220kV電網旁路代路縱聯(lián)保護通道切換問題的工程分析與處理

陳基順

摘要：按時地切除兩端被保護線路內部的故障會影響電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性和輸送效率的高低，通過縱聯(lián)保護的方式可對電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性和輸送功率進行保障。文章旨在對旁路代路保護通道切換方案、保護原理進行闡述，并分析當前220kV電網旁路代路縱聯(lián)保護通道切換方面存在的問題和原因，有針對性地提出可供參考的意見和建議。

關鍵詞：220kV電網；旁路代路；縱聯(lián)保護通道；通道切換；電力工程；電力系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM773 文章編號：1009-2374（2016）30-0136-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.066

近幾年來，我國的電網技術得到了快速的發(fā)展，電壓等級和電網結構方面不斷優(yōu)化，有望實現(xiàn)全國聯(lián)網的工程目標。但是仍然不能杜絕繼電保護拒動等事故的發(fā)生，因此對220kV超高壓線路進行繼電保護的工作不可忽視，同時還應該提高技術標準，加快對系統(tǒng)故障的及時發(fā)現(xiàn)和切除的速度，只有這樣才能保護電力的光線電流縱差和保障高壓電網的全線速動和穩(wěn)定安全運行，為居民和社會提供安全穩(wěn)定的用電服務。

1 旁路代路保護通道切換方案

在電網一開始出現(xiàn)的時候，旁路和線路繼電保護的配置都十分簡單，從功能上只包括對距離、零序和過流的保護，同時旁路開關和代路開關不能同時運行，這限制了全線運動和快速切除故障效果的實現(xiàn)。近幾年來，電網技術的飛速發(fā)展帶動了電網穩(wěn)定性和繼電保護的更高標準，這促使我們去研究和運用線路縱聯(lián)保護發(fā)展尤其是高頻保護方面的理論和實踐。高頻保護包括對旁路的保護和線路的保護，而旁路開關代路時切換高頻通道有切換收發(fā)信機和切換高頻電纜兩種方案。

1.1 切換收發(fā)信機

切換收發(fā)信機適用于不為旁路保護屏裝設收發(fā)信機而與線路保護屏共用的情形，即旁路保護屏內本身并不存在收發(fā)信機，而是當需要進行發(fā)信和收信工作時，線路保護屏內的收發(fā)信機經過切換供旁路保護使用，如圖1所示：

1.2 切換高頻電纜

切換通道與切換收發(fā)信機相反，旁路保護屏本身裝設有旁路收發(fā)信機，可以進行頻率切換的保護工作，主要工作原理如圖2所示：

這兩種方案各有利弊。切換收發(fā)信機不存在因切換高頻電纜而帶來的干擾問題，但缺點是受線路收發(fā)信機的限制較大，增加了保護屏的接線和檢驗線路工作的頻率。而切換高頻電纜的方案的優(yōu)越性表現(xiàn)得比較明顯，它的運行設備和停運設備是分開的，這可以便利線路連接和保護檢驗工作，是目前電網工程中旁路代路通道切換時比較常用的一個方案。

2 保護原理簡述

2.1 LFP-902A高頻保護原理簡述

LFP-902A裝置包括三個部分，分別是主體為復合式距離方向元件和零序方向元件的快速主保護、由工頻變化量距離元件構成的快速I段保護、有三段式相間和接地距離及兩個延時段零序方向過流作為后備的全套后備保護。前兩個部分經過合成并一定角度的偏移后構成了方向元件的動作區(qū)域，第二個部分整定是根據對端系統(tǒng)阻抗而來的，在出現(xiàn)反應故障時對電阻進行過渡的作用，同時第二部分的方向性和振蕩閉鎖功能良好，可以預防電力系統(tǒng)出現(xiàn)系統(tǒng)振蕩和反方向故障。

2.2 CSL-101A高頻保護原理簡述

CS1L01高頻保護配置包括高頻距離保護和高頻零序方向保護兩個部分，其中高頻距離保護包括高頻相間方向距離、高頻接地方向距離保護。CS1L01高頻保護配置對于切除相間故障和單相接地故障有十分重要的作用。CS1L01高頻保護配置的振蕩閉鎖模塊對元件的高頻零序方向和高頻負序方向進行了設置，這可以對所有不對稱故障進行保護。同時還另設有一個方向阻抗元件和高頻保護投入壓板，方向阻抗元件具有保護三相短路的模糊識別的作用，高頻保護投入壓板主要是用來控制高頻保護的投退，當高頻保護投入壓板不投時，退出高頻保護只保留啟動元件。

3 光纖縱聯(lián)保護旁路代切換回路

3.1 收發(fā)信切換回路

為了保障電網系統(tǒng)的安全運行和方便日后對其進行保護和改造，變電站對線路保護的設置往往采取多樣化的策略，保證線路保護和旁路保護能夠在型號、保護原理及硬件配置等方面能夠明顯地區(qū)分出來。比如在信號傳輸方式方面，線路保護的旁路代收發(fā)信回路和旁路保護裝置保持一致，前者若是單相式設計，則后者也是單相式設計，前者是分相式設計的思路，則后者也相應地遵照分相式設計來進行。

