光纤差动保护在张家口发电厂的应用

光纤差动保护在张家口发电厂的应用

潘高峰李磊李冬梅

潘高峰李磊李冬梅（大唐国际张家口发电厂河北张家口075133）

【摘要】结合张家口发电厂220kV线路保护改造工作，本文主要分析了光纤差动保护在目前高压线路保护中的应用，以及对旁路代路光纤保护问题的探讨。

【关键词】线路改造光纤应用

中图分类号：Ｇ71文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2012）06-013-02

0引言

张家口发电厂220kV系统采用双母线带旁路接线方式，共有出线4条，分别为沙岛一、二线和沙阎一、二线。2010年，经过设备改造后，4条线路和旁路的保护都由原来的高频通道保护更换成新型的光纤差动保护，基本配置为RCS-931型光纤差动保护和CSC-103B型光线差动保护，构成双套光纤差动保护。

1光纤差动保护与高频通道保护的比较

在过去的十几年中，高压线路保护广泛采用高频通道线路保护，然而，随着光纤通信技术的飞速发展，电力系统继电保护厂家也在不断研究高压线路保护的通道问题，并生产出一大批以南瑞继保公司生产的RCS-931型和北京四方公司生产的CSC-103B型为代表的光纤差动保护。

高频通道的特点：

1）优点：高频载波通道以输电线路本身作为通道，不需专门的通信线路投资及通信通道维修费用，具有一定的经济优势；高频保护在线路旁路代路中的运用比较成熟。

2）缺点：通道故障率高；线路阻波器检修和维护、调谐元件的检查和更换等工作都需要将线路停运，目前还没有有效的线路阻波器在线监测手段，也很难实现高频通道的实时监测；抗干扰性能差。

光纤通道的特点：

1）优点：光纤传输安全；可靠性高；效率高；体积小、重量轻、价格便宜；保护灵敏度高、动作可靠快速，运行可靠性高。

2）缺点：施工工艺复杂、质量要求高，容易引起通道衰耗增加，从而导致保护装置通道告警或造成光纤保护退出运行；通道双重化问题需要采用两根光缆增加投资；线路光纤保护在旁路代路时不方便操作。

2220kV线路保护改造方案

张家口发电厂220kV线路保护都配备两套快速保护作为主保护，都采用电力线载波通道构成高频保护。以220kV沙阎一线为例，原有线路保护配置为:220kV沙阎一线的主保护为WXB-11C型纵联距离保护和LFP-901A型纵联方向保护构成双套快速微机保护，均为高频通道。

由于高频载波通道的固有缺点，降低了系统安全性。因此，继电保护载波通道的安全运行情况将会直接影响主保护的投运事实证明，两套高频通道虽可以耦合于不同线路相别，但相同通道原理的两套保护还是不利于电网的安全、稳定运行。

保护改造具体方案：

1）通讯楼安装两面光电转换柜；

2）通讯楼敷设光电转换柜至通道设备连线、焊接连线转接头；

3）敷设通讯楼至网控保护室光缆并熔接；

4）拆除原沙阎一线纵联距离、纵联方向保护屏、辅助保护屏共3面屏；

5）安装新保护屏。PRC31AM-03保护屏安装在原纵联距离保护屏位置，屏内设备包括RCS-931AM线路保护装置、MUX-31A通道切换装置及CJX-11电压切换箱。GXH103B-105保护屏安装在原纵联方向保护屏位置，屏内设备包括CSC-103B线路保护装置、CSC-186M/2光通道多路分接装置及JFZ-30QA电压切换装置。PRC23C-10保护屏安装在原辅助保护屏位置，屏内设备包括CZX-12R2断路器分相操作箱、RCS-923C失灵启动及辅助保护装置。

6）敷设电缆并接线；

7）通道调试；

8)新保护装置定值输入、调试校验，传动相关二次回路；

9)PT核相，CT回路测相量

3保护改造中应该注意的问题

3.1重合闸的使用问题

在现在的断路器中，一般情况是双跳闸线圈、单合闸线圈的配置。当线路发生故障时，线路第一、二套主保护动作后分别作用于断路器第一、二组跳闸线圈。重合闸动作时，作用于断路器合闸线圈。对于两套主保护同时具有启动重合闸功能，只能使用其中一套保护的启动重合闸功能，而另外一套保护启动重合闸节点给启动重合闸的保护作为保护开入。

3.2压力闭锁回路的配置要求

压力闭锁回路是针对断路器工作原理而实现的保护措施，所以应该采用断路器本身的压力闭锁节点。对于现在广泛采用的SF6灭弧的断路器，各厂家已经把弹簧未储能闭锁操作的回路直接在断路器本体箱的二次回路中实现，不推荐将压力节点引入保护操作箱，在操作箱中实现闭锁的做法。

