引言
南椏河發(fā)電廠位于四川石棉縣境內(nèi),為南椏河流域梯級規(guī)劃"一庫六級"自下而上的第三座水電站,廠房距石棉縣城約11km。電站為徑流引水式電站,裝機容量3× 40 Mw＋3× 3 Mw ,最大引用流量為54 m3/s 。電站以一 回 220 kV線路（南棉線）經(jīng)新棉開關(guān)站接入四川電網(wǎng) ,以一回 220 kV線路（南嶺線）接入相嶺變西昌電網(wǎng)。
其中南嶺線原1#保護采用南自PsL-601U保護裝置,該裝置的主保護為高頻方向距離保護,其原理是比較被保護線路兩側(cè)的功率方向,利用輸電線路作為高頻載波通道傳送保護閉鎖信號。但是高頻載波通道存在較多的加工設(shè)備一結(jié)合濾波器、耦合電容器、高頻阻波器等,受外界環(huán)境影響大,可靠性低,自2019年以來,時常有通道故障發(fā)生,嚴重制約了南嶺線1#保護的安全運行。電廠多次組織各方技術(shù)人員對高頻載波通道進行了分析和檢查處理,故障未得到根治。
根據(jù)國網(wǎng)公司對南嶺線1#保護進行光纖化改造的要求,我站將南嶺線1#保護原南自PsL-601U保護裝置更換為南自PsL-603U保護裝置,將高頻通道更改為光纖復用通道。
1改造后的保護配置
光纖技術(shù)的應用主要是將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。本次改造采用光纖復用通道方式 ,由繼電保護設(shè)備、數(shù)字復用接口設(shè)備、2M線、尾纖等組成 ,最終接入sDH設(shè)備進行信號的傳遞,如圖1所示。
南自PsL-603U保護裝置是以縱聯(lián)電流差動（分相電流差動和零序電流差動）為主保護的全線速動保護,另外還設(shè)有快速距離保護、三段式相間保護、接地距離保護、零序方向過流保護。保護裝置分相跳閘出口 ,具有自動重合閘功能,可實現(xiàn)單相重合閘、三相重合閘、禁止重合閘和停用重合閘功能。
南自PsL-603U保護裝置線路保護可用作220kV及以上電壓等級輸電線路的主、后備保護,是新一代支持數(shù)字化變電站的保護裝置。該裝置支持電力行業(yè)通信標準IEC 60870-5- 103和新一代變電站通信標準IEC 61850。
2改造后的保護變動
保護裝置由PsL-601U更改為PsL-603U后,除了主保護由縱聯(lián)方向更改為光纖差動外,涉及的變動,包括原理和回路上的,主要有以下幾點:
2.1遠方跳閘
對于601U縱聯(lián)方向保護,遠跳采用的是本側(cè)停止向?qū)?cè)"發(fā)信"的方式,使對側(cè)結(jié)合自身的保護判斷,"遠跳"動作。如圖2所示 ,當故障發(fā)生在斷路器和電流互感器之間時（圖2中的K點）,M側(cè)保護判斷為反方向故障,一直發(fā)閉鎖信號閉鎖兩側(cè)的保護:當M側(cè)的斷路器由本側(cè)的母差保護跳開后,TJR動作接點開入M側(cè)保護,使M側(cè)停信,即停止向兩側(cè)發(fā)"閉鎖信號":N側(cè)保護判斷為正方向故障,不再收到M側(cè)發(fā)來的閉鎖信號,N側(cè)跳閘。
對于603U光纖差動,遠跳采用的是本側(cè)向?qū)?cè)發(fā)送遠跳信號,對側(cè)結(jié)合自身保護跳閘,"遠跳"動作。
如圖2所示,當故障發(fā)生在斷路器和電流互感器之間時,光纖差動保護判斷為區(qū)外故障,差動元件的啟動電流為零 ,保護不會動作。當M側(cè)的斷路器由本側(cè)的母差保護跳開后,TJR接點動作,M側(cè)保護裝置遠跳功能開入點變?yōu)楦唠娖?立即向N側(cè)發(fā)遠跳信號。N側(cè)保護接收到該信號后 ,經(jīng)由"保護啟動"作為就地判據(jù) ,驅(qū)動TA、TB、TC、T0、TR出口跳閘繼電器。
