330kv 线路保护改造相关问题分析

330KV线路保护改造相关问题分析张鹏宁夏中卫供电局,中卫市755000摘要本文通过对高频闭锁式距离保护和光纤允许式距离保护进行比较，分析光纤允许式距离保护的优势。同时，根据光纤允许式距离保护原理，结合某变电站330KV线路保护改造过程中遇到的问题，分析改造的可行性，同时也为此类改造工作提供借鉴和参考。关键词光纤；纵联保护；改造；0引言随着光纤通信技术的快速发展，用光纤作为继电保护通道使用得越来越多，这是目前发展速度最快的一种通道类型。国家电网公司下发的线路保护及辅助装置标准化设计规范中也明确提出线路纵联保护应优先采用光纤通道。最近，各地将高压线路纵联保护由高频载波通道改造为复用光纤通道的趋势正日益增加。由于光纤通道由收发两根芯线组成，从而无法实现闭锁式保护所需的闭锁信号自发自收，因此闭锁式保护采用光纤通道后必须改变为允许式保护。目前，某变电站将两条330KV线路许继电气WXH802/A高频闭锁式距离保护改造为光纤允许式距离保护，并取得了良好的效果。1高频闭锁式距离保护和光纤允许式距离保护性能比较相对于高频闭锁式距离保护，光纤允许式距离保护优势明显（1）从通道损耗来说，载波通讯是利用高频电流在输电线路及大地之间的传输实现的。电力线载波通道的损耗与载波通道耦合方式、线路长度、通道工作频率、通道终端数有关，通道损耗数值变化大。近期随着光纤生产工艺的不断发展，在纵联保护工作波长1330NM附近，光纤衰减可降至02DB/KM。光纤通讯的低损耗，使纵联保护的信号得以真实、准确地传输。（2）从干扰性来说，电力线载波通道是将输电线路经高频加工形成的，输电线路上发生的所有电的现象，不可避免的对载波通道产生干扰；首先是系统操作、雷击等产生的过电压以陡峭的电压波，通过耦合电容器、结合滤波器侵入到高频收发信机中而形成脉冲干扰，这种干扰的主要危险是损坏收发讯机的电子元件，若装置过电压保护措施不力，将引起严重后果；其次是电晕和绝缘子放电产生的含有多次谐波的干扰电压，在频谱图上占有很宽的频带而对载波通讯形成分布干扰。而光纤通道脱离了与输电线路的直接联系。线路故障、操作、电晕等电现象不会对光纤通讯造成干扰，高压线、雷击等也不会影响光纤的通讯质量。光纤为非金属的介质材料，光纤内传输的是光而不是电，因此，光纤通讯不受外界电磁干扰。同时，现在广泛采用的光纤复合架空地线OPGW光缆是采用不锈钢管层绞式结构，抗拉强度高、结构紧凑，可降低冰荷和风荷，极大提高了光纤的机械可靠性。光纤通讯的自动交换功能使光纤通讯网络具有网络恢复和自愈能力，而电力线载波通道不具备这一能力。（3）从保护动作时间比较来看，以许继WXH802/A为例，将其改造为光纤允许式距离保护后不用考虑之前高频闭锁式距离保护中因通道传输延时等原因带来的需要增加8MS延时的问题，因此，光纤允许式距离保护动作相对较快。（4）从运行维护的角度来说，电力线载波通道的完好性关系到保护能否正确动作。因此高频保护都在保护屏装设置专门的通道试验按钮，每天由两侧运行人员在固定时间手动发讯来检验通道的完好性，这种检测手段不仅麻烦，而且对通道故障的检测并非实时性的，不能及时发现通道故障。光纤通道可利用低频信号的接收、发送不断地测试通道的完好性，发现异常立即发出报警信号，为及时发现异常、排除故障提供了帮助。由此可见，将线路纵联保护由高频闭锁式距离保护改造为光纤允许式距离保护意义重大。2光纤允许式距离保护原理如果在输电线路每一侧都装有两个方向元件一个是正方向方向元件F，其保护方向是正方向短路时动作，反方向短路时不动作；另一个是反方向方向元件F_，其保护方向是反方向短路时动作，正方向短路时不动作。如图1（A）所示，图中表示动作、表示不动作。故障线路的特征是两侧的F元件均动作，两侧的F_元件均不动作。而非故障线路的特征是至少有一侧（近故障点的一侧）的F元件不动作，而F_元件可能动作。所以综合比较两侧方向元件的动作行为可以区分故障线路与非故障线路。