線路旁代時高頻保護與收發信機配合問題探討

陳曉，葛亞明

（南京供電公司，江蘇南京210008）

在220kV電網中，高頻保護能以不帶時延的速動段保護線路全長，因而成為高壓和超高壓輸電線路的主要保護方式，在保證電網的安全與穩定運行方面發揮著重要作用。然而，近年來一些收發信機與保護配合不當所引起的高頻保護誤動的事例卻說明，收發信機與保護一旦配合不當將引起嚴重的后果。例如，保護與收發信機接線錯誤、收發信機調試方法不當燒毀收發信機、代路時收發信機切換不正確。這些都將嚴重影響高頻保護的正常運行，造成區外故障誤動，區內故障拒動的嚴重后果。

1 故障現象

2009年3月，在東善橋變電站擴建東梅2581間隔的工程改造中，碰到了這樣一個問題：新建線路保護的GXC-01光纖接口裝置要接入旁路保護WXB-11C。驗收過程中，筆者在將GXC-01光纖接口裝置自環進行試驗時發現，在加入正方向故障時，GXC-01收發信燈均被點亮，且保護動作于跳閘；模擬反方向故障時，WXB-11C保護雖然不動作，但是GXC-01收發信燈卻均被點亮。按其所用的允許式邏輯推斷，反方向時，保護不會起動發信。這說明，在試驗過程中，發信燈亮是不正常的。而收信燈亮是因為采用自環試驗的方式，收到自己發出的信號而被點亮。

從表面上來看，當接成錯誤的接線方式時，通道自環模擬反方向故障時，保護并沒有動作出口，貌似動作行為是正確的，如果調試人員只注意看保護有沒有動作出口，而不注意收發信燈情況的話，就會為此留下隱患。因為通道自環試驗時，本側保護既模擬了本側，又模擬了對側，保護不動作的根本原因在于正方向元件未動作。但在實際帶上通道運行中,就會發生誤動。

事實上，省外就發生過類似情況的誤動真實案例。如圖1，某220kV線路AB線，當與其相鄰的另一條220kV BC線路發生單相接地故障時，AB線路的a側保護發生誤動。

故障發生時B變電所b開關采用旁路代運行方式。旁路斷路器保護采用國電南自的WXB-11C，b開關本身保護配置RCS931（光纖差動）與PSL602（GXC-01C光纖接口裝置）的雙保護。在線路旁代時，調度將RCS931保護改為信號狀態，PSL602的高頻收發信機則需要與旁路斷路器保護WXB-11C進行配合，以確保線路旁代時仍有全線速動保護。

針對驗收時發現的不正確現象，進行了分析查找，并結合上述AB線路a側保護誤動的案例，改進了接線方式，排除了重大安全隱患。

2 原因分析

要想弄清楚a開關保護誤動的原因，首先有必要了解一下閉鎖式保護的原理。

常規的閉鎖式保護收發信機在正常運行時，裝置不向通道傳送任何信號；當系統出現故障時，保護裝置“啟動發信”節點動作，啟動收發信機發信，經功率放大，線路濾波后送至高頻通道（見圖2）。這一“發信”的過程將持續5～10ms。閉鎖式保護發信的目的是為了確認通道是否完好。保護裝置在判斷通道正確完好之后，再根據方向元件的動作情況來決定是否起動停信接點（有的保護是利用保護的起信接點返回來啟動收發信機停信接點，稱為單觸點方式，如LFP-901保護）。如果此時保護的方向元件判斷為正方向故障，同時收不到對側的閉鎖信號，本側保護動作跳閘。

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

上述的事故案例中，因為旁路斷路器保護需要與一次運行方式相配合，實現對每一條線路旁代運行時均具備全線速動功能，而各條線路的高頻收發信機頻率是不同的，故旁路斷路器保護無法配備高頻收發信機。

