500 kV保护系统的完善与优化

张宪宝，罗 军

(1.广东粤电新会发电有限公司，广东 江门 529149；2.广东省粤电集团有限公司沙角A电厂，广东 东莞 523936)

某电厂500 kV保护系统在实际运行中存在较多问题，根据需要对保护系统提出了改造。改造内容主要包括：500 kV第4串同步进行开关(5041，5042，5043)保护、T区保护、线路保护改造；500 kV第5串进行线路保护改造。经过近2年的实际运行测试发现，完善与优化后的500 kV保护系统消除了原系统存在的安全与不可靠性问题，使电网运行的安全性与经济性得到明显提高。

1 原系统保护配置

该电厂原500 kV开关保护装置为南京南瑞继保电气有限公司产品，设置为1套LFP-921B开关保护装置及1个对应的CZX-22A分相操作箱。原500 kV系统开关失灵联跳回路与系统内某串5041开关保护装置共用直流电源；2路出线沙鹏甲、乙线的线路保护装置配置为：主Ⅰ、辅A及独立后备保护柜PRC01-55GD，主Ⅱ及辅B保护柜PRC02-54GD；主Ⅰ、主Ⅱ及远跳保护收发信通道采用“复用+载波”方式。

2 存在的问题

(1)失灵联跳回路的设计存在运行安全隐患：系统内失灵联跳回路与其他开关保护装置共用直流电源。为增加系统运行的安全性与可靠性，应采用独立电路、双重供电方式。

(2)存在同杆双(多)回线路异名相故障时不能选相的问题(具体与相关设备保护选型配置有关)。目前，全数字式的高压线路成套保护装置主要适用于220～500 kV电压等级、需选相跳闸的输电线路，可有效解决此类问题。

(3)原系统线路保护仍存在独立后备保护柜，而现有设备采用主后备保护一体化，因此系统保护装置整体功能配置应更科学，技术原理更先进。

3 设备选型与改造方案

3.1 选型

由于线路对侧选用深圳南瑞科技有限公司生产的PRS-753型保护装置，故该电厂500 kV沙鹏甲、乙线保护也应选用相同型号的保护装置。即将原南京南瑞继保电气有限公司的LFP900、RCS900系列保护改为深圳南瑞科技有限公司的PRS700系列保护装置。根据调研结果及现场系统设备情况，确定第4串断路器保护及T区保护装置与第5串一致，将原南京南瑞继保电气有限公司的LFP900系列保护装置改为该公司生产的RCS900系列保护装置。

3.2 改造方案

3.2.1 断路器保护装置独立组屏

断路器保护装置独立组屏的技术要求如下：

(1)500 kV断路器保护含失灵保护、三相不一致保护、死区保护和充电保护功能；

(2)失灵保护应瞬时分相动作于本断路器的2组跳闸线圈跳闸，经I段延时跳本断路器三相，经II段延时跳开相邻断路器，并提供保护出口接点供起动远方跳闸回路之用；

(3)断路器失灵保护采用分相和三相起动回路，每相起动回路由能瞬时复归的保护出口接点与相电流元件接点串联组成；

(4)失灵保护应有死区功能，当手合开关时该功能由控制开关手合命令所闭锁，失灵保护死区功能应能由用户自行选择投退。

3.2.2 T区保护装置双重化配置

T区保护装置双重化配置的技术要求如下：

(1)T区保护应能采集线路或变压器隔离开关位置，用于三侧电流差动保护和两侧电流差动保护的自动转换；

(2)T区保护采用线路或变压器隔离刀闸辅助接点与保护功能硬压板并联接入T区保护的同一开入端，共同控制三侧电流差动保护与两侧电流差动保护的转换；

(3)当线路或变压器隔离刀闸合上时，T区保护采用三侧电流比例差动方式；当线路或变压器隔离刀闸打开时，投入二侧电流差动保护和过流保护。

3.3 失灵联跳回路优化

(1)将原500 kV系统各串内边开关失灵联跳回路与5041开关保护装置共用直流电源进行优化，改为分别由网控1，3号直流屏拉两路直流电源至新增的500 kV系统失灵联跳转接屏，确保失灵联跳回路双重供电，增加安全性、可靠性。

