基于64K通道的继电保护缺陷分析与改进

2011-07-31刘朝辉王永红

无线电通信技术 2011年6期

刘朝辉,王永红

(河北超高压分公司,河北石家庄050071)

0 引言

随着继电保护和光纤通信技术的发展,线路电流差动保护和SDH光纤通信系统在电力系统中的应用越来越广泛。如何更好地应用光纤通信系统来传送线路电流差动保护信号是摆在继电保护和通信专业人员面前的一个问题。该文就500 kV线路电流差动保护运行中的2起典型缺陷进行了深入的分析和测试试验,以确定缺陷的性质和原因,最后提出切实可行的处理方法和整改方案,并在实际变电站保护通道中得到体现。

1 64K通道的2类典型缺陷

1.1 “容抗整定出错”报警

2007年3月某500 kV变电站500 kV LX I、Ⅱ线双回线RCS-931A保护在同一时间段告警,报告为：容抗整定出错。经观察,容抗整定出错的缺陷,与负荷大小有关,在负荷小时,此告警能恢复,负荷电流大时告警重复出现,LXⅡ线通道示意图如图1所示。

图1 lxⅡ线通道示意图

保护人员到现场后,经检查发现(以LXⅡ线为例)以下异常：

①两侧保护装置DSP采样值的差流很大：

该侧电流Iabc=0.19A,对侧电流Iabcr=0.19 A,两侧保护差流Icdabc达到0.17A;

②该侧和对侧保护测得电流的相角差(Ia-Iar)=235°,(Ib-Ibr)=234°,(Ic-Icr)=234°。显著偏离实际角差180°;

③保护装置测量通道延时明显偏离实际通道延时：保护装置显示测量通道延时为1.588 ms。LX II线路保护停运后的实测值为主通道6.5 ms左右,备通道2.3 ms,符合正常范围。

将RCS-931A保护退出,MUX-64通信接口装置重新上电重启后,RCS-931A保护装置恢复正常：差流恢复为0.02 A;相角差恢复为174°;测量通道延时恢复为4.875 ms。

1.2 “容抗整定出错”及“长期有差流”报警

2008年8月在bb变电站sbⅠ线线路故障同时,sb变电站至qy变电站的bqⅡ线两侧RCS-931AS保护装置差动退出,时间长达200 ms,bqⅡ线通道示意图如图2所示。

图2 bqⅡ线通道示意图

9月同一保护两侧出现“长期有差流”及“容抗整定出错”报警。经查：异常出现时,与lxII线情况相似,sb站测得两侧保护负荷电流模值相同,均为0.16 A,但相位差异很大,导致差流达到0.11 A。

2 现场试验

2.1 缺陷定位

结合2条线路的通道示意图可以看出,线路均为保护的64K通道接至PCM,PCM设备连接的2个2M通道同时工作,可以在2个2M通道之间互相切换,2个通道中一个为直达,另一个为迂回。路径不同、通道延时不同。保护版本：RCS-931AS V1.15版,2005-07-26 21：43 校验码：C24A。

保护人员对bqⅡ线通道做了如下试验,发现：

①PCM在2条2M通道都良好时自动选择直达通道(通道延时：1.192 ms);

②手动断开直达通道2M线时,PCM自动转移至迂回通道,此时RCS-931AS保护能检测出通道中断,并在迂回通道上重新自检、同步、确认长通道延时(4.498 ms),此过程保护工作正常;

③手动恢复直达通道2M线时,PCM检测出直达通道恢复,自动转移至直达通道,无扰切换,此时保护装置不告警,仍按长通道延时工作,保护显示出现差流,计算通道延时差约3.3 ms,(合角差约60°),检查保护装置测量角度、差流数值均与计算值相符;

④PCM手动断开直达通道2M线的一个头时,PCM能将收发同时转移至迂回通道,即PCM一般不会出现收发路由不一致;

⑤强制断开短通道的收、长通道的发(即人工强制收发路由不一致),PCM仍能工作,此时保护不告警,出现差流;

⑥保留一个2M通道,网管在光端机处切换2M路由,保护装置会出现3 s左右告警,后恢复,能重新同步。

2.2 试验结果

经过以上现场试验,得出结果,继电保护装置64K通道在PCM设备上连接的2个2M通道同时工作,当发生无扰切换或者小扰动时,2M通道收、发不是同一个路由,此时继电保护装置仍可继续进行数据交换,而不告警。但是,保护装置已经显示有差流,当线路负荷变大时,会发生保护误动作的可能。

3 RCS-931保护装置通道原理分析

RCS-931系列差动保护在保护上电,两侧保护开始数据交换后,开始计算通道延时;计算出通道延时后,进行同步调整。当经采样间隔调整两侧进入同步状态后,差动保护投入。当两侧保护处于同步状态,差动保护投入的情况下,保护不进行实时的测量通道延时;当保护感受到通道可能发生干扰时(如通道中断后再恢复、通道有误码和通道切换等),保护重新进行通道延时的测试,再判别两侧是否同步,如失步则需进行同步调整。考虑到通道延时的测试,再同步过程会导致差动保护退出时间较长(因为乒乓算法测量通道延时,需要两侧来回收发数据,取多次测量通道延时结果的平均值作为通道延时,对于64 kbit/s的通道,需要耗费较长的时间),为了保证差动保护退出时间最短,使差动保护对通道的要求不至于太苛刻,保护装置并不是感受到任意一个小的干扰都要进行通道延时的测试。

触发差动保护重测通道延时、再同步的条件如：感受到通道误码率较高、丢帧以及两帧数据间通道抖动过大等。一般的通道切换装置,在切换过程中,需要有一个过程,保护装置能够感受到误码增加、丢帧等扰动,差动保护会重新进行通道延时的计算,因此差动保护能够适应使用通道切换装置,且能保证切换后,来回路由一致的通道。但当某些通道切换装置在切换过程中,没有误码发生,保护数据接收正常,或切换过程中的特征和平时的小扰动相似,不能区分,保护装置不能感受到变化,从理论上分析,差动保护可能存在不重新测量延时,导致保护使用的通道延时和实际延时不一致的情况发生,使两侧保护装置测量电流角度差偏离实际值,从而出现差流。

4 改进措施

RCS-931系列保护采用64k通道在PCM设备连接的2个2M通道同时工作,可以在2个2M通道之间互相切换的通道模式下,通道的扰动及恢复过程极易引起保护对通道延时的判断错误,由于是无扰切换,通道延时不能纠正,不能自动找回同步,造成差动保护异常运行,在相邻线路故障时易造成误动。除RCS-931系列,其他保护,包括进口保护,也可能存在类似问题。由于光纤差动出现早期,对其工作原理的不熟悉,特别是保护、通信专业对相关知识掌握不全面,网内遗留有64K保护使用双通道情况,必须引起高度警觉,其改造工作应及早进行。

针对保护采用64K通道在PCM设备连接的2个2M通道同时工作的情况,分2个整改阶段(以bqⅡ线为例)：①将bqⅡ线PCM之后的迂回2M通道物理断开,即将PCM的B口置于Off Service状态;②统计网内其他线路有类似情况的保护,进行统一整改。

整改工作中必须注意的其他事项：

①一条线路2套保护分别对应的接口装置、PCM、光端机电源应按照双重化配置的要求分别一一对应,不得交叉、共用;

②光电接口装置的机壳、直流-48V电源的正极必须在本光电接口屏处可靠接地;

③从光电接口装置至PCM的64K通讯电缆的屏蔽层,必须两端可靠接地;

④第1、2条同样适用于2M保护的通道。