2.2繼電保護信息子站
線路保護裝置改造完成后,需在繼電保護信息子站進行相關(guān)配置。配置完成后,利用繼電保護儀,依次模擬縱聯(lián)
差動、距離保護、零序保護 ,使603U保護裝置動作,跳A出口、跳B出口、跳C出口、重合閘出口等動作,驗證信號上送的正確性。
2.3開入/開出回路
改造時 ,需要對保護裝置的功能開入壓板進行重新規(guī)劃和接線 ,要注意區(qū)分DC24V和DC220V的工作范圍,避免誤接線,造成裝置損壞:對于信號啟動開關(guān)站故障錄波和信號上送開關(guān)站LCU,需要對更改后的信號名稱進行重新定義。
3通道聯(lián)調(diào)及試驗數(shù)據(jù)
光纖電流差動保護利用流入線路和流出線路的電流相量和進行選擇（即基爾霍夫電流定理）,通過光纖通道將兩側(cè)TA連接在一起,從而將整個線路當成像變壓器或發(fā)電機一樣的元件來完成差動保護。
3. 1對側(cè)電流及差流檢查
由于線路兩側(cè)CT存在變比差異,保護裝置需要設(shè)置本側(cè)實際的變比,保證正常運行狀態(tài)下保護裝置的差流為零。對于CT變比不一致的線路 ,將兩側(cè)保護裝置的"CT一次額定值"定值整定一致,本側(cè)三相不加電流,在對側(cè)加入三相對稱的電流,大小為額定電流,要求本側(cè)保護裝置不啟動 ,觀察本側(cè)、對側(cè)的三相電流、三相差流為額定電流。
試驗方法:
例如:有兩段系統(tǒng),M側(cè)的CT變比為750/5,N側(cè)的CT變比為300/5 ,需將N側(cè)的CT變比臨時整定為750/5（試驗 后改回）。
若M側(cè)三相A、B、C分別加入3A、4 A、5 A ,則N側(cè)三相 A、B、C分別顯示為3A、4 A、5 A:反之 ,若N側(cè)三相A、B、C 分別加入3 A 、4 A 、5 A ,則M側(cè)三相A 、B 、C分別顯示為 3 A 、4 A 、5 A 。
3.2TWJ啟動試驗
模擬線路空充時故障或空載時發(fā)生故障:M側(cè)開關(guān)在分位,N側(cè)開關(guān)在合位,在N側(cè)模擬各種故障,故障電流大于差動保護定值（2A）,N側(cè)差動保護動作,M側(cè)不動作,如表1所示。
3.3弱饋啟動試驗
模擬弱饋功能:M側(cè)開關(guān)在合位,兩側(cè)"差動保護"硬壓板及軟壓板都投入,"縱聯(lián)差動保護"控制字置"1":N側(cè)開關(guān)在合位,在N側(cè)加正常的三相電壓,無PT斷線告警信號,在N側(cè)模擬各種故障同時要求滿足相電壓或相間電壓小于65%額定電壓或零序電壓突變量A3U0 >1V,故障電流大于差動保護定值（2A）,M、N兩側(cè)差動保護均動作跳閘 ,如表2所示。
3.4遠方跳閘
遠跳不經(jīng)本側(cè)啟動閉鎖的試驗:N側(cè)開關(guān)在合位,保護裝置中將"遠跳受啟動元件控制"控制字置"0",在M側(cè)啟動TJR使保護遠跳開入,N側(cè)保護在收到對側(cè)遠跳信號后立即跳閘。
遠跳經(jīng)本側(cè)啟動閉鎖的試驗:N側(cè)開關(guān)在合位,保護裝置中將"遠跳受啟動元件控制"控制字置"1":同樣在M側(cè)啟動TJR使保護遠跳開入,N側(cè)保護在收到對側(cè)遠跳信號,同時N側(cè)保護裝置有故障元件啟動的情況下,N側(cè)保護才能跳閘。
4 結(jié)語
通信技術(shù)的迅猛發(fā)展使得光纖通信日趨成熟,隨著電網(wǎng)可靠性需求的日益提高,光纖保護代替高頻保護已成為必然趨勢。本次改造實現(xiàn)了線路保護的光纖化應用,借助光纖通道的穩(wěn)定性,提高了線路保護的抗干擾能力,保障了設(shè)備運行的安全性。
