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输电线路常用差动保护概述

110kV线路是电力系统中连接整个系统的支架。线路是否运行在安全可靠的状态下,在很大程度上决定了整个电力系统是否能安全可靠运行。因此,110kV输电线路中使用的多套成套微机保护装置应满足继电保护装置选择性、灵敏度、速动性和可靠性四个最基本的要求。


一、输电线路常用差动保护概述


输电线路最常用的差动保护方法是分相电流差动保护。分相电流差动保护是保护工作原理上的理想方式。分相电流差动保护的优点体现在保护模式不受冲击干扰和运行模式的影响,过渡电阻对其影响很小,保护模式本身具有相位选择能力,由于其绝对选择性、灵敏度和速动性,光纤分相电流差动保护已成为110kV输电线路中最重要的保护模式。分相电流差动保护的保护原理是通过输电线路两侧微机保护装置之间的交换信息来保护输电线路。为了确保分相电流差动保护能够安全可靠地投入运行,需要连接和调整输电线路两侧的微机保护装置。


目前,对于一些铺设的输电线路,分相电流差保护采用光纤通道,将110kV输电线路两侧的微机保护装置纵向连接,将一端的电流、电压幅值、方向等电气数据传输到另一端,比较两端的电气数值,判断输电线路故障是否发生在线路范围内或线路范围外,对线路范围内的故障采取一系列切断线路的动作。


在输电线路的实际应用中,交换线路两侧电气量时,差动保护装置一般采用允许信号作为接收对侧电气量的指示。当装置异常或TA断线时,异常一侧的启动元件和差动继电器可能会移动,但线路另一侧不会向异常一侧发出允许信号,有效避免了纵向差动保护的误动,提高了输电线路运行的可靠性;此外,输电线路上的保护装置还可以传输远处的跳闸信号、传输过电压命令信号等。纵向差动实现了输电线路两侧断路器故障时的快速跳闸,从而保证了继电保护装置的速度。


二、纵联差动保护的相关概念


(1)纵联差动保护的数字通道


就一些新铺设的输电线路而言,继电保护装置的通道大多采用光纤通道,即具有特定传输速率的同向接口。输电线路两侧保护装置同步的关键在于时钟。光纤通道负责数据信号的传输,也负责时钟信号的传输。正是因为通道中也有时钟信号,才有可能准确传输输电线路两侧的数据流。在允许传输方式中,即使用允许信号的传输方式,保证唯一的主时钟存在,并将对面的保护装置作为从时钟,从而实现数据的同步传输,为输电线路两侧要比较的电气量值建立统一的基准。在实现输电线路两侧保护装置数据传输同步的同时,也保证了数据分析的同步。


(2)纵联差动保护的联调


在联合调整的实际过程中,先连接脉冲代码调制光纤的各个接口,用光衰耗测量设备测量整条线路的光衰耗,并记录衰耗过渡。对于衰耗过大的部位,用酒精擦拭光纤,直到光衰耗值处于标准状态,然后确定线路两侧的CT变比系数,然后进行以下模拟试验。


空充线路试验。


将两侧的纵向连接保护装置带到通道上进行手动或自动通道检查,确保通道在正常情况下处于连接状态,将输电线路对侧的断路器设置成分位,在输电线路本侧增加单相或多相电流,电流值高于差流值。此时,模拟试验的现象是输电线路本侧的继电保护装置立即移动,而对侧的保护装置不移动。在输电线路本侧增加单相或多相电流,电流强度低于差流的低值。保护装置可以快速移动,然后将断路器设置为状态,对线路对侧进行同样的试验。


远程跳闸试验。为实现母线故障或断路器与电流互感器故障时对侧保护装置快速跳闸,输电线路上的保护装置设置远程跳闸,用于传输母线保护和故障保护的动作信号,线路对侧保护装置收到动作信号后驱动信号。


三、差动保护联调中存在的问题及解决方案


(1)不同厂家纵联差动保护的配合


对于不同的纵向差动保护开发厂家,即使在设计开发过程中采用分相差动和零序差动原理,由于具体计算方法不同,光纤通道开发的纵向差动保护装置内容不同,差异很大,因此,理论上,在输电线路两侧采用不同厂家开发的纵向差动保护无法实现合作。但在实际应用中,基于这种不兼容性的特点,输电线路两侧的保护是由同一厂家开发的,运行合作非常好。


(2)纵向保护两侧软件版本的配合


纵向差动保护在光纤通道中传输的信息包括电气量和许多其他控制信息。不同版本的软件可以修改传输的信息,导致输电线路两侧的差动保护装置失去配合。在线路保护装置的实际连接和调整过程中,由于两侧软件使用的版本不同,保护装置在该区域发生故障时不会产生相应的动作。因此,在调试保护装置之前,必须仔细检查输电线路两侧的软件版本是否相同。


原则上,如果垂直连接差动保护两侧的版本不同,则输电线路两侧无法相互配合,除非制造商事先声明——虽然软件版本不同,但兼容性很好,可以合作。


(3)纵联保护两侧连接片的投入和退出问题


在纵向保护实施保护功能的过程中,当纵向保护连接在线路本侧退出时,差动保护侧的差动保护元件退出,使对侧的纵向保护相当于退出动作。因此,在调试保护装置的过程中,必须使保护两侧的连接一起投资,以真正确保差动保护的投资,从而进行联合调整。在具体运行过程中,基于安全考虑,当输电线路一侧的纵向保护连接器退出时,另一侧的连接器也应相应退出。


(4)光纤通道的畅通性


在保护联调开始前,要保证光纤通道的畅通性。在确定光纤通道的畅通性后,如果在调试过程中发现通道异常,可以从以下几个方面判断异常:两侧光纤连接是否正确;检查本侧光纤通道是否有故障,将本侧通道从保护装置开始,将光纤转移到柜内后再与保护装置连接,形成闭路,检查电路上是否有异常。异常消失意味着故障不存在于本侧,反之亦然;检查各柜内光纤的铺设情况,尽量不要弯曲光纤的铺设。


四、总结


经过一定的发展,保护装置和通信技术在软硬件方面取得了很大的进步,保护程序的逻辑更加严谨,现场模拟调试越来越复杂,要求技术人员结合各种技术和实际情况,提高理论分析和实际操作能力,确保设备调试合格。


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