保护通道配置（共8篇）
保护通道配置 篇1
摘要：2008年的冰灾对线路保护通道产生了严重影响,冰灾中线路保护均采用专用光纤通道对突发情况应变能力太差。通过对常规的几种继电保护通道方式的分析比较,对220kV线路保护通道配置原则进行了调整。以220kV方圆-岗阳线为例,根据新的配置原则对线路保护进行了通道配置,通过理论计算分析论证配置的合理性。对新的保护通道配置原则提出了一些看法。
关键词：继电保护,复用,传输延时,通道配置
0 引言
2008年初,浙江电网遭受50年一遇的冰灾袭击,500 k V线路停运23条,195基500 k V铁塔损毁,220 k V线路停运23条,62基220 k V铁塔损毁,一时难以修复,直接威胁浙江电网的运行安全。输电线路覆冰导致大量的OPGW光缆中断,保护通道频繁告警或中断,严重影响线路快速保护的正确动作。哪种继电保护通道方式更加可靠,线路保护通道怎样配置才能确保线路快速保护在恶劣天气下可靠运行与正确动作对浙江电网尤为重要。
1 常规的几种继电保护通道方式
220 k V线路通常采用纵联保护。纵联保护是指利用某种通信通道,将被保护线路各端的保护装置纵向连接起来,在系统故障时,每段保护装置对各端送来的电气量进行比较,判断故障发生在区内还是区外,以决定是否进行保护。纵联保护按照通道类型分类,主要有:导引线通道;载波通道;微波通道;光纤通道。
1.1 导引线通道
导引线通道就是用二次电缆将线路两侧保护的电流回路联系起来,导引线中传输的是电信号。导引线通道需要铺设电缆,其投资随线路长度而增加。在中性点接地系统中,除了雷击外,在接地故障时地中电流会引起地电位升高,会产生感应电压,对保护装置和人身安全构成威胁,也会造成保护不正确动作。导引线直接传输交流电量,导引线的参数(电阻和分布电容)直接影响保护性能,从而在技术上也限制了导线保护用于较长的线路。因此导引线通道方式通常不被采用。
1.2 载波通道
载波通道是利用电力线路、结合加工设备、收发信机构成的一种有线通信通道,以载波通道构成的线路纵联保护也称为高频保护。高频保护单独使用一台收发信机为专用方式。高频保护也可以采用音频接口接至通信载波机,与远动通信复用收发信机,称复用方式。
载波通道的优点是简单快速、灵敏度高、安全性好。这种保护通道方式在20世纪80年代被广泛应用。
载波通道的缺点:
1)由于载波通道中传输的高频信号为电信号,易受各种强电磁干扰而造成保护拒动。
2)根据运行经验,高频保护所用的收发信机故障率很高,直接影响保护的可靠性。
3)由于浙江的大部分地区易受台风侵袭,载波通道所需要加装的阻波器在台风中易摆动造成线路跳闸,成为一个安全隐患。
因此,载波通道已不是首选的保护通道方式。
1.3 微波通道
微波通道为无线通信方式,采用频率为2 000 MHz、6 000~8 000 MHz,主要用于电力系统通信,由定向天线、连接电缆、收发信机组成。
微波通道与输电线没有直接的联系,输电线发生故障时不会对微波通信系统产生任何影响,因而利用微波保护的方式不受限制。微波通信是一种多路通信系统,可以提供足够的通道,彻底解决了通道拥挤的问题。微波通信具有很宽的频带,线路故障时信号不会中断,可以传送交流电的波形。采用脉冲编码调制(PCM)方式可以进一步扩大信息传输量,提高抗干扰能力,也更适合于数字保护。但是微波通道受天气影响较大,且通道不稳定。浙江地区目前无220 k V线路保护采用微波通道。
1.4 光纤通道
20世纪90年代末,光纤技术逐渐成熟。由于光纤通信技术有着其它通信方式无法比拟的稳定、可靠、抗干扰强、信息量大、整定维护简便的优势,光纤通道逐渐成为首选的保护通道方式。通常有两种光纤通道连接方式,一种为专用光纤方式,两台纵联保护通过光纤直接相连。专用光纤方式,信号没有经过转换,传输过程相对直接,但是浪费纤芯资源,每条线路保护占用2根纤芯。
另一种为复用方式,利用2 Mbit/s或64 kbit/s通道传输保护信号。最初,光纤保护采用64 kbit/s同步通道,保护装置按照64 kbit/s速率编码、同步数据链通信方式,和通信的接口采用64 kbit/s正向码速调整的同步接口方式,由PCM终端设备提供。这种保护方式中间环节过多,传输时延大,通道的故障概率增加。而采用2 Mbit/s通道方式,能传送的信息量大,不需要经过PCM转接,运行可靠。通常做法为保护装置(内置光电转换装置)出2 Mbit/s口通过同轴电缆与SDH设备相连,通过光网络将信号传送至对端,如图1所示。
2 浙江电网220 k V线路保护通道配置
2.1 220 k V线路保护通道情况
至2008年底,浙江电网运行的220 k V线路共541条,全部配置快速保护。全省220 k V线路快速保护通道1 056条,其中光纤通道486条,高频通道570条,无导引线通道和微波通道。
冰灾期间,覆冰对线路保护通道造成了严重的影响。14条OPGW光纤通道中断,导致23条220 k V线路衰耗增大,发生3 d B告警57次。
2.2 冰灾前220 k V线路保护通道配置原则
根据专题比较,从经济角度来看,1条20 km的220 k V线路架设OPGW的费用和开设高频通道(结合加工设备)的费用相当。加上采用光纤通道的稳定、可靠、抗干扰强、信息量大、整定维护简便的优势,采用专用纤芯的方式也无需开设电路。因此冰灾前对于220 k V线路保护通道首选为专用纤芯的通道。冰灾前浙江电网220 k V线路保护通道配置原则如下:
a)两套纵联保护应由两个完全独立的通道(含通道设备)传送。
b)对有OPGW光纤通道的线路,纵联保护通道应采用OPGW光纤通道。
c)保护通道为光纤通道时可配置一套光纤允许式方向/距离保护、一套光纤分相电流差动保护或两套光纤分相电流差动保护;无旁路切换要求时应采用两套光纤分相电流差动保护。
d)220 k V线路两套主保护通道在选用相—地耦合制的电力线高频通道时,应分别耦合在不同的相别上;配置两套不同原理的高频闭锁式保护(专用收发信机)。
e)对有OPGW光缆的线路,每套保护直接使用不同的光纤芯或复用光纤通道;配置两套光纤保护。
f)对有OPGW光缆且完全同杆并架双回线,每回线均配置两套光纤保护,每套保护直接使用不同的光纤芯或复用光纤通道。
g)对有OPGW光缆且非同杆并架双回线,在无OPGW光缆的线路上配置一套专用载波高频闭锁式保护或迂回OPGW通道的光纤保护以及一套直接使用光纤芯的分相电流差动保护;在有OPGW光缆的线路上保护配置同e)项。
h)对电缆或电缆架空线混合线路保护通道应采用光纤通道,一套保护直接使用光纤芯,另一套保护复用光纤通道,复用光纤通道优先采用迂回OPGW通道;配置两套光纤保护。
i)对有ADSS光缆的线路,一套保护直接使用ADSS光缆,另一套选用相—地耦合制的电力线高频通道。
j)保护通道不宜使用普通光缆通道和微波通道。
k)迂回光纤通道应为220 k V OPGW通道,传输延时应不大于12 ms,并应满足通道收发同时切换、路由、时延和往返一致的要求。
2.3 冰灾后220 k V线路保护通道配置原则
冰灾期间,发现一方面线路倒杆时光纤差动保护总是能在通道中断前动作跳闸,另一方面两套线路保护均采用专用光纤通道对突发情况(光缆断线)的应变能力太差。因此对保护通道配置原则进行了调整。冰灾后浙江电网220 k V线路保护通道配置原则如下:
a)本线有OPGW
第一套线路保护正常都采用复用本线点对点2 M直达电路方式,第二套线路保护采用本线专用光纤芯。特殊紧急情况下(如光缆断线),两套主保护通道都中断时,第一套线路保护可切换至2 M应急迂回通道。
若通信规划中本线点对点2 M电路不通,则要求在两侧通信光端机上加光板供第一套线路保护复用本线2 M电路,不采用单独配置小型光端机方式。
b)本线无OPGW,但相邻平行线路有OPGW
第一套线路保护正常都采用复用相邻线点对点2 M直达电路方式,第二套线路保护采用相邻线专用光纤芯。特殊紧急情况下(如光缆断线),两套主保护通道都中断时,第一套线路保护可切换至2 M应急迂回通道。
c)本线与相邻平行线路均无OPGW
若具备可靠迂回通道时,则第一套保护采用高频保护,第二套复用2 M迂回。否则,两套均采用高频保护。
d)可靠迂回通道传输总延时不大于12 ms,收发同一路由,220 k V及以上电压等级的OPGW。
