RCS931系列光纤差动保护装置现场调试

摘要: 南瑞继保的RCS931系列是由微机实现的数字式超高压线路成套快速保护装置，可用作输电线路的主保护及后备保护。本文借助ONLLY继保调试仪器，简述了RCS931系列光纤差动保护装置的保护功能调试方法和光纤通道的保护联调方法，对RCS931系列保护装置的现场调试具有一定的参考价值。

关键字：线路保护、RCS931、调试

中图分类号： F532.7文献标识码： A

1 引言

RCS931系列微机保护装置一般包括以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护，由三段式相间和接地距离及多个零序方向过流构成的全套后备保护。RCS-931系列保护有分相出口，配有自动重合闸功能，对单或双母线接线的开关实现单相重合、三相重合和综合重合闸。ONLLY测试仪器是由昂立电气公司研发，可以独立完成各种继电保护功能调试的保护测试装置，广泛适用于电力、铁路、石化、冶金、矿山、军事、航空等行业的科

研、生产和电气试验现场。正确地进行装置的功能调试是装置能准确判断及动作的必要前提。

2 光纤纵差保护

2.1光纤差动保护原理

光纤纵差保护是直接将对侧电流的相位信息传送到本侧，本侧的电流相位信息也传送到对侧，每侧保护对两侧电流相位进行比较，从而判断出区内外故障，属于直接比较两侧电量的纵联保护，包括分相电流差动和零序电流差动两种[1、2]。

2.2试验方法

(1)将光端机(在CPU插件上)的接收“RX”和发送“TX”用尾纤短接，构成自发自收方式；仅投差动保护压板；整定保护定值控制字中“投纵联差动保护”、“专用光纤”、“通道自环”、“投重合闸”和“投重合闸不检”均置1。此时通道异常灯应该为不亮状态。

(2)等保护充电，直至“充电”灯亮，且TV断线灯不亮。

(3)进入ONLLY测试仪器的电压/电流菜单，加大于1．05×0．5×差动电流高定值的故障电流，模拟单相或多相区内故障。

(4)装置面板上相应跳闸灯亮，液晶上显示“电流差动保护”，动作时间为10～25ms。

(5) 进入ONLLY测试仪器的电压/电流菜单，加大于1．05×0．5×差动电流低定值的故障电流，模拟单相或多相区内故障。

(6)装置面板上相应跳闸灯亮，液晶上显示“电流差动保护”，动作时间为40～60ms。

(7) 进入ONLLY测试仪器的电压/电流菜单，加大于0．95×0．5×差动电流低定值的故障电流，装置应可靠不动作。

3 TA断线闭锁差动保护

3.1TA断线闭锁差动保护原理

当TA 发生断线时，若需闭锁差动保护，则将该控制字置为“1”，否则置为“0”。当控制字为“1”，TA断线发生时，差动保护被闭锁；当控制字为“0”，TA断线发生时，差流小于TA断线差流定值，则差动保护被闭锁，差流大于TA断线差流定值，则差动保护开放。

3.2试验方法

实验条件同光纤差动保护，用ONLLY测试仪器的状态序列菜单，使用按键控制，设置三个状态：状态1为正常状态，差流为0；状态2有差流且小于TA断线差流定值，光纤差动保护不开放；状态3差流大于TA断线差流定值，光纤差动保护动作。

4 距离保护

4.1距离保护原理

距离保护由单相接地距离保护和相间距离保护组成，是根据测量某条线路上短路点的阻抗值来确定动作段的一种保护。它可根据测量短路动作点的短路电流，从而计算本站至短路点间的阻抗值。当测量阻抗值越小，说明本站至短路点间的距离越近，因此动作时间越短；当测量阻抗值越大，说明本站至短路点间的距离越大，因此动作时间越长。

4.2试验方法

(1)投入距离保护软压板、硬压板，重合把手切换至“综重方式”，将控制字“投重合闸”、“投重合闸不检”置l。将Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段接地、并将相间距离的控制字置1。

(2)本试验用ONLLY测试仪器的距离菜单进行。按照保护装置的定值，将Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的阻抗定值和时间定值输入距离菜单中的对应项，距离菜单中的零序补偿系数、灵敏角度要与保护装置定值一致；根据故障方向、故障类别、动作区域选0.95倍和1.05倍。0.95倍阻抗的时候应该能可靠地在该段动作，1.05倍时不应在该段动作，而应在下一段动作；正方向时应该可靠动作；反方向时不动作。

(3)将保护装置动作接点接入保护试验台的开关量输入位置。记录试验过程中各段的动作时间，包括保护试验台的动作时间和保护装置显示的动作时间。

5 零序保护

5.1零序保护原理

零序保护是根据测量某条线路上短路点的短路电流来确定动作段的一种保护。当测量短路电流值越大，说明本站至短路点间的距离越近，因此动作时间越短；当测量短路电流值越小，说明本站至短路点间的距离越远，因此动作时间越长。