3.2 光纖接口裝置電源切換回路

光纖信道中包括光纖接口裝置，光纖接口裝置的工作電源主要是選擇光纖縱聯(lián)保護類型的電源。如果出現(xiàn)了線路保護被旁路保護所取代的情況，應該相應地把線路保護電源進行切換，以防止旁路保護因檢修或者其他原因而停止運行。

3.3 信道監(jiān)視信號切換回路

如果旁路保護代線路保護并出現(xiàn)了對斷路器進行檢修并切斷了這一間隔的測控信號電源的情形，測控信號就不能按時地到達后臺以反映光纖接口裝置和信道的具體情況，這是220kV光纖縱聯(lián)保護旁路代切換回路方面做出的設計規(guī)定，缺點是無法全面地對監(jiān)視旁路保護代路運行的狀況，為了解決這個問題，可以將旁路間隔應用于光纖接口裝置和信道的監(jiān)視信號位置。

4 光纖縱聯(lián)差動保護實際應用中應該注意的問題

4.1 保護之間的連接問題

和常規(guī)保護不同，光纖縱聯(lián)電流差動保護裝置連接通信設備這一過程有自己的獨特之處，這表現(xiàn)在傳輸內容的性質和連接方式方面，常規(guī)保護傳輸?shù)氖潜硎久畹拈_關量，常用0和1表示，主要是允許信號和直跳信號，而光纖縱聯(lián)電流差動保護裝置傳輸?shù)募扔虚_關量，也包含數(shù)字量，這些數(shù)據要經過一系列的比較和計算后控制閘的跳動。在連接方式方面，光纖縱聯(lián)電流差動保護有兩種方式：一種是直接相連方式；另一種是復用方式。

4.2 同步問題

在連接復用接口和通信設備時，G703同向方式是比較常見的，而主從時鐘方式可以使64kbps數(shù)據通道收發(fā)數(shù)據同步復接的要求得到滿足，同時避免時鐘不同步和滑馬問題的出現(xiàn)。在裝設保護元件時，接口是沒有條件限制的，但主從時鐘方式是必須要滿足的要素，這樣才能保證兩端保護裝置的差流同步。關于縱聯(lián)電流差動保護的方式有許多種，比如專用光纖保護、復用微波保護、復用光纖保護等，這些方式的應用包含著許多繁雜的技術環(huán)節(jié)，需要現(xiàn)場維護人員具有專業(yè)的技術能力，確保繼電保護工作的順利進行和完成。

4.3 CT飽和問題

CT飽和問題與差動保護設計息息相關，在220kV雙母線系統(tǒng)中，線路兩端CT特性出現(xiàn)不一致有可能導致差流出現(xiàn)在保護裝置內部，保護誤動進一步擴大使區(qū)外故障更加難以解決。在應對CT飽和的問題方面，由于每個廠家的實際情況有所不同，所以也相應地采取了不同的策略來應對。有的廠家采用的是具有自適應制動特性的方法，但使保護的靈敏度受到了極大的限制，有的廠家應用兩組CT繞組，對兩側的電流進行制動的同時也提高了自身的抗誤動能力。

4.4 CT斷線的判別

CT斷線的判別對保護電流縱差有重要作用，如果在實際的操作過程中出現(xiàn)了差錯，有可能導致保護誤動情況的出現(xiàn)。為了對所有可能出現(xiàn)的縱差進行保護，可以采用引入不同繞組、交換線路兩側的零序電流情況的方法、根據檢測電壓或零序電壓的變化情況來進行閉鎖保護等方式，其中第二種方式的效果最好。

4.5 電容電流補償問題

據目前中國的電力行業(yè)發(fā)展情況來看，光纖縱差電流差動保護應用的范圍比較廣，但應該把電容電流補償這一問題考慮在內，使保護內預設的充電電流值真正發(fā)揮其在補償線路電容的作用，我們沒有必要每次都對電容定值進行重新整定，而是可以設定一個開入量以對電容定值的切換進行控制。綜上所述，隨著我國社會經濟背景下通信技術的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，20kV高壓電網繼電保護的通道類型有了越來越多的選擇。但是不可否認的是，我們還缺少關于220kV光纖縱聯(lián)保護中的旁路保護代線保護的運行經驗，220kV電網旁路代路縱聯(lián)保護通道在切換過程中也存在著一些亟待解決的問題。為了為超高壓電網繼電保護采用高性能的通道提供比較好的硬件基礎和提高電網繼電保護服務質量，我們在未來還需要對光纖網絡展開進一步的研究和實驗，同時各行業(yè)和專業(yè)間的良性溝通和有效協(xié)調（如工程設計、運行、通信、保護等與電力相關的專業(yè)）也是必不可少的中堅力量，同時我們還應該對旁路保護與被代線路保護的硬件和軟件特點進行比較和分析?？傊?，光纖通道在以后超高壓電網繼電保護中的應用有廣大的發(fā)展前景，我們要繼續(xù)不斷進行研究以盡量解決新問題、培養(yǎng)新思路。

參考文獻

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