e)紧急情况下使用的应急迂回通道传输总延时不大于12 ms,收发同一路由。
f)单台光纤通道设备(如SDH光端机)复用数量按照国网典设原则上不超过8套。
g)保护若采用可靠迂回通道,则通信部门在工程投产前必须确定固定的迂回路由,并按照继电保护光纤通道运行管理办法严格管理迂回路由的运行和检修工作。
3 220 k V方圆-岗阳线继电保护通道
3.1 220 k V方圆-岗阳线基本情况
方圆变为杭州地区将建中的一个变电站,本期方圆变1回220 k V出线至岗阳变,220 k V方圆-岗阳线为双回同杆架设线路。考虑到通信兼顾保护的需要,方圆-岗阳线架设有32芯OPGW。方圆变设1套北电的STM-16 SDH光传输设备TX-16XE,本期开通青云-方圆-岗阳的STM-4电路。方圆变接入后网络拓扑如图2所示。
3.2 继电保护通道配置
根据上述的配置原则,以220 k V方圆-岗阳线为例,组织继电保护通道。
220 k V方圆-岗阳线路继电保护通道:
主通道:方圆变新建光纤通信岗阳变(复用2 M)。
备用通道:方圆变专用纤芯岗阳变。
应急迂回通道:方圆变新建光纤通信青云变原有光纤通信临安市调原有光纤通信岗阳变(复用2 M)。
3.3 应急迂回通道分析
220 k V方圆-岗阳线的应急迂回通道连接如图3所示。目前杭州地区的SDH环网配置为“二纤双向复用段保护”,满足配置原则中“收发同一路由”。
对于应急迂回通道,延时主要由传输系统的延时、传输设备的延时、保护复用装置的延时三部分组成。
1)传输系统产生延时1t
无论是电信号还是光信号,都是电磁波,在一定的传输媒质中传播速度都是有限的,主要取决于媒质的折射率。如光信号经过光纤的传输延时τ可表达为:
式中:C为真空中的光速(3×105 km/s);l为传输距离(km);n1为光纤区折射率,典型值为1.48。由此可计算出光信号在光纤中的传输时延大致为4.9μs/km,再考虑整个系统中再生器和复用器引入的少量延时,整个光缆系统所产生的延时可以按5μs/km估算。
如图3所示,方圆变-岗阳变保护迂回通道的传输系统延时为:
2)传输设备的传输延时t2
SDH设备完成同步复用、映射和定位,进行各类开销处理、指针调整及连接处理时会产生传输延时。目前传输设备的延时还没有标准化,不同厂家的SDH设备的延时都各不相同。方圆变、青云变、临安市调、岗阳变使用的为北电的TX-16XE设备,根据厂家提供的数据,TX-16XE的2 M口至STM-4输出端的传输延时为30μs,STM-4至2 M口的传输延时为105μs,STM-N至STM-N的传输延时小于25μs。因此,迂回通道的传输设备传输延时为:
3)保护复用装置的延时3t
保护复用装置包含保护装置和光电转换装置,保护装置经过一对光纤收发装置,将信号转换为2 M信号后接入SDH光端机。因此,其中的光电转换将产生延时,方圆变和岗阳变使用的为南瑞的保护接口装置,根据厂家提供的数据,延时为4μs:
因此方圆变至岗阳变迂回通道的传输延时为:
满足原则要求。
4 结论
调整后的保护通道配置原则,线路主备保护采用不同原理的通道方式,并组织应急迂回通道。实现了性能互补,提高了线路保护的可靠性。但目前的配置原则存在以下问题:
1)电力通信组网主要是满足调度自动化、保护、生产管理等业务的需求,网络结构目前以环网为主。一次网络结构以放射状为主。通道配置原则中的“复用本线点对点2 M直达电路方式”,将产生大量的放射状电路,使通信网络变得复杂。
2)通道配置原则中的“收发同一路由”,就需要核实现有运行网络的保护倒换方式。若网络配置为“二纤双向复用段保护”或“四纤双向复用段保护”则能满足要求,否则就需要对现有网络进行运行方式的调整和改变,对已运行的其它业务影响较大。
3)通信设备上大量的保护复用业务的承载,增加了通信运行的压力,通信设备的运维都必须核实保护通道的情况。而通信设备的故障也将直接影响电网的安全运行。
总之,如何科学地为一次线路提供安全、稳定、可靠的保护通道,是通信专业值得探讨的课题。
参考文献
[1]韦乐平.光同步数字传送网[M].北京:人民邮电出版社,1998.WEI Le-ping.Optical Synchronous Digital Transport Network[M].Beijing:Posts and Telecommunications Press,1998.
[2]赵大平,孙业成.浅析SDH光纤通信传输继电保护信号的误码特性和时间延迟[J].电网技术,2002,26(10):35-37.ZHAO Da-ping,SUN Ye-cheng.A Preliminarily Analysis of Characteristics of Code Error and Time Delay of Protective Relaying Signals Transmitted by SDH Optical Fiber Communication System[J].Power System Technology,2002,26(10):35-37.
[3]张合明,许俊现.2Mbit/s差动保护通道技术分析及运行可靠性提高策略[A].中国电机工程学会电力通信专业委员会.第七届学术会议论文集[C].福建:2008.185-189.ZHANG He-ming,XU Jun-xian.Analysis on2Mbit/s Differential Protection Channel and Improving Its Operation Reliability[A].in:Electric Power Communication Special Committee.Proceedings of the7th Conference[C].Fujian:2008.185-189.
[4]吴凡,陈培丽.纵联保护传输通道应用分析[A].中国电机工程学会电力通信专业委员会.第七届学术会议论文集[C].福建:2008.193-197.WU Fan,CHEN Pei-li.Analysis of Longitudinal Differential Protection Channel[A].in:Electric Power Communication Special Committee.Proceedings of the7th Conference[C].Fujian:2008.193-197.
[5]邹绍平,王文元,李志宏.冰灾期间线路保护通道运行情况及应对措施[J].江西电力,2008,32(2):48-51.ZOU Shao-ping,WANG Wen-yuan,LI Zhi-hong.Operation and Countermeasures of Line Protection Channel in Ice Hazard[J].Jiangxi Electric Power,2008,32(2):48-51.
[6]李骏年.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,1993.LI Jun-nian.Relay Protection Principle[M].Beijing:China Electric Power Press,1993.
保护通道配置 篇2
施方案
为了打击假冒绿色通道车辆偷逃通行费行为，确保道路运输行业公平竞争和运输市场秩序稳定。午子山收费站深入开展保护“绿色通道”政策专项活动，为了扎实有效开展好此项工作，特制定本方案：
一、指导思想
大力宣传通行费征收管理政策，严厉打击假冒逃费行为。维护绿色通道政策良好声誉。
二、主要内容
（一）开辟“绿色通道”装用道口，引导绿色通道车辆迅速通过专用收费道口，提高通行效率。加强收费人员特别是新增“绿色通道”收费站人员的培训，规范操作程序。
（二）对利用惠农政策牟取私利的内部人员要从严处理，决不姑息迁就。
（三）检查绿色通道车辆核验程序是否规范，有无对绿色通道车辆未经查验私自放行，重点时段、重点车辆(如水箱式、集装箱式的车辆)查验是否规范。
三、工作步骤
专项整治活动从7月20日开始，到8月20日结束。具体分三个阶段：
（一）动员阶段（7月20日—7月28日）。制定切实可行的实施方案，结合路段实际，制定整改方案，积极进行部署动员。
