线路保护与通道选择

线路保护与通道选择（共7篇）

线路保护与通道选择 篇1

1 概述

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.

[2]韦乐平.光同步数字传送网[M].北京:人民邮电出版社, 1995.

线路保护与通道选择 篇2

1 研究区区域地质地貌环境

甘肃武威市城乡融合发展核心区金大快速通道系一级公路。线路通过地段在地貌上属祁连山山前冲积扇平原, 它是由发源于祁连山区的众多河流长期侵蚀、堆积的结果。冲洪积平原上发育有二级河流阶地, 一级阶地为堆积阶地, 阶面宽大, 是线路通过的最主要地貌单元, 一般高出河床3～4m。二级阶地呈近南北走向的狭窄梁状, 高出一级阶地12～15m。线路k82～k126所经地段又处于腾格里沙漠的南部边缘地带。因此, 来自沙漠区强劲的北西 (40°～50°) 主导风带来的细颗粒粉、细沙覆盖于宽阔的冲洪积平原并改变了原先形态单一的冲洪积平原地貌, 使在冲洪积平原上形成了北西风风蚀低地, 以及风蚀土丘地貌。而西北方向的来沙在地形、植被有利的部位产生堆积, 遂致在冲积平原之上不均匀地分布了大小不一的沙堆、沙丘, 其高度一般在1～2m左右, 不少沙堆、沙丘的高度甚至不足1m, 只有局部地段可达3m左右。但无论沙堆、沙丘、风蚀土丘、风蚀洼地皆属冲洪积平原上的次级微地貌, 其规模甚小, 属非典型的沙漠地貌。

沿线分布的地层, 除地面及表部有极薄 (多小于1～2m) 的风积粉细砂覆盖于不同地形体表部外, 主要出露的地层为上更新统一全新统冲积层, 以浅褐灰色 (干后呈土灰-灰白色) 粉砂、粘土质粉砂、粉砂质粘土与棕黄色粉细砂夹砾砂、细砾为主。结构中密, 干燥--稍湿状, 表征冲击成因的水平层理构造十分明显。该层厚度大, 多超过10m, 地质钻探资料显示, 其厚度大于15m仍未见底。在河床及两侧见有厚度达15～20m的河床相卵砾石层, 与沟间大面积分布的冲积砂、土层呈相变过渡。

2 研究区沙漠地貌特征及沙害概况

拟建线路本区段自K85+800m即进入了著名的八步沙林场内, 直至k124+300m。在长约40km的范围内, 地表或薄地坡覆盖了一层数十厘米至1～3m的风积砂层。区域上, 线路以北约10～15km, 毗邻腾格里大沙漠, 因而给人一种线路在大沙漠中行走的感觉。

沙漠公路风沙危害的原因是细粒沙在风力的作用下, 发生风蚀、搬运和堆积, 在此过程中产生危害公路正常运行的病害[1]。沙漠公路的主要沙害形式有风蚀路基和沙埋路面[2]。风蚀路基是高填方路段的路堤被风刮起, 使路基边坡变陡, 从而降低了公路路基的稳定性。由于本区段范围内并无高填方设计, 故风蚀灾害并不严重;路面沙埋主要是沙粒在风的作用下, 移动到路面上, 形成沙堆, 影响公路的使用。由于本区段范围内分布的沙丘、沙堆规模一般较小, 沙丘、沙堆表面植被生长较好, 丘面结皮现象较为普遍, 不易形成明显、快速的沙丘移动现象, 故不会出现典型大沙漠地区常见的风蚀灾情。可见本区段风沙灾害并不严重, 风沙地貌形态亦不典型。

为确保公路及运营安全, 保证运输畅通, 则必须采取各种固沙、防沙措施。目前, 国内、外防治公路沙害的措施主要有工程防沙措施、化学固沙措施及生物治沙措施[3]。一般认为, 工程防治措施收效快, 但防护期较短, 日积月累的维修费用也较多;化学固沙见效快, 固沙效果不错, 但成本高、施工工艺复杂, 污染环境及对植物发育产生不利影响;生物治沙见效慢, 确实控制和固定流沙从而减少公路沙害的最根本、最持久、最有效的方法, 相对而言也是最经济的措施。由于本研究区段是非典型沙漠区段, 风沙地貌并不典型, 所呈现的景观仅只是临近沙漠边缘地区的“准沙漠地貌”, 风沙灾害也并不严重, 故仅在部分区域采用小型生物治沙措施, 无需采取专门庞大的工程防沙措施。

表1是对沿线地形地貌和底层岩性的逐段解剖, 以及对沿线沙害情况的逐段调查得到的结果。

由表1可以得出以下结论:

