220 kV线路由旁路开关代出线开关时高频距离保护分析

高 峰,韦 良

（济南供电公司，山东 济南 250012）

0 引言

2001年8月1日实施的 《山东电网继电保护调度运行规定》中规定：由旁路开关代出线开关或旁路开关恢复备用，在开关并列过程中，应停用各侧的高频保护。旁路开关代路时切换出线开关的高频距离保护。

2009年9月新颁发的 《山东电网继电保护及安全自动装置运行管理规程》第6.1.7条规定：由旁路开关代出线开关时，应将一套纵联保护切换成旁路运行，倒闸操作结束后停用另一套纵联保护；旁路开关恢复备用前，应将停用的纵联保护投入运行，倒闸操作结束后将旁路运行的纵联保护切回本线路运行。

前一种情况下，在旁路开关代出线开关倒闸操作过程中，线路失去了能瞬时切除故障的纵联保护，保护将不能在最短的时间内切除该线路的故障。新规定施行后，倒旁路操作过程中线路开关和旁路开关各有一套纵联保护。目前，现场220 kV旁路开关只配置了高频闭锁距离保护，因此，在220 kV线路由旁路开关代出线开关前，只将高频闭锁距离保护切换到旁路运行。

1 高频闭锁距离保护工作原理

高频闭锁距离保护的工作原理，是利用距离保护的启动元件和距离方向元件控制收发信及发出高频闭锁信号，闭锁两侧保护的原理构成，它能使保护无延时地切除被保护线路任一点的故障。其构成原理如图 1所示， 图 1中，ZⅠ、ZⅡ、ZⅢ、 分别表示Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段阻抗测量元件，tⅡ、tⅢ为延时元件，Ⅲ段作为启动元件启动收发信机发出高频闭锁信号，并经过延时tⅢ动作于跳闸。Ⅱ段距离元件ZⅡ用来判定故障点的方向是否在保护的正方向，启动后闭锁本端发信机。它一方面启动时间元件经过一定延时tⅡ后跳闸，同时，还可以经过一收信机闭锁继电器的闭锁触点瞬时跳闸。当 k1点短路时，ZⅡA、ZⅢA、ZⅠB、ZⅡB、ZⅢB均启动，且故障在B侧断路器的距离一段范围内，因此B侧断路器立即跳闸。由于ZⅡB动作，B侧KM1动作，停发B侧高频信号，同理A侧也停发高频信号，A侧收信机收不到高频信号，KM2继电器常闭触点保持接通，ZⅡA不带延时地立即跳开A侧断路器，实现高频闭锁距离保护的全线速动。当k2点短路时，ZⅡA、ZⅢA、ZⅢB动作，B 侧发信机发出高频信号，而B侧的距离Ⅱ段不动作，不会闭锁B侧的发信机。闭锁信号被A侧收信机接收，KM2常闭触点打开，A侧保护Ⅱ段以 tⅡ延时跳A侧断路器（若B母线右侧断路器或其保护不动作时）。

图1 高频闭锁距离保护原理

2 现场操作过程对比

根据2009年版 《山东电网继电保护及安全自动装置运行管理规程》，现场倒旁路的操作步骤进行了相应的变更，具体过程对比如下：

2.1 原有的倒旁路过程

1）停用线路距离高频、方向高频保护；

2）旁路改定值,合旁路开关对旁路母线充电；

3）合线路的旁路刀闸；

4）停用线路和旁路零序3、4段保护；

5）合旁路开关，拉线路开关；

6）投入线路和旁路零序3、4段保护；

7）将线路开关高频闭锁距离保护通道切旁路运行；

8）检查通道良好后，投入旁路开关距离高频保护。

2.2 按照新规程的倒旁路操作过程

1）旁路改定值，将高频距离保护切换至旁路运行；

2）合旁路开关对旁路母线充电；

3）合线路的旁路刀闸；

4）停用线路零序3、4段保护，停用旁路零序3、4 段保护；

5）合旁路开关，拉线路开关；

6）投入旁路零序3、4段保护；

7）停用线路开关高频方向保护。

3 操作过程中故障分析及建议

按照原《山东电网继电保护调度运行规定》，在倒旁路的过程中，当线路上发生故障时（图1），由于失去了能够全线速动的高频保护，如果故障点位置在K1，B侧保护的距离Ⅰ段能够瞬时动作，而A侧保护的距离Ⅱ段需要经延时tⅡ后跳闸。由此可以看出，按照原规定，即使发生区内故障的时候，两侧保护也有可能不是全部无延时切除故障，这对于电网的暂态稳定是有害的。

按照新的规程，当倒旁路的过程中在区内K1点发生故障的时候，若旁路开关尚未合好，则由线路开关的另外一套高频保护瞬时动作跳闸。若旁路开关已合好而尚未将线路开关拉开时，无论线路开关是纵联差动保护，还是高频闭锁方向保护，A、B两侧的保护都能瞬时动作，将A、B侧的线路开关跳开。旁路开关也会由高频闭锁距离保护动作瞬时跳开。若A侧旁路开关已合好，A侧的线路开关也已经拉开，则由切换好的高频闭锁距离保护瞬时动作跳闸。由此可见，按照新的规定，线路发生故障时，两侧保护始终都能瞬时动作，将开关跳开，有利于设备的安全运行和电网的暂态稳定。

另外，在倒旁路开关操作前，要求先对旁路母线充电。此时若旁路母线有故障存在，相当于上面讲的k2点发生故障，通常旁路开关只配备一套主保护，如果不能正确动作，出线1对侧高频闭锁距离保护就会动作，使开关跳闸。单母线带旁路接线图如图2所示。

图2 单母线带旁路接线图

现场运行人员在进行旁路开关代出线开关运行的倒闸操作时，建议先对旁路母线充电良好后，再将高频距离保护切换成旁路运行，防止本站旁路母线有故障时，人为扩大事故范围。

4 结论

通过以上分析可以发现，2009年版《山东电网继电保护及安全自动装置运行管理规程》充分发挥了220 kV线路双保护配置的优点，严格执行新规程的倒旁路规定，就能将保护切除线路故障的时间缩减到最小，有助于电网的安全稳定运行。