（二）集中整治阶段（7月29日—8月15日）。在充分调研的基础上，净化运营环境，深入开展打击假冒绿色通道偷逃通行费活动，午子山收费站将不定期对各班组进行稽查、通报和处理。
（三）总结阶段（8月15日—8月20日）。午子山收费站将指导各班组进行专项活动经验总结，建立整治活动长效机制。
四、工作实施
（一）加强组织领导，落实工作责任
为更好开展午子山收费站“绿色通道”政策专项活动工作，明确职责、确保各项措施落到实处，特成立专项整治活动领导小组，领导小组下设办公室，办公室设在午子山收费站。
组 长：赵锐
成 员：黄丽娜 赵燕琴 赵晨汀 王楠
由领导小组制定具体工作实施方案，落实工作职责，加强协调、监督、检查、考核、奖惩及通报等工作，充分发挥组织机构的作用，并密切与公安、交警等部门协作，确保专项整治活动顺利开展。
（二）加强业务培训 午子山收费站应加强收费员业务培训，严格收费业务操作规程，认真开展自查整改。重点做好“绿色通道”有关政策知识的学习，使员工能更深一步的了解和认识，从而使分公司在“绿色通道”方面工作有更进一步的完善。
（三）开展“打假”能手和堵漏增收先进个人评比、交流学习、经验宣讲，互相取长补短，促进西略分公司“打假”水平整体提高。
（四）加大稽查力度，督促推进工作
五、工作要求
（一）全体人员要充分认识到此次专项活动的重要性、复杂性和艰巨性，进一步加强组织领导，制定有力措施，确保活动扎实有效地推进。
（二）加强对绿色通道车辆检验放行环节的监督，防范弄虚作假现象的发生，加强对收费人员的教育和培训。
（三）各班组要做好此次专项整治活动有关登记、记录、报表、影像资料的整理和保存。
保护通道配置 篇3
1 单电源环网的形成
1.1 220 k V电网分层分区形成单电源环网
随着江苏省500 k V电网的增强, 为限制短路电流, 防止500 k V电网与220 k V电网电磁环网造成对电网安全稳定运行的影响, 江苏省220 k V电网已分成若干个“分区”运行[7]。2005年始镇江220k V电网分为东部电网和西部电网运行。220 k V电网“分区”运行后, 造成了许多单电源环网或单电源供电线路。
1.2 电厂检修局部电网形成单电源环网
镇江西部局部220 k V电网见图1。其中D变电所为内桥接线, 故为单电源供电变电所。2009年初, 某电厂发电设备检修, 机组全部停运, 使得图1中局部电网由多电源环网运行变为单电源环网运行。
2 单电源环网线路纵联保护运行性能分析
2.1 高频保护
单电源环网时, 若线路采用高频保护, 当在电源线路的首端附近故障, 由于线路另一侧保护没有故障电流或故障电流很小而无法启动, 致使该高频保护拒动, 如图2所示。可以采用高频保护弱馈功能使弱电源侧高频保护启动, 但一方面电网中高频保护弱馈功能不能自动适应。以图1中某电厂停电检修, 该局部电网变为单电源环网为例, B变电所2570保护若采用高频保护, 在环网运行时, 本高频保护“弱馈功能控制字”必须设为“电源侧”;当运行方式变化时, 比如在A变电所母线断开时 (比如设备检修) , 本高频保护“弱馈功能控制字”设为“电源侧”;而在C变电所母线断开时本高频保护“弱馈功能控制字”又要设为“弱馈侧”或“弱电源侧”, 高频保护的“弱馈功能控制字”要么设定为“电源侧”, 要么设定“弱馈侧”, 因此, 高频保护的弱馈功能不能自动适应, 需要在运行过程中根据运行方式通过更改保护定值来实现, 因而不能适用220 k V电网稳定运行的要求。另一方面, 高频保护弱馈功能不完善, 因此, 高频保护在单电源环网中使用有一定的局限性[3,4,5]。
2.2 光纤分相电流差动保护
以国内几家制造厂家 (国电南自、南瑞继保、北京四方、深圳南瑞) 光纤分相电流差动保护装置为例, 分析双回线单电源环网方式下保护弱馈判据启动线路两侧光纤分相电流差动保护性能, 其弱馈判据分析比较如表1所示 (表1中Un为本侧TV的相或相间额定电压) , 即除了表1中常规的判据1和判据2外, 还具有差流启动判据+判据3或差流启动判据+判据4。
双回线单电源环网供电网络如图2所示, 阻抗参数如图3所示。按其中一条线路各处经过过渡电阻为0Ω或100Ω的情况下发生短路故障, 分析线路两侧分别配置上述制造厂家的光纤分相电流差动保护装置在线路故障时保护的启动性能, 具体如表2、表3所示 (其中表3中的0~46%等系指线路故障点离系统电源变电所距离的百分比) 。
由上述分析可见, 在该单电源环网中, 若采用光纤分相电流差动保护, 在无过渡电阻短路时或经较小过渡电阻短路 (按图3系统网络计算表明, 能使保护启动的临界过渡电阻≤83Ω) 时, 均能可靠启动, 而在经过约83~100Ω高阻接地, 在靠近电源侧一定的范围内存在拒动的可能。分析表明, 光纤分相电流差动保护还具有在运行过程中不需要更改保护定值、弱电源侧自动适应功能, 以及天然的选相功能。由于光纤分相电流差动保护比高频保护有较多的优点, 所以, 江苏省电网220 k V线路保护在有专用光纤通道时, 尽量采用2套分相电流差动保护作为线路的主保护的配置方案。
3 2条线路保护更换时保护配置
2008年下半年, 由于某电厂机组全部停电检修, 使得镇江市区局部220 k V电网 (见图1) 形成了单电源环网, 一些线路由于采用载波通道的高频闭锁方向保护, 使得单电源环网解环变成单电源多级供电线路, 该镇江城区局部电网运行性能变差, 威胁镇江市区的供电。2935和2936线路保护原配置为2套载波通道的高频保护:LFP-901A保护装置、WXB-11C保护装置已运行10年多了, 2009年原计划准备更换为载波通道的高频保护。由于上述供电可靠性等原因, 2935和2936线路两侧保护装置更换时, 希望配置光纤通道的分相电流差动保护或光纤通道的高频保护, 为此对光纤通道进行了调查。
3.1 光纤通道调查
2936线路架设24芯的ADSS光缆, 为省公司通信主干网通道, 24芯光纤已全部用完;但相邻近的迂回线路2Y54和2Y55线路 (同杆架设) 、2570和2Y55线路 (前段线路同杆架设) 、2569和2Y60线路 (前段线路同杆架设) 上均架设OPGW光缆, 上述线路中最少有6芯备用光纤可用, 2569线路长度6.21 km, 2Y54和2Y55线路长度15.12 km, 2570线路长度4.59 km, 迂回线路总长度仅为25.92 km, 没有超过光纤保护一般要求光缆长度≤50 km的基本要求。
3.2 2条线路改造情况调查
2935和2936线路为1980年前投运的线路, 已有30多年, 由于京沪高铁在C变电所南面经过, 2008年2935, 2936线路 (总长7.5 km, 7.88 km, 不同杆) 已改造了1 km多线路 (同杆) , 已在1 km多线路上架设OPGW光缆。通过向公司生产技术部咨询得知, 2012年前后, 2935和2936线路将要进行全线改造, 届时全线将架设OPGW光缆。
3.3 2条线路保护配置分析
由于增加了迂回光纤通道的选择及近期线路改造的可能, 2935和2936线路保护的配置有以下几个方案可供选择:
(1) 2套载波通道的高频保护。
采用2套载波通道的高频保护, 在上述电厂机组全部检修时, 镇江市区局部电网形成单电源环网时, 该保护在线路故障是可能会拒动[3,4]而失去主保护作用。500 k V变电所、C变电所均设有旁路母线, 高频保护切旁路开关保护比较容易实现。
(2) 2套光纤分相电流差动保护。
采用2套光纤分相电流差动保护, 一是占用了较多的通信光纤通道, 而迂回光纤通道上最少只有6芯备用光纤, 还差2芯备用光纤, 若全部占用, 通信无备用光纤;二是由于采用了迂回光纤通道, 2Y54和2Y55线路、2570和2Y55线路、2570和2Y60线路中任一条线路检修, 可能会由于光纤通道中断而影响2套光纤分相电流差动保护的运行, 主保护将失去。另外江苏省电网不采用光纤分相电流差动保护切旁路开关保护方案 (因为比高频保护实现切旁路开关保护的方案复杂) 。
(3) 1套光纤分相电流差动保护和1套光纤高频保护。
缺点同方案 (2) , 但光纤高频保护可以切旁路运行。
(4) 1套光纤分相电流差动保护和1套高频保护。