1) 拟建线路本区段在地貌上属冲积平原表层覆盖的薄层沙及其所形成的沙丘、沙堆地貌, 规模小, 属非典型沙漠地貌。

2) 区段范围内沙害程度轻微。从位于线路北侧数百米至2～3km的干武铁路轨面积沙和沙埋情况, 按铁道部系统和中科院 (铁道部科学研究院西北分院[4]、铁道部兰州铁路局玉门工务段、中国科学院兰州沙漠研究所玉门防沙组) 对沙害等级划分标准, 属于比“轻微”、“Ⅲ类”还不及的等级。

3) 由于该区域只是临近沙漠边缘地区的“准沙漠地貌”, 沙害情况并不严重, 无需采取专门庞大的工程防沙措施。对于局部沙害相对严重段, 为保证线路修建后公路运营安全, 应在线路迎风侧 (或两侧) 采取草、灌、乔结合的综合植物防护措施。其余地区仅需要采取一定的植树防护措施。

3 线路设计方案的选择

线路设计应贯彻预防为主、防治结合的原则, 尽可能避开风沙严重地段, 选择沙害较轻地段通过, 尽量靠近水源、筑路材料产地, 为施工和运营养护提供便利。

3.1 充分利用良好的地质地貌条件, 做好线路纵断面设计

已如前述, 本区段底层条件的基本特点是大面积连续分布的冲洪积砂土层。具有较有利的工程地质性质, 而且其顶面地形起伏不大, 这就为线路基标高的选定提供了有利条件。K82+100至k92+200m亦属地形平坦段, 草被发育, 为半荒漠地貌, 线路路基可利用1740m左右的地面标高进行调整设计;k98～k119段, 地面高度从k98处的1780m向k119处的1800m逐渐抬高, 但总体属地势和缓段, 线路纵坡调整余地较大。由此可见, 拟建线路所经地区大部分 (约占线路总长的3/4) 属相对高差较小的地形平坦段, 而且土质良好, 承载力可满足路基设计要求。线路设计必须充分利用这一有利条件, 确定路基通过的最佳形式。在确定线路纵断面、调整纵坡过程中, 应尽可能多地采用零断面形式, 至少应采用浅堑低堤, 力求避免选择高丘地段通过而出现深度堑边坡。

3.2 针对不同区段的不同沙害程度, 采取生物防沙、固沙的有效措施, 确保线路运营安全

由于本区段线路所经地区属非典型的沙漠危害区, 为防止可能产生的吹蚀、风积作用, 确保未来公路的运营安全, 应采取生物固沙、防沙措施, 而无需采用庞大又费钱的工程防治措施。由于作为植物生长所依赖的土壤为粘土质粉砂, 且分布广泛, 故更有利于提供造林成活率。因此, 完全可以针对不同沙害程度, 在不同区段采取相应的生物固沙、防沙措施。

在风沙作用相对较重段, 采取由外向里 (外草木, 中灌木, 内乔木) 的分条防治措施。每一条块的宽度可视风沙严重程度, 选择10～20m为宜, 即外部草木带、中间灌木带、靠近铁路的内侧乔木带, 各宽10～20m。外部草木带可选用当地适宜生长的沙蒿 (多年生草本植物) 等, 亦可采用麦秆或芦苇为物种的草方格固沙措施。中间灌木带可选用当地生长条件良好的柠条 (多年生木本植物) 。内侧带则可种植花柳、钻天杨、红柳、榆树等当地适宜生长的乔木, 依其发达的根系实现固沙。由此, 草、灌、乔三层由矮渐高的梯级固、防沙措施, 必将确保线路免受吹蚀、沙埋之患。

对于虽受风沙灾害, 但程度较浅地段, 则只需在线路迎风侧采用种植树木, 便可起到抑制风沙侵害的作用。但亦应保证10m以上的林带宽度, 其树种亦应选择花柳、红柳、钻天杨、榆树等。

3.3 针对不同的边坡, 确定不同的防护措施

利用工程地址比拟法, 在对区段内自然山坡、既有路堑边坡、稳定破与不稳定坡调查研究的基础上, 对区段内出现的由水平层理发育的冲积土层组成的路堑边坡, 应根据路堑的高度的不同确定不同的坡率, 或采用不同的防护或支挡措施, 以确保堑坡稳定。根据实地调查, 对于由冲积粉砂和粘土质粉砂组成的堑坡, 只有当坡率不大于1∶2时才是稳定的;对于1∶1的坡率, 高度达到5m的堑坡则有坍滑发生的可能, 须采取相应的防护或支挡措施。

4 结论

1) 拟建公路行走于祁连山前广阔的冲洪积平原上, 土层性质良好的冲洪积粉土、粘土质粉土、细沙及沙砾层提供了良好的线路路基条件。

2) 作为冲洪积平原上的次级地貌, 沙丘、沙堆等规模较小, 风积沙层厚度很薄, 施工中可予于清除。为防止局部区段的风蚀、风积情况的发生, 应在线路迎风侧针对局部风沙流程度的不同, 采取相应的植物防沙、治沙措施。

3) 良好的冲洪积层分布特征, 为线路纵断面和路基断面型式的设计提供了有利条件, 应充分利用这一有利条件做出最优设计。

4) 根据线路经过地区的地貌和底层结构条件, 应因地制宜地采取恰当的防沙、治沙措施。

参考文献

[1]庞国奇.塔里木沙漠公路防沙设计[J].公路工程, 2006 (17) :19-21.

