远跳回路的应用

2022-10-12

1 综述

由于光纤通讯其抗电信号干扰能力突出, 在继电保护中直接采用纤芯通信, 省却了其他环节, 降低了故障概率, 简化故障处理环节。光纤通道具有连接简单方便, 调试成功以后一般比较稳定, 不易变化的优越性, 所以近年来很多输电线路继电保护设备直接采用光纤通道进行传输保护信号。光纤纵联保护基于光纤通道在抗干扰上优于载波纵联保护, 故障发生在被保护区内时, 光纤纵联保护同载波纵联保护有相同的优点, 作为主保护能够全线速动。但故障发生在母线或母线电流互感器与断路器之间时, 母线保护动作后不能促使对侧光纤纵联差动保护全线速动于断路器跳闸, 这是比较欠妥之处。

2 问题的提出

在220kV或110kV电网中, 如图1所示, N站在线路CT和线路断路器之间发生故障时, 故障点在N站母线差动保护动作范围内而不在线路主保护保护范围内, N站线路主保护不动作而母线差动保护快速动作, 切除N侧故障母线运行断路器, 但是对于M侧变电站来说, 故障点没有在线路主保护范围, 主保护无法快速解除故障, 故障点仍然存在, M侧系统向短路点提供故障电流, 直到M侧线路保护装置的后备保护 (如距离保护、零序保护) 经较长的延时出口跳闸切除故障。

又如当N变电站母线发生故障时, N变电站母线保护动作, 使2、3、4、5、6断路器跳闸, 切除故障。如果此时2断路器拒动, 故障点依然存在, 则依靠M变电站的1断路器处安装的线路保护装置中距离II段保护、零序II段保护等后备保护经较长的延时出口跳闸, 切除故障。

发生上述故障时, 由于后备保护的动作时限较长, 对系统造成巨大冲击, 并可能影响相邻线路保护误动作扩大停电范围, 甚至破坏系统的稳定运行.因此为了实现M侧保护快速动作, 需设置远跳功能。

通过现场实际试验, 保护装置能在断路器拒动时实现无延时 (5ms) 远跳对侧, 相比较对侧距离II段保护、零序II段保护等后备保护延时跳闸, 缩短了故障存在时间, 提高了系统稳定性和电力设备的安全运行水平。

3 远跳的应用

3.1 在220kV线路保护中的应用

在我局的220kV电网中, 微机保护装置已得到广泛应用。比较典型的保护装置型号为RCS-901 (902) A和RCS-931A两种, 其中RCS-901 (902) A保护装置以高频 (或光纤) 为通道构成线路主保护, RCS-931A保护装置以光纤传送电流信息比差构成主保护。

根据《继电保护和安全自动装置技术规程》中的一般规定, 220kV线路保护装置的后备保护采用近后备方式。即当本线路主保护 (满足系统稳定性和设备安全要求, 能以最快速度有选择的切除被保护设备和线路故障的保护) 或断路器拒动时, 由断路器失灵保护来实现后备。

随着系统容量的大量增加, 在500KV变电站中的220KV母线和重要的220KV变电站中, 已广泛安装使用了220KV母线差动保护和断路器失灵保护, 在母线发生故障或断路器失灵时用于快速切除, 保护系统稳定和设备安全。

在220kV系统中, 当线路CT和线路断路器之间发生故障或母线上的故障有断路器拒动时, 母线保护或失灵保护动作后利用断路器操作箱中的出口三跳接点 (TJR) 启动光纤纵联保护装置的远跳。通过光纤通道使对侧收到远跳信号, 跳本线路断路器。因此母线或失灵保护动作应启动光纤纵联保护的远跳, 可以将本侧出口信息传送至对侧, 使对侧保护动作与断路器跳闸, 防止事故扩大。

具体实现方式如下: (1) 220kV线路RCS-901 (902) A保护装置远跳回路的实现 (如图2) 。

当母线保护动作后, 在向断路器发跳闸命令的同时, 向线路保护提供断路器操作箱中三跳出口空接点开入 (TJR) 。由线路保护装置RCS-901 (902) A通过高频通道向对侧发停信信号, 对侧无时限跳闸, 或通过光纤通道向对侧发允许信号, 对侧无时限跳闸, 切除故障。

(2) 220kV线路RCS-931A保护装置远跳回路的实现 (如图3) 。

当母线保护动作, 在向断路器发跳闸命令的同时, 向线路保护提供断路器操作箱中三跳出口空接点开入 (TJR) , RCS-931A保护装置采得远跳开入为高电平, 经过保护装置处理, 作为专门的开关量, 连同电流采样数据及CRC校验码等, 打包为完整的一帧信息, 传送给对侧保护装置。对侧保护装置每收到一帧信息, 都要进行CRC码校验, 并且经过连续三次确认后才认为收到的远跳信号是可靠的。装置收到经校验确认的远跳信号后, 若整定控制字“远跳受起动控制”为0, 对侧无时限跳闸, 切除故障, 并闭锁重合闸。

3.2 在500 kV线路保护中的应用

目前在我局500kV的电网中, 线路保护的配置为:主I保护:RCS931DMM+RCS925A、主Ⅱ保护为RCS902CD+RCS925。其中RCS931DMM为光线纵联差动保护, RC S902CD为分相式光线纵联距离保护, RCS925为过压远跳装置。

根据《继电保护和安全自动装置技术规程》中的一般规定, 500kV在一个半断路器接线方式下, 断路器失灵保护经较短的时延动作与跳本断路器三相, 经较长时限跳开与拒动断路器相关联的所有断路器, 包括经远方跳闸通道断开对侧线路断路器。

在500kV线路保护中断路器失灵启动远跳常规设计是:当对侧断路器失灵, 对侧断路器失灵保护装置 (如RCS-921) 的失灵接点通过对侧远跳保护装置 (如RCS-925) 的通道经光纤接口装置给本侧发信, 本侧光纤接口装置收信后, 开入到本侧远跳保护装置收信端, 由本侧远跳保护根据远跳保护收信逻辑和相应的就地判据出口跳开本侧断路器。如图4所示 (单通道图示意图) 。

按常规定值整定, 从对侧故障发生判断为开关失灵发信 (0.2s) 到光纤接口装置 (15ms) , 经光纤通道到本侧的光纤接口装置 (15ms) , 本侧远跳保护根据远跳保护收信逻辑和相应的就地判据出口跳开本侧断路器 (35ms) 共需要0.27s左右的时间。如果RCS-925的两个通道中有一个通道故障, 则RCS-925在通道二取一加就地判据的出口逻辑下, 动作时间更长, 大约1s左右。

4 结语

由以上分析可知, 在各种电压等级下, 远跳回路能快速切除线路断路器与CT之间故障或母线上的短路故障, 减小了保护动作时间, 增强了保护的快速性, 是对提高电力系统稳定的一种很重要的技术手段, 应该加以积极的应用。

摘要：在继电保护中, 在某些比较特殊的故障情况下, 远跳回路能在发生故障后, 通过保护光纤通道快速切除线路对侧断路器, 因其动作时限比距离保护、零序保护快, 能终止故障或系统事故进一步的发展, 有效地提高系统的稳定性, 因此在各种电压等级继电保护中得到了比较广泛地应用。本文详细说明了在110kV及以上电压等级的电网中远跳回路在继电保护中的应用。

关键词：光纤,纵联保护,远跳