5.2试验方法

(1)投入零序保护软压板、硬压板。重合把手切换至“综重方式”，将控制字“投重合闸”、“投重合闸不检”置1。将Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段零序保护的控制字置1。

(2)本试验用ONLLY测试仪器的零序菜单进行。按照保护装置的定值，将Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段的电流定值和时间定值输入零序菜单中的对应项，零序菜单中的零序补偿系数、灵敏角度要与保护装置定值一致；根据故障方向、故障类别、动作区域选0.95倍和1.05倍。0.95倍的时候应该可靠不在该段动作，而在下一段动作；1.05倍时应该可靠在该段动作；正方向时应该可靠动作；反方向时不动作。

(3)将保护装置动作接点接入保护试验台的开关量输入位置。记录试验过程中各段的动作时间，包括保护试验台的动作时间和保护装置显示的动作时间。

6 TV断线过流保护

6.1TV断线过流保护原理

TV断线时，距离保护被闭锁，带方向零序保护被闭锁，就要靠TV断线时过流保护来切除故障。TV断线过流保护包括相过流保护和零序过流保护。

6.2试验方法

(1)将保护装置中软压板“投距离保护”，“投TV断线过流保护”置1，并投入距离保护硬压板。抬高TV断线零序电流定值。

(2)用ONLLY测试仪器的电压/电流菜单，三相不加电压，加任意一相电流为1．05倍TV断线时相过流保护定值的值，TV断线相过流保护动作。

(3)电流为0.95倍TV断线时相过流保护定值的值，TV断线相过流保护不动作。

(4)恢复TV断线零序电流定值，抬高TV断线相过流定值。

(5)用ONLLY测试仪器的电压/电流菜单，三相不加电压，加任意一相电流为1.05倍TV断线时零序过流保护定值的值，TV断线零序过流保护动作。

(6)电流为0.95倍TV断线时零序过流保护定值的值，TV断线零序过流保护不动作。

7 重合闸及重合闸后加速

7.1重合闸、重合闸后加速原理

若发生的是瞬时性故障，故障消失后，开关重合成功，系统正常运行；若发生的是永久性故障，则开关重合闸后，由于故障还存在，保护装置加速跳开开关。

7.2实验方法

（1）投入零序保护软压板、硬压板。重合把手切换至“综重方式”，将控制字“投重合闸”、“投重合闸不检”置1。将Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ段零序保护的控制字置1。

（2）用ONLLY测试仪器的状态序列菜单，使用时间控制。状态1设为正常状态，时间为0s；状态2设为单相接地有零序电流状态，按定值单，输入零序电流，时间为保护动作时间；状态3设为正常状态，时间大于重合闸动作时间；状态4设为单相接地有零序电流状态，按定值单，输入零序加速电流，时间为保护加速动作时间。

8 RCS931装置针对常见故障的保护联调

通常，光纤保护的通道调试是在保护设备调试结束之后进行，调试时间短促。因此,掌握正确快速的光纤保护通道调试方法显得尤其重要。

(1)模拟量传输试验。两侧光纤差动保护联调前应先将光纤通道恢复正常，更改相应的控制字或纵联码，此时通道异常灯应为熄灭状态，说明两侧通信正常。调试人员在Ⅰ侧A、B、C三相分别加入1 A、2 A、3 A电流，Ⅱ侧机调试人员进入保护状态菜单中的“DSP采样”中查看电流值是否与Ⅰ侧所加值相同，以此验证两侧保护装置的TA变比系数设置是否符合现场电流互感器实际变比，光纤通道传输的电流量的相别与幅值是否与对侧所加量一致[3、4]。

(2)开关量传输试验。短接保护屏后端子排对应端子，本侧发出“远跳”开出量，本侧“发远跳”应由0变位成1，对侧查看开入量，“收远跳”应由0变位成1。“远传”等开关量也同样方法试验。

本侧投入“投差动保护”压板，对侧装置的“对侧差动投入”开入量应由0变位成1。

(3)逻辑功能试验。试验前要求，两侧保护定值控制字中“投纵联差动保护”置1，主保护硬、软压板投入。

a.分位单侧动作试验。使Ⅰ侧断路器在合位，Ⅱ侧断路器在分位，将两侧差动保护压板都投入，给Ⅰ侧加入大于差动定值电流量。给Ⅱ侧加入正常交流电压，此时Ⅰ侧差动保护动作，Ⅱ侧保护装置只启动。由于Ⅱ侧未加任何电流量，保护装置未启动(因为Ⅱ侧断路器三相都在分位，本侧的突变量电流启动元件和零序电流起动元件均未启动，而“低压差流启动元件”又由于母线电压未降低也不启动)，但Ⅱ侧断路器三相均在分位，并且本侧的差动元件动作(差动继电器计算两侧电流矢量和大于整定值)因此立即向Ⅰ侧发“差动动作”的允许信号，Ⅰ侧保护满足差动动作条件，保护动作。这种方法是模拟实际运行中在输电线路一侧断路器处于三相都断开状态，而系统由另一侧对线路充电时在线路上发生短路的情况。