[2]王春.浅谈沙漠公路设计中的防沙措施[J].油气田地面工程, 1999 (18) :69-70.

[3]殷慧梅.对我国沙漠公路现状及设计的初探[J].技术研发, 2010 (12) :80-81.

线路保护与通道选择 篇3

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

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线路保护通道改造中的问题探析 篇4

随着电网的发展,电网结构不断完善,对电网线路的保护通道可靠性要求也越来越高。在广西不少220 kV线路保护通道由以前的专用收发信机载波通道改造为安全可靠性更高的光纤通道。而通道形式的不同,保护装置和通道接口装置的配合方式也不同,在通道改造工程中,保护装置和通道接口装置的配合是改造成功与否的关键因素,直接影响线路的安全运行。在以往的实际工程中,也曾出现保护装置和通道接口装置的配合不当而导致保护误动作的事故。本文对输电线路纵联保护进行原理分析,对保护通道的形式、保护装置与通道接口装置的配合进行探讨,并分析改造工程出现的常见错误,提高运行维护及设计人员对保护通道改造的认识,避免错误的发生。

2 输电线路纵联保护工作方式分析

2.1 保护专用收发信机及其工作方式

在没有架设光缆或载波的线路上使用保护专用收发信机的经济性,使其广泛应用于220 kV线路的纵联保护中。保护专用收发信机使用的通道采用电力线作为传输媒介,通道结构为相-地耦合结构(如图1所示)。

由图1可知,保护信号须在完好的线路上传输,该通道结构的特点决定了专用收发信机采用闭锁式的工作方式。即规定从母线指向线路的方向为正方向的情况下,当任一侧的方向元件判断为反方向时,不仅本侧保护不跳闸,而且由发信机发出高频电流,对侧收信机接收后就输出脉冲闭锁该侧保护。在外部故障时是近故障侧的方向元件判断为反方向故障,所以是近故障侧闭锁远离故障侧;在内部故障时两侧方向元件都判断为正方向,都不发送高频电流,两侧的收发信机都接收不到高频信号,也就没有输出脉冲去闭锁保护,于是两侧方向元件均作用于跳闸。其基本逻辑图如图2所示。

以A处的保护来讨论,当X点发生短路时,保护低定值元件启动,启动后发闭锁信号,闭锁信号一自发自收,二发给B处的保护,同时A的保护也会收到B发来的闭锁信号。此时闭锁保护出口。然后,方向元件F+、F-进行判断,因X点在保护区内,则F+动作,F-不动作,收到对侧信号10 ms后经逻辑判断,保护启动停信继电器,控制收发信机停止发送闭锁信号。则A、B处保护均动作。

当Y点发生短路时,A处的保护控制收发信机的时序控制同X处短路时的情况;对于B处的保护,因Y点处于非保护区,则B处的保护一直给A处的保护发闭锁信号,同时其自发自收的闭锁信号也使保护闭锁。因此A、B处保护均不动作。

保护信号采用此种传输方式时,保护信号的传输须在完好相上传输,若该相发生故障,信号无法正常传输,则出现区外故障时就将引起误动。

实际工程中保护装置与收发信机配合接线如图3所示。

由图3可知,保护装置使用QDJ1-2和TXJ-1继电器出口分别控制收发信机的启动发信和停止发信。

2.2 光纤保护接口装置及其工作方式

随着技术不断发展和自动化通信要求的提高,越来越多线路架设了专门的光缆路由,则为保护命令提供了更可靠的传输方式。当保护信号采用光缆路由传输方式时,输电线路纵联保护通常采用允许式的工作方式,允许式与闭锁式刚好相反,即保护在区内故障时,必须收到对端的信号才能动作。仍以图2(a)所示分析。

以A处的保护来讨论,当X点发生短路时,保护低定值元件启动,启动后方向元件F+、F-进行判断,因X点在保护区内,则F+动作,F-不动作,A处发允许信号至对侧,A处不需接收本侧发的允许信号,只接收B处发来的允许信号,收到对侧信号后经逻辑判断延时启动跳闸继电器,则A、B处保护均动作。

当Y点发生短路时,因Y点处于B处的非保护区,则B处的保护一直不发允许信号,则A处保护不动作。其动作逻辑图如图4所示。

实际工程中光纤接口装置与保护装置的配合如图5所示。

由图5可知,保护装置使用FAJ继电器出口控制光纤接口装置的启动发信。

3 保护改造中的常见问题及解析

在广西进行保护通道改造时,往往把载波通道更换为更可靠的光纤通道,由此需把收发信机更换为光纤保护接口装置。根据实际工程经验,通常遇到以下2种情况的改造:一是保护装置使用2个继电器出口控制收发信机;二是保护装置仅使用1个继电器出口控制收发信机。

