線路旁代時高頻保護與收發(fā)信機配合問題探討

陳曉，葛亞明

（南京供電公司，江蘇南京210008）

在220kV電網(wǎng)中，高頻保護能以不帶時延的速動段保護線路全長，因而成為高壓和超高壓輸電線路的主要保護方式，在保證電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定運行方面發(fā)揮著重要作用。然而，近年來一些收發(fā)信機與保護配合不當所引起的高頻保護誤動的事例卻說明，收發(fā)信機與保護一旦配合不當將引起嚴重的后果。例如，保護與收發(fā)信機接線錯誤、收發(fā)信機調(diào)試方法不當燒毀收發(fā)信機、代路時收發(fā)信機切換不正確。這些都將嚴重影響高頻保護的正常運行，造成區(qū)外故障誤動，區(qū)內(nèi)故障拒動的嚴重后果。

1 故障現(xiàn)象

2009年3月，在東善橋變電站擴建東梅2581間隔的工程改造中，碰到了這樣一個問題：新建線路保護的GXC-01光纖接口裝置要接入旁路保護WXB-11C。驗收過程中，筆者在將GXC-01光纖接口裝置自環(huán)進行試驗時發(fā)現(xiàn)，在加入正方向故障時，GXC-01收發(fā)信燈均被點亮，且保護動作于跳閘；模擬反方向故障時，WXB-11C保護雖然不動作，但是GXC-01收發(fā)信燈卻均被點亮。按其所用的允許式邏輯推斷，反方向時，保護不會起動發(fā)信。這說明，在試驗過程中，發(fā)信燈亮是不正常的。而收信燈亮是因為采用自環(huán)試驗的方式，收到自己發(fā)出的信號而被點亮。

從表面上來看，當接成錯誤的接線方式時，通道自環(huán)模擬反方向故障時，保護并沒有動作出口，貌似動作行為是正確的，如果調(diào)試人員只注意看保護有沒有動作出口，而不注意收發(fā)信燈情況的話，就會為此留下隱患。因為通道自環(huán)試驗時，本側(cè)保護既模擬了本側(cè)，又模擬了對側(cè)，保護不動作的根本原因在于正方向元件未動作。但在實際帶上通道運行中,就會發(fā)生誤動。

事實上，省外就發(fā)生過類似情況的誤動真實案例。如圖1，某220kV線路AB線，當與其相鄰的另一條220kV BC線路發(fā)生單相接地故障時，AB線路的a側(cè)保護發(fā)生誤動。

故障發(fā)生時B變電所b開關(guān)采用旁路代運行方式。旁路斷路器保護采用國電南自的WXB-11C，b開關(guān)本身保護配置RCS931（光纖差動）與PSL602（GXC-01C光纖接口裝置）的雙保護。在線路旁代時，調(diào)度將RCS931保護改為信號狀態(tài)，PSL602的高頻收發(fā)信機則需要與旁路斷路器保護WXB-11C進行配合，以確保線路旁代時仍有全線速動保護。

針對驗收時發(fā)現(xiàn)的不正確現(xiàn)象，進行了分析查找，并結(jié)合上述AB線路a側(cè)保護誤動的案例，改進了接線方式，排除了重大安全隱患。

2 原因分析

要想弄清楚a開關(guān)保護誤動的原因，首先有必要了解一下閉鎖式保護的原理。

常規(guī)的閉鎖式保護收發(fā)信機在正常運行時，裝置不向通道傳送任何信號；當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，保護裝置“啟動發(fā)信”節(jié)點動作，啟動收發(fā)信機發(fā)信，經(jīng)功率放大，線路濾波后送至高頻通道（見圖2）。這一“發(fā)信”的過程將持續(xù)5～10ms。閉鎖式保護發(fā)信的目的是為了確認通道是否完好。保護裝置在判斷通道正確完好之后，再根據(jù)方向元件的動作情況來決定是否起動停信接點（有的保護是利用保護的起信接點返回來啟動收發(fā)信機停信接點，稱為單觸點方式，如LFP-901保護）。如果此時保護的方向元件判斷為正方向故障，同時收不到對側(cè)的閉鎖信號，本側(cè)保護動作跳閘。

按照以上的分析，WXB-11C保護與收發(fā)信機（以閉鎖式邏輯）的配合接線情況應(yīng)該如圖3所示。

上述的事故案例中，因為旁路斷路器保護需要與一次運行方式相配合，實現(xiàn)對每一條線路旁代運行時均具備全線速動功能，而各條線路的高頻收發(fā)信機頻率是不同的，故旁路斷路器保護無法配備高頻收發(fā)信機。

線路旁代時，通過切換把手將被代線路收發(fā)信機切換到與旁路斷路器保護相配合。而具體到本次案例，則是由旁路斷路器的WXB-11C保護與線路保護的GXC-01光纖接口裝置相配合。

在系統(tǒng)中高頻保護大部分采用的是閉鎖式邏輯。這是因為220kV載波通道采用了“相-地制”方式，高頻信號的衰減相對較大。當線路故障時載波通道可能遭到破壞，高頻信號的衰減還會進一步增大，以至于可能收不到高頻信號。而采用閉鎖式高頻保護時，收不到高頻信號正是保護跳閘的條件之一，因此，不會影響保護工作的正確性。