采用1套光纤分相电流差动保护和1套载波通道的高频保护, 一是占用通信光纤备用通道不多, 只用了迂回光纤通道上4芯备用光纤, 还有最少2芯通信备用光纤;二是由于采用了迂回光纤通道, 2Y54和2Y55线路、2570和2Y55线路、2569和2Y60线路中任一条线路检修, 可能会由于光纤通道中断光纤影响了分相电流差动保护的运行, 但不会影响载波通道的高频保护的运行, 仍有以1套主保护能够运行。同时, 高频保护切旁路开关保护比较容易实现。
3.4 2条线路保护配置方案
比较几套配置方案的优缺点, 并考虑了电网远期发展, 采用了方案 (4) , 即采用1套光纤分相电流差动保护和1套载波通道的高频保护的方案。采用这一配置方案, 有下列优点:
(1) 充分利用目前通信备用的OPGW光纤通道, 节约了由于保护及通信要求的2009~2012年2935和2936线路ADSS光缆的改造费用;
(2) 由于其中的1套线路保护采用了光纤分相电流差动保护, 节省了各一相高频通道设备的投资;
(3) 采用迂回OPGW光纤通道, 可与2012年前后线路改造很好的衔接起来, 可一举多得;
(4) 采用1套光纤分相电流差动保护和1套高频保护, 既可防止由于某电厂机组全部停电, 造成A, B, C等变电所变为馈供变电所, 供电可靠性大大下降;又可防止采用迂回OPGW光纤通道, 上述线路检修或其他原因造成光纤通道中断, 影响系统安全稳定运行, 因为仍然有1套高频保护可继续运行。
总之, 采用上述配置, 既节约了投资, 又有利于镇江西部电网系统安全运行。通过省公司招标, 采用了RCS931A保护装置和PSL602线路保护装置的配置。
3.5 利用迂回备用光纤通道构成分相电流差动保护
2010年3月, 2935线路、2936线路分别停电, 按上述方案 (4) 进行保护更换, 其中RCS931A光纤分相电流差动保护装置采用了迂回光纤通道 (500k V变电所—A变电所—B变电所—C变电所) , 2Y54和2Y55线路OPGW光纤与2570和2Y55线路OPGW光纤的尾纤在A变电所内通信机房的光配线架上融接, 2570和2Y55线路OPGW光纤与2569和2Y60线路OPGW光纤的尾纤在B变电所内通信机房的光配线架上融接, 形成了迂回光纤通道。经过几个月的运行, 除2010年5月2569和2Y60线路检修 (杆塔迁移) 造成迂回光纤通道中断, 造成了2935和2936线路两侧的光纤分相电流差动保护光纤中断而被迫退出运行外, 2条线路保护运行状况良好[6]。
4 改造光纤通道形成后保护配置方案
2012年前后, 2935和2936线路将要进行线路改造, 架设OPGW光缆, 届时, 只要将本线路的专用光纤接入本线路的光纤分相电流差动保护装置上, 2935线路和2936线路光纤分相电流差动保护专用光纤通道形成, 原迂回光纤通道还给通信作为备用。另一套线路保护有3个配置方案可选: (1) 维持原高频通道的高频保护装置; (2) 将2935和2936线路的高频保护的高频收发信机改成光收发信机, 即可由载波通道的高频保护装置变成光纤通道的高频保护装置, 光纤通道接本线路专用光纤通道; (3) 将PSL602保护装置更换部分插件和改屏后部分屏内接线即可改变为PSL603光纤分相电流差动保护装置, 接专用光纤通道后又形成了另一套光纤分相电流差动保护装置;另外, 2935和2936线路的原PSL602保护高频通道为新的, 高频收发信机可给旁路开关使用, 在线路保护检修时, 仍保证有一套高频保护运行。综合上述方案, 该线路保护建议采用方案 (3) 或方案 (2) , 优先采用方案 (3) 。
5 线路主保护的运行
以图1电网为例。2921, 2922, 2Y54, 2Y55线路均配置了双套光纤分相电流差动保护, 2569, 2570线路均配置了1套光纤分相电流差动保护+1套光纤高频保护, 2Y55, 2Y60线路均配置了单套光纤分相电流差动保护, 2557, 2558双套载波通道的高频保护。
5.1 多电源环网运行
2935线路和2936线路及2921, 2922, 2Y54, 2Y55, 2557, 2558两侧的2套纵联保护均投入运行。2Y55和2Y60线路为单电源供电线路, 其电源侧光纤分相电流差动保护投跳闸、负荷侧光纤分相电流差动保护功能压板投运行而跳闸压板退出运行 (调度术语为“弱电应答”) 。
5.2 单电源环网保护配置和要求
按江苏省电力公司单电源环网保护配置和要求, 2条线路形成长期单电源环网运行, 则2条线路主保护需配置2套光纤分相电流差动保护[8];检修或临时方式下2条线路形成单电源环网运行, 则2条线路主保护至少需配置单套光纤分相电流差动保护。满足上述要求时, 可将靠近电源的第一级线路按单电源环网运行。
5.3 单电源环网保护运行
图1电网中, 当某电厂全部机组因检修形成单电源环网时, 由于2Y54和2Y55线路均配置了双套光纤分相电流差动保护, 2935线路、2936线路也配置单套光纤分相电流差动保护或双套光纤分相电流差动保护, 可将2Y54和2Y55线路在A变电所合环运行, 2Y54和2Y55线路两侧保护光纤分相电流差动保护均投跳闸, A变电所其他出线按单电源供电线路运行;同样也可将2935线路、2936线路在C变电所合环运行, 2935和2936线路两侧保护光纤分相电流差动保护均投跳闸, C变电所其他出线按单电源供电线路运行;2Y55和2Y60线路为单电源供电线路, 其主保护的运行见第5.1节中2Y55和2Y60线路主保护的运行;B变电所分别由A变电所2570线路和C变电所2569线路单电源供电, 线路两侧光纤高频保护停用, 光纤分相电流差动保护的运行同2Y55和2Y60线路;2921和2922分别由A变电所单电源供电, 2921和2922线路光纤分相电流差动保护保护的运行同2Y55和2Y60线路。2557和2558按单电源供电线路运行, 线路两侧高频保护停用。
5.4 运行效果分析
在图1电网中, 由于某电厂全部机组检修, 使得多电源环网变成单电源环网, 由于各纵联保护在单电源环网的性能不同, 若按高频保护配置, 使得电网中出现两级单电源供电线路出现, 即:500 k V变电所—C变电所—D变电所或500 k V变电所—C变电所—B变电所;若至少配置1套光纤分相电流差动保护, 则在C变电所可将2935和2936线路合环运行, 减少了一级单电源供电线路, 供电可靠性较两级单电源供电线路得到提高。
6 结束语
由于光纤分相电流差动保护有比高频保护较优良的性能而越来越得到广泛运用, 特别是在单电源环网电网和单电源供电的线路, 越来越多的采用配置光纤分相电流差动保护作为该线路的主保护。因此, 线路保护技术改造时应结合电网的近远期发展计划及电网的实际情况酌情配置和选择, 使线路保护的运行性能达到最佳。上述2935线路、2936线路保护技术改造的配置实例, 在线路全线改造前, 先采用了1套光纤分相电流差动保护和1套高频保护配置方案;在线路全线改造后, 有了专用光纤通道后可采用2套光纤分相电流差动保护配置方案或采用1套光纤分相电流差动保护和1套光纤高频保护 (将高频收发信机改成光收发信机) 的配置方案, 可优先采用2套光纤分相电流差动保护配置方案。该配置实例, 优化了电网保护的运行性能, 可供类似技术改造工程参考和借鉴;也可运用在电网中的一些特别情况下, 如线路出现运行中的2套光纤分相电流差动保护专用光纤通道全部中断时, 可临时采用附近线路的备用光纤构成迂回光纤通道进行救急, 然后再抢险专用光纤通道。
参考文献
[1]GB/T 14285—2006, 继电保护和安全自动装置技术规程[S].
[2]DL/T 559—2007, 220～500 kV电网继电保护运行整定规程[S].
[3]常风然, 张洪, 周纪录, 等.单电源线路保护问题分析及对策[J].继电器, 2007, 35 (10) :9-12.
[4]李洪书.单电源220 kV线路继电保护的运行分析[J].华北电力, 2005 (S) :24-27, 108.
[5]汤大海, 严国平.单电源220 kV多级供电线路继电保护整定策略[J].电力系统保护与控制, 2009, 37 (20) :139-144.
[6]毛秀伟.光纤迂回通道可靠传输继电保护业务的应用研究[J].电力系统通信, 2005, 26 (7) :57-61.
[7]胡伟.2004～2005年江苏电网分层分区运行分析[J].华东电力, 2003, 31 (8) :14-17.
