水電站220kV線(xiàn)路保護(hù)的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)

邱竟超

摘要：對(duì)于220千伏線(xiàn)路主保護(hù)來(lái)講，它的安全與可靠運(yùn)轉(zhuǎn)，同電網(wǎng)與水電站設(shè)備工作息息相關(guān)，以某水電站的220千伏線(xiàn)路保護(hù)為例，概述其選型、配置以及優(yōu)化等狀況，根據(jù)電網(wǎng)發(fā)展需求，并且基于以往高頻保護(hù)現(xiàn)狀，進(jìn)一步優(yōu)化成雙光纖差動(dòng)保護(hù)，總之通過(guò)下文的探究，旨在能為有關(guān)人士提供借鑒。

關(guān)鍵詞：水電站;線(xiàn)路保護(hù);光纖保護(hù);保護(hù)裝置;220kV

引言

在某水電站中共存在裝機(jī)6*180兆瓦，一年的發(fā)電量設(shè)為27.5億千瓦時(shí)。電站共有六臺(tái)發(fā)電機(jī)組，在發(fā)變組單元作用之下，同220千伏系統(tǒng)進(jìn)行連通，采取雙母線(xiàn)接線(xiàn)形式，它為主力調(diào)峰電站，故而對(duì)于線(xiàn)路主保護(hù)來(lái)講，其可靠、正常運(yùn)轉(zhuǎn)是非常關(guān)鍵的。

1.220千伏線(xiàn)路與改造前保護(hù)情況

該水電站的4號(hào)、5號(hào)以及6號(hào)機(jī)組，基于發(fā)變組單元的作用，同電網(wǎng)進(jìn)行連通，系統(tǒng)電壓達(dá)到220千伏，配有SF6開(kāi)關(guān)站，利用干式電纜，將其同系統(tǒng)線(xiàn)路進(jìn)行連通，一共計(jì)三回出線(xiàn)，在3回線(xiàn)路中，設(shè)計(jì)有縱聯(lián)主保護(hù)，都屬于高頻通道，1、2回出線(xiàn)都同變電站進(jìn)行連通，前者的線(xiàn)路長(zhǎng)度約為79.5千米，后者的線(xiàn)路長(zhǎng)度約為33.5千米。

2.線(xiàn)路保護(hù)改造原因

220千伏線(xiàn)路保護(hù)已運(yùn)行一定的時(shí)間，保護(hù)裝置被利用了很久，達(dá)到設(shè)備的使用期限。按照繼電保護(hù)管理標(biāo)準(zhǔn)，需對(duì)裝置實(shí)行更換處理。線(xiàn)路高頻保護(hù)運(yùn)行中，因?yàn)槿狈σ欢ǖ姆€(wěn)定性，被氣候因素所干擾，常常引發(fā)通道告警，造成主保護(hù)退出運(yùn)轉(zhuǎn)[1]。伴隨現(xiàn)代化技術(shù)的進(jìn)步，比如光纖與通信，使得光纖通道得到了大力推廣，技術(shù)相對(duì)成熟。特別是聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，潮流相對(duì)大，220千伏線(xiàn)路為該省的骨干網(wǎng)，確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，體現(xiàn)線(xiàn)路保護(hù)意義。

3.改造后保護(hù)裝置與特點(diǎn)

對(duì)于220千伏線(xiàn)路保護(hù)，選取雙重化配置，該電站的3回保護(hù)線(xiàn)路，根據(jù)不一樣的廠家以及設(shè)計(jì)原理，依次配置兩套保護(hù)裝置，一是CSC-306型保護(hù)，二是PCS-985TW型保護(hù)。

