淺談弱饋保護及其調(diào)試方法

林浩明

摘 要：弱饋保護的功能主要用于解決終端線路故障時，弱電源側(cè)的保護由于故障特征不明顯，正方向元件不能動作從而導(dǎo)致兩側(cè)縱聯(lián)保護都不動作的問題。文章以南京南瑞繼保的典型線路保護RCS-931及RCS-902為例，結(jié)合現(xiàn)場實際情況對弱饋保護的調(diào)試方法進行一個歸納。

關(guān)鍵詞：弱饋保護；繼電保護；南京南瑞；調(diào)試

引言

在電力系統(tǒng)中，通常存在一側(cè)大電源和一側(cè)小電源的輸電線路，是雙側(cè)電源輸電線路的一種運行工況。大電源側(cè)即強電源，常有的例子是發(fā)電端或供電端。小電源側(cè)即弱電源，常有的例子有風(fēng)電、小水電、農(nóng)電、終端線路等。對于供給城市的輸電線路來說，弱電源一般指終端線路。然而，當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，弱電源側(cè)的保護由于故障特征不明顯，正方向元件不能動作，將導(dǎo)致輸電線路兩側(cè)的縱聯(lián)保護不能動作。為解決這一問題而針對弱電源側(cè)設(shè)計的保護稱為弱饋保護。分析、研究弱饋保護的原理對于輸電線路安全、穩(wěn)定運行有著重要的意義。

1 弱饋保護原理

當(dāng)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時，弱電源側(cè)縱聯(lián)保護的所有正方向元件靈敏度都不夠時，弱電源側(cè)電流能夠啟動裝置，使保護裝置進入故障測量程序縱聯(lián)保護邏輯。弱饋保護分為閉鎖式和允許式。

閉鎖式：當(dāng)保護裝置的縱聯(lián)距離元件、零序功率正方向元件以及零序功率反方向元件都不動作時，裝置開始判別縱聯(lián)距離反方向元件。若縱聯(lián)距離反方向元件動作，則認(rèn)為是反方向故障，向?qū)?cè)保護發(fā)閉鎖信號；若縱聯(lián)距離反方向元件亦不動作，同時相或相間電壓小于某一數(shù)值，則認(rèn)為是正方向故障，并停止向?qū)?cè)保護發(fā)閉鎖信號，結(jié)合對側(cè)停信情況，縱聯(lián)保護跳閘。

允許式：當(dāng)保護裝置的縱聯(lián)距離元件、零序功率正方向元件以及零序功率反方向元件都不動作時，裝置開始判別縱聯(lián)距離反方向元件。若縱聯(lián)距離反方向元件動作，則認(rèn)為是反方向故障，向?qū)?cè)保護停發(fā)允許信號；若縱聯(lián)距離反方向元件亦不動作，同時相或相間電壓小于某一數(shù)值，則認(rèn)為是正方向故障，并向?qū)?cè)保護發(fā)允許信號，結(jié)合收對側(cè)允許信號，縱聯(lián)保護跳閘。[1]

但是，線路兩側(cè)不允許同時投入弱饋保護。這是因為當(dāng)線路遠(yuǎn)端區(qū)外發(fā)生故障時，兩側(cè)保護可能正反向元件都不動作，而低電壓或電流條件滿足。這時由于線路雙端均投入弱饋保護，可能會導(dǎo)致反方向側(cè)保護誤停信而使保護誤動作。因此，不允許在線路兩側(cè)同時投入弱饋保護。[2]

2 現(xiàn)場調(diào)試

最近參與驗收某新建220kv變電站，其中220kv線路保護使用南京南瑞的保護裝置，保護配置為主一保護為RCS-931光纖縱差保護，主二保護為RCS-902光纖縱聯(lián)距離保護。主一保護使用專用通道，主二保護使用復(fù)用通道，并通過南京南瑞的FOX-41A作為收發(fā)信的裝置。

對于主一保護RCS-931，其弱饋功能采用的是閉鎖式，即當(dāng)保護的動作元件不能起動時，且反方向元件不動作，則停止向?qū)?cè)保護發(fā)閉鎖信號。[3]RCS-931保護的弱饋功能不需要控制字投退來控制，它是通過兩側(cè)保護自適應(yīng)來判斷線路的一端是否滿足弱饋條件。

現(xiàn)場調(diào)試時，將兩條220kv線路的主一保護RCS-931用光纖連接，設(shè)置好兩側(cè)縱聯(lián)碼。設(shè)定裝置A為甲側(cè)，作弱電源側(cè)；裝置B為乙側(cè)，作強電源側(cè)。兩側(cè)開關(guān)均在合位，主保護投入，保護動作時不出口跳開關(guān)。

