線路旁代時高頻保護(hù)與收發(fā)信機(jī)配合問題探討

陳曉，葛亞明

（南京供電公司，江蘇南京210008）

在220kV電網(wǎng)中，高頻保護(hù)能以不帶時延的速動段保護(hù)線路全長，因而成為高壓和超高壓輸電線路的主要保護(hù)方式，在保證電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行方面發(fā)揮著重要作用。然而，近年來一些收發(fā)信機(jī)與保護(hù)配合不當(dāng)所引起的高頻保護(hù)誤動的事例卻說明，收發(fā)信機(jī)與保護(hù)一旦配合不當(dāng)將引起嚴(yán)重的后果。例如，保護(hù)與收發(fā)信機(jī)接線錯誤、收發(fā)信機(jī)調(diào)試方法不當(dāng)燒毀收發(fā)信機(jī)、代路時收發(fā)信機(jī)切換不正確。這些都將嚴(yán)重影響高頻保護(hù)的正常運(yùn)行，造成區(qū)外故障誤動，區(qū)內(nèi)故障拒動的嚴(yán)重后果。

1 故障現(xiàn)象

2009年3月，在東善橋變電站擴(kuò)建東梅2581間隔的工程改造中，碰到了這樣一個問題：新建線路保護(hù)的GXC-01光纖接口裝置要接入旁路保護(hù)WXB-11C。驗(yàn)收過程中，筆者在將GXC-01光纖接口裝置自環(huán)進(jìn)行試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)，在加入正方向故障時，GXC-01收發(fā)信燈均被點(diǎn)亮，且保護(hù)動作于跳閘；模擬反方向故障時，WXB-11C保護(hù)雖然不動作，但是GXC-01收發(fā)信燈卻均被點(diǎn)亮。按其所用的允許式邏輯推斷，反方向時，保護(hù)不會起動發(fā)信。這說明，在試驗(yàn)過程中，發(fā)信燈亮是不正常的。而收信燈亮是因?yàn)椴捎米原h(huán)試驗(yàn)的方式，收到自己發(fā)出的信號而被點(diǎn)亮。

從表面上來看，當(dāng)接成錯誤的接線方式時，通道自環(huán)模擬反方向故障時，保護(hù)并沒有動作出口，貌似動作行為是正確的，如果調(diào)試人員只注意看保護(hù)有沒有動作出口，而不注意收發(fā)信燈情況的話，就會為此留下隱患。因?yàn)橥ǖ雷原h(huán)試驗(yàn)時，本側(cè)保護(hù)既模擬了本側(cè)，又模擬了對側(cè)，保護(hù)不動作的根本原因在于正方向元件未動作。但在實(shí)際帶上通道運(yùn)行中,就會發(fā)生誤動。

事實(shí)上，省外就發(fā)生過類似情況的誤動真實(shí)案例。如圖1，某220kV線路AB線，當(dāng)與其相鄰的另一條220kV BC線路發(fā)生單相接地故障時，AB線路的a側(cè)保護(hù)發(fā)生誤動。

故障發(fā)生時B變電所b開關(guān)采用旁路代運(yùn)行方式。旁路斷路器保護(hù)采用國電南自的WXB-11C，b開關(guān)本身保護(hù)配置RCS931（光纖差動）與PSL602（GXC-01C光纖接口裝置）的雙保護(hù)。在線路旁代時，調(diào)度將RCS931保護(hù)改為信號狀態(tài)，PSL602的高頻收發(fā)信機(jī)則需要與旁路斷路器保護(hù)WXB-11C進(jìn)行配合，以確保線路旁代時仍有全線速動保護(hù)。

針對驗(yàn)收時發(fā)現(xiàn)的不正確現(xiàn)象，進(jìn)行了分析查找，并結(jié)合上述AB線路a側(cè)保護(hù)誤動的案例，改進(jìn)了接線方式，排除了重大安全隱患。