（1）CSC-306保護(hù)裝置。1）CSC-306保護(hù)裝置介紹。在CSC-306保護(hù)裝置中包含著較多的成分，比如差動(dòng)保護(hù)、距離保護(hù)。對(duì)于電流差動(dòng)保護(hù)來(lái)講，它們都是快速主保護(hù)，接地以及相間距離保護(hù)，再加上過(guò)流保護(hù)等，一起組成后備保護(hù)。2）CSC-306保護(hù)裝置特點(diǎn)。設(shè)置繼電器速跳功能;通過(guò)最新算法來(lái)對(duì)電容電流實(shí)行補(bǔ)償，促使保護(hù)更靈敏;進(jìn)一步健全的同步處理，對(duì)于側(cè)、差動(dòng)電流，都可以實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)顯示;智能檢測(cè)通道，在出現(xiàn)故障的情況下，智能記載通道情況，充分體現(xiàn)狀態(tài)量;定時(shí)產(chǎn)生報(bào)告，有助于監(jiān)視通道的改變;短時(shí)間內(nèi)動(dòng)作，故障跳閘不超過(guò)10毫秒，對(duì)于線(xiàn)路中間及遠(yuǎn)處，前者的不超過(guò)15毫秒，后者的故障跳閘不超過(guò)25毫秒;在工頻該變量反應(yīng)方面，選擇了浮動(dòng)門(mén)檻，它存在較好的自適應(yīng)能力，能夠很好預(yù)防干擾，所以測(cè)量元件在確?？煽啃缘那疤嵯聦?shí)現(xiàn)特高速，對(duì)于起動(dòng)元件來(lái)講，由于有著較好的靈敏度，故而不會(huì)經(jīng)常起動(dòng)。

通過(guò)振蕩閉鎖功能，一旦出現(xiàn)故障的情況，確保距離保護(hù)能正常閉鎖，處于振蕩加區(qū)范圍，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以穩(wěn)定切除故障;先進(jìn)的重合閘方式。對(duì)于保護(hù)裝置來(lái)講，它能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)跳與遠(yuǎn)傳。當(dāng)采樣是高電平時(shí)，將其當(dāng)作開(kāi)關(guān)量，與檢驗(yàn)碼與采樣信息等，打包成一幀信息，在通道作用之下，傳遞至保護(hù)設(shè)備。在獲取一幀信息之后，需要開(kāi)展CRC校驗(yàn)，通過(guò)3次確認(rèn)，方可獲取穩(wěn)定的遠(yuǎn)跳信號(hào)[2]。在獲得該信號(hào)之后，如果整定為“0”，則需要置三跳出口，運(yùn)行跳閘繼電器，并且開(kāi)啟閉鎖功能;如果整定是“1”，則需要該設(shè)備起動(dòng)方可出口。對(duì)于遠(yuǎn)傳功能來(lái)講，它在獲取遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)之后，與跳閘出口不發(fā)生作用，僅是針對(duì)接點(diǎn)狀態(tài)，將其顯示至開(kāi)出接點(diǎn)。

（2）CSC-306C保護(hù)裝置。在CSC-306C保護(hù)裝置中包含著多項(xiàng)功能，比如充電以及過(guò)流保護(hù)，能夠借助壓板以及控制字依次選取投退。在該電站線(xiàn)路保護(hù)方面，一般是運(yùn)行這一裝置的失靈啟動(dòng)功能，在辨別元件動(dòng)作之后，將啟動(dòng)接點(diǎn)輸出來(lái)，同動(dòng)作接點(diǎn)實(shí)行串聯(lián)，當(dāng)斷路器失靈的情況下，發(fā)揮母線(xiàn)失靈保護(hù)功能。（3）CSC-336C保護(hù)裝置。對(duì)于CSC-336C保護(hù)裝置來(lái)講，它一般作用于短引線(xiàn)保護(hù)，也可以當(dāng)作充電保護(hù)。CSC-336C選擇電流比率差動(dòng)，就線(xiàn)路保護(hù)而言，它包含兩個(gè)成分，一為Ⅰ、Ⅱ段保護(hù)，二為過(guò)流保護(hù)。因?yàn)樵撍娬具x擇的為220千伏干式電纜，CSC-336C一般實(shí)行電流比率差動(dòng)，輔之閉鎖元件，能夠確保保護(hù)正確動(dòng)作，用于干式電纜保護(hù)，它的長(zhǎng)度達(dá)到400米。CSC-336C保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)該閉鎖重合閘。

