基于同塔双回线的线路保护在瀑布沟水电站的应用

童 松，袁 鹏，吴 敏

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源 625304）

基于同塔双回线的线路保护在瀑布沟水电站的应用

童 松，袁 鹏，吴 敏

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源 625304）

瀑布沟水电站位于四川电网负荷中心附近，装机容量3 600 M W，开关站主接线采用4/3接线，通过4回500 kV出线送出。鉴于瀑布沟水电站500 kV同杆双回线电压等级高、容量大以及其在四川电力系统中举足轻重的作用，结合瀑布沟水电站同塔双回线线路保护的特点，介绍同塔双回线线路保护在瀑布沟水电站的应用。

同塔双回线；自适应重合闸；东坡变电站；光纤通道；RCS-931E、RCS-921A

1 瀑布沟水电站开关站主接线

瀑布沟水电站开关站主接线采用4/3接线，主要包括500 kV两段母线、6串18个开关、主变进线6回出线4回。其中，布坡一线2 E、布坡二线3 E两双回线架设于瀑布沟至东坡变电站的西线杆塔上，布坡三线4 E、布坡四线5 E双回线架设于瀑布沟水电站至东坡变电站的东线杆塔上。由于布坡一线2 E、布坡二线3 E，与布坡三线4 E、布坡四线5 E接线相似，为简化问题便于分析，以下主接线图仅保留第5串、第6串设备的布坡三线4 E、布坡四线5 E主接线图，见图1。

图1 瀑布沟水电站布坡三线、四线主接线图

2 瀑布沟水电站同塔双回线线路保护配置方案

2.1 线路保护及断路器保护的配置方案

（1）线路保护装置配置（图2）

图2 线路保护及断路器保护的配置方案

瀑布沟水电站4回送出线路，每回线路配置两套完整独立的线路保护装置，根据《国家电网公司输变电工程通用设计500 kV变电站二次系统部分》（2008年1月）对500 kV同塔双回线线路保护应满足有选择性切除跨线故障的要求，要求线路应架设光纤通道，同时线路保护装置配置双套分相电流差动保护。目前，瀑布沟的水电站同塔双回线的双套线路保护装置均采用南瑞公司超高压线路成套保护装置RCS-931E。

RCS-931E是基于光纤通道以分相电流差动和零序电流差动为主体构成的快速主保护，作为同塔双回输电线路的首选保护。RCS-931E后备保护配备不依赖于通道的，在近处故障时能特高速动作、正确选相的工频变化量距离保护和由三段式相间和接地距离及二个延时段零序方向过流构成全套后备保护。同时RCS-931E具有以下特点，满足设计规范要求：

1 ）在发生跨线故障时，RCS-931E仅跳开本线路的故障相，能够满足正确选择故障相和跳开故障相的严格要求。

2 ）同杆双回线只有一回线运行的方式下，同杆双回线的继电保护装置能正确工作。

3 ）同杆双回线发生故障保护跳闸后，在非全相运行方式下，继电保护装置RCS-931E应能正确工作。

（2）断路器保护装置配置

当同杆双回线采用自适应重合闸时，RCS-931E需要相应的断路器保护装置配合完成自适应重合闸功能。由于常见的南瑞断路器保护RCS-921A无自适应重合闸功能，故瀑布沟水电站配合同塔双回线线路保护的8台中开关，选用具有自适应重合闸功能的RCS-921C。以布坡三线、四线同塔双回线为例，布坡三线线路保护RCS-931E综合布坡三线和布坡四线保护动作以及开关位置信息，将两回线三相六线作为整体考虑，保护只跳故障相；当两条线路在故障跳闸后还存在至少两健全异名相连接时，RCS-931E结合无严重故障判据，按照分相顺序重合策略发出分相重合令，再由RCS-921C根据断路器本身的状态和5052DL、5053DL断路器先合后合关系实现重合闸出口。

RCS-921C还配置了充电、失灵、死区、三相不一致、普通重合闸等保护，这些保护的原理、功能及使用与常见的南瑞断路器保护RCS-921A基本一致。

断路器操作箱配置为：CZX-22R2-P。

2.2 线路保护装置RCS-931E通道配置方案

RCS-931E线路保护为双光纤通道配置，其中RCS-931E的A通道用于线路两侧差动保护之间的电流数据及开关量信息的交换，开关量信息包括本侧保护的开关及跳闸信息，为自适应重合闸提供判别依据。

换好衣服的武成龙回到萧飞羽身边，他怀着一颗蠢蠢欲动的心瞅着斗场，脸上荡漾起噬血的渴望。萧飞羽淡淡地道：“你悟出的一招就使整套剑法有了实质性升华，以搏杀技艺而言你有了非凡的超越。”他向从容应对五名剑手狂野冲击的只手拿云投去一瞥道：“以技取巧少了深刻的感触，尤其是应对数人攻击更会落于下乘。”

RCS-931E的B通道用来和邻线交换本线开关及重合闸信息，为自适应重合闸提供信息。

线路保护装置投运初期，要求运行值班人员应定期检查光纤通道的状态，装置“通道异常”指示灯无告警，检查RCS-931E保护中“通道状态”有关通道状态统计（失步次数、误码总数、报文异常数、报文间超时数）的计数应几乎保持不变，观察其每天的增加数量不应超过10个。