如果采用的是允許式，則存在拒動的可能性。而光纖縱聯(lián)保護通道由于不受電網(wǎng)運行工況的影響，不論線路發(fā)生單相或兩相接地故障，均不會像電力載波通道那樣發(fā)生通道阻塞，也不存在電力載波的頻率擁擠問題。因此，光纖通道的安全性和可靠性都要比高頻通道好的多。

另外，高頻保護是通過線路兩側(cè)交換高頻信號來確定故障范圍，不能進行兩側(cè)的電氣量數(shù)據(jù)交換，光纖通道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也是載波通道無法比擬的。當旁路保護WXB-11C與GXC-01C光纖接口裝置相配合時，采用的傳輸通道是線路保護的光纖通道。因此，在江蘇電網(wǎng)中，均將WXB-11C的邏輯整定為允許式。

因此，有必要看看WXB-11C保護以允許式方式與GXC-01配合時的動作邏輯：在正常運行時，裝置不向通道傳送任何信號；當保護正方向元件動作后，保護裝置“停信”節(jié)點動作，啟動收發(fā)信機發(fā)信，送出允許信號，收發(fā)信機的“發(fā)信”燈被點亮。如果是區(qū)內(nèi)故障，對側(cè)正方向元件動作的同時接收到本側(cè)發(fā)來的允許信號，“收信”燈被點亮，保護動作跳閘。高頻保護與收發(fā)信機以允許式接線示意見圖4。

可以看出，與閉鎖式保護最大的差別就在于GXC-01光纖接口裝置的“啟動發(fā)信”要接在保護裝置的停信接點，而非接在發(fā)信接點上。這是因為對于WXB-11C保護而言，無論保護的控制字整定為允許式還是閉鎖式邏輯，保護裝置的“停信”節(jié)點均是一個正方向元件動作時才閉合的觸點。

而“起信”節(jié)點只是一個專用于閉鎖式邏輯的節(jié)點，沒有方向性，只要保護的起動元件動作，該節(jié)點就會閉合。

如果施工人員想當然的把GXC-01光纖接口裝置的“啟動發(fā)信”接到了WXB-11C保護裝置的“起信”接點上，那樣高頻保護就會失去方向性，也就是說，在發(fā)生反方向故障時，對側(cè)高頻保護會誤動。

3 排查過程

回到故障案例中，在BA線路旁代，且B側(cè)為錯誤接線方式的情況下。BC線發(fā)生故障時，a側(cè)保護感受為正方向故障，b側(cè)保護雖然感受為反方向故障，但保護裝置的啟動元件動作，“起信”節(jié)點閉合，啟動GXC-01光纖接口裝置向?qū)?cè)發(fā)信；a側(cè)保護正方向元件動作同時收到了對側(cè)發(fā)來的允許信號，保護動作出口。

經(jīng)過分析排查，現(xiàn)場保護班人員將疑點集中在GXC-01光纖接口裝置與WXB-11C保護的二次聯(lián)系上。查看最初設(shè)計圖紙，保護裝置的“啟動發(fā)信”節(jié)點確實接到了收發(fā)信機的“保護發(fā)信”上。

施工人員按圖施工，就接成了如圖5的方式，導(dǎo)致高頻保護失去方向性。將接線方式改為圖4所示的正確接線方式后，問題得到了解決，避免了重大的安全隱患。

4 進一步的思考

目前南京地區(qū)比較老的220kV變電站均為一次有旁路接線方式。旁路保護多采用WXB-11C，且以前的線路保護均為主保護采用高頻保護方式，標準配置為LFP-901加WXB-11C，采用閉鎖式通道。在最近的更換保護周期中，各條線路保護均更換為RCS931和PSL602（帶GXC-01C光纖接口裝置）,（使用PSL602而不使用光纖差動邏輯的PSL603就是為了旁路代時可切換至旁路使用）均為采用專用光纖式通道。這樣的話，在線路旁代時，WXB-11C（允許式）與GXC-01（允許式）的配合問題就成為了一個非常普遍的問題。而設(shè)計、施工和調(diào)試人員如果對保護與收發(fā)信機配合的原理把握不夠透徹的話，就很容易犯類似錯誤，而這所導(dǎo)致的后果將是非常嚴重的。

5 結(jié)束語

作為一名合格的繼電保護調(diào)試人員，必須對試驗過程中的每個現(xiàn)象都做到心中有數(shù)，不遺漏任何一個可疑的信號和動作行為。對任何一個可疑點要進行細致而準確的分析，而不能被看似淺顯的結(jié)論所蒙蔽，這樣才能確保電網(wǎng)的安全運行。

[1] 國家電力調(diào)度通信中心．電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答(第二版)[M].北京：中國電力出版社，2000．

[2] PSL 602（G）數(shù)字式線路保護裝置技術(shù)說明書[S]．國電南京自動化股份有限公司，2004．

[3] 蘇文博，李鵬博，張高峰．繼電保護事故處理技術(shù)與實例[M].北京：中國電力出版社，2002．

[4] 金建源著.輸電線路高頻保護[M].北京：水利電力出版社，1987．