b.合位有压闭锁试验。使两侧断路器都在合位，并将两侧差动保护压板都投入，给Ⅰ侧加入大于差动定值电流量，Ⅱ侧保护加正常交流电压，两侧保护都不动作。因为Ⅱ侧突变量电流启动元件、零序电流启动元件和“低压差流启动元件”均未启动，不向Ⅰ侧发送“差动动作”允许信号，I侧电流差动保护不能动作，虽然Ⅱ侧收到Ⅰ侧发送来的“差动动作”允许信号，但是由于Ⅱ侧保护未启动，不满足电流差动动作条件，因而Ⅱ侧电流差动保护也不动作。此方法是模拟线路正常运行时,Ⅰ侧TA断线时(因为实际线路上没有故障，并且Ⅱ侧的TA未断线，其三相电流是正常的，所以Ⅱ侧启动元件不启动)，差动保护不应误动作。

c.弱馈试验。使两侧断路器都在合位，并将两侧差动保护压板都投入，给Ⅰ侧加入大于差动定值电流量，给Ⅱ侧保护装置加入低于60％交流二次额定电压，两侧差动保护都动作。这是模拟输电线路Ⅱ侧为弱电侧即Ⅱ侧背后为小电源或无电源，若此输电线路为空载或轻载状态，并且Ⅱ侧即无电源又无中性点接地变压器，线路内部发生短路故障时，弱电侧由于三相电流为零，又无电流的突变，故电流变化量启动元件、零序电流启动元件均不启动，此时弱馈逻辑中的“低压差流启动元件”满足动作条件，Ⅱ侧向Ⅰ侧发送“差动动作”允许信号，而Ⅱ侧也收到Ⅰ侧的允许信号并且差动继电器也动作，因此两侧的电流差动保护均动作跳闸。

d.远跳试验。使Ⅰ侧断路器在合位，保护定值中“远跳受本侧控制”控制字置“1”，在Ⅱ侧保护装置端子排“远跳开入”端子处开入+24V的同时，给Ⅰ侧保护加入一大于保护启动值的电流量，此时Ⅰ侧差动保护动作。这是模拟当Ⅱ侧断路器与电流互感器之间发生短路时，Ⅱ侧母线差动保护动作跳开Ⅱ侧断路器的同时(虽然Ⅱ侧断路器跳闸切断了由本侧流向短路点的故障电流，但是由于短路点在断路器与电流互感器之间，所以Ⅰ侧仍然给电路点提供故障电流，并且此故障对差动保护来说是区外短路，差动保护是不动作的)，给Ⅱ侧差动保护开入“远跳”信号，差动保护装置发现“远跳”输入接点闭合后立即向Ⅰ侧发送“远跳”信号，Ⅰ侧接收到“远跳”信号后经本侧的启动元件开放后动作于跳闸。

(4)Ⅱ侧保护联调按照以上步骤进行。

9 需要注意的问题

保护装置调试时，两侧保护都处于PT断线状态，如果在光纤通道正常的情况下试验差动保护功能，恰巧此时对侧差动保护也投入，而且对侧保护没有跳位开入，若本侧加入大于差动保护定值的故障电流，则与弱馈故障的情况一致，就会使对侧开关跳闸，同理，本侧开关也可能被对侧跳开，这可能会损伤人身或设备，应该避免发生。因此，在进行保护调试前，一定要做好这方面的安全措施，即断开光纤通道，防止弱馈起动或远跳起动造成开关跳闸。

10 总结

以上调试方法在多个变电站的调试工作中证明是实用的，虽然针对的是调试南瑞继保的RCS931，但所有220kV线路保护的原理都大同小异，因此，本文具有一定的借鉴价值。

参考文献

[1]南京南瑞继保电气有限公司.RCS900系列线路保护调试指导丛书．

[2] 南京南瑞继保电气有限公司.RCS931系列高压输电线路成套保护装置技术和使用说明书．

[3]金辉，张琴琴，秦鹏.光纤差动保护现场联调[J]，宁夏电力，2009（增）．

[4]王巍.光纤电流差动保护联调方案[J]，电力系统保护与控制，2009（7）．

作者简介

李静（1981-），女，硕士，研究方向为电力系统运行、控制与分析和继电保护技术。