(2)将原500 kV系统各串内边开关失灵联跳回路接入新增的500 kV系统失灵联跳转接屏，解决原失灵联跳回路的设计安全隐患。

3.4 500 kV沙鹏甲、乙线保护改造技术方案

(1)取消原线路保护独立后备保护柜。2个主保护柜配置相同，包括：主Ⅰ(或主Ⅱ)保护PRS-753、远跳及过压保护PRS-725A、光纤光电转换接口装置EOC-706各1套。

(2)保护通道取消原主Ⅰ、主Ⅱ及远跳保护收发信通道采用的“复用+载波”方式。主Ⅰ、主Ⅱ保护均采用1路光纤、1路复用光纤通道，远跳保护采用复用光纤通道方式，以实现保护的双通道双重化设计。

(3)线路保护采用PRS-753光纤分相纵差成套保护装置。

(4)改造后的500 kV沙鹏甲、乙主主Ⅰ(或主Ⅱ)保护柜PRS-753系列以分相电流差动为全线速动主保护，并配有零序电流差动元件的后备差动段。此保护装置还集成全套的距离及零序保护，包括三段式相间距离、三段式接地距离保护和四段零序电流方向保护，并配有灵活的自动重合闸功能。

4 改造前后对比

(1)优化了断路器保护的失灵联跳回路设计，增加1个500 kV失灵联跳转接屏，解决了断路器保护的失灵联跳回路设计隐患。由于原设计不合理， A，C厂500 kV升压站采用3/2接线，断路器失灵联跳直流电源集中取自5041断路器保护柜上。改造前A，C厂500 kV失灵联跳回路如图1所示。

图1 改造前A，C厂500 kV失灵联跳回路

当某台断路器需要单独停电检修时，隔离失灵联跳回路直流电源的工作安全风险很大。通过本次断路器保护装置的改造工作，也对500 kV开关站断路器失灵联跳回路进行改造，即单独设置了1个失灵联跳转接屏，分别从网控1，3号直流屏引来2路直流电源至500 kV系统失灵联跳转接屏，独立给每边断路器提供失灵联跳回路，对失灵联跳回路双重供电。改造后的A，C厂500 kV失灵联跳回路如图2所示，大大提高了保护装置的安全性、可靠性。

(2)原主Ⅰ、主Ⅱ及远跳保护收发信通道采用“复用+载波”方式，本次改造拆除了线路阻波器，保护通道采用光纤。即主Ⅰ、主Ⅱ保护均采用1路光纤、1路复用光纤通道，远跳保护采用复用光纤通道方式，实现了保护的双通道设计。

(3)线路保护采用的PRS-753光纤分相纵差成套保护装置为全数字式的高压线路成套保护装置，主要适用于220～500 kV电压等级、需选相跳闸的输电线路，解决了同杆双(多)回线路异名相故障时不能选相的问题。

(4)新的保护装置保护功能配置更科学、技术原理更先进，取消了原线路保护独立后备保护柜，新采用的2个主保护柜配置相同，包括：主Ⅰ(或主Ⅱ)保护PRS-753、远跳及过压保护PRS-725A、光纤光电转换接口装置EOC-706各1套。

5 结束语

500 kV系统开关保护、T区保护、线路保护结构组合较为复杂，在实际应用中应以设备安全、可靠运行为基准。该电厂根据电网公司电力调度通信中心对设备改造的技术要求，对该系统进行合理的优化与完善。

2年多的实际运行表明，500 kV保护系统经优化、改造后，解决了原500 kV保护系统运行维护中其失灵联跳回路存在的安全隐患；线路保护采用的PRS-753光纤分相纵差保护装置为全数字式的高压线路成套保护装置，具备选相跳闸的功能，解决了同杆双(多)回线路异名相故障时不能选相的问题；对保护系统进行了双通道双重化设计，设备的安全可靠性得到大大提升，为电网的安全运行提供了有力的支撑，经济效益和社会效益明显。

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