保护通道配置 篇4
当前的继电保护中已经广泛的采用光纤通道, 采取这种方式的继电保护的组成部分包括:光纤、光接收器以及光发送器, 被称为光纤继电保护。
1.1 光发送器
光发送器往往由铝石钕榴石激光器或者是砷镓铝发光二极管组成, 它能够让电信号通过光发送器时转化为光信号, 然后才能进行输出。作为一种比较常见的电光转换元件, 发光二极管具有技术成熟, 使用寿命长德特点, 因而其使用十分的广泛。
1.2 光接收器
主要由光电二极管构成的光接收器具有十分重要的作用, 光信号通过它转变成为电信号, 然后才能够进行输出。
1.3 光纤
光纤是通过光的传播来进行相应信号的传输。光纤一般由空心的石英丝构成, 其直径很细, 其作为光传输的介质具有其他信号传递方式所不具有的高容量, 与传统的金属导线相比, 光纤的主要材料为石英, 能够节省大量的金属材料, 具有很强的耐腐蚀性, 防潮效果好, 抗干扰性较其他介质的要强很多, 其铺设也十分的简单, 因此作为信号传递的通道具有很强的可靠性。但是它也有一些缺点, 那就是通信距离不够理想, 在进行长距离通信中, 往往需要一些辅助设备, 如中继器等。
随着电网系统对于整个国民经济的重要作用, 电网通信的容量也随着不断的增加。一般的微波通信容量远远的不能满足要求, 而光纤通道的通信容量在用0.85um短波时, 高达微波通信容量的两倍之多, 当采用长波通信时, 其通信容量的优势将会进一步的显现出来。
1.4 工作可靠
电力系统操作会产生较大的电磁干扰, 而雷电对于载波通道的影响也不容忽视, 由于各种恶劣的天气, 往往造成通信信号的衰减, 很多时候甚至导致通信的中断。虽然电磁干扰对于微波的影响比较小, 但是微波通道在复杂的天气环境下容易出现信号衰减。天气环境对于光纤通道的影响微乎其微, 而光纤不受电磁干扰的影响。从上面可以看出, 与载波和微波通道相比, 光纤具有十分明显的优势, 其可靠性非常理想, 这对于维护电力系统的安全可靠运行具有十分重要的意义。
光纤保护包括光纤电流差动保护、光纤距离保护、光纤方向保护、光纤命令传输等装置, 传输通道随着光纤保护的不同类型而不断的转变。一般来说逻辑命令信号的传输通道对通道对称性的要求不是特别的高, 或是根本就没有要求, 如光纤距离、方向保护等, 在所有的光纤自愈环网以及传输通道之中都可以进行正常的工作。电流相量的实部和虚部以及瞬时值都是靠光纤电流差动保护来进行相应的传输, 在两端的采样要实现同步, 从而保证两端电流的相量和和相量差是在同一时间之内的, 从而保证动作电流和制动电流计算结果的准确。
综上所述, 利用自愈环或其他通道切换装置对光纤电流差动保护装置进行传输的时候, 应该确保无论是切换之前还是切换之后的收发路由的一致性, 且收发理由的切换要保证同步进行, 它们之间时间的延迟应该低于50ms。一般通道警报会在切换的时候出现。
2 光纤应用于继电保护的高压测量
任何一套继电保护装置都要用TA、TV测量输电线路上的电流、电压。应用光纤测量的一种简单方法是用光纤将TA、TV与保护装置联接起来, 这种测没方法能够避免强电磁干扰对测量信号的影响, 提高测量精度和设备的安全性。另一种方法时应用光纤变流器取代电磁式的TA、TV。这种测量无饱和现象, 可以准确地反映故障情况下的电流、电压量。应用于计算机保护更为有利, 可以把经光纤变流器测量后的数字量直接输入计算机保护, 而不用进行A/D和D/A变换, 将会大大提高动作时间和计算精度。
3 光纤作为继电保护的信号通道
在信号的远距离传输中, 如果利用光纤作为信号传递的介质, 那么在整条传输线路中每到一定的间隔必须设置一个中继器, 也就是常说的光-电-光中继器。继电保护中光纤作为信号传送的通道, 在很多方面都被广泛的采用, 主要表现在以下几个方面:
1) 电流纵差保护中的导引线;
2) 继电保护装置的联络线
高频保护中对控制室以及载波机的保护往往用到光纤作为联络线。除此之外, 光纤还作为微波保护中发射塔和保护装置之间的联络线;
3) 变电站或控制室内的继电保护信号传输线
光纤在对计算机多机进行保护的时候, 连接微机之间以及各种测量或者其他终端设备, 从而保证这些数据之间的数据传输。
在继电保护通道中以光纤作为传输介质具有十分明显的优势, 可以最大限度的避免外部环境对于通道的干扰, 从而保证信号传输的通畅、精确。特别是应用于短线电流纵差保护, 对由于感应电压或故障电流大而引起的过电压造成对通道和设备的危害是一个最有效的解决方法。因此, 研究光纤通信在继电保护中的应用, 国内外的研究方向首先是针对短线纵差保护。另外, 在短线上应用光纤纵差保护避免了距离保护由于距离短存在的超范围误动和弧光电阻造成的拒动问题。
4 光纤通信系统的复用在继电保护中的应用
对于短线电流纵差保护中的光纤通道, 应该研究和应用信号各路传输的复用技术, 传输各相电流及其他保护信号, 做到分相传输、分相比较、分相眺闸, 使继电保护性能得到提高。随着光纤在电力通信中的推广运用, 使继电保护应用光纤以数字或模拟形式传输多路电流、电压信号, 并在较长输电线路上采用分相电流纵差保护成为可能, 而电流差动保护原理的优越性能更非其他原理所能比拟。
5 结论
综上所述, 光纤通信与其他介质为基础的通信相比具有十分明显的优点, 第一, 对来自外部环境的各种干扰几乎可以无视。
参考文献
[1]吴清, 高俊芳.现代质量控制[M].上海:世界图书出版公司, 1996.
[2]王文奎.基于稳定生产状态下的机电产品检验抽样方法[J].上海:机械设计与研究, 2001 (2) :73-75.
[3]王文奎.相同生产条件下机电产品检验的抽样方法与实施程序.机械设计与研究, 2002 (9) :71-73.
(上接第26页)
第二, 具有很大的容量。以上两个优势使得光纤在继电保护中的应用具有更高的可靠性和安全性, 从而对保证整个电力系统的安全稳定的运行具有十分重要的意义。
参考文献
保护通道配置 篇5
光纤通道现在已在继电保护中应用。由光纤通道构成的保护称为光纤继电保护。它由光发送器,光纤和光接收器等部分构成。
1.1 光发送器。
光发送器的作用是将电信号转变为光信号输出,一般由砷化镓或砷镓铝发光二极管或铝石钕榴石激光器构成。发光二极管的寿命可达百万小时,它是一种简单而又很可靠的电光转换元件。
1.2 光接收器。光接收器的作用是将接收的光信号转换为电信号输出,通常采用光电二极管构成。
1.3 光纤。
光纤用来传递光信号,光在光纤中传播。它是一种很细的空心石英丝或玻璃丝,直径仅为100-200um。光在光纤中传播。光纤通道容量大,可以节约大量有色金属材料,敷设方便,抗腐蚀不受潮,不怕雷击,不受外界电磁干扰,可以构成无电磁感应和很可靠的通道。但不足的是,通信距离不够长,用于长距离时,需要用中继器及其附加设备。
随着电力系统保护、控制、远动技术的发展,需要愈来愈大的通信容量。微波通道的通信容量一般只有960路,而用光缆构成的光纤通道当用0.85um短波长时通信容量可达1920路,当用1.55um长波长时通信容量可达7680路。
1.4 工作可靠。
载波通道受雷电和电力系统操作产生的电磁干扰很大,信号衰耗受天气变化的影响很大,有时甚至不能工作。微波通道受电磁干扰较小,但在恶劣天气条件下信号衰落很大。光纤通道不受电磁干扰,基本上不受天气变化的影响,因此工作可靠性远高于载波和微波通道。这对于电力系统特别重要。
光纤保护包括光纤电流差动保护、光纤距离保护、光纤方向保护、光纤命令传输等装置,它们对传输通道的要求是不同的。光纤距离保护、光纤方向保护和光纤命令传输装置由于传输的是逻辑命令信号,对传输通道的对称性没有要求。可以工作在任何传输通道,也完全可以工作在任何形式的光纤自愈环网中。
光纤电流差动保护传输的是电流的瞬时值以及电流相量的实部和虚部,在求动作电流和制动电流时应该是同一时间的两端电流的相量和和相量差,因此要求两端同步采样。
总之,当光纤电流差动保护装置经自愈环或其他通道切换装置传输时,必须保证保护装置的收、发路由在切换前、后都要保持一致;且切换时收、发路由必需同时切换,切换时间应<50ms,切换时保护装置可能会发通道告警信号。
2 光纤应用于继电保护的高压测量
任何一套继电保护装置都要用TA、TV测量输电线路上的电流、电压。应用光纤测量的一种简单方法是用光纤将TA、TV与保护装置联接起来,这种测没方法能够避免强电磁干扰对测量信号的影响,提高测量精度和设备的安全性。另一种方法时应用光纤变流器取代电磁式的TA、TV。这种测量无饱和现象,可以准确地反映故障情况下的电流、电压量。应用于计算机保护更为有利,可以把经光纤变流器测量后的数字量直接输入计算机保护,而不用进行A/D和D/A变换,将会大大提高动作时间和计算精度。
3 光纤作为继电保护的信号通道
利用光纤作为传输媒质,实现光的远距离传送。在长距离的光纤通信系统中,每隔一段距离需增设一个中继器。这就是传统的光-电-光中继器。
光纤作为继电保护的信号通道,目前在以下几个方面已得到应用:
3.1 电流纵差保护中的导引线。
3.2 继电保护装置的联络线;
如高频保护中,继电保护载波机与控制室:微波保护中,保护装置与发射塔之间几十至几百米距离的联络线。
3.3 变电站或控制室内的继电保护信号传输线。
如计算机多机综合保护中,微机之间,以及微机与测量、自动、远动、终端设备之间的数据传输线。
将光纤应用于这些继电保护通道中,不仅有效地提高通道的抗干扰能力,并能够使信号传输更加准确。特别是应用于短线电流纵差保护,对由于感应电压或故障电流大而引起的过电压造成对通道和设备的危害是一个最有效的解决方法。因此,研究光纤通信在继电保护中的应用,国内外的研究方向首先是针对短线纵差保护。另外,在短线上应用光纤纵差保护避免了距离保护由于距离短存在的超范围误动和弧光电阻造成的拒动问题。
4 光纤通信系统的复用在继电保护中的应用
对于短线电流纵差保护中的光纤通道,应该研究和应用信号各路传输的复用技术,传输各相电流及其他保护信号,做到分相传输、分相比较、分相眺闸,使继电保护性能得到提高。
随着光纤在电力通信中的推广运用,使继电保护应用光纤以数字或模拟形式传输多路电流、电压信号,并在较长输电线路上采用分相电流纵差保护成为可能,而电流差动保护原理的优越性能更非其他原理所能比拟。
5 总结
光纤通信有两大优点:一是抗干扰性能强:二是传输容量大。将第一个优点应用于继电保护,可以提高装置的安全、可靠性;发挥它的第二个优点,对发展新的保护方式,新的保护原理将起到促进作用。
参考文献
[1]关敬欢.电力系统继电保护现状与发展探讨[J].现代商贸工业,2009(18).
