500 kV高压电缆保护装置异常动作事件的分析与处理

王龙辉，童志祥，王祖顺，孙远刚，王俊超

(乌东德水力发电厂，云南 昆明 651500)

随着SDH光纤通信设备在电力系统的普遍应用，光纤保护目前已经成为输电线路快速保护的主要手段[1]。光纤纵联差动保护借助光纤通道传送输电线路两端的信息，可以简单可靠地判断出区内、区外故障。一旦发生故障，光纤纵联差动保护将退出运行，会严重影响线路安全稳定运行[2]。该高压电缆保护采用的是南瑞继保生产的数字式线路成套快速保护装置RCS-931LM，特别适用于电厂电缆出线的主保护及后备保护。

1 发生过程及现象

2014-04-15日，某水电站监控系统报：“5B高压电缆第二套保护装置异常”。

报警信号发出后，维护人员现场检查发现：

1)5B高压电缆第二套保护装置(主变侧和GIS侧)面板无异常灯点亮；

2)查看5B GIS侧高压电缆第二套保护装置自检报告：“10:10:45:455ms严重误码由0变为1”；

3)查看5B主变侧高压电缆第二套保护装置自检报告无相关报告。

2 原因分析及处理

2.1 超高压线路电流差动保护装置配置

RCS-931LM为由微机实现的数字式线路成套快速保护装置，包括以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护，由三段方向相过流构成后备保护，设有过负荷告警功能，固定为三相跳闸方式[3]。装置采用同步通信方式，通道信息(如通道延时、对侧电流、差动电流、通道数据接收情况)分别实时显示。该高压电缆保护装置采用“专用光纤”作为传输通道，装置通道告警共有四种报警途径：液晶显示的具体报警报文；保护装置面板上的“通道异常”指示灯；BJJ报警接点；TDGJ接点。

和通道有关的报文有以下几种：“通道异常”、“无有效帧”、“严重误码”、“纵联码错”、“长期差流”。有任何一个报警，液晶均有相应的报文显示，且BJJ均动作。有“差动退出”、“纵联码错”、“无有效帧”任一告警时，报“通道异常”，面板上“通道异常”灯亮，开出TDGJ接点。

2.2 分析及处理过程

目前通道异常原因大致可以分成三类：一是由通信通道或保护装置设置不当引起的；二是保护装置或保护信号接口装置的光信号发送/接收设备异常；三是物理传输介质异常[4]。

因此分析此类故障主要是从软件、光纤通道和硬件三个方面着手，由于GIS侧高压电缆第二套保护装置报“严重误码”，保护装置遥信继电器BJJ动作，所以监控系统报：“高压电缆第二套保护装置异常”。“严重误码”自检报文与光纤通道紧密相关。因此，这里采用排除法，先检查外回路，后替换装置，逐项排除，压缩故障范围，最终定位并消除故障。

2.2.1 外回路检查

可能造成通道故障的原因主要有尾纤芯有灰尘，尾纤受损，尾纤与珐琅是否正确连接，光缆断芯、熔纤质量不好、光纤跳线接头松动、光纤受潮或接头积灰导致损耗增大、光端机功率不正常等。因此光纤要注意防尘，光纤在通过光砝琅盘连接时，光跳线(尾纤)的瓷芯端面必须干净清洁。有时甚至在肉眼都看不到有脏物、灰尘时，由于瓷芯端面未擦拭干净都会产生较大衰减，甚至达几十dB。光纤和光砝琅在未连接时都必须用相应的保护罩套好，以保证脏物不进入光砝琅或污染光纤端面。采用排除法定位光纤外回路故障点较为简单，因此首先对可能造成光纤通道故障的外部因素进行分析。

针对以上可能造成故障的原因，将主变侧和GIS侧尾纤拔出珐琅，用无水酒精的纱布对尾纤芯的瓷芯端面擦干净，并用吹气球吹干，将擦拭干净后的尾纤芯在重新插入光珐琅，在此过程中不得碰到任何物品，发现“严重误码”自检报文依然存在，用光功率计对光纤通道进行检查，检查相关数据如表1、表2。

表1 GIS侧高压电缆第二套保护装置检查数据表 dBm

表2 主变侧高压电缆第二套保护装置检查数据表 dBm

根据测量结果可知：GIS侧高压电缆第二套保护装置发送功率正常(装置说明书规定-13±3 dBm)，主变侧高压电缆第二套保护装置发送功率较上次测量时稍微偏小，前一次检修中测量结果正常。GIS侧高压电缆第二套保护装置的传输损耗为0.96 dBm，在误差范围内(尾纤的损耗一般很小，应在2 dBm以内)，5B主变侧高压电缆第二套保护装置发送功率比上一次小将近2 dBm，差值较大。

根据数据可推断：两侧互联光纤通道连接可靠无异常，可排除光纤通道故障，且可初步断定高压电缆保护装置硬件故障导致。

2.2.2 替换装置检查

根据上述检查和推测结果，维护人员使用替换法，通过用正常的部件替换疑似故障部位来定位故障点[5]，对主变侧高压电缆第二套保护装置CPU插件进行更换，更换后测量结果如表3、表4。

表3 更换插件后主变侧高压电缆第二套保护装置检查数据表 dBm

表4 更换插件后GIS侧高压电缆第二套保护装置检查数据表 dBm

根据上述数据可知更换插件后主变侧高压电缆第二套保护装置发送功率正常，传输损耗为1.87 dbm也在误差范围内。保护装置无“严重误码”报文，监控系统“高压电缆第二套保护装置异常”信号复归。将定值按最新定值单整定，并核对无误，进行传动试验后将保护装置投入运行，装置运行无异常。

3 结论及改进措施

本次装置通讯异常是由于硬件故障导致。主变侧高压电缆第二套保护装置故障原因：此装置安装在右岸地下电站主变洞辅助盘室内，空气非常潮湿，保护装置长期在潮湿的环境下，会严重影响装置寿命；此保护装置因5B更换备用变已停运一个多月，保护盘柜内加热器未正常工作，装置长期处于极端环境下，必然导致装置硬件故障。

针对此次缺陷处理过程，今后工作应当从以下几点着手以避免此类缺陷故障再次发生。

1)建议在保护装置安装室安装除湿设备；

2)加强巡检力度，进一步观察装置运行情况，掌握设备的实时状态；

3)设备停运时，柜内加热器尽量不停运。

4 结 语

虽然本次装置异常是由于硬件故障导致，但是必须考虑光纤通道故障产生的危害，光纤通道的可靠性虽然较高，但也有发生故障的可能性。另外，在工程设计中，敷设的光缆要留有一定的备用芯线，当工作的纤芯由于断芯等各种故障导致数据传输误码率增大或中断时，可切换到备用芯线继续进行数据通信，以保证保护装置的安全可靠运行。