微机纵联保护几个问题的探讨

微机纵联保护几个问题的探讨闫江海运城供电分公司，山西运城，044000摘要：对220kV高压线路纵联保护的工作方式，功率倒向问题进行了探讨，并提出了改进意见。通过对传统高频闭锁式和光纤允许式保护的分析比较，介绍了一个站同时旁带此两种保护的构成方式及他们的优缺点。关键词：纵联保护；闭锁式；允许式；功率倒向在以往的 220kV线路保护中，纵联保护常与收发信机配合组成专用闭锁式的高频保护。随着光纤通信技术的发展，由纵联保护和数字接口装置配合组成的光纤允许式保护开始应用，本文通过对允许式和闭锁式保护的原理和逻辑进行比较，提出在通道改为光纤后采用允许式保护是合适的选择；通过对RCS-900系列保护和PSL-600系列保护在处理功率倒向时采取的方式进行比较，对功率倒向问题进行了有益的探讨。1 闭锁式和允许式的选择纵联保护有闭锁式方向或距离，允许式方向或距离保护和分相电流差动保护。还有采用混合式和解除闭锁式，但我国很少采用。闭锁式保护的原理是利用故障线路相邻元件功率为负的一端发出使线路两端保护闭锁的信号，而对于故障线路两端则不需要根据功率为正或阻抗为正使保护动作于跳闸，这样就可以保证在内部故障并伴随有通道的破坏时（例如通道所在的一相接地或断线），保护仍然能够动作，这是它的主要优点1。但在此种方式下 ,系统正常运行时高频通道无高频电流，高频通道上的设备有问题不易发现，高频通道的检查只能靠手动或者定时自动完成 ,在高频通道发生故障时 ,运行人员往往不能迅速发现 ,此时发生区外故障时 ,高频保护将误动作。允许式保护在区内故障时，必须要求收到对端的信号才能动作，因此就会遇到信号通过故障点时衰耗增大的问题，这是它的一个主要缺点。最严重的情况是区内故障伴随有通道破坏，例如发生三相接地短路等，造成允许信号衰减过大甚至完全送不过去，它将引起保护的拒动。通常通道按相相耦合方式，对于不对称短路，一般信号都可通过，只有三相接地短路，难于通过。闭锁式，允许式比较见下表1序号项 目闭 锁 式允 许 式1元件正方向测量元件加反方向闭锁元件一般只装正方向测量元件2信号的作用信号作为闭锁保护反方向故障发讯，正方向故障停讯信号作为允许保护跳闸反方向故障不发允许信号，正方向故障发允许信号3通道采用快速通道(3-5ms)，调幅(AM)式(on/off)，正常无信号，无监视，安全性差采用中速通道(15ms)，移频FSK式，正常发监频(fG)，即正常通道有监视，较安全。正向故障时，ffT(跳频)f250-500Hzf=f-fT4通道耦合方式采用相地耦合，信号在完好线路上传输采用相相耦合，fT有可能要通过故障点。除三相短路又接地外，一般其他故障皆能通过。5安全性及可靠性通道坏，区外故障将误动，安全性差；内部故障，仍然正常动作，可靠性高通道坏，外部故障，不误动作，安全性高；内部故障，将拒动，可靠性低过去由于信号的传送主要是通过电力线载波，综合比较以上两种方式，闭锁式保护由于具有独特的优点在电力系统中得到了广泛应用。但是也发生了多起由于通道或收发信机原因造成的区外故障误动事故。例如1995年 3月 24日太原供电局南社变电站,220kV冶南线冶峪233开关LFP-901A高频保护在区外故障时因YBX-1K收发讯机抗干扰性能不良而引起误动掉单相，重合成功。另一例1995年 5月 4日晋中供电局，平遥变电220kV社平线，平侧 238开关在母线三相短路时未发闭锁信号造成对侧 211开关CKF-1误动2。根据笔者理解，闭锁式和允许式保护的最大区别就是闭锁式保护有可能因收发讯机不发讯而发生误动，而允许式保护则不会。据统计表明，高压线路保护的不正确动作多和收发信机或载波通道有关。正是由于电力线载波保护存在种种缺陷，近几年来光纤通讯发展又非常迅速，所以光纤保护开始大面积推广使用。采用复用光纤或微波通道后，闭锁式保护不再具有优势，因此，复用光纤或微波通道不选用闭锁式保护，而选用允许式方向或距离保护和分相电流差动保护方式3。但因光纤保护还未大批量投入使用，大量的高压线路保护还是使用高频闭锁式保护。因为旁路开关带路时切换保护通道的方式多为切换收发讯机（就是指旁路保护屏本身不装设收发讯机，而是将线路保护屏上的收发讯机切换至旁路保护用），当部分开关因为采用复用光纤通道而采用允许式保护后，在旁路代线路时 ,需在允许式和闭锁式之间进行切换 ,回路较为复杂 ,不利于运行人员掌握3 。在运城电网中存在大量这样的情况，经考虑，我们选用了允许式光纤方向和距离保护。只是在旁带切换接线中作了改动，接线如下。 图1 构成闭锁式保护 图2 构成允许式保护比较以上构成方式，旁路保护旁带闭锁式线路保护时是把保护发信接到收发信机的起动发信，而旁带允许式线路保护时是把保护停信接到光纤数字接口装置的保护发信，这是二者的唯一区别，其它接线方法相同，回路并不复杂。