2 原因分析

要想弄清楚a開關(guān)保護(hù)誤動的原因，首先有必要了解一下閉鎖式保護(hù)的原理。

常規(guī)的閉鎖式保護(hù)收發(fā)信機(jī)在正常運(yùn)行時，裝置不向通道傳送任何信號；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，保護(hù)裝置“啟動發(fā)信”節(jié)點(diǎn)動作，啟動收發(fā)信機(jī)發(fā)信，經(jīng)功率放大，線路濾波后送至高頻通道（見圖2）。這一“發(fā)信”的過程將持續(xù)5～10ms。閉鎖式保護(hù)發(fā)信的目的是為了確認(rèn)通道是否完好。保護(hù)裝置在判斷通道正確完好之后，再根據(jù)方向元件的動作情況來決定是否起動停信接點(diǎn)（有的保護(hù)是利用保護(hù)的起信接點(diǎn)返回來啟動收發(fā)信機(jī)停信接點(diǎn)，稱為單觸點(diǎn)方式，如LFP-901保護(hù)）。如果此時保護(hù)的方向元件判斷為正方向故障，同時收不到對側(cè)的閉鎖信號，本側(cè)保護(hù)動作跳閘。

按照以上的分析，WXB-11C保護(hù)與收發(fā)信機(jī)（以閉鎖式邏輯）的配合接線情況應(yīng)該如圖3所示。

上述的事故案例中，因?yàn)榕月窋嗦菲鞅Ｗo(hù)需要與一次運(yùn)行方式相配合，實(shí)現(xiàn)對每一條線路旁代運(yùn)行時均具備全線速動功能，而各條線路的高頻收發(fā)信機(jī)頻率是不同的，故旁路斷路器保護(hù)無法配備高頻收發(fā)信機(jī)。

線路旁代時，通過切換把手將被代線路收發(fā)信機(jī)切換到與旁路斷路器保護(hù)相配合。而具體到本次案例，則是由旁路斷路器的WXB-11C保護(hù)與線路保護(hù)的GXC-01光纖接口裝置相配合。

在系統(tǒng)中高頻保護(hù)大部分采用的是閉鎖式邏輯。這是因?yàn)?20kV載波通道采用了“相-地制”方式，高頻信號的衰減相對較大。當(dāng)線路故障時載波通道可能遭到破壞，高頻信號的衰減還會進(jìn)一步增大，以至于可能收不到高頻信號。而采用閉鎖式高頻保護(hù)時，收不到高頻信號正是保護(hù)跳閘的條件之一，因此，不會影響保護(hù)工作的正確性。

如果采用的是允許式，則存在拒動的可能性。而光纖縱聯(lián)保護(hù)通道由于不受電網(wǎng)運(yùn)行工況的影響，不論線路發(fā)生單相或兩相接地故障，均不會像電力載波通道那樣發(fā)生通道阻塞，也不存在電力載波的頻率擁擠問題。因此，光纖通道的安全性和可靠性都要比高頻通道好的多。

另外，高頻保護(hù)是通過線路兩側(cè)交換高頻信號來確定故障范圍，不能進(jìn)行兩側(cè)的電氣量數(shù)據(jù)交換，光纖通道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也是載波通道無法比擬的。當(dāng)旁路保護(hù)WXB-11C與GXC-01C光纖接口裝置相配合時，采用的傳輸通道是線路保護(hù)的光纖通道。因此，在江蘇電網(wǎng)中，均將WXB-11C的邏輯整定為允許式。

因此，有必要看看WXB-11C保護(hù)以允許式方式與GXC-01配合時的動作邏輯：在正常運(yùn)行時，裝置不向通道傳送任何信號；當(dāng)保護(hù)正方向元件動作后，保護(hù)裝置“停信”節(jié)點(diǎn)動作，啟動收發(fā)信機(jī)發(fā)信，送出允許信號，收發(fā)信機(jī)的“發(fā)信”燈被點(diǎn)亮。如果是區(qū)內(nèi)故障，對側(cè)正方向元件動作的同時接收到本側(cè)發(fā)來的允許信號，“收信”燈被點(diǎn)亮，保護(hù)動作跳閘。高頻保護(hù)與收發(fā)信機(jī)以允許式接線示意見圖4。

