500 kV 線路遠方跳閘保護運行分析及改進措施

虞曉潔，周云波

(常州供電公司，江蘇 常州 213003)

500 kV 系統(tǒng)遠方跳閘是指線路一次故障或異常（過電壓、高抗故障、開關(guān)失靈）時，經(jīng)由一定的媒介（如高頻通道中的慢速通道、光纖通道）傳輸切除對側(cè)開關(guān)的一種功能保護[1]。基于電力系統(tǒng)安全要求，相關(guān)聯(lián)線路保護收到遠方跳閘命令后，迅速將與該線相連的2個斷路器跳開，使故障點及時切除。常州地區(qū)2 座500 kV 變電站處于華東電網(wǎng)樞紐位置，擔負著華東電網(wǎng)的西電東送，火水電的交匯，北電南送的重任。但因分期建設(shè)而不斷改造擴建，遠方跳閘保護型號較多，通道、跳閘邏輯等有所不同，遠方跳閘裝置的安全可靠運行直接關(guān)系著華東電網(wǎng)的安全運行。

1 500 kV 遠方跳閘裝置配置方式比較

1.1 遠方跳閘配置原則

遠方跳閘信號可以按傳輸方式分為采用非數(shù)字通道和數(shù)字通道2 種，采用非數(shù)字通道傳輸方式在傳輸通道上易受各種干擾信號的影響，接點信號的傳輸可靠性較差，在運行中易誤動。采用數(shù)字通道傳輸方式具有快而可靠的優(yōu)點[2]。因此過去對500 kV 線路遠方跳閘的配置原則：對采用非數(shù)字通道的，執(zhí)行端應(yīng)設(shè)置故障判別元件，如晉陵變裝設(shè)ABB 公司的REL531 保護，遠方跳閘通道為載波通道的慢速通道，加裝了ABB 公司的REL511 就地判別裝置；對采用數(shù)字通道的，執(zhí)行端可不設(shè)置故障判別元件，如武南變、晉陵變裝設(shè)ABB 公司的REL561的線路保護。

1.2 遠方跳閘邏輯的分析比較

因武南變分期建設(shè)而不斷改造擴建，目前站內(nèi)遠方跳閘保護根據(jù)配置不同，跳閘邏輯分為3 種方式。

（1）方式1，2 條線路保護僅有一套就地判別裝置以及后備遠跳邏輯LDD的配置。方式1 采取“二取二”、“二取一”、“一取一”跳閘方式，此配置方式為最早期的，較為經(jīng)濟，僅用一套就地判別裝置，缺點是判別裝置故障時轉(zhuǎn)為后備跳閘邏輯，不經(jīng)判別跳閘，可靠性低。另外當其中一路通道故障或停用時，需經(jīng)延時跳閘，增加切除故障時間，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。

（2）方式2，無就地判別裝置的配置。無就地判別裝置的保護利用分相電流差動通道，直接傳送遠方跳閘信號至對側(cè)，跳對應(yīng)斷路器和線路主保護共用跳閘出口。由于采取直跳式容易受到干擾而誤動，華東曾執(zhí)行采用遠方跳閘輸入光耦增加20 ms 延時以躲過干擾的反措，以提高遠方跳閘保護動作可靠性。此方式優(yōu)點為配置簡單，比較經(jīng)濟，缺點為易受干擾而誤動，可靠性相對較差。

（3）方式3，2 套線路保護分別配有就地判別裝置的配置。此方式一路通道對應(yīng)一套就地判別裝置，每一套就地判別裝置收到遠跳信號后開放正電源，經(jīng)就地判別裝置判別，條件滿足出口，實現(xiàn)遠跳。其優(yōu)點為2 路通道、就地判別裝置完全獨立，2 套保護之間沒有聯(lián)系，回路簡潔，操作方便，可靠性高。3 種配置方式比較如表1 所示。

表1 3 種遠方跳閘配置方式比較

通過分析3 種配置方式及運行情況，可見方式3為今后優(yōu)選方案，也是目前上級電網(wǎng)公司要求的配置方式。現(xiàn)最新要求所有遠方跳閘回路需在接收端裝設(shè)遠方跳閘就地判別裝置，遠方跳閘命令需經(jīng)本地就地判別后跳閘出口，遠方跳閘就地判別裝置采用一取一判別方式，并應(yīng)包括低有功功率等電氣量判據(jù)邏輯。

