淺談弱饋保護(hù)及其調(diào)試方法

林浩明

摘 要：弱饋保護(hù)的功能主要用于解決終端線路故障時(shí)，弱電源側(cè)的保護(hù)由于故障特征不明顯，正方向元件不能動(dòng)作從而導(dǎo)致兩側(cè)縱聯(lián)保護(hù)都不動(dòng)作的問(wèn)題。文章以南京南瑞繼保的典型線路保護(hù)RCS-931及RCS-902為例，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)弱饋保護(hù)的調(diào)試方法進(jìn)行一個(gè)歸納。

關(guān)鍵詞：弱饋保護(hù)；繼電保護(hù)；南京南瑞；調(diào)試

引言

在電力系統(tǒng)中，通常存在一側(cè)大電源和一側(cè)小電源的輸電線路，是雙側(cè)電源輸電線路的一種運(yùn)行工況。大電源側(cè)即強(qiáng)電源，常有的例子是發(fā)電端或供電端。小電源側(cè)即弱電源，常有的例子有風(fēng)電、小水電、農(nóng)電、終端線路等。對(duì)于供給城市的輸電線路來(lái)說(shuō)，弱電源一般指終端線路。然而，當(dāng)發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，弱電源側(cè)的保護(hù)由于故障特征不明顯，正方向元件不能動(dòng)作，將導(dǎo)致輸電線路兩側(cè)的縱聯(lián)保護(hù)不能動(dòng)作。為解決這一問(wèn)題而針對(duì)弱電源側(cè)設(shè)計(jì)的保護(hù)稱為弱饋保護(hù)。分析、研究弱饋保護(hù)的原理對(duì)于輸電線路安全、穩(wěn)定運(yùn)行有著重要的意義。

1 弱饋保護(hù)原理

當(dāng)線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，弱電源側(cè)縱聯(lián)保護(hù)的所有正方向元件靈敏度都不夠時(shí)，弱電源側(cè)電流能夠啟動(dòng)裝置，使保護(hù)裝置進(jìn)入故障測(cè)量程序縱聯(lián)保護(hù)邏輯。弱饋保護(hù)分為閉鎖式和允許式。

閉鎖式：當(dāng)保護(hù)裝置的縱聯(lián)距離元件、零序功率正方向元件以及零序功率反方向元件都不動(dòng)作時(shí)，裝置開(kāi)始判別縱聯(lián)距離反方向元件。若縱聯(lián)距離反方向元件動(dòng)作，則認(rèn)為是反方向故障，向?qū)?cè)保護(hù)發(fā)閉鎖信號(hào)；若縱聯(lián)距離反方向元件亦不動(dòng)作，同時(shí)相或相間電壓小于某一數(shù)值，則認(rèn)為是正方向故障，并停止向?qū)?cè)保護(hù)發(fā)閉鎖信號(hào)，結(jié)合對(duì)側(cè)停信情況，縱聯(lián)保護(hù)跳閘。

允許式：當(dāng)保護(hù)裝置的縱聯(lián)距離元件、零序功率正方向元件以及零序功率反方向元件都不動(dòng)作時(shí)，裝置開(kāi)始判別縱聯(lián)距離反方向元件。若縱聯(lián)距離反方向元件動(dòng)作，則認(rèn)為是反方向故障，向?qū)?cè)保護(hù)停發(fā)允許信號(hào)；若縱聯(lián)距離反方向元件亦不動(dòng)作，同時(shí)相或相間電壓小于某一數(shù)值，則認(rèn)為是正方向故障，并向?qū)?cè)保護(hù)發(fā)允許信號(hào)，結(jié)合收對(duì)側(cè)允許信號(hào)，縱聯(lián)保護(hù)跳閘。[1]