（4）PCS-985TW保護(hù)裝置。1）保護(hù)構(gòu)成與通道。對(duì)于PCS-985TW裝置來(lái)講，它是將電流差動(dòng)保護(hù)當(dāng)作主保護(hù)，通過(guò)波形辨別原理，從而組成距離保護(hù)，同電流保護(hù)等進(jìn)行組合，進(jìn)而產(chǎn)生后備保護(hù)。配置分相出口，同時(shí)能夠選擇配置智能重合閘功能。對(duì)于光纖通信來(lái)講，它的速度達(dá)到2048kbit/s，同PDH接口進(jìn)行連通，傳輸電流與別的數(shù)字信號(hào)，顯著強(qiáng)化了保護(hù)性能。2）PCS-985TW保護(hù)裝置特點(diǎn)。配置電流差動(dòng)繼電器，達(dá)到速跳功能;對(duì)于零序電流差動(dòng)來(lái)講，它存在兩段，第一段延時(shí)100毫秒選跳，第二段延時(shí)250毫秒三跳;配置通道編碼，避免由于自環(huán)以及交叉，從而致使保護(hù)誤動(dòng);在TA變比缺乏一致性的情況下，能夠不對(duì)定值區(qū)實(shí)行切換;設(shè)有良好的斷線(xiàn)能力;智能檢測(cè)故障，實(shí)時(shí)體現(xiàn)閉鎖差動(dòng)保護(hù);能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方跳閘，達(dá)到對(duì)數(shù)字信號(hào)的遠(yuǎn)傳;在線(xiàn)路近處、70%處以及遠(yuǎn)處，就故障動(dòng)作時(shí)間而言，依次是不超過(guò)10毫秒、12毫秒、不超過(guò)25毫秒;良好的振蕩閉鎖功能，處于閉鎖期間，系統(tǒng)不管出現(xiàn)怎樣的故障，保護(hù)都可以短時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定地動(dòng)作;選取模數(shù)轉(zhuǎn)換，多CPU共享A/D，促使轉(zhuǎn)換更加精準(zhǔn)，并且減少了工作量。

4.改造后保護(hù)運(yùn)行效果

新改造的保護(hù)都能夠短時(shí)間內(nèi)可靠地工作，及時(shí)切除故障;采取數(shù)值同步方式，能夠很好實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的同步，僅要三個(gè)點(diǎn)，用不著調(diào)整算法以及過(guò)程，此同步方式存在著其特殊的優(yōu)勢(shì);存在較多的因素能夠干擾到保護(hù)性能，尤其是通信的可靠，所以裝置全面監(jiān)視了通信，開(kāi)展CRC校驗(yàn)錯(cuò)誤舍棄，通信所獲取的幀數(shù)恒定，針對(duì)丟失幀數(shù)，若其超過(guò)定值報(bào)通道中斷，在出現(xiàn)以上現(xiàn)象之后保護(hù)智能閉鎖;在通信被恢復(fù)的情況下，智能恢復(fù)保護(hù)[3]。處于正常狀態(tài)體現(xiàn)誤碼率，便于對(duì)通道進(jìn)行監(jiān)視。在保護(hù)裝置中都配有光纖通道，運(yùn)轉(zhuǎn)中若出現(xiàn)主通道故障，則切換至備用通道。通過(guò)實(shí)踐得知，這一設(shè)置方式，顯著強(qiáng)化了線(xiàn)路保護(hù)的穩(wěn)定性。

結(jié)論：光纖通道介質(zhì)存在諸多優(yōu)勢(shì)，能夠很好抵抗電磁的影響，衰耗不高，能夠?qū)﹄妶?chǎng)絕緣等，伴隨光纖網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，在繼電保護(hù)方面使得光纖保護(hù)得到大力推廣。將光纖當(dāng)作通訊介質(zhì)，促使了通信更為可靠。電流差動(dòng)保護(hù)對(duì)比兩側(cè)電流量，它不被負(fù)荷電流所干擾，不作用于系統(tǒng)振蕩，存在理想的選取性，可以短時(shí)間內(nèi)切除故障，通常來(lái)講，也存在較好的靈敏度。對(duì)于光纖差動(dòng)保護(hù)而言，其傳輸?shù)臑閿?shù)字量，因?yàn)楣饫w通道不被故障類(lèi)型所干擾，特別是抵抗電磁能力突出，所以在短線(xiàn)路保護(hù)方面，這一保護(hù)得到廣泛運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡美招.220kV線(xiàn)路保護(hù)改造技術(shù)分析——以棉花灘水電站棉鋒線(xiàn)為例[J].閩西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2021，15（04）：117-120.

[2]何根生，袁愛(ài)良，吳博.萬(wàn)家寨水電站220kV線(xiàn)路保護(hù)改造[J].信息通信，2020，（04）：177-178.

[3]王紅，曹暉.下坂地水電站220kV線(xiàn)路保護(hù)的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)[J].電網(wǎng)與清潔能源，2020，27（04）：75-77.