在光纤允许式距离保护中由F动作而F_不动作的一侧向对侧发允许信号，这样图1（A）中故障线路NP两侧都向对侧发允许信号。对每一侧来说从收到对侧信号知晓对侧的F动作而F_不动作，再判断本侧也是F动作而F_不动作，两个构成与逻辑发跳闸命令，所以故障线路两侧都能跳闸。在非故障线路MN上，近故障点的N侧虽然收到对侧的允许信号，但是由于本侧F不动作F_可能动作，与逻辑没有输出不会跳闸。远离故障点的M侧虽然本侧的F可能动作F_不动作，但由于从来没有收到对侧的允许信号而知晓对侧F不动作F_可能动作，与逻辑也没有输出不会跳闸，所以非故障线路两侧保护都不发跳闸命令。简略原理框图如图1（B）所示。上述的与逻辑由与门2来完成，收到信号是与门2的动作条件之一，所以该信号是允许信号。总结上述分析，保护能发出跳闸命令一定要满足下列条件起动元件起动；F_元件不动作；F元件动作；同时满足上述三个条件向对侧发允许信号。收到对侧的允许信号。同时满足上述四个条件8MS后发跳闸命令。FMSENREPFF1F23FA保护原理图动作不动作起动元件T80FFXS1F212通道跳闸B简略原理框图图214超范围允许式纵联方向保护原理及简略原理框图图1光纤允许式距离保护原理图3针对光纤允许式距离保护与高频闭锁式距离保护原理的不同以及WXH802/A型保护装置的应用情况，改造过程如下31通道改造由高频载波通道更换为光纤通道，相应通讯设备需更换由于改造后采用的是复用光纤通道，不需要单独进行专用光纤的敷设，具备良好的可行性。仅需拆除原屏所带的SF960收发信机，安装ZSJ901数字光纤接口装置，将ZSJ901数字光纤接口装置与通讯机房的通信接口设备MUX机相连接，从而实现线路两侧交换电气量变化信号。两侧通道连接方式如图2WXH80/A本侧保护装置ZSJ901光纤接口装置光发光收MUX2通信接口数字传输设备WXH802/A对侧保护装置ZSJ901光纤接口装置光发光收MUX2通信接口数字传输设备发信收信发信收信图2改造后线路两侧通道连接图32二次回路改变改造为光纤允许式距离保护后，相应的二次回路也发生变化。相比改造之前，保护装置在与通讯接口装置的配合原理上基本是一样的，都是保护装置开出相应的接点至通讯接口装置，通讯接口装置在收到对侧信号时开出至保护装置。所不同的是根据WXH802/A保护装置逻辑，改造为光纤允许式距离保护后，装置在判别为正方向故障时驱动停信继电器，因此需将保护装置停止发信接点引入至光纤接口装置的命令1输入处。图3为改造前保护装置与高频收发信机接点联系图，图4为改造后保护装置与光纤接口装置联系图。1N2BN0启动发信D14停止发信A,C公共端（2V）1N3P收信输入1N30V收信输出WXH82/A保护装置SF960收发信机通道实验图3改造前保护装置与高频收发信机接点联系图1N2D1N9停止发信C01N34命令输出WXH802/A保护装置ZSJ90光纤接口装置65通道告警1N3P收信输入V命令输入V开入至测控屏图4改造后保护装置与光纤接口装置接点联系图由于收到允许信号是光纤允许式距离保护动作的先决条件，通道的正常与否就显得尤为重要。正常运行时，光纤通道可利用低频信号的接收、发送不断地测试通道的完好性，因此应将相应的通道告警信号接入到测控装置。33定值设置的改变在改造为光纤允许式距离保护之后，必须将纵联保护控制字第2项FYTD（复用通道方式）投入，同时将控制字第3项BSS（闭锁式）退出，才能使保护装置工作在允许方式下。改造完成后需进行保护整组试验及两侧保护联调。正常运行时应密切注意通道情况，若通道出现异常，应立即汇报调度，以便及时处理。4结束语随着光纤通讯技术的发展，在纵联保护通道的选用上，采用光纤通道已经成为一种趋势。将传统高频闭锁式距离保护改造为光纤允许式距离保护意义重大，将逐渐在电网中大量采用。参考文献1国家电网公司企业标准线路保护及辅助装置标准化设计规范中国电力出版社20083