但是，線路兩側(cè)不允許同時(shí)投入弱饋保護(hù)。這是因?yàn)楫?dāng)線路遠(yuǎn)端區(qū)外發(fā)生故障時(shí)，兩側(cè)保護(hù)可能正反向元件都不動(dòng)作，而低電壓或電流條件滿足。這時(shí)由于線路雙端均投入弱饋保護(hù)，可能會(huì)導(dǎo)致反方向側(cè)保護(hù)誤停信而使保護(hù)誤動(dòng)作。因此，不允許在線路兩側(cè)同時(shí)投入弱饋保護(hù)。[2]

2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試

最近參與驗(yàn)收某新建220kv變電站，其中220kv線路保護(hù)使用南京南瑞的保護(hù)裝置，保護(hù)配置為主一保護(hù)為RCS-931光纖縱差保護(hù)，主二保護(hù)為RCS-902光纖縱聯(lián)距離保護(hù)。主一保護(hù)使用專用通道，主二保護(hù)使用復(fù)用通道，并通過(guò)南京南瑞的FOX-41A作為收發(fā)信的裝置。

對(duì)于主一保護(hù)RCS-931，其弱饋功能采用的是閉鎖式，即當(dāng)保護(hù)的動(dòng)作元件不能起動(dòng)時(shí)，且反方向元件不動(dòng)作，則停止向?qū)?cè)保護(hù)發(fā)閉鎖信號(hào)。[3]RCS-931保護(hù)的弱饋功能不需要控制字投退來(lái)控制，它是通過(guò)兩側(cè)保護(hù)自適應(yīng)來(lái)判斷線路的一端是否滿足弱饋條件。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，將兩條220kv線路的主一保護(hù)RCS-931用光纖連接，設(shè)置好兩側(cè)縱聯(lián)碼。設(shè)定裝置A為甲側(cè)，作弱電源側(cè)；裝置B為乙側(cè)，作強(qiáng)電源側(cè)。兩側(cè)開(kāi)關(guān)均在合位，主保護(hù)投入，保護(hù)動(dòng)作時(shí)不出口跳開(kāi)關(guān)。

初始狀態(tài)時(shí)，甲、乙兩側(cè)保護(hù)TV斷線信號(hào)均常發(fā)。在此條件下作幾個(gè)試驗(yàn)：

（1）兩側(cè)TV斷線不復(fù)歸，在甲側(cè)加入小于電流變化量起動(dòng)值的電流量（模擬弱電源側(cè)情況），乙側(cè)加入達(dá)到保護(hù)動(dòng)作的差流，此時(shí)兩側(cè)保護(hù)均不能動(dòng)作。

（2）兩側(cè)保護(hù)加入三相電壓，此電壓滿足小于65% Un（Un取額定57.7V）但大于TV斷線告警值33V，使兩側(cè)保護(hù)的TV斷線信號(hào)復(fù)歸。此時(shí)與上一項(xiàng)試驗(yàn)一樣加入故障量，兩側(cè)保護(hù)均能動(dòng)作。

（3）在第二項(xiàng)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，控制加入甲、乙兩側(cè)的故障量，模擬單向接地故障、相間故障和三相接地故障，兩側(cè)保護(hù)均能正確選相。

（4）兩側(cè)保護(hù)加入電壓，但此電壓大于65% Un的數(shù)值。重復(fù)第一項(xiàng)試驗(yàn)中所加故障量，兩側(cè)保護(hù)不能動(dòng)作。

（5）甲側(cè)加入反向故障，乙側(cè)加入正向區(qū)內(nèi)故障。此時(shí)甲側(cè)不動(dòng)作，乙側(cè)動(dòng)作。

通過(guò)上述試驗(yàn)，可以得出以下小結(jié)：

（1）必須使線路兩側(cè)保護(hù)的TV信號(hào)復(fù)歸，然而此復(fù)歸電壓不能大于65%Un。

（2）模擬弱電源一側(cè)，所加入的電流不能大于裝置的電流變化量起動(dòng)值。這是因?yàn)槿绻与娏鞔笥诖似饎?dòng)值，裝置將進(jìn)入主保護(hù)邏輯，而不是通過(guò)弱饋功能動(dòng)作動(dòng)作。