3.1 保护装置使用2个继电器出口控制收发信机的改造

在此类改造接线的工程中,通常遇到的是比较早期的保护设备及收发信机,如“北京四方”“许继四方”的CSL系列保护装置及SF-600型收发信机,由于通道的升级,保留原有保护设备,将收发信机更换为光纤接口装置(如“北京四方”的CSY-102AZ光纤接口装置),同时保护方式改为允许式。

参照前期的图纸,因原有保护装置功能注明有“启动发信”回路,改造时有可能会误将原有保护装置“启动发信”的继电器出口接点用于通道改造后的“启动发信”出口控制接点。例如将图3中的收发信机改造为光纤接口装置时,使用QDJ1-2出口接点用于控制光纤接口装置的“启动发信”回路,根据第2小节的保护装置闭锁式和允许式工作模式的原理分析可知,应使用TXJ-1出口接点控制光纤接口装置的“启动发信”回路,同时应详细查阅有关厂家保护装置说明书或咨询厂家技术人员,确认停信继电器出口的逻辑是否如图4所示,否则也需更换保护设备。

所幸的是,目前大部分保护厂家(如“北京四方”“许继四方”的CSL系列、“南瑞继保”的RCS900系列、“国电南自”的PSL600系列等)均考虑到此类问题,即保护装置既可工作于闭锁式也可工作于允许式,因此升级改造通道时,工程技术人员需弄清楚出口的内部逻辑,改造外部接线即可。

3.2 保护装置使用1个继电器出口控制收发信机的改造

随着技术的不断发展和保护装置逻辑的不断完善,保护装置一般与专用收发信机配合构成闭锁式纵联保护,位置信号停信、其他保护动作停信、通道交换逻辑等均由保护装置实现,发信或停信只由保护装置发信接点控制,即发信接点动作即发信,不动作则为停信。收发信机也不需要分别用停信和发信回路进行控制。这样一来,在改造接线过程中仅需设置保护装置内部工作方式为闭锁式或允许式,外部出口仍使用原有出口即可,方便接线的改造,同时也不会引起歧义。

在此类改造接线的工程当中,通常遇到的是目前比较流行保护装置及收发信机,如“南瑞继保”的RCS-900系列保护及LFP-912型收发信机、“国电南自”的PSL600系列保护及PSF631型收发信机等,通道改造后,保护装置不变,将收发信机更换为FOX-41A (南瑞继保)或GXC-01 (国电南自)光纤接口装置。

4 结语

保护通道改造的原理及接线虽然简单,但在工程实际改造接线过程中却容易因原理不清造成接线错误。当然随着技术革新可有效地避免错误的发生,作为工程技术人员应了解该接线原理的本质。通过本文对输电线路纵联保护工作方式原理以及工程实际接线的探讨希望起到抛砖引玉的作用,有助于变电站继电保护设计人员及施工人员理清工作思路。

参考文献

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线路保护与通道选择 篇5

目前, 220k V及以上电压等级的线路多采用微机高频保护, 但因继电保护高频通道加工设备较多, 致使其故障几率加大, 而光纤通道具有中间加工设备少、可靠性高、抗干扰能力强等优点。

光纤纵差和高频保护都属于纵联保护的范畴, 原理都是利用线路两端在区内故障和区外故障时流经的电流相位 (方向) 来实现全线的100%选择进行跳闸。原理其实是一样的, 只是通信方式不一样, 传播的介质不同, 一个是利用输电线路的载波构成通道, 一个是利用光纤的高频电缆构成光纤通道。

1. 高频保护和光纤保护的简单介绍

1.1 高频保护

高频保护是220kv及以上高压输电线路的主要保护, 采用一种以输电线路本身作为通道, 按比较线路两端电气量的原理工作的保护装置, 即高频保护装置。

高频保护的工作原理:将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号, 然后, 利用输电线路本身构成高频电流通道, 将此信号送至对端, 以比较两端电流的相位或功率方向的保护装置。

1.2 光纤保护

光纤保护按原理划分主要有光纤电流差动保护和光纤闭锁式、允许式纵联保护两种。

光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的, 基本保护原理也是基于克希霍夫基本电流定律, 它能够理想地使保护实现单元化, 原理简单, 不受运行方式变化的影响, 而且由于两侧的保护装置没有电联系, 提高了运行的可靠性。

2. 高频通道和光纤通道的比较

2.1 高频通道

2.1.1 优点

高频载波通道以输电线路本身作为通道, 不需要专门的通信线路及通信通道维护费用, 具有一定的经济优势。通道敷设在高压线路上, 与高压线路一样具有绝缘水平高, 机械强度大、杆塔牢固等优点, 而且在不同的相别上耦合, 另外在线路旁代中运用较为成熟。

