空载线路的安全自动保护装置适应性分析

杨浚文，方毅，张丹

(云南电力调度控制中心，昆明 650011)

空载线路的安全自动保护装置适应性分析

杨浚文，方毅，张丹

(云南电力调度控制中心，昆明 650011)

介绍了线路空载运行的几种方式，然后分别对各种方式下线路保护及安全自动装置的适应性进行了分析。重点分析了线路空载运行方式下，处冷备用或检修的断路器断开操作电源后，线路纵联保护和光纤电流差动保护的影响，并提出相关应对措施。从实例出发，分析了装设备自投装置的站点在断路器状态变更时，备自投装置的适应性。最后就线路空载运行方式对稳控系统策略可能造成的影响进行了讨论，并对稳控系统的设计提出了相关建议。

空载线路；纵联保护；光纤电流差动保护；备自投；稳控装置

0 前言

线路空载运行是电网运行中经常出现的方式，其一般可分为以下三种情况：

方式1：线路一侧断路器运行，另一侧断路器停处热备用。电磁环网中系统断点经常采用该方式。

方式2：线路一侧断路器运行，另一侧断路器停处冷备用。该种方式一般有两种情况：

1)单元接线的电厂送出线路，在机组停机备用后将电厂侧断路器停处冷备用；

2)线路仅单侧断路器有工作，对设备的安全措施要求只需断路器转至冷备用即可。

方式3：线路一侧断路器运行，另一侧断路器停处检修。该方式一般是由于线路仅单侧断路器有工作，对设备的安全措施要求需断路器转至检修状态。

1 线路保护适应性分析

对于本文第一部分中的方式1，一般情况下线路保护功能正常运行，能满足该运行方式的要求。对于方式2或者方式3，若停处冷备用或检修的断路器断开操作电源，操作箱跳闸位置继电器 (TWJ)常开接点将失电复归，对纵联保护和光纤差动保护造成影响，以下将对该种情况对各种线路保护的影响进行分析。

1.1 纵联保护

1.1.1 闭锁式纵联保护

对于处于方式2或者方式3的线路，对于断路器运行侧，若线路出现故障，保护能正常起动。RCS901闭锁式纵联保护起动时逻辑如图1所示，无其它保护动作情况下，单元M12和M16的输出为0，保护收信8ms后才允许正方向元件动作，单元M7的输出也为0，所以单元M13的输出为1，保护正常起动后将向对侧发闭锁信号。

图1 闭锁式纵联保护起动后逻辑[1]

对于断路器处冷备用或检修侧，由于闭锁式纵联保护的起动元件中仅能通过电流元件起动，所以保护中的电流变化量起动和零序过流起动元件将无法起动。RCS901闭锁式纵联保护未起动时逻辑如图2所示。

图2 闭锁式纵联保护未起动时逻辑[1]

若将断路器操作电源断开，断路器三相TWJ均为0，冷备用侧三相无流，若弱馈功能未投入，则根据图中逻辑，本侧保护收到对侧闭锁信号后将立即向对侧发闭锁信号，10 s后才能停信。

而对于断路器运行侧，由图1中逻辑可知，由于在10 s内收到对侧的闭锁信号，纵联保护将不会出口动作。所以线路纵联保护将失效，只能通过后备保护动作隔离故障。

1.1.2 允许式纵联保护

允许式纵联保护仅能通过电流元件起动，若断路器停处冷备用或检修，保护中的电流变化量起动和零序过流起动元件将无法起动。RCS901允许式纵联保护未起动时逻辑如图3所示。

图3 允许式纵联保护未起动时逻辑[1]

若断路器操作电源断开，断路器三相TWJ均为0，冷备用侧三相无流，单元M1的输出为0。若弱馈功能未投入，单元M3的输出为0，所以单元M4的输出也为0，则根据图中逻辑，单元无论是否收到对侧的允许信号，本侧保护都不会给对侧发允许信号。

对于断路器运行侧，保护可以正常起动。RCS901允许式纵联保护起动时逻辑如图4所示。

图4 允许式纵联保护起动时逻辑[1]