（3）保護(hù)通過(guò)弱饋功能動(dòng)作時(shí)，能正確選相。

對(duì)于主二保護(hù)RCS-902，其弱饋功能采用的是允許式，即當(dāng)保護(hù)的動(dòng)作元件不能起動(dòng)時(shí)，且反方向元件不動(dòng)作，則向?qū)?cè)保護(hù)發(fā)允許信號(hào)。[3]RCS-902需要用投退控制字來(lái)使弱饋功能起作用。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，與主一保護(hù)RCS-931做法相同。

初始狀態(tài)時(shí)，甲、乙兩側(cè)保護(hù)TV斷線信號(hào)均常發(fā)。試驗(yàn)時(shí)先使保護(hù)裝置的信號(hào)復(fù)歸，再作以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)：

（1）乙側(cè)加入故障電流（A相），甲側(cè)得FOX-41A收到跳A允許信號(hào)，此時(shí)兩側(cè)均不動(dòng)作。收到允許令后甲側(cè)向乙側(cè)發(fā)三跳令，同時(shí)本側(cè)三相動(dòng)作；乙側(cè)收令后正確選相動(dòng)作。

（2）甲、乙側(cè)加入正向區(qū)內(nèi)故障（單向接地故障），兩側(cè)均單跳單重。

（3）甲側(cè)加入正向區(qū)外故障，乙側(cè)加入正向區(qū)內(nèi)故障。此時(shí)當(dāng)甲側(cè)加入故障量的時(shí)間達(dá)到后，向乙側(cè)發(fā)允許令且不動(dòng)作。乙側(cè)在收令后才動(dòng)作。

（4）甲側(cè)加入反向故障，乙側(cè)加入正向區(qū)內(nèi)故障。此時(shí)甲側(cè)不動(dòng)作，乙側(cè)動(dòng)作。

通過(guò)上述試驗(yàn)，可以得出以下小結(jié)：

（1）當(dāng)弱饋側(cè)滿足電壓條件且收到對(duì)側(cè)所發(fā)的允許令時(shí)，然后才給對(duì)側(cè)發(fā)允許令。翻查對(duì)應(yīng)的說(shuō)明書，得出此發(fā)令時(shí)間持續(xù)100ms。，其發(fā)信邏輯如下圖所示。

（2）弱電源一側(cè)進(jìn)入弱饋功能邏輯時(shí)，保護(hù)動(dòng)作不能選相，即三相均動(dòng)作。強(qiáng)電源一側(cè)能正確選相。

3 結(jié)束語(yǔ)

弱饋是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中常見(jiàn)的問(wèn)題，文章從閉鎖式、允許式縱聯(lián)保護(hù)兩方面分析了系統(tǒng)中弱電源對(duì)縱聯(lián)保護(hù)的影響，并根據(jù)實(shí)際驗(yàn)收過(guò)程中以南京南瑞繼保的保護(hù)裝置調(diào)試作較為細(xì)致的試驗(yàn)，得出一定的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試人員，試驗(yàn)弱饋保護(hù)功能的關(guān)鍵在于必須正確模擬弱饋時(shí)線路兩側(cè)的線路情況，包括線路開(kāi)關(guān)位置，線路兩側(cè)裝置所加入的電壓、電流模擬量，這些都是是否能正確試驗(yàn)的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]牛連宏，高鵬.220kv風(fēng)電弱饋系統(tǒng)對(duì)線路保護(hù)的影響分析[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2011，7（3）.

[2]廣東省電力調(diào)度中心.廣東省電力系統(tǒng)繼電保護(hù)反事故措施及釋義（2007版）[M].中國(guó)電力電力出版社，2007.

[3]付連元，張惠.區(qū)外故障弱饋保護(hù)誤動(dòng)作原因分析[J].寧夏電力，2009.