旁代線路保護通道切換有效性校核方案

戴宇

摘要：有些220kV變電站為了增加電網可靠性，除了母線還會另設220kV旁路。近期，在旁路代路線路時，發生了幾起通道切換把手切換不到位而造成通道中斷的事件。為避免發生該風險，文章提出在有旁代功能的220kV線路以及旁路間隔增加通道切換有效性檢驗回路的方法，在旁代操作中指示代路通道切換接點的狀態，以確保保護通道狀態正常和縱聯保護可靠投入。

關鍵詞：旁代線路；保護通道；可靠性；接點；有效性校核方案；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM773 文章編號：1009-2374（2016）36-0169-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.084

1 概述

在電力系統各式各樣的運行方式中，帶旁路的運行方式涉及到保護的配合問題，當由旁路代路時，需要通過切換把手將收發信機上的收信對象和發信對象由線路開關保護切換至旁路開關保護，把手是否切換到位關系到保護裝置能否正確地收發信。然而在實際生產運行中，電網發生過數起旁代通道切換把手切換不到位的事件。由于通道接口裝置的旁代切換回路目前無技術措施監控切換把手接點導通狀態，導致正常運行的過程中不能及時發現缺陷。而在線路代路期間若保護通道處于非正常狀態，在線路代路運行過程中將有很高的風險存在。本文研究了旁路代路的風險，提出了一種有效防控措施，即在不影響設備正常運行的情況下，通過增加簡易的電路，檢測回路是否正常，嚴防故障的發生。

2 旁路代路風險分析

旁路的配置一般包括單縱聯、單光差以及一光差一縱聯等，被代間隔保護配置一般包括雙光差、一光差一縱聯以及雙縱聯等。旁路代路時具有一定風險。配置光纖差動保護的線路進行旁路代路操作的步驟為，首先退出光纖差動保護，將旁路斷路器合上，此時線路斷路器和旁路斷路器處于并列運行狀態；然后將線路斷路器斷開，并將線路保護光纖切換到旁路保護裝置；最后將旁路差動保護投入。這些操作的風險在于，在這個旁代過程中，兩套光纖差動保護都在短時間內同時退出，這段時間內線路沒有主保護進行保護，故障將無法快速切除。配置縱聯保護的線路進行旁路代路操作的步驟為，首先退出單套光纖差動保護，將旁路斷路器合上，此時線路斷路器和旁路斷路器處于并列運行狀態；然后將收發信機切換到旁路運行，再將線路斷路器斷開。這些操作的主要風險在于，當線路斷路器和旁路斷路器處于合環運行狀態時，只有一套主保護通信通道正常，此時斷路器還有部分分流，若線路發生故障，差動保護可能不會動作，線路故障不能以最快的速度切除。當通道切換把手切換接點不能正常導通時，通道中斷將致使差動保護拒動的風險大增。

3 實施方法及回路測試

由于切換把手造成事故的原因，主要是由于無法及時發現把手切換不到位，因此線路發生故障時保護無法正確收發信，造成保護拒動或誤動。本案針對該問題提出了一種切換把手的監測方案，即在保護未動作時，若切換把手接點導通，那么在保護接點兩端會有一個電壓差，此時若將光耦發射端接入保護兩端，回路將導通。反之，若切換把手接點未導通，將光耦發射端接入保護兩端，回路也不能導通，利用這個原理便可判斷接點是否導通。本案主要包括兩部分，即電源部分和邏輯判斷部分。

3.1 電源部分

電源部分的作用是將220V交流電轉換成四路相互獨立的5V電源。四路電源設計完全相同，這里以收信回路電源為例，P1為電源接口，接220V電源，F1為保險管，當電路過流時，自動熔斷保護電路，S1為電源開關，T1為降壓變壓器，將220V電壓輸出雙8.4V電源，D2、D4為兩個整流橋，將交流8.4V電轉換成脈動直流電，C1～C8為穩壓、濾波電容，使輸出電壓更穩定，U1、U2為7805穩壓芯片，將輸入電源轉換成5V穩定電源，D1、D3為電源指示燈，R1、R2為D1、D2的分壓電阻。