[2]李强,代志勇,刘永智.光纤放大器在无线光通信的应用[J].现代电子技术,2009(15).
[3]张国雄.继电保护技术分析[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2009(10).
线路保护与通道选择 篇6
在目前的电力系统中, 线路保护主要有纵联差动保护和线路纵联距离 (方向) 保护, 为线路保护信息所提供的通信通道主要有三种形式:电力线载波、光纤直传和SDH网络传输。电力线载波因其技术的局限性, 已逐渐被淘汰, 故本文不再累述, 利用光纤直传和SDH网络传输是当前最主要的运用形式。
2 通道衰耗对线路保护信息传输的影响
在SDH传输网中, 由于线路保护装置与通信设备间的距离很近, 基本上不存在信号衰减的问题, 通道衰耗主要是影响光缆直传模式。
图1为线路保护光纤直传的接线图, 通道衰耗指的是从A站保护装置发光口至B站保护装置接收口光信号的衰耗 (或B发至A收) 。整个通道的衰耗除了线路光缆的衰耗, 还包括了在站内转接的衰耗, 实际经验表明, 在站内转接的衰耗还是挺大的, 在设计时就应充分考虑。
假设光缆线路长40 km, 平均衰耗0.34 DB/km (波长1 310 nm) , 两端站内转接衰耗均为2 DB, 保护装置的发光功率为0 DBm, 收光范围为-5~-15 DBm, 那么通道重衰耗=0.34×40+2×2=17.6 DB, 收光光功率为-17.6 DBm, 在保护装置收光的接收范围之外, 这样的设备不能用于这条线路。需强调的是, 在这种情况下不能使用光纤放大器, 因为光纤放大器会引起保护装置的误判。
同理, 若线路很短, 发光功率很高, 接受端可能收光功率过高, 超出接收范围, 这时只需要串接合适的衰耗器即可。
由于采用光纤直传方式不存在时延、带宽等问题, 只要接收光功率在许可范围内, 两种线路保护方式都可使用。
3 通道时延对线路保护的影响
时延是指数字信号传输的群时延, 即数字信号以群速通过一个数字连接所经过的时间。引起时延的原因主要有两种:一是由传输媒质引起, 此种时延与传输距离成正比, 传输距离越长时延就越大, 但在电、光信号传输中, 这种时延几乎可以忽略不计;二是由传输链路的节点设备引起, 信号的处理, 如采样、量化、封装再到分插、复用都需要一定的时间, 链路节点越多, 信号处理所花的时间也就越多, 这是时延的最主要原因。
(1) 通道时延对线路纵差保护的影响
在电力系统中, 线路纵差保护普遍采用基于数据通道的的同步方法。其原理是首先测定通道时延, 然后根据所测的通道时延以及两侧装置采样时刻的误差, 调整从机的采样脉冲, 从而实现采样同步[1]。
1) 纵差线路保护通道时延的测定
如图2所示, 纵差保护的通道时延测定公式为:
要使式 (1) 成立, 必须满足一个条件, 那就是通道收、发双向时延相等。
2) 装置采样时刻测定误差的测定
如图3所示, 主机和从机根据采样时刻, 可以测算得出两侧装置采样时刻的误差ΔTs。如图2所示, 此时主机采样时刻滞后于从机采样时刻ΔTs, 因此从机在下一个采样间隔TSS>TSM进行调整, 使得ΔTs→0。当ΔTs<ξ时 (ξ为可接受值) , 可以认为, 两侧的继电保护装置就实现了采样同步。
若此时双向通道时延不一致, 从机发送给主机方向的通道时延为设Td1, 主机发送给从机方向的通道时延设为Td2, 根据式 (1) 可以得出测定的通道时延, 记为:
那么, 两个方向实际通道时延和测定的通道时延的误差为:
因此, 无论是在线路正常运行, 还是发生区外故障时, 由于两侧通道时延不一致, 而等效得到线路的差动电流, 可记录为:
其中, IL是线路的穿越电流。设k为制动系数, 则装置制动电流记为Izd=k·2IL。若两侧保护装置运行中达到
线路纵差保护就可能引起装置误动。
根据以上分析, 可以得出结论, 即线路纵差保护要求收发通道的时延一致, 这就是纵差保护通道的时延基本要求。
(2) 通道时延对线路纵联距离 (方向) 保护影响
纵联距离保护, 是指根据反应保护安装处到故障点之间的距离的远近确定动作时限的一种保护装置。但采用纵联距离保护方式, 通信通道的传输质量很关键, 通道质量主要由错误帧、丢失帧和通道编号三的指标决定[1]:
错误帧, 每帧数据进行CRC校验, 当错误帧大于设定值时, 报通道失效;
丢失帧, 通信速率恒定, 每秒钟收帧数恒定, 当丢失帧数大于设定值, 报通道中断;
通道编号, 通道增加编号校验, 如果通道连接错误, 报通道编号不匹配。
若出现以上三种情况, 纵联保护收信状态立即置为无收信状态, 在分相允许式逻辑下可以实现对纵联保护的闭锁。纵联距离保护信息数据的传输速率一般采用复用2 Mb/s, 保护通道满足相关技术要求, 整个通道时延通常不大于5 ms (经过多条通道实测) , 满足线路两侧保护间的电流数据和开关量同步交换要求。
对于线路距离 (方向) 保护而言, 其继电保护信息传送的是开关量, 不需要考虑两侧保护装置的采样同步问题, 即使存在通道时延, 也不需要启动较长的同步过程。因此, 通道时延对线路纵联距离 (方向) 保护没有影响。
4 SDH自愈环保护倒换引起的时延不一致问题
茂名电网SDH传输网采用二纤双向通道倒换环的自愈环技术, 为“双发选收”的结构。如图4 (a) 所示, 假设主用路由为S1, 保护路由为P1。在通道正常情况下, 收端只接收主用方向, 即S1上的信号。如图4 (b) 所示, 当S1中某一节点发生故障时 (如光纤线路中断、设备故障等) , 收端将启动通道自动倒换 (APS) , 只接收保护路由P1上的信号, 从而使业务保持正常通信, 用户甚至不能检测出通道发生故障[2]。这就是SDH传输网采用二纤双向通道倒换环的自愈倒换, 但这一看似简单的倒换过程, 却因为信号经过的链路与原来的不一致, 而产生了传输时延的差异。故障排除后, 收端的倒换开关将自动切换回主用路由S1。对于通道倒换环, 业务的保护是以通道为基础的, 倒换的发生与主备用通道路由的信号质量优劣有关, 通常利用简单的通道AIS (Alarm Indication Signal) 信号来决定是否倒换。
对于上述的二纤双向通道倒换环, 在正常情况下, 通道双向收发路由能基本保持一致, 或者时延差足够小可以忽略。但是, 在单纤故障等情况下, 会发生单侧倒换的情况, 造成两侧装置的通道收发路由不一致, 传输距离、传输链路节点都可能不一致, 这必定产生双向路由时延的差异。这种通道收发时延差, 不符合线路纵差保护对通道双向时延一致性的基本要求。因此, 与线路纵联距离保护不同, 在使用2M复用通道作为线路纵差保护通道时, 电路配置不可采用自愈环保护, 以避免保护切换时出现通道双向时延不一致的现象而影响线路保护动作。
5 结论
综上所述, 可得出如下结论。
(1) 光纤直传模式可用于线路纵联差动保护和线路纵联距离 (方向) 保护信息传输, 但应注意保护装置通信性能与通道衰耗。
(2) 线路纵联差动保护, 其通道不能采用SDH的自愈环功能, 即不能配置SNCP (子网连接保护) , 否则将可能引起保护装置的误动;对于每套线路纵差保护, 可采用独立的双通道方式以提高可靠性。
(3) 用于线路纵联距离 (方向) 保护、安全自动装置及其他辅助保护通道, 可以采用SDH的自愈环功能以保证业务的可靠性。
参考文献
[1]杨晓敏.电力系统继电保护原理及应用[M].北京:中国电力出版社, 2006.
