500kV线路保护改造分析

摘要：文章结合500kV电网建设发展的这一背景，围绕500kV线路保护改造期间所涉及到的相关问题展开分析与探讨，分别研究了500kV线路主保护配置方案的改造以及500kV线路光纤通道配置方案的改造这两个方面的问题，给出了改造的思路以及具体的实现方式，希望以上问题能够引起各方工作人员的高度关注与重视。

关键词：500kV线路;主保护;光纤通道;配置方案;改造 文献标识码：A

中图分类号：TM773 文章编号：1009-2374（2015）02-0033-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0115

相关实践显示，500kV线路保护改造工程的开展会直接对整个变电站乃至电网系统的运行稳定性、安全性产生影响。本文即结合实际案例，重点分析在500kV线路保护改造过程当中需要注意的问题以及技术要点，报告如下：

1 500kV线路保护改造的必要性

在近年来国家电网系统的快速发展背景之下，一大批新建500kV变电站开始投入到系统运行当中，带动着500kV电网的迅速发展。截至目前，可以说500kV变电站已经成为了多个省市地区电网系统的主网架构成要素，在西电东输等跨区域性的联网运行中始终占据着举足轻重的地位。从新建500kV变电站运行的角度上来说，结合相关的实践工作经验来看，在运行线路接入条件下，既有运行线路两侧变电站必须要通过线路更新升级以及保护改造的方式，与新建变电站的保护相适应。

2 500kV线路主保护配置

对于500kV线路而言，主保护配置模式主要采取的是“双主双后”的技术方案。本文所研究500kV线路是连接两座500kV变电站的高压输电线路，现场测定数据显示本线路长度为35.1km。对于A屏、B屏而言，在进行线路保护改造前的配置标准如表1所示：

表1 500kV线路保护改造前主保护配置标准示意表

项目 A屏 B屏

主保护 高频方向RCS-901D 高频距离RCS-902DK

后备保护 RCS-902D -

远跳就地判据 RCS-925A RCS-925A

从同杆双回线的角度上来说，在线路保护配置方案的选取中，除了需要考虑一般意义上线路功率导向以及零序互感电流方面的问题，同时应当合理解决在线路出现跨线故障或者末端故障条件下主保护的选项问题。结合相关运行经验来看，500kV线路跨线故障多以同杆并架双回线的接地（不接地）相间短路故障为主。结合表1来看，在改造前，主保护分别为高频方向RCS-901D（A屏）以及高频距离RCS-902DK（B屏），该配置方案下容易导致在线路出现双回线跨线故障后，在故障选相上出现问题。主要的问题表现为：以两回线异名相跨线出现接地故障，则与故障距离较近位置的保护能够做出正确的选相方案，而对于与故障距离较远位置的保护而言，则容易将该故障误判为相间接地故障，产生异常的处理方案。受此类因素影响，导致双回线上可检出较大的零序电流，零序电压失衡，应发明容易造成保护动作执行不准确，另外，还可能导致保护装置出现拒动动作。

从这一角度上来说，为了能够确保系统运行的安全可靠，就要求从500kV线路主保护配置的角度入手，装设具有分相判别工作原理的电流差动保护，同时引入基于分相纵联的距离保护，在解决以上问题的同时，使故障能够得到及时的处理，通过尽快触动跳闸开关的方式，达到保障500kV线路安全稳定运行的目的。对于A屏、B屏而言，在进行线路保护改造后的配置标准如表2所示：

表2 500kV线路保护改造后主保护配置标准示意表

项目 A屏 B屏

主保护 光纤差动RCS-931DMM 光纤距离RCS-902CDFZ

后备保护 RCS-902D -

远跳就地判据 RCS-925A RCS-925A

结合表2来看，在对500kV线路主保护配置进行合理改造以后，线路运行期间可以通过后备保护满足线路保护的具体要求。1#主保护所使用保护方案为建立在RCS-931DMM基础之上的光纤电流差动保护，保护原理比较简单，可适用于包括母线线路以及主变线路在内的多个工况当中，动作响应及时，具有较高灵敏度优势。而同时，对于2#主保护而言，所使用方案为支持分相判别功能的RCS-902CDFZ，故而在主保护期间不会受到复合电流大小的影响，线路分布电容也不会对保护功能产生较大干扰，综合优势确切。

3 500kV线路光纤通道配置

相较于常规意义上的电力载波通信技术而言，光纤通信技术的优势表现在经济上的适用性、技术上的先进性以及运行的可靠性等多个方面，是电力通信网络建设中通信线路的首选方案。结合我国现行的电力通信线路建设技术标准与规程来看，对于电压等级在220kV单位以上的保护信号而言，在通道的传输时间需要控制在10.0ms范围以内，主保护信号传输时延控制标准应当为5.0ms。从本文对500kV线路保护改造的研究角度上来说，通过选择光纤通道作为保护信号传输通道的改造方案，能够发挥其在网络自愈方面的性能优势，在控制通信资源消耗的同时，达到提高主保护运行动作可靠性的目的。在当前技术条件支持下，可以作用于500kV线路主保护信号传输中的光纤通道主要包括以下两种表现

形式：

第一，专用光纤通道：此类传输通道主要适用于资源条件相对比较充分且线路传输距离较短的工况。专用光纤通道的构成比较简单，主要包括保护装置接口以及二芯光纤线路这两个方面。应用优势表现为：动作可靠性高、传输环节减少、操作可行性高、维护方便。同时，应用的局限性体现在：专用光芯利用率低，影响范围大，一旦光缆受损，势必会对整个继电保护信号的传输质量产生严重不良影响。

第二，复用光纤通道：此类传输通道主要适用于对线路传输距离较长的工况。在利用复用光纤通道对500kV线路保护信号进行传输的过程当中，直接将保护信号调制在发光二极管或者是半导体激光器输出回路当中，将其传输至本站所对应的通信接口柜当中，然后通过通信接口柜接口转接至通信光端机内部，最终传输至对端。在利用这种方式进行保护信号传输的过程当中，其应用优势主要表现为：光纤利用率高，且在线路连接两端变电站光纤中断的情况下，SDH能够为制动保护装置提供迂回性的传输通道，从而达到提高光纤通信可靠性的目的。

针对本工程所研究的500kV线路而言，主保护配置上实现了基于双通道的配置方案，传输通道相互之间保持独立关系，具有较高的抗干扰性能。结合500kV线路保护装置以及传输距离方面的具体特点，线路保护改造期间所采取的光纤配置方案为：基于RCS-931DMM通道配置方案为专用光纤+复用光纤通道，基于RCS-902CDFZ通道配置方案为复用光纤+复用光纤通道。这种配置方案下，一方面，能够在任意通道出现故障的情况下，确保差动保护正常运行;另一方面，能够使两侧保护相互配合，避免线路保护出现拒动问题。根据以上分析，对应的500kV线路保护通道配置示意图如图1所示：

图1 500kV线路保护通道配置示意图

4 结语

在本文对500kV线路保护改造相关问题进行分析与研究的过程当中，引入了建立在分相式工作原理基础之上的主保护方案，该方案能够有效解决同杆双回路线在跨线故障选相方面存在的问题，将线路保护改造的重点放在主保护配置方案的选择以及保护通道配置的选择这两个方面。通过相关保护改造方案的实施，能够确保光纤通道得到合理配置，使500kV线路保护信号传输可靠性显著提升，对于促进500kV线路安全、稳定运行而言意义重大。

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作者简介：蔡俊杰（1982-），男，上海人，上海送变电工程公司工程师，研究方向：电力工程继电保护。