1.3 就地判別工作邏輯的分析比較

常州500 kV 變電站投運的遠方跳閘就地判別裝置有3 種，ABB 公司的REL501，REL511 以及南瑞公司的RCS-925A。

（1）ABB 公司的就地判別裝置工作邏輯為通過其I/O 接口輸入通道信號，由CPU 作出邏輯判斷后，實現(xiàn)跳閘，以型號REL511為例，簡單工作邏輯如圖1所示。

圖1 ABB 公司REL511 簡單工作邏輯

（2）南瑞公司生產(chǎn)的以RCS-925A 工作邏輯為例，在通道（該通道投入且無故障）收信時啟動，收信啟動動作后展寬7 s，開放繼電器正電源，判據(jù)滿足后出口后跳相關(guān)斷路器并閉鎖重合閘。簡單跳閘邏輯如圖2 所示。

圖2 RCS-925A 遠方跳閘簡單工作邏輯

2 遠方跳閘運行分析

遠方跳閘保護裝置在多年的運行中未發(fā)生過誤動情況，且運行良好。僅在一次定期試驗中發(fā)生誤跳開關(guān)的情況。

2.1 校驗時的一次和二次設(shè)備狀態(tài)

2009年9 月3 日，對武南變500 kV 晉武5287 線線路保護校驗，校驗時的一次運行狀態(tài)：晉武5287 線路停役，5012 斷路器、5013 斷路器為開關(guān)檢修狀態(tài)，5011 斷路器運行，3 號主變?yōu)檫\行狀態(tài)。具體接線如圖3 所示。

圖3 校驗時的一次接線

二次保護配置情況：第一塊屏裝有第一套線路保護REL531（V2.0）和第一套遠跳及就地判別裝置REL511（V2.5），第二塊屏裝有第二套線路保護REL531（V2.0）和第二套遠跳及就地判別裝置REL511（V2.5）。在保護校驗中需做聯(lián)跳斷路器試驗，因此線路5012 斷路器、5013 斷路器為合閘狀態(tài)，遠方跳閘為信號狀態(tài)，跳閘隔離單元1LP 內(nèi)插入大插把。

2.2 保護校驗過程

在對REL511 進行功能驗收而校驗遠方跳閘功能時，校驗人員輸入模擬遠方跳閘信號，保護動作出口，此時保護為信號狀態(tài)，跳閘隔離單元1LP 內(nèi)插入了大插把，實際應(yīng)無相關(guān)開關(guān)跳閘，但保護動作后本處于合上狀態(tài)的5012，5013 2個斷路器跳開了，顯然這是不正常的現(xiàn)象，5012，5013 2個斷路器應(yīng)判為誤跳閘。

2.3 誤跳閘原因分析

針對這一不正常現(xiàn)象進行檢查分析，保護的輸入輸出回路如圖4 所示。

圖4 REL511的輸入輸出示意圖（1LP為遠跳出口插把，1SK為遠跳試驗插把）

分析結(jié)果為REL511 遠方跳閘就地判別裝置的閉鎖重合閘回路（BLOCK AR1，BLOCK AR2）經(jīng)試驗插孔1SK的10，11 分別接入2個斷路器失靈保護的跳閘回路，由失靈重跳回路跳開5012 斷路器和5013 斷路器，而REL511 遠方跳閘就地判別裝置原理圖上此回路僅標明閉鎖重合閘。即現(xiàn)場在停用遠方跳閘時在斷路器跳閘隔離單元1LP 內(nèi)插入大插把，僅隔離遠跳的跳閘出口，并沒有隔離試驗插孔失靈回路，所以在做試驗時失靈回路仍然是通的，遠方跳閘出口后保護裝置給5012 斷路器、5013 斷路器保護REL551 發(fā)了失靈重跳信號，導致5012 斷路器、5013 斷路器誤跳閘。

2.4 對回路檢查及整改

由此現(xiàn)場對此類接線方式遠方跳閘的停啟用操作進行了整改，規(guī)定停用時在斷路器跳閘隔離單元內(nèi)插入了大插把以及在1SK 試驗插孔單元內(nèi)閉鎖重合閘及啟動失靈插孔內(nèi)插入小插把。通過上述改變操作在不改動接線情況下克服了回路存在的不合理，并對其他回路進行檢查，以防也存在此問題。針對常州500 kV 變電站幾種不同的接線方式，對遠方跳閘的停啟用操作總結(jié)，有以下幾種操作方式：

