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一例无光纤通道的220kV线路保护技术改造配置方案

来源:知库网
江2011年7月 苏电机工程 第30卷第4期 21 JiangsuElectircal Engineering 一例无光纤通道的220 kV线路保护技术改造配置方案 汤大海 ,戴网虎 ,赵海林 ,曹斌 ,陈永明 ,黄治 ,祁明 (1.镇江供电公司,江苏镇江212001;2.扬中供电公司,江苏扬中212200) 摘 要:结合220 kV线路近期改造计划,临时利用了相邻线路OPGW光纤备用芯形成迂回通道,对2条技术改造的 无专用光纤通道的220 kV线路保护进行重新合理配置.采用了光纤分相电流差动保护和载波通道高频保护的配置方 案,线路改造后计划采用2套光纤分相电流差动保护配置方案,实现了双重化220 kV线路保护技术改造的最佳配置。 关键词:单电源环网;光纤通道;220 kV线路保护;技术改造;配置方案 中图分类号:TM773 文献标识码:B 文章编号:1009—0665(2011)04—0021—05 220 kV线路保护广泛采用2套纵联保护作为 快速切除线路故障的主保护.来保证系统安全稳定 运行_l,z- 目前,220 kV线路纵联保护常用的有载波 通道高频闭锁方向保护、高频闭锁距离零序电流保 护(上述2保护可简称高频保护)、光纤通道的纵联 镇江西部局部220kV电网见图1。其中D变电 所为内桥接线,故为单电源供电变电所。2009年初, 某电厂发电设备检修,机组全部停运,使得图1中局 部电网由多电源环网运行变为单电源环网运行。 l某电厂I L—— 允许方向保护(简称光纤高频保护)和光纤通道的 分相电流差动保护 随着光纤通道大量的运用和光 2Y60I J 2Y55 2921l J2922 A变 电所 纤分相电流差动保护具有天然的选相性能.光纤分 相电流差动保护已在220kV电网得到广泛运用。 上述保护在单电源环网和单电源供电线路中.由于 性能各不相同 因此,在单电源环网和单电源供电 C变 电所 7 2569 ̄2557 2558 2570 293 5 00k VtI 5 25--Y ̄ 线路上的运行效果各不相同。2009年.镇江供电公 司2条220 kV线路保护装置在更换选型时.原配 置方案为2套载波通道的高频闭锁方向保护.由于 高频保护载波通道在单电源环网中存在一系列问 题[3-5].同时载波通道干扰致使高频保护区外故障 误动等等.保护更换时希望配置光纤通道的分相电 辈里J\\ 2单电源环网线路纵联保护运行性能分析 2.1高频保护 流差动保护或光纤通道的高频保护。虽然没有光纤 通道.但利用了附近线路的OPGW光纤迂回通道_6 并结合该线路近期改造计划.每条线路配置了至少 1套光纤分相电流差动保护.实现线路保护的最佳 配置.从而提高电网的运行性能。 单电源环网时.若线路采用高频保护.当在电源 线路的首端附近故障.由于线路另一侧保护没有故 障电流或故障电流很小而无法启动,致使该高频保 护拒动.如图2所示。可以采用高频保护弱馈功能使 弱电源侧高频保护启动.但一方面电网中高频保护 弱馈功能不能自动适应 以图1中某电厂停电检修, 1单电源环网的形成 1.1 220 kV电网分层分区形成单电源环网 该局部电网变为单电源环网为例.B变电所2570保 护若采用高频保护.在环网运行时.本高频保护“弱 馈功能控制字”必须设为“电源侧”:当运行方式变化 时。比如在A变电所母线断开时(比如设备检修), 随着江苏省500 kV电网的增强.为限制短路 电流.防止500 kV电网与220 kV电网电磁环网造 成对电网安全稳定运行的影响.江苏省220 kV电 网已分成若干个“分区”运行 。2005年始镇江220 kV电网分为东部电网和西部电网运行 220 kV电 网“分区”运行后.造成了许多单电源环网或单电源 本高频保护“弱馈功能控制字”设为“电源侧”:而在 C变电所母线断开时本高频保护“弱馈功能控制字” 又要设为“弱馈侧”或“弱电源侧”,高频保护的“弱馈 功能控制字”要么设定为“电源侧”.要么设定“弱馈 侧”,因此,高频保护的弱馈功能不能自动适应,需要 在运行过程中根据运行方式通过更改保护定值来实 现.因而不能适用220 kV电网稳定运行的要求 另 供电线路 1.2电厂检修局部电网形成单电源环网 收稿日期:2011一O3—28;修回日期:2011一o4—20 22 江 苏 电 机 工程 一方面,高频保护弱馈功能不完善,因此,高频保护 在 电源环网中使用有一定的局限性 。 