浅谈漫湾电厂500kV线路保护改造

段磊李亮青

摘要：漫湾电厂500kV漫昆Ⅰ回线、Ⅱ回线线路保护分别配置有A、B两套保护装置，A套配有一套南瑞继保的RCS901D线路保护装置和一套南瑞继保的RCS925A辅助保护装置，B套配有一套南瑞继保的RCS902D线路保护装置和一套南瑞继保的RCS925A辅助保护装置。由于这两套保护装置于2005年开始投入使用，保护装置已出现不同程度的老化，为提高500kV漫昆Ⅰ回线、Ⅱ回线线路保护装置的可靠性，在线路故障时能迅速准确的切除故障，漫湾电厂于2015年对设备性能落后的继电保护装置进行更换改造，将其升级为两套南瑞继保的PCS-931N5Y型集成过电压及光纤差动线路保护装置。此次保护改造不仅对保护装置进行更新，线路的主保护也发生了变化，新更换的PCS-931N5Y型保护装置是以分相电流差动和零序电流差动为快速主保护，而此前的RCS901D以纵联变化量方向和零序方向元件为快速主保护，RCS902D以纵联距离和零序方向元件为主体的快速主保护，下面针对此次线路保护改造，线路保护主保护改变，谈谈我的看法。

关键词：线路保护光纤差动保护保护改造

引言：

此前漫湾电厂500kV线路A套保护为RCS901D，该保护主保护为纵联变化量方向和零序方向保护；B套保护为RCS902D，该保护主保护为纵联距离和零序方向保护，改造后漫湾500kV漫昆Ⅰ回线、Ⅱ回线分别配置两套PCS-931N5Y型保护装置，该保护主保护为光纤差动保护。光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的，基本保护原理也是基于基尔霍夫基本电流定律，它原理简单，不受运行方式变化的影响，利用光纤作为传输介质，两侧的保护装置没有电联系，且信号传输可靠、迅速，有效地提高了线路运行的可靠件。下面主要是对光纤差动保护进行了分析、探讨，并对载波通道及光纤通道进行了对比分析。

PCS-931N5Y光纤差动保护原理简介及探讨

500kV漫昆线具有以下几个特点：①由于输电线路参数的分布性电感和电阻的比值大及并联电抗器的影响，在短路故障的暂态过程中将出现多种频率的自由分量；②在单相接地故障时可能有较大的接地过渡电阻；③单相自动重合闸在单相跳闸后可能出现非全相运行状态或重复故障状态；④分布电容所产生的电容电流不可忽略；⑤测量元件过渡过程。PCS-931N5Y型保护装置的保护配置能在高电压长线路的以上特点下保证保护动作的可靠性和灵敏性，在南方电网受到广泛使用。PCS-931N5Y型保护装置的电流差动继电器由四部分组成：变化量相差动继电器、稳态相差动继电器、稳态Ⅱ段相差动继电器和零序差动继电器。下面具体以稳态相差动继电器和为例，进行研究、探讨。

稳态Ⅰ段相差动继电器

动作方程：

当电容电流补偿投入时，IH为“1.5倍差动电流定值”（整定值）和1.5倍实测电容电流的大值；当电容电流补偿不投入时，IH为“1.5倍差动电流定值”（整定值）、4倍实测电容电流的大值。实测电容电流由正常运行时未经补偿的差流获得。研究其动作方程可知，差动电流大于0.6倍的制动电流时动作，这样的判据能有效地避免保护装置在区外故障时误动。同时，差动电流大于IH时动作，这一点类似于差动电流速断保护，不同的是IH为1.5倍差动电流定值、4倍实测电容电流的大值，在差动电流大于1.5倍的差动电流定值时动作，这能可靠地避免因CT饱和而造成的保护拒动情况，而大于4倍实测电容电流这点，主要考虑的就是长线路的线路电容电流和并联电抗器对保护装置的影响。