线路保护光纤通道调试浅析 篇7
随着通讯技术的发展, 光纤通道由于其抗电磁干扰强、衰耗低、可靠性高等优点在电力系统中应用越来越广泛。线路保护为提高线路的传输能力和系统稳定性通常采用不同原理和厂家的双套化配置, 即光纤差动和纵联距离、零序保护。线路保护的光纤化改造后, 保护的调试除单装置调试、整组调试外, 其通道联调试验直接关系到线路主保护逻辑的正确与否, 通道的联调试验就显得格外重要。
原高频保护按工作原理分相差高频保护和方向高频保护;相差高频保护, 比较被保护线路两侧工频电流相位;方向高频保护, 比较被保护线路两侧的功率方向, 其中闭锁式, 就是利用功率方向元件判断短路功率的方向, 有短路功率为负的方向发闭锁信号, 这个信号被两侧收信机接受, 而把保护装置闭锁, 使其不动作;原高频通道利用电力线路载波通道传送对侧保护信号, 采用高频电缆、结合滤波器及阻波器等设备因环节多故障隐蔽等诸多问题被光纤通道所替换。相差高频保护变为光纤差动保护, 方向高频变为纵联距离、零序保护。
常规的保护调试中, 由于时间、地域等原因, 试验人员往往无法配合进行通道联调试验, 造成试验项目简单甚至省略的情况发生, 不利于试验人员对保护功能的验证, 本文以某站线路保护光纤化改造为例, 对典型光纤差动保护和纵联距离、零序保护的通道联调试验项目和试验方法进行分析, 探讨调试的方法及可能的优化。
1 典型220k V线路光纤保护配置
某电站光纤化改造采用的设备为:线路保护采用四方继保CSC-103B型光纤差动保护和南瑞继保RCS-902GV纵联距离、零序保护, 这一配置也是四川电网线路保护典型双套化配置之一, 通过理清楚保护的配置, 就可以拟定联合调试的基本项目。
1号屏为四方继保公司装置:屏内配置光纤电流纵差保护, 型号为CSCl03B;保护的操作箱型号为JFZ-12FA的分相操作箱;通道为专用光纤通道, 通过四芯单模光纤连接至通讯室转至主光配架。
2号屏为南瑞继保公司装置:屏内配置纵联距离、零序保护, 型号为RCS902GV;光纤接口装置型号为FOX-41B;通过四芯单模光纤连接至通讯室数字式复接接口装置, 输出通过2M同轴线连接至主光配架。
两套保护装置的后备保护均配置三段式距离保护和四段式零序保护。
2 光纤差动保护的通道联调
光纤差动保护是利用光纤通道将本侧电流波形信号传送到对侧, 保护装置将两侧的电流的三相幅值和相位进行比较, 比较向量和是否为零来判断是区内还是区外故障。光纤差动保护装置的通道联调常规的项目有:光纤通道检查、对侧电流差流试验、空冲或空载线路故障试验、模拟线路区内故障试验 (弱馈功能) 、检测远方跳闸功能等。
试验的具体原理及方法如下:
2.1 光纤通道检查
通道调试前首先要检查光纤头是否清洁, 光纤连接时, 一定要注意检查FC连接头上的凸台和砝琅盘上的缺口对齐, 然后旋紧FC连接头。当连接不可靠或光纤头不清洁时, 仍能收到对侧数据, 但收信裕度大大降低, 当系统扰动或操作时, 会导致通道异常, 故必须严格校验光纤连接的可靠性。后续试验, 均要求在光纤通道正常, 无报警信号的状态下进行。
试验方法:查看本侧与对侧纵联码;两侧轮流拔出光纤RX和TX;用光功率计测试发信、收信功率, 通道裕度查看误码率并且观察面板显示:“通道异常”灯亮, 试验过程中任一光纤拔出, 均发通道异常信号。
2.2 对侧电流及差流检查
由于线路两侧CT存在变比差异, 保护装置需要设置本侧实际的变比。保证正常运行状态下保护装置的差流为零, 对于CT变比不一致的线路, 本侧显示的对侧电流是经过换算后的, 具体显示值=对侧二次电流值×对侧CT变比/本侧CT变比。
试验方法:
例如:有两端系统, M侧的CT变比为750/5, N侧的CT变比为300/5。
M侧显示Im=In×Nct/Mct;
若N侧A、B、C分别加1A、2A、3A则M侧三相显示分别为:0.4A、0.8A、1.2A;
反之:N侧显示In=Im×Mct/Nct;
若M侧A、B、C分别加1A、2A、3A则N侧三相显示分别为:2.5A、5.0A、7.5A;
通过上述方法, 检查两侧保护的变比设置下本侧加电流与对侧采样计算的差流是否一致。
2.3 模拟空冲或空载线路故障
差动保护正常投入运行时需要线路两侧主保护压板均在投入位置, 任意侧压板不投均闭锁差动保护;对于光纤差动保护, 其动作条件为本侧保护启动元件动作, 同时又收到对侧发送的动作标志位, 这样才能出口动作。
正常运行时, 只有两侧启动元件均启动, 启动时会向对侧发送动作标志位, 两侧收到对侧信号条件下才能出口跳闸。但在实际中存在空载线路充电时故障, 线路断开侧电流启动元件不动作, 不能向对侧发送动作标志位的情况, 这样线路合闸侧差动保护也就无法动作的情况, 因此就设计了通过断路器跳闸位置使差动保护动作的功能, 即跳位转发!当被保护线路合闸侧差动动作, 同时向线路对侧发送动作标志位, 对侧收到信号判断断路器位置, 若断路器处于跳闸位置, 则将动作标志位转回发送侧, 本侧保护启动加收到对侧转回动作标志位, 差动保护动作出口。
试验方法:N侧断路器在分闸位置, M侧断路器在合闸位置, 两侧主保护压板均投入, 在M侧模拟各种故障, 故障电流大于差动保护定值, M侧差动保护动作, N侧不动作。
反之, M侧分闸、N侧合闸, 在N侧模拟各种故障N侧差动保护动作, M侧不动作。
2.4 模拟区内故障保护弱馈功能
当线路一侧为电源端, 另一侧为弱电源侧或无电源侧 (终端) 时, 内部短路时流过无电源侧的电流可能很小, 造成其启动元件可能不动作, 不能向对侧发送动作标志位, 导致电源侧差动保护拒动。为此, 一般在弱电端设置一个弱馈保护, 在弱电侧接收对侧动作标志位后无条件转发信号给对侧, 采用单端电压量进行辅助判别来解决这个问题, 完成纵联保护功能。纵联保护需要两侧的保护装置均启动且收到对侧的动作标志位, 如果不投弱馈功能, 弱电侧保护装置不启动, 则纵联保护将无法出口。投弱馈实际是把无电源侧的低电压发允许信号功能投入, 即弱馈转发。
例如:线路带负荷或电站厂用负荷运行 (电站侧机组不运行)
当线路区内故障时, 对侧保护判为正方向故障则对侧动作标志位, 本侧保护不能感受故障分量, 正方向元件不能动作, 无法实现保护发信, 但是由于线路故障会造成本侧母线电压下降, 本侧低电压元件动作后实现本侧转发对方的信号。两侧保护装置都收到信号则跳闸出口, 使得故障由纵联保护切除。
试验方法: (南瑞为例) 两侧断路器均在合闸位置, 投入主保护功能压板和出口压板;在N侧加正常的三相电压34V (小于65%Un但是大于TV断线的告警电压33V) , 装置没有“TV断线“告警信号”, 在M侧模拟各种故障, 故障电流大于差动保护定值, 两侧差动保护均动作跳闸。反之:在N侧加34V, 在M侧模拟各种故障, 亦应动作。试验过程中若电压正常, 应不跳闸。
2.5 远方跳闸功能
如图1所示:当故障点在K1、K3时, 分别为母线和线路保护的区内故障, 能靠差动保护快速切除;当故障点在K2时, 母差快速动作跳M侧断路器, 故障还在, 对线路来说是区外故障, 差流很小, 差动保护不动作, 只能靠N侧的后备保护延时来动作跳断路器, 延时可能对系统造成更大冲击而影响系统稳定运行, 对于这种发生在线路电流互感器和断路器之间的故障, 为使线路对侧保护快速跳闸, 向对侧传送母差、失灵等保护的动作信号, 使对侧保护永跳, 这就是我们说的远跳功能。远跳功能是为了实现保护的快速动作, 在母差和失灵保护动作后, 依靠母差保护动作后启动线路保护操作相中的永跳继电器TJR, 由TJR的触点开入至光纤纵联差动保护装置, 通过光纤通道传送至对侧保护装置, 对侧收到远跳令后通过控制字“远跳受启动元件控制”来实现跳闸出口。为了使保护的可靠, 远方直接跳闸回路为了防止误收远切信号误跳断路器, 必须增设就地判据。只有当需要远切的系统一次现象确实同时出现, 故障侧启动元件启动情况下才允许远切命令执行。
试验方法:
远跳不经本侧启动闭锁的试验:M侧断路器在合闸位置, 保护装置中将“远跳受启动元件控制”控制字置0, 在N侧启动TJR使保护远跳开入, M侧保护在收到对侧远跳信号后立即跳闸。
远跳经本侧启动闭锁的试验:M侧断路器在合闸位置, 保护装置中将“远跳受启动元件控制”控制字置1, 同样在N侧启动TJR使保护远跳开入, M侧保护在收到对侧远跳信号, 同时M侧保护装置有故障元件启动的情况下, M侧保护才能跳闸。反之也是一样, 本侧断路器合位且“远跳受启动元件控制”置1, 对侧短远跳, 同时本侧保护启动才能跳本侧断路器。
3 纵联距离、零序保护的通道联调
纵联距离、零序保护, 工作方式有闭锁是和允许式。允许式即在本侧保护装置启动后向对侧发送允许跳闸信号, 同时对侧启动后也向本侧发送信号, 当保护启动同时收到对侧允许信号后出口跳闸。而闭锁式运行时向对侧发闭锁动作信号, 保护启动时停止发信, 两侧均停信后保护装置出口跳闸, 因此在通道试验环节少了对侧电流及差流检查环节。
其通道试验也含通道检查, 检验收发信的正确性, 空冲或空载线路故障, 模拟区内故障、其它保护动作时收发跳令的正确性、弱馈保护动作正确性等, 调试方法同CSC103B基本一致;两者的远跳:光纤纵差保护通过母线保护动作后启动保护装置中的远跳功能实现而纵联保护 (允许式) 依靠母差保护动作后发信实现。其余类似, 此不再一赘述。
4 光纤及光纤连接注意事项
光纤的焊接、与砝琅的连接及V纤盘绕固定是否规整可靠, 直接关系到光纤通道的稳定, 对于光纤的连接和盘绕要遵循下列要求:
4.1 光纤与砝琅连接
光纤与砝琅在连接前必须经过清洁处理。必须在眼睛可视的情况下, 做光纤与光砝琅的连接, 绝不能仅凭手的感觉进行操作。光纤在插入光砝琅时, 要保持在同一轴线上将光纤上的凸出定位部分对准砝琅的缺口插入;光纤插入砝琅时一般都有一定阻力, 可以一边来回轻轻转动一边往里轻推, 直到插到位, 最后拧紧。注意:光纤插入砝琅过程中千万不能左右、上下晃动, 这样会使光砝琅内的陶瓷套管破裂。
4.2 光纤、尾纤的盘绕与保护
尽量避免光纤弯曲、折叠, 过大的曲折会使光纤的纤芯折断。在必要弯曲时, 必须保证弯曲半径必须大于3cm (直径大于6cm) , 否则会增加光纤的衰减。光缆、光纤、尾纤铺放、盘绕时只能采用圆弧型弯曲, 绝对不能弯折, 不能使光缆、光纤、尾纤呈锐角、直角、钝角弯折。对光缆、光纤、尾纤进行固定时, 必须用软质材料进行。如果用扎线扣固定时, 千万不能将扎线扣拉紧。
5 结束语
随着时代的变迁, 技术的发展, 光纤通道的保护装置已经成为线路保护的主流, 利用光纤通道, 我们如何快速全面不漏项的检验我们的保护装置, 验证保护装置功能的正确性, 这要求我们调试人员把好质量关, 严格按照保护原理, 将保护装置的调试按质量标准做细做好, 为电网的安全稳定运行打好基础。
关键词：通道联调,跳位转发,弱馈转发,远跳
参考文献
[1]南瑞继保.RCS-902GV系列型超高压线路成套快速保护装置技术所明书.