2 功率倒向问题在环网中发生故障时，短路功率的方向可能发生转换（简称功率倒向）。图3示出了这种情况。图中假设故障发生在线路L1上靠近N侧的D点，断路器4Q先于断路器3Q跳闸。在断路器4Q跳闸前，线路L2中的短路功率由M侧流向N侧（如图中实线所示），线路L2的N侧的反方向元件D-动作，正方向元件D+不动作，向M侧发闭锁信号，保护不动作。在断路器4Q跳闸后，线路L2中的短路功率倒向，如图中虚线所示，N侧的正方向元件D+动作，停止发信并准备跳闸，此时M侧的方向元件将返回向N侧发闭锁信号。但是可能N侧的方向元件动作快，M侧的方向元件返回慢，于是有一段时间两侧方向元件均处于动作状态，造成线路L2的保护误动。实际运用中对功率倒向一般采用两种措施，即延时停信和延时跳闸。RCS-900系列保护是采用延时跳闸，PSL-600系列保护是采用延时停信。通过以上分析可知，对线路L2，N侧保护是由反向变为正向，M侧保护是由正向变为反向。 L1 D3Q 2Q L2 1Q 4Q M侧 N侧图3 功率倒向示意图RCS-900系列保护延时跳闸方法如下：当起动元件动作后收发信机收信后经过一段时间T1后尚未跳闸就认为是外部故障,于是将保护闭锁一段时间（T3），以避开两侧方向元件都处于动作状态的时间。即在T1时间后出口要带延时，WXB-11、15型保护也是采用了此种方法。它的缺点是如果紧接着发生内部故障则保护的动作有延迟。图4中T1、T2为延时动作，T3为延时返回。图4 功率倒向判别回路PSL-600系列保护延时停信方法如下：在反向元件动作10ms后，投入功率倒向延时回路，在反向转正向故障时，近故障侧纵联保护延时40ms停信（允许式为发信）。此时远故障侧纵联保护由于功率倒向延时回路没有起动，保护动作不带延时，按正常逻辑执行。这种功率倒向判别方法的优点是在非全相运行、扰动导致起动元件动作等没有功率倒向的情况下又发生线路故障时，不会增加纵联保护的动作延时5。比较以上两种方式，发现RCS-900系列保护无论在反向转正向还是在正向转反向故障时，两端都加延时，这样在功率倒向过程中如果紧接着发生内部故障，则保护的动作有延迟。另外，RCS-900系列保护当保护起动35ms内无判内部故障信号出现，才进入功率倒向逻辑。而现在保护动作速度越来越快，如图3所示，假设断路器4Q在保护起动25ms时快速跳闸，此时，对线路L2，N侧保护是由反向变为正向，M侧保护的正方向元件还没有返回，相当于内部故障，且还没有加功率倒向逻辑，保护能动作。这种情况，就有可能在非全相过程中出现误动。所以笔者认为PSL-600系列保护在处理功率倒向问题时的方式比较合理。3结束语通过对以上问题的讨论，加深了对高压线路纵联保护原理的理解，对工程技术人员掌握和分析此类问题有一定的借鉴意义。参考文献1南京南瑞继保电气有限公司RCS-900系列高压微机线路保护装置培训教材 2002.11.2刘彦梅，陈佩琳.山西电网继电保护运行情况和选型配置，山西电力技术，1996, (5)，21-243王颖，王玉东超高压线路纵联保护配置方案J电力系统自动化2002,26(22)，62-65.4李颖,王家华,钱国明PSL600系列数字式高压线路保护采用数字通道的设计电力自动化设备2002,229，57-58.5PSL602(A、C、D)数字式线路保护装置技术说明书国电南京自动化股份有限公司2003.3Discussion on several problems about pilot protection based on microcomputer YAN Jiang-hai（shanxi yuncheng power supply company，yuncheng，shanxi 044000，China ）Abstract: The paper discussed two problem, for example, the running mode of 220kV pilot protection, changing power direction. And gave the improvement opinions. Through the analysis and comparison of the traditional permissive logic and blocking logic, It is introduced that the composing mode when bypass breaker used as line breaker using the high frequency blocking log