电网 图2双回线单电源环网 2.2光纤分相电流差动保护 以国内几家制造厂家(国电南自、南瑞继保、北 京四方、深:UIl南瑞)光纤分相电流差动保护装置为 例,分析双回线单电源环网方式下保护弱馈判据启 动线路两侧光纤分相电流差动保护性能.其弱馈判 据分析比较如表1所示(表l中 为本侧TV的相 或相间额定电压).即除了表1中常规的判据l和 判据2外.还具有差流启动判据+判据3或差流启 动判据+判据4 表1国内主要光纤分相电流差动保护弱馈启动 判据性能分析比较 双回线单电源环网供电网络如图2所示.阻抗 参数如图3所示。按其中一条线路各处经过过渡电 阻为0 Q或100 Q的情况下发生短路故障.分析线 路两侧分别配置上述制造厂家的光纤分相电流差 动保护装置在线路故障时保护的启动性能.具体如 表2、表3所示(其中表3中的0~46%等系指线路 故障点离系统电源变电所距离的百分比) 图3双回线单电源环网方式下系统参数 表2过渡电阻为Rg==0 Q时保护启动计算结果 表3过渡电阻为Rg=100 n时保护启动计算结果 由上述分析可见.在该单电源环网中.若采用 光纤分相电流差动保护.在无过渡电阻短路时或经 较小过渡电阻短路(按图3系统网络计算表明.能 使保护启动的临界过渡电阻≤83 Q1时.均能可靠 启动,而在经过约83~100 高阻接地.在靠近电 源侧一定的范围内存在拒动的可能 分析表明.光 纤分相电流差动保护还具有在运行过程中不需要 更改保护定值、弱电源侧自动适应功能。以及天然 的选相功能 由于光纤分相电流差动保护比高频保 护有较多的优点.所以.江苏省电网220 kV线路保 护在有专用光纤通道时.尽量采用2套分相电流差 动保护作为线路的主保护的配置方案 3 2条线路保护更换时保护配置 2008年下半年.由于某电厂机组全部停电检 修,使得镇江市区局部220 kV电网(见图1)形成了 单电源环网.一些线路由于采用载波通道的高频闭 锁方向保护.使得单电源环网解环变成单电源多级 供电线路,该镇江城区局部电网运行性能变差.威 胁镇江市区的供电 2935和2936线路保护原配置 为2套载波通道的高频保护:LFP一901A保护装置、 WXB~11C保护装置已运行1O年多了.2009年原计 划准备更换为载波通道的高频保护 由于上述供电 可靠性等原因。2935和2936线路两侧保护装置更 换时,希望配置光纤通道的分相电流差动保护或光 纤通道的高频保护,为此对光纤通道进行了调查 3.1光纤通道调查 2936线路架设24芯的ADSS光缆.为省公司 通信主干网通道,24芯光纤已全部用完:但相邻近 的迂回线路2Y54和2Y55线路(同杆架设)、2570 和2Y55线路(前段线路同杆架设)、2569和2Y60 线路(前段线路同杆架设)上均架设OPGW光缆.上 述线路中最少有6芯备用光纤可用.2569线路长度 汤大海等:一例无光纤通道的220 kV线路保护技术改造配置方案 6.21 km.23 2Y54和2Y55线路长度15.12 km.2570线 易实现。 3.4 2条线路保护配置方案 路长度4.59 km,迂回线路总长度仅为25.92 km.没 有超过光纤保护一般要求光缆长度≤50 km的基本 比较几套配置方案的优缺点.并考虑了电网远 期发展,采用了方案(4),即采用l套光纤分相电流 要求。 3.2 2条线路改造情况调查 2935和2936线路为1980年前投运的线路.已 差动保护和l套载波通道的高频保护的方案 采用 这一配置方案,有下列优点: 有30多年.由于京沪高铁在C变电所南面经过. 2008年2935,2936线路(总长7.5 km.7.88 km.不同 f1)充分利用目前通信备用的OPGW光纤通 道.节约了由于保护及通信要求的2009 ̄2012年 杆)已改造了1 km多线路(同杆).已在1 km多线 路上架设OPGW光缆 通过向公司生产技术部咨询 得知,2012年前后,2935和2936线路将要进行全线 改造,届时全线将架设OPGW光缆 3.3 2条线路保护配置分析 由于增加了迂回光纤通道的选择及近期线路改 造的可能.2935和2936线路保护的配置有以下几 个方案可供选择: (1)2套载波通道的高频保护。采用2套载波 通道的高频保护,在上述电厂机组全部检修时.镇江 市区局部电网形成单电源环网时.该保护在线路故 障是可能会拒动_3, 而失去主保护作用 500 kV变 电所、C变电所均设有旁路母线,高频保护切旁路开 关保护比较容易实现 (2)2套光纤分相电流差动保护 采用2套光 纤分相电流差动保护.