光纤保护通道的分析及应用 篇8
1 光纤保护原理
光纤保护采用光纤通道作为信号通道来传送线路两端的比较信号 (电气量或命令信号) , 通过对所传输信号的计算或逻辑判断, 实现全线速动功能。目前220kV及以上电压等级线路的光纤保护原理分为以下两种。
1.1 光纤差动保护原理
光纤差动保护以光纤为通道, 传输电流量信息, 通过对两侧电流量的计算, 实现差动保护功能, 实现全线速动。以一条220kV线路为例, 当发生区内故障时, 线路两侧的故障电流均流向故障点, 两侧电流的矢量和成为动作电流。当发生区内故障时, 线路内为穿越性的电流, 不产生动作电流, 只产生制动电流, 差动保护不动作 (注:以母线流向被保护线路方向为正方向) 。
1.2 光纤方向/距离保护原理
光纤方向/距离保护是以判断方向为基础的纵联保护, 通过命令信号的传输, 结合两侧信息进行逻辑判断, 实现全线速动。纵联方向/距离保护的逻辑判断分两种:闭锁式 (没有收到闭锁信号, 本侧满足条件就跳闸) 和允许式 (本侧满足条件后, 还需要接收到对侧的允许信号才能跳闸) 。
2 光纤通道原理
光纤通道作为线路两侧保护信息 (电流量或命令信号) 相互沟通的纽带, 一直是光纤保护的薄弱环节。一旦光纤通道中断, 相应的主保护将被迫退出运行, 直接影响到电网安全。
光纤通道的连接形式分为两种:专用通道和复用通道。专用通道是指线路两侧的装置通过光纤通道直接连接 (即保护的尾纤与光缆的保护专用芯直接融接或通过光纤分配屏连接) , 主要应用于短线路。复用通道是指保护信息按一定的规约, 以64kbit/s的速率复接到PCM交换机, 和其它信息复用后一起传输 (复用方式一) , 或单独以2Mbit/s的速率复接到SDH的E1口, 传送保护数据 (复用方式二) , 见图1。
光纤保护通信接口设备作为实现光信号与电信号相互转换的接口设备, 主要分为两种:保护通信接口装置 (FOX-41A) 和光电转换接口装置。
保护通信接口装置FOX-41A用于南瑞RCS902光纤距离或方向保护设备装置, 利用光纤通道传输信号, 还能与光电转换接口装置与通讯设备实现复接, 可用于64kbi t/S或2Mbit/S传输速率, 如图2。
光电转换接口装置分为两种:一是用于2Mbit/S传输速率的光纤差动保护装置与SD H设备接口复接, 如MU X-2MC、G X C-2M、G X C-2M+等, 二是用于64kb it/S传输速率的光纤差动保护装置与PC M机复接, 如MUX-64B、GXC-64等。
3 光纤通道对调方法
光纤通道对调主要包括两部分:一是指对保护装置 (光差保护) 、光电转换装置 (MUX 2M) 、保护通信接口 (FOX 41) 等装置上的光纤收发信端口的光功率进行测量, 以确保保护装置、光电转换装置和保护通信接口装置之间的通信完好及光纤衰耗在正常允许范围之内;二是校验保护装置的保护功能。下面以RCS931型线路保护装置为例介绍光纤通道对调的基本方法。
3.1 准备工作:修改与通道相关的三个控制字。
主机方式:指装置运行在主机还是从机方式, 两侧保护装置必须一侧为主机, 另一侧为从机。
专用光纤:采用专用光纤时, 置1, 与PCM复接时置0。
通道自环或设置本侧对侧纵联码一致:通道自环试验时置1, 正常运行时置0。
3.2 测试光纤通道数据
对于专用光纤的通道接线方式, 需分别测量保护装置背板收发信端口的光功率 (如图3中的A点和B点) , 验证光纤通道的正确性。
A点:检查保护装置发出的光功率电平是否满足要求, 若采用专用光纤且线路比较长导致对侧接收光功率不满足接收灵敏度要求时, 可以通过跳线增加保护装置的发送功率。
B点:检查保护接收的光功率是否满足要求, 一般应在-40dbm以上, 若不满足应检查光纤是否均连接好, 光纤头是否清洁, 光纤的衰耗是否与实际线路长度相符 (尾纤的衰耗是很小的) 对于复用光纤的通道接线方式, 除了测试上述两点的光功率外, 还需测量光电接口装置的收发信端口的光功率 (如图3中的C点和D点) 。
C点:在通信机房的通信接口柜测量光电转换接口装置发信端口的光功率电平, 与保护装置接收到的光功率电平进行对比, 检测两者之间衰耗, 衰耗数据根据中间接头的数目不同有所偏差, 相差不大。
D点:在通信机房的通信接口柜测量光电转换接口装置收到的光功率电平, 与保护装置发出到的光功率电平进行对比, 检测两者之间衰耗, 衰耗数据根据中间接头的数目不同有所偏差, 相差不大。
对于复用通道, 还应利用误码仪测试复用的通讯通道是否良好。
3.3 主保护功能校验
完成上述检查后, 恢复正常运行时的定值, 同时将通道恢复正常运行时的连接, 投入差动压板, 保护装置应该通道异常灯不亮, 无通道异常信号。通道状态中的各个状态计数器可能偶尔会增加。根据光纤保护装置的原理不同, 线路两侧进行差动保护或方向 (距离) 保护功能的调试。
3.4 恢复工作前状况
进行通道测试和保护功能校验以后, 检修人员按定值单整定装置定值和投退压板, 检查保护装置、光电转换接口装置无异常告警信号, 将保护装置和光电接口装置恢复到工作开始前的状态。
其他型号的光纤保护通道测试方法与此类似, 分别测量保护装置或保护通信接口背板、光电转换接口装置背板的收信和发信电平, 进行比较, 检查衰耗是否在允许范围内, 从而确定光纤通道是否正常;通过线路两侧保护功能调试, 验证保护逻辑正确性。
4 光纤通道的运行维护
光纤保护除了需进行定期的预防性试验外, 还需加强日常的巡视, 在正常运行的情况下, 值班人员应注意以下几点。
(1) 经常记录通道状态中的数据, 以便前后比较, 监视通道的运行状态。
(2) 经常观察差动电流是否异常。
(3) 经常检查光电转换接口装置上的告警灯是否正常。保护装置及监控系统无“通道异常”告警, 装置面板上“通道异常灯”不亮。
5 结语
随着光纤保护的大量使用, 光纤保护通道出现的问题也不断增加, 建议在光纤保护验收投运之前严格把关, 确保保护通道的畅通, 保护功能的正确, 提高光纤保护在运行过程中的安全性和稳定性。
参考文献
[1]许建安.电力系统通信技术.
[2]南京南瑞继保电气有限公司.FOX-41A型保护通信接口装置技术说明书.