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

在系統中高頻保護大部分采用的是閉鎖式邏輯。這是因為220kV載波通道采用了“相-地制”方式，高頻信號的衰減相對較大。當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時，收不到高頻信號正是保護跳閘的條件之一，因此，不會影響保護工作的正確性。

如果采用的是允許式，則存在拒動的可能性。而光纖縱聯保護通道由于不受電網運行工況的影響，不論線路發生單相或兩相接地故障，均不會像電力載波通道那樣發生通道阻塞，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，高頻保護是通過線路兩側交換高頻信號來確定故障范圍，不能進行兩側的電氣量數據交換，光纖通道傳輸的數據量也是載波通道無法比擬的。當旁路保護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的光纖通道。因此，在江蘇電網中，均將WXB-11C的邏輯整定為允許式。

因此，有必要看看WXB-11C保護以允許式方式與GXC-01配合時的動作邏輯：在正常運行時，裝置不向通道傳送任何信號；當保護正方向元件動作后，保護裝置“停信”節點動作，啟動收發信機發信，送出允許信號，收發信機的“發信”燈被點亮。如果是區內故障，對側正方向元件動作的同時接收到本側發來的允許信號，“收信”燈被點亮，保護動作跳閘。高頻保護與收發信機以允許式接線示意見圖4。

可以看出，與閉鎖式保護最大的差別就在于GXC-01光纖接口裝置的“啟動發信”要接在保護裝置的停信接點，而非接在發信接點上。這是因為對于WXB-11C保護而言，無論保護的控制字整定為允許式還是閉鎖式邏輯，保護裝置的“停信”節點均是一個正方向元件動作時才閉合的觸點。

而“起信”節點只是一個專用于閉鎖式邏輯的節點，沒有方向性，只要保護的起動元件動作，該節點就會閉合。

如果施工人員想當然的把GXC-01光纖接口裝置的“啟動發信”接到了WXB-11C保護裝置的“起信”接點上，那樣高頻保護就會失去方向性，也就是說，在發生反方向故障時，對側高頻保護會誤動。

3 排查過程

回到故障案例中，在BA線路旁代，且B側為錯誤接線方式的情況下。BC線發生故障時，a側保護感受為正方向故障，b側保護雖然感受為反方向故障，但保護裝置的啟動元件動作，“起信”節點閉合，啟動GXC-01光纖接口裝置向對側發信；a側保護正方向元件動作同時收到了對側發來的允許信號，保護動作出口。

經過分析排查，現場保護班人員將疑點集中在GXC-01光纖接口裝置與WXB-11C保護的二次聯系上。查看最初設計圖紙，保護裝置的“啟動發信”節點確實接到了收發信機的“保護發信”上。

施工人員按圖施工，就接成了如圖5的方式，導致高頻保護失去方向性。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 進一步的思考

目前南京地區比較老的220kV變電站均為一次有旁路接線方式。旁路保護多采用WXB-11C，且以前的線路保護均為主保護采用高頻保護方式，標準配置為LFP-901加WXB-11C，采用閉鎖式通道。在最近的更換保護周期中，各條線路保護均更換為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。而設計、施工和調試人員如果對保護與收發信機配合的原理把握不夠透徹的話，就很容易犯類似錯誤，而這所導致的后果將是非常嚴重的。

5 結束語

作為一名合格的繼電保護調試人員，必須對試驗過程中的每個現象都做到心中有數，不遺漏任何一個可疑的信號和動作行為。對任何一個可疑點要進行細致而準確的分析，而不能被看似淺顯的結論所蒙蔽，這樣才能確保電網的安全運行。

[1] 國家電力調度通信中心．電力系統繼電保護實用技術問答(第二版)[M].北京：中國電力出版社，2000．

[2] PSL 602（G）數字式線路保護裝置技術說明書[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．繼電保護事故處理技術與實例[M].北京：中國電力出版社，2002．

[4] 金建源著.輸電線路高頻保護[M].北京：水利電力出版社，1987．