一是占用了较多的通信光纤 通道,而迂回光纤通道上最少只有6芯备用光纤.还 差2芯备用光纤,若全部占用,通信无备用光纤:二 是由于采用了迂回光纤通道,2Y54和2Y55线路、 2570和2Y55线路、2570和2Y60线路中任一条线 路检修.可能会由于光纤通道中断而影响2套光纤 分相电流差动保护的运行,主保护将失去 另外江苏 省电网不采用光纤分相电流差动保护切旁路开关保 护方案f因为比高频保护实现切旁路开关保护的方 案复杂) (3)1套光纤分相电流差动保护和1套光纤高 频保护。缺点同方案(2),但光纤高频保护可以切旁 路运行。 (4)l套光纤分相电流差动保护和1套高频保 护 采用l套光纤分相电流差动保护和1套载波通 道的高频保护.一是占用通信光纤备用通道不多.只 用了迂回光纤通道上4芯备用光纤.还有最少2芯 通信备用光纤:二是由于采用了迂回光纤通道, 2Y54和2Y55线路、2570和2Y55线路、2569和 2Y60线路中任一条线路检修.可能会由于光纤通道 中断光纤影响了分相电流差动保护的运行.但不会 影响载波通道的高频保护的运行.仍有以1套主保 护能够运行。同时,高频保护切旁路开关保护比较容 2935和2936线路ADSS光缆的改造费用: (2)由于其中的1套线路保护采用了光纤分相 电流差动保护,节省了各一相高频通道设备的投资: (3)采用迂回OPGW光纤通道.可与2012年 前后线路改造很好的衔接起来,可一举多得: (4)采用1套光纤分相电流差动保护和1套高 频保护.既可防止由于某电厂机组全部停电.造成 A,B.C等变电所变为馈供变电所.供电可靠性大大 下降:又可防止采用迂回OPGW光纤通道.上述线 路检修或其他原因造成光纤通道中断.影响系统安 全稳定运行.因为仍然有1套高频保护可继续运行 总之,采用上述配置,既节约了投资.又有利于 镇江西部电网系统安全运行 通过省公司招标.采用 了RCS931A保护装置和PSL602线路保护装置的 配置。 3.5利用迂回备用光纤通道构成分相电流差动保护 2010年3月,2935线路、2936线路分别停电。 按上述方案(4)进行保护更换,其中RCS931A光纤 分相电流差动保护装置采用了迂回光纤通道f500 kV变电所一A变电所一B变电所一C变电所). 2Y54和2Y55线路OPGW光纤与2570和2Y55线 路OPGW光纤的尾纤在A变电所内通信机房的光 配线架上融接,2570和2Y55线路OPGW光纤与 2569和2Y60线路OPGW光纤的尾纤在B变电所 内通信机房的光配线架上融接。形成了迂回光纤通 道。经过几个月的运行.除2010年5月2569和 2Y60线路检修(杆塔迁移)造成迂回光纤通道中断, 造成了2935和2936线路两侧的光纤分相电流差动 保护光纤中断而被迫退出运行外.2条线路保护运 行状况良好[6l 4改造光纤通道形成后保护配置方案 2012年前后.2935和2936线路将要进行线路 改造.架设OPGW光缆.届时,只要将本线路的专用 光纤接人本线路的光纤分相电流差动保护装置上. 2935线路和2936线路光纤分相电流差动保护专用 光纤通道形成.原迂回光纤通道还给通信作为备用 另一套线路保护有3个配置方案可选:(1)维持原 24 江苏 电机工程 高频通道的高频保护装置:(2)将2935和2936线 单电源供电线路运行:2Y55和2Y60线路为单电源 供电线路.其主保护的运行见第5.1节中2Y55和 2Y60线路主保护的运行:B变电所分别由A变电 路的高频保护的高频收发信机改成光收发信机.即 可由载波通道的高频保护装置变成光纤通道的高频 保护装置,光纤通道接本线路专用光纤通道:(3)将 PSL602保护装置更换部分插件和改屏后部分屏内 接线即可改变为PSL603光纤分相电流差动保护装 置,接专用光纤通道后又形成了另一套光纤分相电 所2570线路和C变电所2569线路单电源供电,线 路两侧光纤高频保护停用.光纤分相电流差动保护 的运行同2Y55和25(60线路:2921和2922分别由 A变电所单电源供电.2921和2922线路光纤分相 流差动保护装置:另外.2935和2936线路的原 电流差动保护保护的运行同2Y55和2Y60线路 2557和2558按单电源供电线路运行.线路两侧高 PSL602保护高频通道为新的.高频收发信机可给旁 路开关使用,在线路保护检修时.仍保证有一套高频 频保护停用 保护运行。综合上述方案,该线路保护建议采用方案 (3)或方案(2),优先采用方案f3)。 