由图4中逻辑可知，由于未能收到对侧的允许信号，纵联保护将不会出口动作。所以线路纵联保护将失效，只能通过后备保护动作隔离故障。1.1.3 投入弱馈功能的情况分析

对于闭锁式纵联保护，若冷备用或检修侧保护的弱馈功能投入，根据图2的逻辑，只要相电压或相间电压小于30V，保护将延时100ms向对侧发闭锁信号。对于断路器运行侧，根据图1的逻辑，由于本侧收发信机将自发自收，经延时后本侧将停发闭锁信号，保护将正确出口动作，有效隔离故障。

对于允许式纵联保护，若冷备用或检修侧保护的弱馈功能投入，根据图3的逻辑，只要相电压或相间电压小于30V，保护将向对侧发信。断路器运行侧，根据图4的逻辑，接收到对侧的信号后，将正确出口动作，有效隔离故障。

但弱馈功能投入也可能导致保护失效的情况。如图5所示，若两站之间仅通过单线相连，若1DL断路器停处冷备用而2DL断路器运行，且1DL侧保护取的是母线电压，则XY线故障时，X站内母线电压未降低，1DL侧保护的相电压和相间电压将仍大于30 V，根据图2和图3的逻辑，闭锁式纵联保护和允许式纵联保护即使投了弱馈功能，也将失效。

图5 某区域电网示意图

1.2 光纤电流差动保护

光纤电流差动保护保护除了能通过电流元件起动外，还可以通过低电压 (相电压或相间电压小于30 V，且存在差流)起动。RCS931电流差动保护的逻辑如图6所示。

图6 电流差动保护逻辑[2]

由图6中逻辑可知，若断开断路器操作电源，断路器三相TWJ均为0，冷备用侧三相无流，单元M1和M2的输出为0，但此时若保护正常起动，单元M18的输出为1，则装置能向对侧发差动动作允许信号，对侧保护接受信号后可以正确出口跳闸。

但是同1.1.3部分的分析，电压元件也需要相电压或相间电压小于30V，若出现图5的情况，低电压无法起动时，电流差动保护也将失效。

根据以上分析，对于方式2，若断开冷备用侧断路器的操作电源，线路纵联保护将失效，电流差动保护部分情况下也会失效。在部分情况下，投入线路保护弱馈功能可以解决该问题，但也会存在失效的情况。所以一般情况下若需断开冷备用侧断路器的操作电源，应将运行侧断路器也停电，将线路转为冷备用或检修状态。

对于方式3，断路器检修情况下操作电源一般需断开，线路纵联保护将失效，电流差动保护部分情况下也会失效。所以一般情况下应将运行侧断路器停电，将线路转为冷备用或检修状态。

2 备自投的适应性分析

对于方式1，装设备自投装置的站点需将备自投按适应该运行方式投入。若出现方式2或方式3的运行方式，已投入运行的备自投可能需要调整。以下以 RCS9651C系列备自投为例进行分析。

2.1 进线状态的判别原理

对于RCS9651C系列备自投，进线状态的判别原理如下[3]：

1)工作电源和非工作电源判断：断路器在合位经1 s延时，则判断路器所处进线为工作电源。当满足以下任一条件判断进线为非工作电源：进线检修压板投入；断路器在分位并经1 s延时。

2)备用电源和非备用电源判断：断路器在分位，线路电压检查控制字投入且进线有压，经1s延时，则断路器所处进线为备用电源。当满足以下任一条件判断进线为非备用电源：进线检修压板投入；断路器在合位；若线路电压检查控制字投入时进线不满足有压条件，经15 s延时。

2.2 实例分析

某变电站接线如图7所示，一共四回进线，且装有备自投装置。正常方式下，Ⅰ母和Ⅱ母均三相有压，5DL运行正常，1DL和2DL断路器运行正常，进线1和进线2为工作电源，进线3和进线4由对侧充空线运行，3DL和4DL断路器处于热备用，进线3和进线4为备用电源，备自投经延时后充电正常，处于进线1、2主供，进线3、4备用的进线备自投方式。

图7 某变电站示意图

若进线1由本侧充空线运行，对侧断路器为热备用或冷备用，则根据工作电源判断，进线1为工作电源，但实际上进线1的工作电源功能已失效，此时需将进线1的检修压板投入，将进线1转为非工作电源。

若线路3由对侧充空线运行，且将3DL断路器转为冷备用，则根据备用电源判断，线路3仍满足有压条件，线路3仍为备用电源，但实际上进线3的备用电源功能已失效，此时需将进线3的检修压板投入，将进线3转为非备用电源。

