220kV电网旁路代路纵联保护通道切换问题的工程分析与处理

陈基顺

摘要：按时地切除两端被保护线路内部的故障会影响电力系统并列运行的稳定性和输送效率的高低，通过纵联保护的方式可对电力系统并列运行的稳定性和输送功率进行保障。文章旨在对旁路代路保护通道切换方案、保护原理进行阐述，并分析当前220kV电网旁路代路纵联保护通道切换方面存在的问题和原因，有针对性地提出可供参考的意见和建议。

关键词：220kV电网；旁路代路；纵联保护通道；通道切换；电力工程；电力系统 文献标识码：A

中图分类号：TM773 文章编号：1009-2374（2016）30-0136-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.30.066

近几年来，我国的电网技术得到了快速的发展，电压等级和电网结构方面不断优化，有望实现全国联网的工程目标。但是仍然不能杜绝继电保护拒动等事故的发生，因此对220kV超高压线路进行继电保护的工作不可忽视，同时还应该提高技术标准，加快对系统故障的及时发现和切除的速度，只有这样才能保护电力的光线电流纵差和保障高压电网的全线速动和稳定安全运行，为居民和社会提供安全稳定的用电服务。

1 旁路代路保护通道切换方案

在电网一开始出现的时候，旁路和线路继电保护的配置都十分简单，从功能上只包括对距离、零序和过流的保护，同时旁路开关和代路开关不能同时运行，这限制了全线运动和快速切除故障效果的实现。近几年来，电网技术的飞速发展带动了电网稳定性和继电保护的更高标准，这促使我们去研究和运用线路纵联保护发展尤其是高频保护方面的理论和实践。高频保护包括对旁路的保护和线路的保护，而旁路开关代路时切换高频通道有切换收发信机和切换高频电缆两种方案。

1.1 切换收发信机

切换收发信机适用于不为旁路保护屏装设收发信机而与线路保护屏共用的情形，即旁路保护屏内本身并不存在收发信机，而是当需要进行发信和收信工作时，线路保护屏内的收发信机经过切换供旁路保护使用，如图1所示：

1.2 切换高频电缆

切换通道与切换收发信机相反，旁路保护屏本身装设有旁路收发信机，可以进行频率切换的保护工作，主要工作原理如图2所示：

这两种方案各有利弊。切换收发信机不存在因切换高频电缆而带来的干扰问题，但缺点是受线路收发信机的限制较大，增加了保护屏的接线和检验线路工作的频率。而切换高频电缆的方案的优越性表现得比较明显，它的运行设备和停运设备是分开的，这可以便利线路连接和保护检验工作，是目前电网工程中旁路代路通道切换时比较常用的一个方案。

2 保护原理简述

2.1 LFP-902A高频保护原理简述

LFP-902A装置包括三个部分，分别是主体为复合式距离方向元件和零序方向元件的快速主保护、由工频变化量距离元件构成的快速I段保护、有三段式相间和接地距离及两个延时段零序方向过流作为后备的全套后备保护。前两个部分经过合成并一定角度的偏移后构成了方向元件的动作区域，第二个部分整定是根据对端系统阻抗而来的，在出现反应故障时对电阻进行过渡的作用，同时第二部分的方向性和振荡闭锁功能良好，可以预防电力系统出现系统振荡和反方向故障。

2.2 CSL-101A高频保护原理简述

CS1L01高频保护配置包括高频距离保护和高频零序方向保护两个部分，其中高频距离保护包括高频相间方向距离、高频接地方向距离保护。CS1L01高频保护配置对于切除相间故障和单相接地故障有十分重要的作用。CS1L01高频保护配置的振荡闭锁模块对元件的高频零序方向和高频负序方向进行了设置，这可以对所有不对称故障进行保护。同时还另设有一个方向阻抗元件和高频保护投入压板，方向阻抗元件具有保护三相短路的模糊识别的作用，高频保护投入压板主要是用来控制高频保护的投退，当高频保护投入压板不投时，退出高频保护只保留启动元件。

3 光纤纵联保护旁路代切换回路

3.1 收发信切换回路

为了保障电网系统的安全运行和方便日后对其进行保护和改造，变电站对线路保护的设置往往采取多样化的策略，保证线路保护和旁路保护能够在型号、保护原理及硬件配置等方面能够明显地区分出来。比如在信号传输方式方面，线路保护的旁路代收发信回路和旁路保护装置保持一致，前者若是单相式设计，则后者也是单相式设计，前者是分相式设计的思路，则后者也相应地遵照分相式设计来进行。

