淺談現代超高壓輸電線路繼電保護配置

摘要：微機繼電保護技術從誕生一開始就以它自己的方式發展著，隨著光纖通訊技術在電力系統中的應用以及線路微機繼電保護更新換代，輸電線路的密集環網、長度的縮短，從而使超高壓輸電線路繼電保護配置越來越簡單化、合理化。

關鍵詞：繼電保護；光纖通道；超高壓輸電線路

中圖分類號：TM773 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）15-0123-03

1 高壓輸電線路和線路繼電保護發展過程

采用不同工作原理，構成超高壓輸電線路全線快速主保護，代替傳統以高頻保護為輸電線路全線主保護的理念。以我廠三利甲線線為例，三利甲線在1986年9月投運時，名稱為三火線是我廠到大慶火炬變的一條220kV輸電線路，線路全長151公里，配置老式電磁型繼電保護（相差式高頻保護、PJH-11D型三段式距離保護、JZZC-3型四段式零序綜合重合閘保護）。1996年三火線TT接肇東變，三火線更名為三肇線，線路全長78公里，并配置WXB-11型微機保護。1999年8月按省局繼電保護處線路實現雙套保護要求，又增加一套WXB-11型微機保護。2010年三肇線TT接松北變，三肇線更名松三線，線路全長41公里，同時更換線路微機保護B相為RCS-901型光纖縱聯微機保護，C相為PSL-603GM型光纖縱差微機保護。2011年松三線TT接利民變，松三線更名為三利甲線，線路全長11公里。B相保護升級為RCS-902BFM型光纖縱聯微機保護，C相不變。短短幾年間線路長度縮短了十幾倍，繼電保護由單套常規保護發展到雙套微機保護，而且取消原有的載波高頻保護，取而代之的是光纖縱聯微機保護。光纖通訊技術在高壓輸電線路繼電保護中的廣泛應用，使高壓輸電線路微機繼電保護工作原理多元化，采用相電流突變量原理啟動保護，改變相電流或阻抗啟動原理的常規保護，同時用干簧繼電器代替常規繼電器，動作回路用集成電路完成，大大提高繼電保護的快速性。

2 高壓輸電線路現在繼電保護裝置配置優缺點

WXB-11型微機保護是在傳統電磁保護以及WXB-01型微機保護的基礎上，以四個硬件相同的插件配置不同的軟件構成高頻保護、距離保護、零序保護和綜合重合閘線路保護。

2.1 RCS-902BFM方向保護裝置優點

（1）可以實現傳統高頻保護、距離保護、零序保護、綜合重合閘保護的所有功能。

（2）采用四個獨立CPU分別完成各保護，防止任一個CPU故障時影響其他保護使用，并且提高了保護動作的快速性。而WXB-01型微機保護采用一個CPU完成高頻保護、距離保護、零序保護、綜合重合閘保護功能，任一個CPU故障則影響其他保護運行。

（3）采用相電流突變量啟動保護原理，大大提高了保護動作的正確性。具有較完善的在線自檢功能，可以及時發現保護出現的問題。

（4）通過人機對話可以完成正常維護、定值更改、調試等功能，和傳統電磁型保護相比操作方便，減少了運行中維護量和檢修工作。

2.2 RCS-902BFM方向保護裝置在現場實際應用中存在的不足

（1）保護動作后，故障報告必須通過打印機才能讀取故障報告，一旦打印機出現問題時，無法讀取故障報告，將影響故障處理速度；（2）裝置信息沒有漢字化，解讀報告時易出現錯誤；（3）人機對話操作鍵盤使用率高易損壞；（4）裝置封閉不嚴，內部集塵嚴重，易造成裝置異常。

RCS-902BFM方向保護裝置由工頻變化量方向和零序方向為主保護（包括突變量快速I段和零序二、三段保護）和距離保護、重合閘構成全線路保護。

2.3 PSL-603GM型光纖電流差動保護裝置優點

（1）采用光纖通道，并且增加遠傳、遠跳功能，提高了主保護動作的快速性；（2）高頻通道的取消，避免了由于載波通道出現問題，造成主保護退出；（3）增加液晶顯示。避免由于打印機的問題而無法讀取故障報告；（4）保護裝置顯示及打印信息漢字化，簡單易懂。提高了故障處理速度。

2.4 PSL-603GM型光纖電流差動保護裝置在現場實際應用中存在的不足

（1）控制室沒有光纖通道監視設備，通道出現異常時不能及時處理。同時也影響主保護動作。

（2）各線路光纖終端都設在一起，光纖終端機出現問題時，影響多條線路主保護的動作。

PSL-603GM型光纖電流差動保護裝置以分相電流差動保護和零序電流差動保護作為全線速動主保護，以距離保護和零序方向電流保護作為后備保護。保護有分相出口，從而實現綜合重合閘功能。