布坡三线、四线线路A套保护装置RCS-931E通道连接，如图3：

图3 RCS-931E通道连接

2.3 线路保护装置RCS-931E通道配置方案

（1）发电初期时布坡三线、四线B套线路保护装置RCS-931E通道连接

《国家电网公司输变电工程通用设计500 kV变电站二次系统部分》（2008年1月）的要求，500 kV双重化的两套纵联保护的信号传输通道不应采用同一根光缆。布坡四线线路保护装置RCS-931E B套通道经布坡一线、二线OPGW光缆至东坡变电站，但电站发电初期只有架设于瀑布沟水电站至东坡变电站的东线杆塔上的布坡三线、四线及OPGW光缆投入运行，布坡一线、二线及OPGW光缆未架设。故临时租用石棉电信通信通道，布坡三线、四线RCS-931E B套装置的数据电信光缆送经雅安新棉变电站的通信装置，再经新棉变电站通信装置将数据传输至东坡变电站。

（2）石棉电信通信通道存在的问题整改措施

RCS-931E A通道通信中断后，造成以下后果：

RCS-931E的A通道用于线路两侧差动保护之间的电流数据及开关量信息的交换，若A通道发生通道异常，RCS-931E自动线路保护的闭锁差动保护、自适应重合闸，同时，见图4（线路保护远跳示意图），还会导致瀑布沟侧线路保护远跳跳对侧东坡变电站对应线路的断路器功能因通道闭锁而无法实现。同理，还会造成东坡侧线路保护远跳瀑布沟侧线路断路器功能也无法实现。

图4 线路保护远跳跳闸示意图

（3）整改方案

针对新棉变因站内电源倒闸或通信装置动力电源失电导致通讯中断的问题，在通信装置前加装双电源切换装置以及UPS系统供电，装置失电问题得以解决。

针对石棉电信通道不稳定的情况，通过加装大唐电信公司的2048kbs/s电路无损伤保护切换装置TY-3006D，通信示意图见图5：

图5 布坡三线、四线B套线路保护A通道整改示意图

TY-3006D装置接入、调试后，以布坡三线、四线OPGW光缆至东坡通道主用，石棉电信光缆至东坡通道为备用，解决了石棉电信通道不稳定造成B套RCS-931E A通道中断的问题。但可以看出，正常运行，两套纵联保护的信号传输通道采用同一根光缆，暂不满足设计规范要求。

（4）改进方案

目前，架设于西线杆塔的布坡一线、二线及OPGW光缆已投入运行，改进方案见图6，以解决两套纵联保护的信号传输通道采用同一根光缆的问题。

图6 布坡三线、四线B套线路保护A通道改进示意图

（5）RCS-931E A通道、B通道故障判别方法

RCS-931E线路保护为双光纤通道配置，A通道、B通道故障时，装置面板指示灯仅“通道异常”点亮，运行值班人员在往往判别A通道还是B通道故障遇到困难，影响故障处理判断。在瀑布沟水电站投产初期，布坡三线或四线B套RCS-931E A通道故障时常遇到。因为A通道故障会闭锁RCS-931E差动保护等功能，但B通道故障仅仅是将线路保护自适应重合闸转为常规重合闸以及启用两相联跳三相保护功能，对线路正常运行基本无影响，且B通道故障分别是本站继电保护室内的同塔双回线的相邻线路两套RCS-931E通信存在问题，因此查找、处理都较为方便。

方法1：在主菜单下，点击“显示报告”，再“自检报告”，查看“自检报告”，看报文具体报“A通道异常”还是“B通道异常”。

方法2：若是A通道故障，其对应的光电装换装置MUX-2M面板会有告警灯点亮，B套故障MUX-2M运行正常。若是B通道故障，本站相邻线路的RCS-931E面板也会有“通道异常”指示灯点亮，A套故障，本站相邻线路的RCS-931E运行正常。

3 同塔双回线的自适应重合闸投退

正常情况下，RCS-931E保护装置中的“投自适应重合闸”、“投重合闸”（普通重合闸投退控制字）以及RCS-921C中的“投自适应重合闸”、“投重合闸”（普通重合闸投退控制字）控制字均应置“1”，RCS-931E的“重合闸方式切换开关”、RCS-921C均应置于“单重”位置。RCS-931E普通重合闸把手的运行方式有如下几种：1、自适应重合闸方式；2、常规重合闸方式；3、重合闸停用方式；4、停用重合闸。RCS-921C普通重合闸把手的运行方式有如下几种：1、自适应重合闸方式；2、常规重合闸方式；3、重合闸停用方式；4、停用重合闸。由于同杆双回线采用自适应重合闸时，RCS-931E需要RCS-921C配合完成自适应重合闸功能。当运行方式发生变化时，需要该线路的自适应重合闸转为常规重合闸，或该线路的常规重合闸转为自适应重合闸，关系较难理清。根据RCS-931E自适应重合闸的无严重故障和分相顺序重合的原理，以及RCS-931E与RCS-921C的配合关系，同塔双回线的重合闸切换方式开关在不同运行方式下的状态见表1：

表1

3 结束语

随着我国高速发展的经济对电能的需求日益加强，超高压、大容量和长距离的输电线路将成为今后电网建设的主流。同塔双回线由于具有出线走廊窄、输送容量大、投资少、见效快、可提高供电可靠性、运行维护简单等优点，能很好地适应现代电力系统可靠、经济、输电容量大等要求，所以得到了广泛的应用。因此，在电子技术、计算机技术和通信技术发展的基础上，不断完善同塔双回线保护的原理和功能，确保同塔双回线输电线路安全、经济、可靠运行起着非常重要的作用。

[1]张宇辉.电力系统微型计算机继电保护教材[M].

[2]沈军,张哲,郑玉平.500 kV同杆双回线自适应重合闸方案[J].

TM774

B

1672-5387（2010）06-0108-04

2010-10-08

童松（1983-），男，助理工程师，从事水电站运行维护工作。