若线路3仍由对侧充空线运行，将3DL断路器转为冷备用或检修，并断开断路器的操作电源，备自投满足动作条件时，3DL断路器将拒动，将导致备自投装置放电，所以在该操作前应将进线3的检修压板投入，将进线3转为非备用电源。

综上，装设备自投装置的站点在断路器状态变更时，需注意备自投装置的适应性，在工作电源或备用电源失效时，需将相应进线的检修压板投入。

3 稳控系统的适应性分析

由线路正常运行转换空载运行方式，可能对稳控系统造成影响，以下以一个实例进行分析。

3.1 实例分析

某区域电网接线如图8所示，该区域稳控系统对于500 kV A-B-220 kV D-C电磁环网是否合环运行具有不同的策略。220 kV C站与220 kV D站间的220 kV CD线是否运行将影响稳控系统的策略。

图8 某区域电网示意图

以下分两种情况进行分析。

1)若220 kV C站有稳控装置，且220 kV CD线C站侧1DL断路器的HWJ已引入装置，而220 kV D站侧无稳控装置，或稳控装置未将220 kV CD线D站侧2DL断路器的HWJ引入装置，稳控装置仅通过单侧断路器判断线路运行情况。则若220 kV CD线由220 kV C站侧充空线运行，220 kV CD线D站侧2DL断路器停处热备用或冷备用情况下，C站稳控装置线路投停判别逻辑如图9所示，将误判别220 kV CD线为运行，从而影响稳控系统策略的正确性。所以该种情况下需将220 kV CD线220 kV C站侧1DL断路器也停运。

图9 单侧稳控装置线路投停判别逻辑图[4]

2)若220 kV C站和220 kV D站均无稳控装置，则该区域稳控系统需要在主站装设运行方式切换压板，线路转为空载运行后通过压板切换使稳控装置适应当前运行方式。

在稳控系统设计阶段，应考虑线路空载运行方式对稳控系统策略的影响，若线路可能出现长时间空载运行的方式，若线路两侧厂站都有稳控装置，应考虑在两侧厂站稳控装置中都引入HWJ信息。若只有一侧厂站有稳控装置，则应考虑在厂站内装设线路运行压板。若两侧厂站都无稳控装置，则应考虑在主站装设运行方式切换压板。在运行中出现方式调整时，应及时通过压板切换以适应实际运行方式。

4 结束语

综合以上分析，线路空载运行对于保护及安全自动装置都有相应的要求，运行人员应明确分析该种运行方式下保护及安全自动装置的适应性，及时采取相关措施保证保护和安全自动装置可靠保障电网的安全运行。

[1] RCS-901系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书[Z].南京：南瑞继保电气有限公司，2006.

[2] RCS-931系列超高压线路成套保护装置技术和使用说明书[Z].南京：南瑞继保电气有限公司，2006.

[3] RCS-9651C_100819备用电源自投装置技术说明书 [Z] .南京：南瑞继保电气有限公司，2012.

[4] RCS-992A分布式稳定控制装置技术及使用说明书 [Z].南京：南瑞继保电气有限公司，2008.

方毅 (1985)，工程师，云南电力调度控制中心，主要从事电力系统及其自动化专业工作。

张丹 (1980)，高级工程师，云南电力调度控制中心，主要从事电力系统及其自动化专业工作。

Analysis on Adaptability of Unloaded Line Protection and Stability Control Device

YANG Junwen，FANG Yi，ZHANG Dan
(Yunnan Electric Power Dispatching Centre，Kunming 650011)

Several operating modes of unloaded line are introduced in this paper firstly，and adaptability analysis on protection and automatic security device of various modes is proposed.When the operating power supply of breaker in state of cold standby or maintenance is shut down，impact on the protection and automatic security device of unloaded line is emphatically analyzed，and countermeasures are proposed.Adaptability of automatic switchover device is analyzed when the status of breaker changes through various examples.Finally，impact on strategy of stability control system in operating modes of unloaded line is discussed，and relevant proposals are put forward for the design of stability control system.

unloaded line；pilot protection；optical-fiber current differential protection；automatic switchover device；stability control device

TM75

B

1006-7345(2014)05-0110-04

2014-08-24

杨浚文 (1985)，工程师，云南电力调度控制中心，主要从事电力系统及其自动化专业工作 (e-mail)junwenyang_1＠163.com。