在断路器的初始设计中，仅提供出一组压力闭锁节点用于二次回路，所以在二次回路的设计中采用中间继电器重动。但这样存在的致命问题是，当操作电源消失，致使保护拒绝动作。根本的解决办法是实现压力闭锁回路的完全双重化，即由两套完全独立的压力节点分别应用于两个独立的操作回路，保证两个回路的工作完全独立，互不影响。压力闭锁回路双重化的基础上，必须保证两套压力闭锁回路动作的同步性，防止由于闭锁失败造成的不正确动作行为。

3.3断路器防跳回路和非全相回路在断路器本体实现

防跳回路推荐在断路器断路器本体回路中实现，取消操作箱中提供的防跳回路，而操作箱中的跳闸保持继电器只起到出口保持的作用。利用断路器本体的防跳功能有很大的优势：一是与操作箱中的防跳回路设计相比，断路器本体的防跳回路可以独立工作，不需与其他回路配合，动作可靠性大大提高；二是简化了操作箱的回路设计。这时，需要对操作箱的防跳回路进行改正，以南瑞继保的CZX-12R2操作箱为例，进行如图一的处理：短接4CID9和4C1D10（红色线）。

有关反措中规定：非全相保护必须使用断路器本体的非全相功能。利用断路器本体的非全相保护功能，出口接点直接作用于跳闸回路，不存在启动失灵的问题，这与系统运行的要求"线路断路器的非全相保护动作后，不启动失灵保护"相符。缺点是时间继电器装在断路器控制箱内，运行条件相对较差，加上时间的整定多为电位器方式，使得时间整定误差较大，解决的办法是选用适应外部环境、整定方便、精确度高的时间元件，提高断路器控制箱的运行条件。

3.4线路保护隔离开关辅助触点的使用

对于双母线系统上所连接的电气元件，在两组母线分开运行时，为了保证其一次系统和二次系统的电压保持对应，以免发生保护或自动装置误动、拒动，要求保护及自动装置的二次电压回路随主接线一起进行切换。用隔离开关辅助触点去启动电压切换中间继电器，利用其触点实现电压回路的自动切换。由于线路保护双重化，当然引入线路隔离开关辅助触点必须双重化。在我们现场应用中为了防止出现辅助触点接触不良，粘连、抖动等现象影响隔离开关位置错误，从而影响保护的正常运行，不论是RCS-931型或CSC-103B型保护装置的线路保护设计上均需要同时引入每一线路隔离开关的动合与动断触点，用这两触点组合来判别线路隔离开关的位置。具体实现方法见图二所示。

图二：线路隔离开关辅助触点图

4旁路代路光纤通道线路保护

有多条线路具有同一种型号光差保护的220kV变电站将会越来越多。随着光纤保护的发展，光纤差动保护作为220kV线路主保护得到广泛运用，线路保护实现双光纤通道配置时，必须解决旁路代供光纤保护时通道切换的问题。针对目前张家口发电220kV线路保护采用双光纤形式的通道配置，可在现有通道情况下的旁路代供过程中做如下尝试:

当旁路所代线路为光纤差动保护时,通过光纤分配架的跳线实现光端机出口处光纤通道切换的方式，将光纤通道切到旁路，见图3。当某一线路需要旁路代供时，首先在调度的指挥下退出该光差保护，即打开其跳闸压板，然后在光纤接线盒上进行光纤切换：拔出本线路尾纤FC插头，并将旁路保护尾纤的FC插头插人被代线路的FC插座即完成了光纤的切换。检视切换后的光纤通道正常，无"异常告警"信号后即可在调度的指挥下投入旁路光差保护。

图三：光纤差动保护的旁路代路切换示意图

5结束语

光纤保护是超高压线路的主保护，通道的安全可靠对电力系统的安全、稳定运行起到重要作用。尽管现在光纤保护在通道双重化、线路旁路代供、施工管理等方面仍存在不足。但随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和保护产品技术的不断提高，光纤保护的全面运用将是超高压线路保护发展的必然趋势。

参考文献：

[1]张慧卿李国武《基于光电式互感器的220kV线路和母线保护配置》华北电力技术2008年6月

[2]陈益《高频及光纤通道在220kV线路保护中的运用》云南电力技术2008年12月

[3]王延恒贺家李徐刚《光纤通信技术及其在电力系统中的应用》中国电力出版社2006年1月

[4]王世祥左婧《母线保护双重化改造中注意事项的探讨》继电器2008年2月

作者简介：

潘高峰：男，（1985-），助理工程师，张家口发电厂继电保护处电网保护班，从事继电保护工作。邮编：075133。