5线路主保护的运行 以图l电网为例。2921。2922,2Y54,2Y55线路 均配置了双套光纤分相电流差动保护.2569.2570 线路均配置了1套光纤分相电流差动保护+1套光 纤高频保护.2Y55,2Y60线路均配置了单套光纤分 相电流差动保护,2557,2558双套载波通道的高频 保护。 5.1多电源环网运行 2935线路和2936线路及2921,2922,2Y54, 2Y55,2557,2558两侧的2套纵联保护均投入运行 2Y55和2Y60线路为单电源供电线路.其电源侧光 纤分相电流差动保护投跳闸、负荷侧光纤分相电流 差动保护功能压板投运行而跳闸压板退出运行f调 度术语为“弱电应答”) 5.2单电源环网保护配置和要求 按江苏省电力公司单电源环网保护配置和要 求,2条线路形成长期单电源环网运行.则2条线路 主保护需配置2套光纤分相电流差动保护…:检修 或临时方式下2条线路形成单电源环网运行.则2 条线路主保护至少需配置单套光纤分相电流差动保 护。满足上述要求时。可将靠近电源的第一级线路按 单电源环网运行 5.3单电源环网保护运行 图I电网中,当某电厂全部机组因检修形成单 电源环网时.由于2Y54和2Y55线路均配置了双套 光纤分相电流差动保护,2935线路、2936线路也配 置单套光纤分相电流差动保护或双套光纤分相电流 差动保护.可将2Y54和2Y55线路在A变电所合 环运行.2Y54和2Y55线路两侧保护光纤分相电流 差动保护均投跳闸.A变电所其他出线按单电源供 电线路运行;同样也可将2935线路、2936线路在C 变电所合环运行.2935和2936线路两侧保护光纤 分相电流差动保护均投跳闸.C变电所其他出线按 5.4运行效果分析 在图1电网中.由于某电厂全部机组检修.使得 多电源环网变成单电源环网.由于各纵联保护在单 电源环网的性能不同.若按高频保护配置.使得电网 中出现两级单电源供电线路出现,即:500 kV变电 所一C变电所一D变电所或500 kV变电所一C变 电所一B变电所:若至少配置1套光纤分相电流差 动保护,则在C变电所可将2935和2936线路合环 运行,减少了一级单电源供电线路.供电可靠性较两 级单电源供电线路得到提高 6结束语 由于光纤分相电流差动保护有比高频保护较优 良的性能而越来越得到广泛运用.特别是在单电源 环网电网和单电源供电的线路.越来越多的采用配 置光纤分相电流差动保护作为该线路的主保护 因 此.线路保护技术改造时应结合电网的近远期发展 计划及电网的实际情况酌情配置和选择.使线路保 护的运行性能达到最佳。上述2935线路、2936线路 保护技术改造的配置实例,在线路全线改造前.先采 用了l套光纤分相电流差动保护和1套高频保护配 置方案;在线路全线改造后。有了专用光纤通道后可 采用2套光纤分相电流差动保护配置方案或采用l 套光纤分相电流差动保护和l套光纤高频保护(将 高频收发信机改成光收发信机)的配置方案.可优先 采用2套光纤分相电流差动保护配置方案 该配置 实例,优化了电网保护的运行性能.可供类似技术改 造工程参考和借鉴:也可运用在电网中的一些特别 情况下.如线路出现运行中的2套光纤分相电流差 动保护专用光纤通道全部中断时.可临时采用附近 线路的备用光纤构成迂回光纤通道进行救急.然后 再抢险专用光纤通道 参考文献: [13 GB/T 14285--2006,继电保护和安全自动装置技术规程[S]. 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Key words:single power ring network;fiber channel;lnie protection;technical improvement;confiugration scheme 广告口勇 索引 l 盐城供电公司 封面 《江苏电机工程》协办单位 前插4 江苏南瑞帕威尔电气有限公司 封二 扬州浩晨电力设计有限公司 (黑白)文前1 国电南瑞科技股份有限公司 前插1 江苏常熟发电有限公司 封三 《江苏电机工程》协办单位 前插2.3 远东电缆有限公司 封底 下 期 要 目 已建线路架空地线短路热稳容量校核计算 ・导波技术在输电线路无损监测中的应用 ・基于双线圈继电器压变二次操作方案研究 ・基于ARM的输电线路状态监测数据传输终 端 网络模型与外网整合实现全网潮流计算 用方法 化铁路牵 

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