对于较长的输电线路，电容电流较大，为提高经过渡电阻故障时的灵敏度，需进行电容电流补偿。传统的电容电流补偿法只能补偿稳态电容电流，在空载合闸、区外故障切除等暂态过程中，线路暂态电容电流很大，此时稳态补偿就不能将此时的电容电流补偿。PCS-931采用暂态电容电流补偿方法，对电容电流的暂态分量也进行补偿，此方法对于正常运行、空载合闸和区外故障切除等情况下的电容电流稳态分量和暂态分量都能给予较好的补偿，提高了差动保护的灵敏度。

载波通道与光纤通道的对比分析

载波通道的原理及特点

载波通道主要由阻波器、耦合电容、集合滤波器、高频电缆和高频收发信机组成。其工作过程为：通过挂接在电力线上的高频阻波器、结合滤波器等一次设备对输电线进行高频加载，高频信号通过输电线、结合滤波器、高频电缆连接到线路保护配套的收发信机进行接收、发送，从而判断时区内故障还是区外故障，决定是否发出跳闸指令。载波通道的特点：①由于高频通道是在输电线上传输高频信号，保护两端还具有电的联系，所以，输电线上不可避免地发生所有电现象，从而降低保护的可靠性和速动性；②高频通道为输电线本身，输电线上一旦发生故障将破坏高频通道，随着时间的推移，保护的可靠性将不断地降低；③高频通道易受外脉冲干扰，系统操作、雷击等产生的过电压以陡峭的电压波，通过耦合电容器、结合滤波器侵入到高频收发信机中形成干扰，可能损坏收发信机的电子元件；④高频通道易受到分布干扰，电晕和绝缘子放电产生的含有多次谐波的干扰电压，在频谱图上占有很宽的频带，易干扰到高频信号。

光纤通道的原理及特点

光纤通道即利用光纤作为通信介质，在两端加装光纤通讯接口装置来实现通讯。它具有抗电磁干扰、传输容量大、衰耗低、可靠性高等优点，如今是继电保护信号传输的首选方式。继电保护所用的光纤，最重要的特性是光纤的衰耗值，其次是光纤的带宽和传输距离，光纤通信时单方向的，发送和接受各用一根光纤。光纤通信面临的主要技术问题是时间同步和误码校验问题，在复用通道的光纤保护上，保护都采用主从方式，即一侧设为主机，而另一侧设为从机，以保证时钟的同步。

光纤差动保护的优点如下：①保护原理简单，逻辑设计要比高频保护及纵联距离保护等简单；②基于基尔霍夫定律的保护盘踞，能够适应各种复杂的电网结构以及电力系统震荡、非全相运行等各种复杂的故障运行状态；③分相电流差动保护具有天然的选相能力，因此，更有利于继电保护中单相重合闸的实现；④以可靠、稳定的光纤作为传输通道，保证了电流的幅值和相位正确、可靠地传送到对侧，进一步提高了保护的可靠性和速动性，提高了整个电力系统的安全性。

结束语

电流差动原理简单，逻辑设计要比纵联方向、纵联距离、零序方向保护简单，分相电流差动保护具有天然的选相能力，更有利于继电保护中单相重合闸的实现，同时不受过渡电阻的影响。光纤通道具有抗电磁干扰、传输容量大、衰耗低、可靠性高等优点，时现在继电保护信号传输的首选通讯方式。综上所述，光纤差动保护其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点，其可靠稳定的光纤传输通道保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧，是其他保护形式所无法比拟的。漫湾电厂此次500kV线路保护改造不仅仅是保护装置的更新换代，更是从保护配置上作出了改变，提高了线路保护的可靠性和灵敏性，为漫湾电厂500kV线路送电搭建了牢固的基础。

参考文献

[1]电力系统继电保护.张保会，尹项根.中国电力出版社.2005.

[2]南京南瑞继保电气有限公司PCS-931N5系列超高压线路成套保护装置说明书.

[3]云南华能漫湾水电厂技术标准运行规程.

[4]发电厂电气部分.熊信银，朱永利.中国电力出版社.2008

[5]超高压线路光纤电流差动保护的研究.常伦凯