初始狀態(tài)時，甲、乙兩側(cè)保護TV斷線信號均常發(fā)。在此條件下作幾個試驗：

（1）兩側(cè)TV斷線不復(fù)歸，在甲側(cè)加入小于電流變化量起動值的電流量（模擬弱電源側(cè)情況），乙側(cè)加入達到保護動作的差流，此時兩側(cè)保護均不能動作。

（2）兩側(cè)保護加入三相電壓，此電壓滿足小于65% Un（Un取額定57.7V）但大于TV斷線告警值33V，使兩側(cè)保護的TV斷線信號復(fù)歸。此時與上一項試驗一樣加入故障量，兩側(cè)保護均能動作。

（3）在第二項試驗的基礎(chǔ)上，控制加入甲、乙兩側(cè)的故障量，模擬單向接地故障、相間故障和三相接地故障，兩側(cè)保護均能正確選相。

（4）兩側(cè)保護加入電壓，但此電壓大于65% Un的數(shù)值。重復(fù)第一項試驗中所加故障量，兩側(cè)保護不能動作。

（5）甲側(cè)加入反向故障，乙側(cè)加入正向區(qū)內(nèi)故障。此時甲側(cè)不動作，乙側(cè)動作。

通過上述試驗，可以得出以下小結(jié)：

（1）必須使線路兩側(cè)保護的TV信號復(fù)歸，然而此復(fù)歸電壓不能大于65%Un。

（2）模擬弱電源一側(cè)，所加入的電流不能大于裝置的電流變化量起動值。這是因為如果所加電流大于此起動值，裝置將進入主保護邏輯，而不是通過弱饋功能動作動作。

（3）保護通過弱饋功能動作時，能正確選相。

對于主二保護RCS-902，其弱饋功能采用的是允許式，即當(dāng)保護的動作元件不能起動時，且反方向元件不動作，則向?qū)?cè)保護發(fā)允許信號。[3]RCS-902需要用投退控制字來使弱饋功能起作用。

現(xiàn)場調(diào)試時，與主一保護RCS-931做法相同。

初始狀態(tài)時，甲、乙兩側(cè)保護TV斷線信號均常發(fā)。試驗時先使保護裝置的信號復(fù)歸，再作以下幾個實驗：

（1）乙側(cè)加入故障電流（A相），甲側(cè)得FOX-41A收到跳A允許信號，此時兩側(cè)均不動作。收到允許令后甲側(cè)向乙側(cè)發(fā)三跳令，同時本側(cè)三相動作；乙側(cè)收令后正確選相動作。

（2）甲、乙側(cè)加入正向區(qū)內(nèi)故障（單向接地故障），兩側(cè)均單跳單重。

（3）甲側(cè)加入正向區(qū)外故障，乙側(cè)加入正向區(qū)內(nèi)故障。此時當(dāng)甲側(cè)加入故障量的時間達到后，向乙側(cè)發(fā)允許令且不動作。乙側(cè)在收令后才動作。

（4）甲側(cè)加入反向故障，乙側(cè)加入正向區(qū)內(nèi)故障。此時甲側(cè)不動作，乙側(cè)動作。

通過上述試驗，可以得出以下小結(jié)：

（1）當(dāng)弱饋側(cè)滿足電壓條件且收到對側(cè)所發(fā)的允許令時，然后才給對側(cè)發(fā)允許令。翻查對應(yīng)的說明書，得出此發(fā)令時間持續(xù)100ms。，其發(fā)信邏輯如下圖所示。

（2）弱電源一側(cè)進入弱饋功能邏輯時，保護動作不能選相，即三相均動作。強電源一側(cè)能正確選相。

3 結(jié)束語

弱饋是電力系統(tǒng)繼電保護中常見的問題，文章從閉鎖式、允許式縱聯(lián)保護兩方面分析了系統(tǒng)中弱電源對縱聯(lián)保護的影響，并根據(jù)實際驗收過程中以南京南瑞繼保的保護裝置調(diào)試作較為細(xì)致的試驗，得出一定的經(jīng)驗。對于現(xiàn)場調(diào)試人員，試驗弱饋保護功能的關(guān)鍵在于必須正確模擬弱饋時線路兩側(cè)的線路情況，包括線路開關(guān)位置，線路兩側(cè)裝置所加入的電壓、電流模擬量，這些都是是否能正確試驗的關(guān)鍵。

參考文獻

[1]牛連宏，高鵬.220kv風(fēng)電弱饋系統(tǒng)對線路保護的影響分析[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2011，7（3）.

[2]廣東省電力調(diào)度中心.廣東省電力系統(tǒng)繼電保護反事故措施及釋義（2007版）[M].中國電力電力出版社，2007.

[3]付連元，張惠.區(qū)外故障弱饋保護誤動作原因分析[J].寧夏電力，2009.