（1）無就地判別裝置，如晉陵變和武南變的REL 561，RCS-931D 等，遠跳停用操作遠跳投退斷路器；

（2）就地判別的跳閘、閉鎖重合、啟動失靈均經(jīng)獨立出口，如武南變REL561+REL511 等配置，遠跳停用操作獨立出口插把（壓板）；

（3）就地判別的跳閘、閉鎖重合經(jīng)獨立出口，遠跳不啟動失靈，如武南變REL531+REL501，REL521+RCS925 等配置，遠跳停用操作獨立出口插把（壓板）；

（4）就地判別的跳閘經(jīng)獨立出口，閉鎖重合、啟動失靈不經(jīng)獨立出口，如武南變的REL531+REL511，停用遠方跳閘同時操作獨立出口和試驗插把；

（5）就地判別無獨立出口，只有試驗插把，遠跳不啟動失靈，如晉陵變REL531+REL511 配置，遠跳停用操作試驗插把；

（6）就地判別無獨立出口，只有試驗插拔，啟動失靈，如武南變REL521+REL501 配置，遠跳停用操作試驗插把。

3 改進建議和措施

3.1 回路及操作改進意見

對遠方跳閘保護的接線采用跳閘、閉鎖重合閘（或啟動失靈）均經(jīng)就地判別裝置獨立出口的方式，此接線方式較為簡單、直接、可靠，操作起來簡單明了。因此對于就地判別裝置無獨立出口，借線路主保護出口的接線方式應(yīng)加裝完全的獨立出口插把（壓板）；部分保護閉鎖重合閘或啟動失靈不經(jīng)獨立出口的應(yīng)改接線，保證就地判別裝置的跳閘、閉鎖重合、啟動失靈等出口均經(jīng)就地判別裝置獨立出口插把（壓板），出口與主保護完全獨立，優(yōu)化操作步驟。可以減少誤操作、漏操作的危險性，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。對暫時難以改接線的情況應(yīng)在停啟用操作上注意，停用時應(yīng)完全隔離出口、閉鎖重合閘、啟動失靈等出口。

3.2 是否要啟動失靈的建議

因設(shè)計原因，常州500 kV 變電站內(nèi)有一部分遠方跳閘動作后啟動失靈保護，有一部分則不啟動失靈保護。基于常州500 kV 變電站內(nèi)所有線路均為短線路，且沒有裝設(shè)高抗，結(jié)合常州地區(qū)實際運行狀況，對這2種情況進行比較，則認為短距離以及沒有裝設(shè)高抗的線路采用不啟動失靈保護的接線較好。

首先失靈保護的原則是不考慮2個斷路器同時失靈，對于失靈保護動作后發(fā)遠跳信號跳對側(cè)斷路器的情況，對側(cè)保護收到遠跳信號后經(jīng)就地判別三跳相關(guān)斷路器并閉鎖重合閘，已不需要再次啟動失靈。其次在對側(cè)線路遠端故障，過電壓情況啟動遠方跳閘的情況下，裝置收到遠跳信號，若遠跳出口的同時啟動失靈保護，此時斷路器拒動未能跳閘，但此時故障電流有可能達不到失靈保護啟動設(shè)定值，失靈保護啟動條件不滿足，無法動作出口，設(shè)計失靈回路只起到了失靈重跳的作用，失靈回路沒有實際意義。

3.3 對保護定期校驗的要求

加強保護的定期校驗及試驗，必須針對多種型號、不同配置方式的遠方跳閘制定全面可靠的試驗項目和方案，有條件時安排運行方式進行500 kV 線路實際聯(lián)動試驗,及時發(fā)現(xiàn)問題,確保校驗質(zhì)量和試驗安全，提高裝置的運行健康水平,從而提高可靠性。

4 結(jié)束語

綜上所述，提高遠方跳閘保護裝置的可靠性，從變電運行角度在遠方跳閘保護回路、停啟用操作等方面進行整改，消除安全隱患。并在運行維護中加強保護的定期校驗及試驗，提高保護裝置的可靠性，使500 kV遠方跳閘保護裝置不斷改進，完善，為提高500 kV 系統(tǒng)安全運行發(fā)揮積極作用。

[1]申 蕓，王曉潔.淺析500 kV 線路保護的遠方跳閘功能[J].江蘇電機工程，2011，30(2)：36-37.

[2]張全元.變電運行現(xiàn)場技術(shù)問答[M].2 版.北京：中國電力出版社.2009：342.