3.2 光纤接口装置电源切换回路

光纤信道中包括光纤接口装置，光纤接口装置的工作电源主要是选择光纤纵联保护类型的电源。如果出现了线路保护被旁路保护所取代的情况，应该相应地把线路保护电源进行切换，以防止旁路保护因检修或者其他原因而停止运行。

3.3 信道监视信号切换回路

如果旁路保护代线路保护并出现了对断路器进行检修并切断了这一间隔的测控信号电源的情形，测控信号就不能按时地到达后台以反映光纤接口装置和信道的具体情况，这是220kV光纤纵联保护旁路代切换回路方面做出的设计规定，缺点是无法全面地对监视旁路保护代路运行的状况，为了解决这个问题，可以将旁路间隔应用于光纤接口装置和信道的监视信号位置。

4 光纤纵联差动保护实际应用中应该注意的问题

4.1 保护之间的连接问题

和常规保护不同，光纤纵联电流差动保护装置连接通信设备这一过程有自己的独特之处，这表现在传输内容的性质和连接方式方面，常规保护传输的是表示命令的开关量，常用0和1表示，主要是允许信号和直跳信号，而光纤纵联电流差动保护装置传输的既有开关量，也包含数字量，这些数据要经过一系列的比较和计算后控制闸的跳动。在连接方式方面，光纤纵联电流差动保护有两种方式：一种是直接相连方式；另一种是复用方式。

4.2 同步问题

在连接复用接口和通信设备时，G703同向方式是比较常见的，而主从时钟方式可以使64kbps数据通道收发数据同步复接的要求得到满足，同时避免时钟不同步和滑马问题的出现。在装设保护元件时，接口是没有条件限制的，但主从时钟方式是必须要满足的要素，这样才能保证两端保护装置的差流同步。关于纵联电流差动保护的方式有许多种，比如专用光纤保护、复用微波保护、复用光纤保护等，这些方式的应用包含着许多繁杂的技术环节，需要现场维护人员具有专业的技术能力，确保继电保护工作的顺利进行和完成。

4.3 CT饱和问题

CT饱和问题与差动保护设计息息相关，在220kV双母线系统中，线路两端CT特性出现不一致有可能导致差流出现在保护装置内部，保护误动进一步扩大使区外故障更加难以解决。在应对CT饱和的问题方面，由于每个厂家的实际情况有所不同，所以也相应地采取了不同的策略来应对。有的厂家采用的是具有自适应制动特性的方法，但使保护的灵敏度受到了极大的限制，有的厂家应用两组CT绕组，对两侧的电流进行制动的同时也提高了自身的抗误动能力。

4.4 CT断线的判别

CT断线的判别对保护电流纵差有重要作用，如果在实际的操作过程中出现了差错，有可能导致保护误动情况的出现。为了对所有可能出现的纵差进行保护，可以采用引入不同绕组、交换线路两侧的零序电流情况的方法、根据检测电压或零序电压的变化情况来进行闭锁保护等方式，其中第二种方式的效果最好。

4.5 电容电流补偿问题

据目前中国的电力行业发展情况来看，光纤纵差电流差动保护应用的范围比较广，但应该把电容电流补偿这一问题考虑在内，使保护内预设的充电电流值真正发挥其在补偿线路电容的作用，我们没有必要每次都对电容定值进行重新整定，而是可以设定一个开入量以对电容定值的切换进行控制。综上所述，随着我国社会经济背景下通信技术的不断发展和创新，20kV高压电网继电保护的通道类型有了越来越多的选择。但是不可否认的是，我们还缺少关于220kV光纤纵联保护中的旁路保护代线保护的运行经验，220kV电网旁路代路纵联保护通道在切换过程中也存在着一些亟待解决的问题。为了为超高压电网继电保护采用高性能的通道提供比较好的硬件基础和提高电网继电保护服务质量，我们在未来还需要对光纤网络展开进一步的研究和实验，同时各行业和专业间的良性沟通和有效协调（如工程设计、运行、通信、保护等与电力相关的专业）也是必不可少的中坚力量，同时我们还应该对旁路保护与被代线路保护的硬件和软件特点进行比较和分析。总之，光纤通道在以后超高压电网继电保护中的应用有广大的发展前景，我们要继续不断进行研究以尽量解决新问题、培养新思路。

参考文献

[1] 马贤宁.220kV线路PSL602A高频纵联保护拒动分析

[J].科技风，2015，（2）.

[2] 白成亮.220kV拉东变电站智能化改造探讨[J].黑龙江科技信息，2014，（9）.