2.1.2 不足

首先, 通道故障率高;高频通道由输电线路、线路阻波器、耦合电容器、结合滤波器、高频电缆等部分构成, 其中任何一个环节比如接线松动、元件老化、导线锈蚀等问题都可能导致高频通道故障。其次, 线路阻波器维护和检修、调谐元件的检查和更换工作都需要将线路停运。而且目前很难实现高频通道的实时监测。第三, 抗干扰性能差。绝缘子放电, 开关设备操作、雨雪雾天都会在高频通道上产生噪声干扰。由于输电线路是高压通道的一部分, 所以高压系统的断路器操作、短路故障、遭受雷击、靠近高压线路受其工频电磁场的作用、局部放电产生的高频率的电磁辐射等引起的电压, 可能对高频收发信机产生干扰, 导致高频保护误动作。

2.2 光纤通道

2.2.1 优点

传输安全, 传输时不会产生电磁脉冲、辐射;抑制噪声, 光纤是绝缘体, 不怕超高压与雷电电磁干扰, 传输可靠性高;传输效率高, 光纤通道误码率低、容量大、传输速度快、频带宽和衰耗低等优点, 加大了保护动作的可靠性和正确性;光纤体积小、重量轻, 若采用光纤保护则更为经济, 维护费用低而且还具有可靠性高、灵敏度高、动作快, 能适应电力系统震荡和非全相运行的优点。

2.2.2 不足

2.2.2. 1 施工工艺。

由于光缆传输需要经过转接端子箱、光缆机、电缆层和高压线路等连接环节并且光纤的施工工艺复杂、施工质量要求高, 因此如果在保护装置投入运行前的施工、测试中存在误差, 则会导致保护装置的误动作, 进而影响全网的安全稳定运行。需注意:第一, 断点的熔接质量不高, 往往使断点附近的光纤纤芯受到应力的作用, 导致光纤的衰耗指标不稳定, 影响光纤保护的正常运行。第二, 光纤活接头积灰造成通道衰耗增加, 进而引起保护装置通道告警, 造成光纤保护退出运行。

2.2.2. 2 通道双重化。

光纤保护用于220kv及以上电网时, 按照220kv及以上线路主保护双重化原则的要求, 纵联保护的信号通道也要求双重化。对于普通光缆和ADSS光缆, 由于其可靠性较差, 同一光缆内的光芯不同不能视为通道双重化, 只能通过光缆的双重化达到通道双重化的要求。对于OPGW光缆, 由于其具有较高的可靠性, 在目前光纤网络未能形成环网的现状下, 同一光缆纤芯不同可视为通道双重化;当形成了光纤网络环网后, OPGW光缆也应实现两条路由的双重化, 能在一条光缆损坏后通过另一路正常运行。随着波分复用技术的逐步应用和光纤容量的大幅增加, 光纤保护将来还要实现在同一根光缆里的多重化、在传输波长上的多重化以及在传输路由上的多重化, 从而最大限度地提高光纤保护运行的可靠性。

3. 结论

在2008年初的冻灾中, 由于高频通道阻塞区外穿越性故障引起高频保护误动作, 而部分地区的光纤保护也由于架空地线复合光缆结冰下坠, 导致相间短路故障, 保护动作。所以, 在相当长的一段时期内, 高频保护和光纤保护将会共存, 随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和保护产品技术的不断提高, 光纤保护将会占据线路保护的主导地位。

参考文献

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线路保护与通道选择 篇6

国内220kV超高压线路的线路保护一般采用双重化配置,其中纵联保护优先使用光纤通道。光纤通道具有容量大、传输速度快、干扰小的优点,有力地保证了纵联保护的正确动作。按照“强化主保护、简化后备保护”的原则[1],后备保护可以按照不完全配合的方式进行整定计算。与相邻线路主保护配合,既满足了保护间的配合关系,又减轻了繁琐和复杂的整定计算工作,因此该方式在电网中得到了广泛应用。

但是,按照不完全配合原则整定的线路,如果两套纵联保护拒动,就可能造成相邻线路距离Ⅱ段、零序Ⅱ段保护失去选择性而动作,造成对电网的影响和损失。

本文提出一种加速线路Ⅱ段后备保护动作时间的自适应技术,在线路失去纵联保护后能自动缩短拒动线路Ⅱ段后备保护动作时间,以此消除相邻线路Ⅱ段后备保护无选择性跳闸的风险,增强了电力系统运行的稳定性和可靠性。

1线路Ⅱ段后备保护整定原则及光纤通道存在的问题

《220kV~750kV电网继电保护装置运行整定规程》中规定,距离Ⅱ段、零序延时段保护可视实际情况与相邻线路的Ⅰ段、纵联保护及Ⅱ段保护配合整定[2]。以距离Ⅱ段保护为例,概括为下式:

ZⅡ≤ KkZ1+KkKzZset′(1)式中:ZⅡ为距离 Ⅱ 段保护整定阻抗;Kk取0.7~ 0.8,为可靠系数;Z1为本线路正序阻抗;Kz为助增系数;Zset′为相邻线路配合定值(如相邻线路距离Ⅰ 段整定阻抗ZⅠ′或正序阻抗Z1′或距离Ⅱ段整定阻抗ZⅡ′)。

根据灵敏系数的定义,距离保护延时段在用做近后备保护时,其灵敏度校验公式为:

式中:Ksen为距离Ⅱ段保护灵敏度。

当整定线路长而相邻线路短时,如果选择距离 Ⅱ段保护与相邻线路距离Ⅰ段保护(或者纵联保护) 配合,则其相邻短线路的距离Ⅰ段保护定值ZⅠ′(或正序阻抗Z1′)与整定长线路的正序阻抗Z1的比值会很小,导致式(2)计算值过小而无法满足灵敏度要求[3-4];另外,双回线配合时,最小助增系数Kz很小,也可能导致灵敏度不满足要求[5]。这样在逐级逐段配合的原则下,就需要改为与相邻线路的距离 Ⅱ段保护配合,多级距离Ⅱ段保护同段配合后动作时间也相应逐级增加,将会造成线路末端故障且主保护因通道原因拒动时,距离Ⅱ段保护无法快速切除故障而严重威胁系统安全[6-7]。零序Ⅱ段保护的整定同样面临类似的问题。

因此,在“简化后备保护”的整定原则指导下,一些地区的运行整定人员为缩短后备保护动作时间, 按不完全配合原则进行整定,将所有线路的Ⅱ段后备保护时间统一设一个时限[8]。如图1所示,线路L1,L2,L3都具备双重化的纵联保护配置,同时各线路的距离Ⅱ段保护动作时间统一整定为1s。假设线路L2的两套纵联保护同时发生通道异常而闭锁,接着线路L2发生故障,当P3和P4的Ⅰ段后备保护不能切除故障时(线路2为短线时,P3和P4的距离Ⅰ段保护固定退出;线路2为长线时,远故障侧保护的距离Ⅰ段保护可能无法动作),就可能造成P1, P3,P4,P6的距离 Ⅱ 段保护同时动作,扩大事故范围。虽然规程明确在两套主保护拒动时,允许后备保护部分失去选择性,但对电网的影响仍难以估量。

以某个实际发生过的事例为例。某220kV变电站出线电缆与光缆在同一沟道,在电缆头故障时, 将该线路保护的光缆同时烧断,导致两套光纤纵联保护拒动,此时,相邻线路后备保护与故障线路后备保护同时动作,造成多个变电站同时失压,教训深刻。

因此,要意识到这种简化线路Ⅱ段后备保护时间配合关系的措施是依赖于主保护性能的,主保护正确动作是保护整定计算的基础。

如果能按照规程中反事故措施的要求,线路纵联保护的通道遵循相互独立的原则按双重化配置, 这样两个通道同时异常的概率就很小。但是,在省会城市等负荷密集地区,因资源有限,存在多根光缆全线或部分共沟道,甚至光缆与电缆共沟道的问题; 而在某些偏远地区,由于投产的先后顺序,线路两套纵联保护在投产初期共用同一根光缆或同一套光设备的情况也并不鲜见;在运行中,由于光纤通道检修或外力破坏造成光纤环网开环运行,两套光纤保护被迫共缆。因此,线路两套纵联保护因通道原因同时拒动的风险的确存在。另外,或因已有一套保护装置异常而停运,或因旁路代路时仅有一套纵联保护运行以及其他不可预计的因素,也会造成线路仅有单套纵联保护运行,存在纵联保护因通道原因拒动的风险。

为此,规程中作出如下规定。

1)在相邻线路的全线速动保护和相邻母线的母线差动保护都处于运行状态的前提下,可临时缩短没有全线速动保护的线路两侧对全线路金属性短路故障具有足够灵敏度的相间和接地短路后备保护灵敏段的动作时间[2]。

2)对短线路环网,一般不允许线路全线速动保护停运。若线路的全线速动保护全部停运,根据稳定运行要求,可将被保护线路停运或将本线路两侧相间短路和接地故障后备保护灵敏段临时改为瞬时动作[2]。

在线路不停运又要进行计划内的通道检修时, 调度运行人员可临时缩短线路Ⅱ段后备保护时间定值,以加快本线路Ⅱ段后备保护故障切除时间,满足选择性和速动性的要求。但当出现突发性的通道异常同时伴随线路故障时,调度运行人员会来不及压缩失去纵联保护线路的后备保护动作时限,尤其是在变电站无人值班的情形下,从调度员下达修改定值命令到现场执行完毕,至少需要0.5h,这段时间保护将一直处于不配合状态,从而给电网的安全、稳定、可靠运行带来隐患。

