压解列。

可见，优化后的开口三角电压判据可迅速、可靠地判断出TV二次不对称断线，保证了小电源解列的正确动作。

为了防止短路故障造成线圈烧毁，TV二次侧一般装设熔断器（Fuse）或微型断路器（Micro Circuit Breaker），当二次侧发生短路故障时故障相熔断器迅速熔断（或跳开微型断路器）以断开电压互感器与二次设备的连接。目前保护组屏时多使用微型断路器引入二次电压，110 kV及以下电压等级多采用三相一次微型断路器，在TV二次侧任1相检测到故障后三相全部跳开，这也是TV二次三相断线发生概率极大的一种情况。

因此，可在外回路引入TV辅助节点加强对TV回路的监视，如图 11所示，Q1为110 kV母线TV隔离开关合位，反映TV一次回路情况；F1为母线TV保护级二次开关常开接点，反映TV二次回路情况；ZKK1为故障解列保护屏柜内的空气开关辅助接点。

图 11(Figure 11)

图 11 TV辅助节点（MCB）接入设计图

三接点串接后引正电至装置开入端子，在正常运行时，Q1、F1、ZKK1接点都闭合，装置对应的MCB合位开入为“1”，开放解列保护；当TV一次、二次或保护屏柜内任1环发生故障后，对应的接点断开，装置MCB合位开入变为“0”，不经延时立即判为TV断线，闭锁解列保护。

MCB位置的引入可迅速判断TV三相断线及对一次侧断线情况进行监视，保证小电源解列的正确动作。

故障解列装置在正常运行时，增加以下2种延时TV断线报警判据，只要满足1种就延时报警。该判据用于提醒用户排查TV回路，不用于闭锁解列。

（1）正序电压小于8 V或负序电压大于8 V；

（2）MCB合位时母线无压或MCB分位时母线有压。

通用防误方案逻辑见图 12所示。

图 12(Figure 12)

图 12 通用防误方案逻辑图

经工程推广验证，本文所述防误方案可靠、通用、易于实现，适用于小电源并网的各种终端站主接线，且不受运行方式影响。该方案保证了并网小电源解列的正确动作，提高了小电源的经济效益，保障了系统的可靠供电。