3.2 邏輯判斷部分

切換回路分兩部分：一是收信切換；二是發信切換，因此對應邏輯部也分收信監測和發信監測。

3.2.1 收信監測設計。切換把手進行電路收信切換的示意圖，如圖1所示，1～6為把手的接線柱，當把手打到本線路時，1和3接通，2和4接通；打到旁路時，1和5接通，2和6接通。

針對以上電路，設計邏輯監測電路如圖2所示，P2的4腳接收信切換把手的3腳，P2的3腳接收信切換把手的5腳，P2的2接本線路保護的GND，P2的1接旁路保護的GND，P3的3腳接收信切換把手的4腳，P3的2腳接收信切換把手的6腳，P3的1腳接收信切換把手的2腳，S3為切換按鈕，按鈕未按下時檢測本線路通道，按下時檢測旁路通道，S2為檢測按鈕，按下時開始檢測，未按下時檢測無效，U3、U6為兩個光耦，當切換把手切換到位，S2按下，U3、U6的發光，輸出端導通，U6、U3光耦發射極輸出高電平，輸入與門芯片U4A，與門輸出端輸出高電平，綠色發光二極管D5發光，若切換把手切換不到位，則U3、U6任一光耦不發光，對應發射極輸出低電平，與門邏輯不滿足，3輸出低電平，經過非門芯片CD4069，CD4069的2腳輸出高電平紅色發光二極管D6發光。

3.2.2 發信監測設計。切換把手進行電路發信切換的示意圖，如圖3所示，1～6為把手的接線柱，當把手打到本線路時，1和3接通，2和4接通；打到旁路時，1和5接通，2和6接通。

針對以上電路，設計邏輯監測電路如圖4所示，P5的3腳發信切換把手的1腳，P5的2腳接發信切換把手的3腳，P5的1接收發信機的GND，P4的3腳接發信切換把手的4腳，P4的2腳接發信切換把手的6腳，P4的1腳接發信切換把手的2腳，S5為切換按鈕，S4為檢測按鈕，后面電路分析與收信完全相同。

4 結語

在湛江局變電管理所管轄的變電站中，廣泛存在攜帶旁路切換功能的收發信機，能有效監視該類收發信機通道切換是否無誤，能大大降低由于通道切換不到位導致重要線路失去保護的概率，而且該裝置能直觀有效地反映出通道狀態。

參考文獻

[1] 陳益.高頻及光纖通道在220kV線路保護中的運用 [J].云南電力技術，2008，36（6）.

[2] 柏興山.20kV線路保護與高頻收發信機接口方式的現 場應用探討[J].繼電器，2007，35（9）.

[3] 陳宙.220kV線路高頻和光纖通道保護的分析[J].中 華民居，2011，（8）.

[4] 孫立存，董泉，李清恩，等.保護用高頻通道及異常 處理方法[J].中國科技博覽，2009，（22）.

[5] 黃善康.閉鎖式高頻方向保護的停信回路[J].陜西電 力，2007，35（3）.

[6] 線路轉換性故障造成的保護拒動原因分析與改進[J]. 電工技術，2009，（11）.

[7] 毛鵬，賴志剛，戴斌，等.高頻分相允許式保護裝 置的應用實例分析[J].電力系統保護與控制，2009， 37（9）.

[8] 王志華，尹項根，楊經超，等.基于故障高頻暫態 行波能量的輸電線路快速保護[J].電網技術，2004， 28（20）.

[9] 蒙愛國.220kV線路保護通道改造相關問題探討[J]. 科技傳播，2014，（17）.

[10] 陳忠穎.光纖通道在繼電保護的應用研究[J].科學時 代（上半月），2010，（11）.

[11] 王東.線路保護光纖通道調試淺析[J].低碳世界， 2014，（17）.

（責任編輯：秦遜玉）