2自适应技术方案

当前国内的微机保护装置基本采用“主后一体” 的设计思想,特别是线路光纤类纵联保护,能够实时监视通道运行状态,在光纤通道发生异常时也能够实现自适应调整线路Ⅱ段后备保护的动作时间。

实现该技术的总体思想如下:针对按照不完全配合原则进行整定计算的线路保护,增加一个通道异常时加速线路Ⅱ段后备保护的功能。当线路保护装置检测到光纤通道异常后,触发相间、接地距离Ⅱ 段和零序过流Ⅱ段保护的加速逻辑流程,保证保护间的配合关系。

为保证线路保护装置的通用性,实现该技术时可以在保护定值方面作如下处理。

1)设置“通道异常后加速Ⅱ段后备”控制字。对存在引言中提到的隐患线路置“1”,否则置“0”。

2)设置“通道异常后接地距离Ⅱ段(相间距离Ⅱ 段、方向零序Ⅱ段)时间”,这些时间定值设置为通道异常后期望的动作时间。

实现该技术的逻辑图如图2—图4所示。图2中的本侧主保护投入是指本侧线路保护屏柜上“主保护硬压板”、装置中的软压板定值“主保护软压板” 和定值控制字“投主保护”同时投入。主保护包括光纤差动保护、光纤距离保护、光纤方向保护等。当调度运行人员人为退出主保护功能时,不再触发线路 Ⅱ段后备保护加速逻辑。

图3、图4为修改后的距离 Ⅱ 段和零序过流 Ⅱ 段保护逻辑图。可以看出,通道正常运行时,不会触发加速Ⅱ段保护逻辑,距离Ⅱ段和零序过流Ⅱ段保护逻辑与现有保护相同。通道异常后,由于“通道异常后接地距离Ⅱ段时间”小于“接地距离Ⅱ段时间”, 可以实现接地距离 Ⅱ 段保护缩短动作时间的需求(相间距离Ⅱ段、方向零序Ⅱ段类似)。

3试验验证

在超高压线路保护装置上实现上述逻辑,并进行单机和系统联调试验。

搭建如图1所示的系统测试平台,保护P1~P6固定投入主保护功能,短线L2退出接地和相间距离 Ⅰ段保护,Ⅱ段后备保护按照不完全配合原则整定, 定值如附录A表A1所示。模拟线路2分别在通道正常和通道异常时发生区内故障。单机试验结果见附录A表A2,系统联跳试验结果见附录A表A3。

4结语

试验结果证明,光纤通道异常时加速线路Ⅱ段后备保护的自适应技术能够在保护装置中实现,并且能够确保不会发生相邻线路越级跳闸的事故。

对于双套保护的光纤通道不独立且线路Ⅱ段后备保护按不完全配合原则整定的线路,应优先强化光纤通道的独立配置。但是,光纤通道双重化的改造不仅是一项持久的工作,而且不能完全杜绝双通道同时异常的风险。

本文设计出的通道异常时加速线路Ⅱ段后备保护自适应技术,通过对保护装置的微小改动,能够保证光纤通道异常时后备保护之间的配合关系,消除相邻线路无选择性跳闸的风险,提升了电网的安全性和经济性,具有一定的推广应用空间。

附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc. com.cn/aeps/ch/index.aspx)。

摘要：双重化配置的输电线路光纤保护,存在因光纤通道同时异常造成线路区内故障时保护同时拒动的风险。一旦发生,将造成故障切除时间的延迟和相邻线路的无选择性跳闸,带来故障范围的扩大和电网稳定性破坏的严重后果。文中针对这种因光纤通道异常导致的线路光纤纵联保护退出情况,研究了一种自适应缩短线路Ⅱ段后备保护动作时间的技术方案,并进行了试验验证。通过加速线路Ⅱ段后备保护动作时间,达到快速切除故障同时避免相邻线路Ⅱ段后备保护无选择性跳闸的目的,提高了电网运行的稳定性和可靠性。

线路保护与通道选择 篇7

1 复用数字通道连接方式

从目前国内应用情况来看,复用数字通道的连接方式主要有以下几种。

1)数字接口装置将保护装置送来的光信号转为通信设备所能接受的标准电信号(电接口传输速率为64 kbit/s),经脉冲编码调制(PCM)将传输速率变为2 Mbit/s,经同轴电缆送至同步数字体系(SDH)。此方式在南京地区2006年以前投运的线路保护中较常见。复用数字通道构成方式1如图1所示。

2) 数字接口装置直接将保护装置送来的光信号转为标准电信号(电接口传输速率为2 Mbit/s),送至SDH。这种方式节省了保护专用PCM装置的投资,南京地区在2006年以后投运的线路保护中较常见。复用数字通道构成方式2如图2所式。

3) 双通道方式,采用通道A、通道B两条通道,将标准电信号(2 Mbit/s)送至SDH。此方式进一步增强了数字通道运行的可靠性。该方式投资较大,南京地区在2009年及以后投运的线路中才有所采用。复用数字通道构成方式3如图3所示。