2.5 優點

（1）采用分相電流差動繼電器和零序電流差動繼電器作為線路全線速動保護。

（2）采用專用光纖作為通道通訊介質，保證通信的可靠性。

（3）自動檢測通道故障，實時顯示差流、通道誤碼率，通道故障時自動閉鎖差動保護。

（4）遠方跳閘功能、遠傳命令，遠傳永跳功能，防止再次重合于永久故障。

（5）動作速度快，線路近處故障動作時間小于10ms，線路70%處故障典型動作時間達到12ms，線路遠處故障小于25ms。

（6）振蕩閉鎖功能，能快速區分系統振蕩與故障，在振蕩閉鎖期間，系統無論發生不對稱性故障還是發生三相故障，保護都能可靠快速地動作。

（7）采用電流電壓復合選相方法，在復雜故障和弱電源系統故障時也能夠正確選相。

（8）自動重合閘功能，可以實現單重檢線路三相有壓重合閘方式，以防止線路發生永久故障。

（9）采用了多CPU共享AD的高精度模數轉換技術，解決了多CPU共享AD的難題，提高了保護的模數轉換精度，簡化了調試和維護的工作量。

（10）采用了全漢化顯示/操作界面和全漢化、圖形化、表格化打印輸出。

（11）采用透明化設計思想，保護內部元件在系統故障時的動作過程可以全息再現，便于分析保護的動作

過程。

（12）強大的故障錄波功能，可以保存1000次事件，12～48次故障錄波報告，故障時有重要開關量多次變化時會自動多次啟動錄波并且記錄重要開關量的變化。錄波數據可以保存為COMTRADE格式。具有雙端測距功能。

（13）靈活的通信接口方式，配有RS-232、485和以太網通信接口。

2.6 在現場實際應用中存在的不足

（1）控制室沒有光纖通道監視設備，通道出現異常時不能及時處理。同時也影響主保護動作。

（2）各線路光纖終端都設在一起，光纖終端機出現問題時，影響多條線路主保護的動作。

RCS-902BFM方向保護裝置和PSL-603GM型光纖電流差動保護裝置在設計理念還是現場應用都是非常先進的，符合電網現代高壓輸電線路保護采用兩種不同原理雙套微機保護的要求。但它們都有一個共同的缺點就是保護裝置電源故障時沒有任何告警信號，只能靠對側收到的通道異常后電話通知本側或在巡視設備保護時就地檢查發現電源指示燈滅才知道，造成高壓輸電線路有時無保護運行，再有液晶顯示有時黑屏，無法查看信息，也是RCS-902BFM方向保護裝置和PSL-603GM型光纖電流差動保護裝置存在的問題。

3 高壓輸電線路繼電保護裝置配置整體快速性比較

采用載波為通道構成的WXB-11型線路微機保護，全線速動高頻保護整組動作時間不大于30MS，其他保護：相間和接地距離I段（0.7倍整定值時）為20MS，零序I段（1.2倍整定值時）為20ms。采用專用光纖通道構成的RCS-902BFM型線路微機縱聯保護，全線速動整組動作時間小于25ms。其他保護動作時間：工頻變化量距離元件近處3～10ms，末端小于20ms。距離保護I段動作時間約20ms。采用光纖通道構成的PSL-603GM型線路微機縱聯差動保護，全線速動整組動作時間不大于25ms，其他保護：相間和接地距離I段（0.7倍整定值）動作時間不大于20ms，典型值不大于12ms，零序I段動作時間（1.2倍整定值）不大于20ms。并且RCS-902BFM型縱聯方向保護和PSL-603GM型縱聯差動保護，還具有2048kb/s的光纖數據通信接口，從而實現了數據上傳、遠跳、遠傳功能。

隨著時代的發展，大量電氣設備在各領域的應用，對電能質量要求越來越高。為保證供電的連續性、可靠性及電能質量，電力行業不斷進行設備改造更新和建設。光纖通訊在線路繼電保護中的運用，大大提高了線路全線保護的靈敏性和速動性，光纖通訊和微機繼電保護在電力輸送過程中，起著至關重要的作用，保證了輸電線路安全，穩定運行。

4 結語

在科學技術飛速發展的信息時代，高壓輸電線路繼電保護將逐漸實現專用光纖通道全線速動快速保護切除故障線路，并利用遠傳、遠跳功能快速切除線路越級跳閘事故，縮短了故障時間，提高了供電的可靠性和連續性，保證了電能輸送質量，滿足了國民經濟發展的需求。在不久的將來，衛星通信、影像技術在電力系統中的應用以及高壓組合開關廣泛使用，高壓輸電線路繼電保護裝置配置更加簡單、可靠，所有信息、數據、操作指令都可以通過遠傳遙控完成，各變電所將實現無人值守的變電所。

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作者簡介：苑春發（1965—），男，華電能源哈爾濱第三發電廠技師，研究方向：電氣運行、繼電保護改造。

（責任編輯：周 瓊）