浅谈弱馈保护及其调试方法

林浩明

摘 要：弱馈保护的功能主要用于解决终端线路故障时，弱电源侧的保护由于故障特征不明显，正方向元件不能动作从而导致两侧纵联保护都不动作的问题。文章以南京南瑞继保的典型线路保护RCS-931及RCS-902为例，结合现场实际情况对弱馈保护的调试方法进行一个归纳。

关键词：弱馈保护；继电保护；南京南瑞；调试

引言

在电力系统中，通常存在一侧大电源和一侧小电源的输电线路，是双侧电源输电线路的一种运行工况。大电源侧即强电源，常有的例子是发电端或供电端。小电源侧即弱电源，常有的例子有风电、小水电、农电、终端线路等。对于供给城市的输电线路来说，弱电源一般指终端线路。然而，当发生区内故障时，弱电源侧的保护由于故障特征不明显，正方向元件不能动作，将导致输电线路两侧的纵联保护不能动作。为解决这一问题而针对弱电源侧设计的保护称为弱馈保护。分析、研究弱馈保护的原理对于输电线路安全、稳定运行有着重要的意义。

1 弱馈保护原理

当线路发生区内故障时，弱电源侧纵联保护的所有正方向元件灵敏度都不够时，弱电源侧电流能够启动装置，使保护装置进入故障测量程序纵联保护逻辑。弱馈保护分为闭锁式和允许式。

闭锁式：当保护装置的纵联距离元件、零序功率正方向元件以及零序功率反方向元件都不动作时，装置开始判别纵联距离反方向元件。若纵联距离反方向元件动作，则认为是反方向故障，向对侧保护发闭锁信号；若纵联距离反方向元件亦不动作，同时相或相间电压小于某一数值，则认为是正方向故障，并停止向对侧保护发闭锁信号，结合对侧停信情况，纵联保护跳闸。

允許式：当保护装置的纵联距离元件、零序功率正方向元件以及零序功率反方向元件都不动作时，装置开始判别纵联距离反方向元件。若纵联距离反方向元件动作，则认为是反方向故障，向对侧保护停发允许信号；若纵联距离反方向元件亦不动作，同时相或相间电压小于某一数值，则认为是正方向故障，并向对侧保护发允许信号，结合收对侧允许信号，纵联保护跳闸。[1]

但是，线路两侧不允许同时投入弱馈保护。这是因为当线路远端区外发生故障时，两侧保护可能正反向元件都不动作，而低电压或电流条件满足。这时由于线路双端均投入弱馈保护，可能会导致反方向侧保护误停信而使保护误动作。因此，不允许在线路两侧同时投入弱馈保护。[2]

2 现场调试

最近参与验收某新建220kv变电站，其中220kv线路保护使用南京南瑞的保护装置，保护配置为主一保护为RCS-931光纤纵差保护，主二保护为RCS-902光纤纵联距离保护。主一保护使用专用通道，主二保护使用复用通道，并通过南京南瑞的FOX-41A作为收发信的装置。

对于主一保护RCS-931，其弱馈功能采用的是闭锁式，即当保护的动作元件不能起动时，且反方向元件不动作，则停止向对侧保护发闭锁信号。[3]RCS-931保护的弱馈功能不需要控制字投退来控制，它是通过两侧保护自适应来判断线路的一端是否满足弱馈条件。

现场调试时，将两条220kv线路的主一保护RCS-931用光纤连接，设置好两侧纵联码。设定装置A为甲侧，作弱电源侧；装置B为乙侧，作强电源侧。两侧开关均在合位，主保护投入，保护动作时不出口跳开关。

初始状态时，甲、乙两侧保护TV断线信号均常发。在此条件下作几个试验：

（1）两侧TV断线不复归，在甲侧加入小于电流变化量起动值的电流量（模拟弱电源侧情况），乙侧加入达到保护动作的差流，此时两侧保护均不能动作。

（2）两侧保护加入三相电压，此电压满足小于65% Un（Un取额定57.7V）但大于TV断线告警值33V，使两侧保护的TV断线信号复归。此时与上一项试验一样加入故障量，两侧保护均能动作。

（3）在第二项试验的基础上，控制加入甲、乙两侧的故障量，模拟单向接地故障、相间故障和三相接地故障，两侧保护均能正确选相。

（4）两侧保护加入电压，但此电压大于65% Un的数值。重复第一项试验中所加故障量，两侧保护不能动作。

（5）甲侧加入反向故障，乙侧加入正向区内故障。此时甲侧不动作，乙侧动作。

通过上述试验，可以得出以下小结：

（1）必须使线路两侧保护的TV信号复归，然而此复归电压不能大于65%Un。

（2）模拟弱电源一侧，所加入的电流不能大于装置的电流变化量起动值。这是因为如果所加电流大于此起动值，装置将进入主保护逻辑，而不是通过弱馈功能动作动作。

（3）保护通过弱馈功能动作时，能正确选相。

对于主二保护RCS-902，其弱馈功能采用的是允许式，即当保护的动作元件不能起动时，且反方向元件不动作，则向对侧保护发允许信号。[3]RCS-902需要用投退控制字来使弱馈功能起作用。

现场调试时，与主一保护RCS-931做法相同。

初始状态时，甲、乙两侧保护TV断线信号均常发。试验时先使保护装置的信号复归，再作以下几个实验：

（1）乙侧加入故障电流（A相），甲侧得FOX-41A收到跳A允许信号，此时两侧均不动作。收到允许令后甲侧向乙侧发三跳令，同时本侧三相动作；乙侧收令后正确选相动作。

（2）甲、乙侧加入正向区内故障（单向接地故障），两侧均单跳单重。

（3）甲侧加入正向区外故障，乙侧加入正向区内故障。此时当甲侧加入故障量的时间达到后，向乙侧发允许令且不动作。乙侧在收令后才动作。

（4）甲侧加入反向故障，乙侧加入正向区内故障。此时甲侧不动作，乙侧动作。

通过上述试验，可以得出以下小结：

（1）当弱馈侧满足电压条件且收到对侧所发的允许令时，然后才给对侧发允许令。翻查对应的说明书，得出此发令时间持续100ms。，其发信逻辑如下图所示。

（2）弱电源一侧进入弱馈功能逻辑时，保护动作不能选相，即三相均动作。强电源一侧能正确选相。

3 结束语

弱馈是电力系统继电保护中常见的问题，文章从闭锁式、允许式纵联保护两方面分析了系统中弱电源对纵联保护的影响，并根据实际验收过程中以南京南瑞继保的保护装置调试作较为细致的试验，得出一定的经验。对于现场调试人员，试验弱馈保护功能的关键在于必须正确模拟弱馈时线路两侧的线路情况，包括线路开关位置，线路两侧装置所加入的电压、电流模拟量，这些都是是否能正确试验的关键。

参考文献

[1]牛连宏，高鹏.220kv风电弱馈系统对线路保护的影响分析[J].内蒙古电力技术，2011，7（3）.

[2]广东省电力调度中心.广东省电力系统继电保护反事故措施及释义（2007版）[M].中国电力电力出版社，2007.

[3]付连元，张惠.区外故障弱馈保护误动作原因分析[J].宁夏电力，2009.