双通道方式目前使用较少,暂时还没有标准加以规范。华东调度通信中心的有关指导意见要求:两套保护的A通道应统一接入第一号数字接口装置,两套保护的B通道应统一接入第二号数字接口装置。其数字接口装置,SDH的通信电源供给要求和单通道时相同。

2 复用数字通道供电问题

2.1 通信电源交叉供电问题

复用数字通道由很多通信设备(SDH,PCM,数字接口装置等)组成,这些设备多安置于通信机房,通常由通信机房的通信电源供给48 V的直流电。

通信电源的接入应严格遵循反事故措施中的有关要求,杜绝同一线路的两条复用数字通道上设备由同一个通信电源单电源供电,即杜绝引起通信电源交叉供电问题。

通信电源交叉供电的危害主要表现在以下两个方面。

1) 假设第一套保护的数字通道的数字接口装置和第二套保护的数字通道的SDH都由一号通信电源单电源供给。当因某种原因造成一号通信电源失去时,第一套保护的数字通道的某个环节(如数字接口装置)失去电源,第二套保护的通信通道的某个环节(如SDH)失去电源,此时线路的两套保护通信通道都不能正常运行,运行线路将因此同时失去两套主保护。通信电源交叉供电危害示意图见图4。

2) 通信电源自身检修维护存在困难,因涉及某条输电线路两套保护的通信通道,必须等该线路整条线路停下来后才有可能对该通信电源实施检修维护(否则将失去两套保护的通信通道)。应该注意的是,上述讨论的只是一条线路通信电源的情况,如果多条线路存在通信电源的交叉,必须有关所有线路同时停运后,才能维护通信电源。对一个正常投运的变电站而言,平时很难满足这样的要求,也就导致了现实中通信电源维护的实际困难。

2.2 现场通信设备暂不具备双电源接入条件

按照反事故措施要求,具备双电源接入条件的通信设备可同时接入两套通信电源,以提高通信设备的安全可靠性。

但是,一般现场通信设备不具备双电源接入条件:①通信电源因容量不足,或支路开关数量不足造成不能双电源接入;②很多数字接口装置常用的方式仅支持单电源接入(如MUX-2MC),部分PCM和少数SDH装置也有不支持单电源接入的情况。

3 通信电源整改

如通信设备暂不具备双电源接入条件,应确保传输同一输电线路的两套继电保护信号的两组通信设备,分别接入两套不同的通信电源系统,不得交叉混用。

按反事故措施要求,分别接入不同的通信电源,虽稍逊于通信设备双电源接入。但供电可靠性也是完全满足反事故措施要求的,而且现场可操作性较强,在通信电源整改中最为常见。

南京供电公司变电检修中心按照反事故措施要求对下辖各变电站的通信电源进行了检查。经查,三汊湾变电站的汊桥5296线、汊东5295线、双汊5243线、泗汊5244线存在通信电源交叉供电现象。

考虑到部分设备只支持单电源接入,暂不具备双通信电源供电条件,本次整改采用了分通道分别接入的方案:统一将所有承载线路第一套保护通道的保护数字接口装置、PCM、SDH设备电源统一接入第一号通信电源分配屏;所有承载线路第二套保护通道的保护数字接口装置、PCM、SDH设备电源统一接入第二号通信电源分配屏。整改后的某通信电源供给情况如图5所示(以复用通道方式,64 k为例)。

显而易见,整改后的通信电源符合通信电源双重化的要求。任何一路通信电源发生故障,仅影响一条数字通道,另一条数字通道仍能保持畅通,确保有一套主保护正常运行,保障该运行线路能全线速断切除故障。

4 结语

纵联保护的数字通道是保证输电线路主保护正确动作的关键环节。应至少确保传输同一输电线路的两套继电保护信号的两组通信设备,分别接入两套不同的通信电源系统,不得交叉混用。通信设备的电源回路应使用独立的支路小开关,标识完整、清晰,确保开关和通信设备的一一对应关系,防止因标识错误、歧义,导致误拉通信电源造成运行中的主保护通信通道中断。

纵联保护的数字通道在维护和检修职责划分上分属保护、通信两个专业。日常工作中需要保护和通信的共同配合和协作,在保护装置验收过程中,应格外重视数字通道的通信电源检查,消除数字通道可能存在的隐患,确保纵联保护的安全稳定运行。

摘要：通信电源的接入应严格遵循有关规定。讨论了线路保护复用数字通道的现状和通信电源的交叉供电问题,以南京地区三汊湾变电站为例,介绍了对4条线路数字通道的检查和将两组通信设备分别接入不同电信电源的整改措施,该措施现场可操作性强,效果良好。

关键词：双电源供电,线路主保护,光纤通信,复用通道

参考文献

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[3]施俊,许辑,杨佳华,等.供电侧电能数据采集的通信方式[J].供用电,2009(5).