可以看出，與閉鎖式保護(hù)最大的差別就在于GXC-01光纖接口裝置的“啟動發(fā)信”要接在保護(hù)裝置的停信接點(diǎn)，而非接在發(fā)信接點(diǎn)上。這是因?yàn)閷τ赪XB-11C保護(hù)而言，無論保護(hù)的控制字整定為允許式還是閉鎖式邏輯，保護(hù)裝置的“停信”節(jié)點(diǎn)均是一個正方向元件動作時才閉合的觸點(diǎn)。

而“起信”節(jié)點(diǎn)只是一個專用于閉鎖式邏輯的節(jié)點(diǎn)，沒有方向性，只要保護(hù)的起動元件動作，該節(jié)點(diǎn)就會閉合。

如果施工人員想當(dāng)然的把GXC-01光纖接口裝置的“啟動發(fā)信”接到了WXB-11C保護(hù)裝置的“起信”接點(diǎn)上，那樣高頻保護(hù)就會失去方向性，也就是說，在發(fā)生反方向故障時，對側(cè)高頻保護(hù)會誤動。

3 排查過程

回到故障案例中，在BA線路旁代，且B側(cè)為錯誤接線方式的情況下。BC線發(fā)生故障時，a側(cè)保護(hù)感受為正方向故障，b側(cè)保護(hù)雖然感受為反方向故障，但保護(hù)裝置的啟動元件動作，“起信”節(jié)點(diǎn)閉合，啟動GXC-01光纖接口裝置向?qū)?cè)發(fā)信；a側(cè)保護(hù)正方向元件動作同時收到了對側(cè)發(fā)來的允許信號，保護(hù)動作出口。

經(jīng)過分析排查，現(xiàn)場保護(hù)班人員將疑點(diǎn)集中在GXC-01光纖接口裝置與WXB-11C保護(hù)的二次聯(lián)系上。查看最初設(shè)計(jì)圖紙，保護(hù)裝置的“啟動發(fā)信”節(jié)點(diǎn)確實(shí)接到了收發(fā)信機(jī)的“保護(hù)發(fā)信”上。

施工人員按圖施工，就接成了如圖5的方式，導(dǎo)致高頻保護(hù)失去方向性。將接線方式改為圖4所示的正確接線方式后，問題得到了解決，避免了重大的安全隱患。

4 進(jìn)一步的思考

目前南京地區(qū)比較老的220kV變電站均為一次有旁路接線方式。旁路保護(hù)多采用WXB-11C，且以前的線路保護(hù)均為主保護(hù)采用高頻保護(hù)方式，標(biāo)準(zhǔn)配置為LFP-901加WXB-11C，采用閉鎖式通道。在最近的更換保護(hù)周期中，各條線路保護(hù)均更換為RCS931和PSL602（帶GXC-01C光纖接口裝置）,（使用PSL602而不使用光纖差動邏輯的PSL603就是為了旁路代時可切換至旁路使用）均為采用專用光纖式通道。這樣的話，在線路旁代時，WXB-11C（允許式）與GXC-01（允許式）的配合問題就成為了一個非常普遍的問題。而設(shè)計(jì)、施工和調(diào)試人員如果對保護(hù)與收發(fā)信機(jī)配合的原理把握不夠透徹的話，就很容易犯類似錯誤，而這所導(dǎo)致的后果將是非常嚴(yán)重的。

5 結(jié)束語

作為一名合格的繼電保護(hù)調(diào)試人員，必須對試驗(yàn)過程中的每個現(xiàn)象都做到心中有數(shù)，不遺漏任何一個可疑的信號和動作行為。對任何一個可疑點(diǎn)要進(jìn)行細(xì)致而準(zhǔn)確的分析，而不能被看似淺顯的結(jié)論所蒙蔽，這樣才能確保電網(wǎng)的安全運(yùn)行。

[1] 國家電力調(diào)度通信中心．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答(第二版)[M].北京：中國電力出版社，2000．

[2] PSL 602（G）數(shù)字式線路保護(hù)裝置技術(shù)說明書[S]．國電南京自動化股份有限公司，2004．

[3] 蘇文博，李鵬博，張高峰．繼電保護(hù)事故處理技術(shù)與實(shí)例[M].北京：中國電力出版社，2002．

[4] 金建源著.輸電線路高頻保護(hù)[M].北京：水利電力出版社，1987．