1　同桿雙回線路繼電保護解決方案 同桿雙回線路上可能發(fā)生跨線故障，在發(fā)生跨線故障時若將兩回線切除，對系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行將構(gòu)成嚴(yán)重威脅。理想的對策是在跨線故障時僅切除故障相，實現(xiàn)按相重合閘。研究同桿雙回線路跨線故障繼電保護配置方案，應(yīng)重點考慮跨線故障的選相跳閘及重合閘問題，對防止發(fā)生跨線故障時雙回線全部跳閘，最大限度地保持故障切除和重合閘后的系統(tǒng)穩(wěn)定性具有重要意義。同桿雙回線路跨線故障的保護主要有以下幾種： 分相電流差動保護：保護裝置采集線路三相電流并進行轉(zhuǎn)換，通過通道將三相電流向?qū)?cè)傳送的同時接收對側(cè)來的信號，兩側(cè)數(shù)據(jù)嚴(yán)格同步，以便進行差動比較；保護原理簡單，不反映負荷、不受系統(tǒng)振蕩及串補電容的影響，有天生的選相能力，發(fā)生跨線故障時，四側(cè)保護均能正確、快速選相跳閘。同桿雙回線上為了在跨線故障時能選跳故障相，最好采用分相電流差動縱聯(lián)保護。 分相傳送信號的距離縱聯(lián)保護：綜合比相式距離繼電器測量故障環(huán)路的阻抗，在復(fù)雜的跨線故障中一般都能選出故障相，正確性取決于其所測量的阻抗是不是故障環(huán)路的阻抗。分析表明近處故障（包括跨線故障）都能正確選跳故障相（單相故障跳單相，兩相故障跳兩相），隨著故障點遠移到線路末端時，兩相兩導(dǎo)線跨線故障（例如IAIIBG）都被判斷為相間故障（IABIIABG），但此時故障已在距離保護II段范圍以內(nèi)，雖然選相錯誤（兩回線都判為ABG故障），但由于保護II段有延時，故不會立即跳閘。一旦對側(cè)保護I段正確選跳故障相后，兩回線都是單相故障，本側(cè)相間距離繼電器返回，接地距離繼電器開始測量，接地距離保護II段正確選跳故障相，實際根據(jù)先是判ABG故障，然后判AG（BG）故障就可實現(xiàn)縱續(xù)動作。在線路末端發(fā)生跨線故障時保護不能正確選相，但對側(cè)保護可以選相，如果兩回線保護有足夠的通道按相傳送邏輯信號（閉鎖信號或允許信號），就可以實現(xiàn)全線速動選跳故障相。 依靠縱續(xù)動作實現(xiàn)有選擇地切除故障相：如果沒有通道可供傳送選相信號，僅反應(yīng)線路一側(cè)的電氣量的選相方法無法區(qū)分線路末端的單回線故障、跨線故障和雙回線外部故障，則只能依靠距離保護的距離繼電器縱續(xù)動作實行選相跳閘?？v聯(lián)保護動作時由距離保護實現(xiàn)選相跳閘的邏輯如下：a）若是單回線故障，則選相無困難；b）若選相結(jié)果是單相故障，則選相一定正確，立即選跳故障相；c）若兩回線保護都動作，且又都選為多相故障，此時有可能是線路末端跨線故障，所以不能立即跳閘。此時可用相間距離繼電器的縱續(xù)動作回路等待對側(cè)跳閘，如系兩相兩導(dǎo)線跨線故障，則一旦對側(cè)跳閘后，本側(cè)改選為單相故障，于是就立即跳閘，如果是本線末端的多相故障，則由相間距離繼電器的縱續(xù)動作回路跳三相。 2　縱聯(lián)保護信號傳輸方式 分相電流差動保護的同步數(shù)據(jù)通信信號傳輸方式有兩大類：專用光纖和PCM復(fù)用。分相傳送信號的距離縱聯(lián)保護有兩種信號傳送方式：PCM復(fù)用和高頻載波復(fù)用通道。 采用專用光纖方式時，保護遠傳信號傳輸通道直接由2芯光纖和保護裝置光接口組成，通道時延小于1 ms。其可靠性依賴于站點間直通光纜，當(dāng)光纜斷纜時保護遠傳信號全部中斷，無替代傳輸路由。 光纖通信PCM復(fù)用方式下，保護遠傳信號復(fù)用在PCM設(shè)備2 Mbit/s接口經(jīng)SDH環(huán)網(wǎng)傳輸，不占用光纖芯數(shù)，不依賴兩站點接直通光纜路由，而且工程設(shè)計時一般單獨配置一套保護專用PCM裝置，可以復(fù)用多路保護遠傳信號。在點對點傳輸時，通道時延小于1 ms；經(jīng)過SDH光纖通信網(wǎng)絡(luò)傳輸時，只要站點控制在8個以內(nèi)時，通道總時延仍能控制在15 ms以內(nèi)。當(dāng)某一方向光纖通信電路故障時，可以經(jīng)由SDH自愈環(huán)保證信息連續(xù)傳送至對側(cè)。從統(tǒng)計的角度來看，光纖電路切換與電力線路故障同時發(fā)生的幾率非常小。其缺點是相應(yīng)站點SDH光端機或保護專用PCM裝置故障時，保護遠傳信號隨之中斷；如果保護遠傳信號經(jīng)光纖支線電路傳輸時，通道不具備SDH自愈切換保護功能。 載波通信為點對點通信方式，技術(shù)成熟可靠，可以滿足遠傳保護信號的要求。雖然只有1個通道，一般采用多頻道FSK多命令的信號系統(tǒng)以改善保護的選相性能：在1個通道內(nèi)可以切換5個頻率，fG為監(jiān)頻，fA、fB、fC分別為A、B、C相的跳頻，f3為三相跳閘的跳頻，正常傳送監(jiān)頻，在故障后監(jiān)頻消失，若收到fA、fB、fC任何一個就表示允許某一相跳閘，若收到f3就表示允許三相跳閘。采用這種多命令的信號系統(tǒng)后，在末端跨線故障時只要對側(cè)選跳單相故障并發(fā)出該相的跳頻，本側(cè)收到該信號并對本側(cè)保護也選中該相就立即跳該相，無需依靠縱續(xù)動作。由于跳頻數(shù)量的限制，在發(fā)生兩相故障時不論哪兩相故障都一律傳送f3跳頻，收到該跳頻后在核對本側(cè)也判為多相故障后就立即三相跳閘。 3　同桿雙回線路保護配置實例分析 M變電所為500 kV變，K變電所為220 kV變，M站～K站之間的雙回220 kV線路采用單回路架設(shè)，兩回線路均配置一套高頻閉鎖距離保護和一套高頻相差保護。2003年該雙回線剖進新建的220 kV變電所（N變電站）時，受城區(qū)規(guī)劃制約220 kV線路出線走廊調(diào)整，M～N和N～K雙回線均改為采用同桿雙回線路重新架設(shè)，因此需要對線路保護重新設(shè)計。電力通信網(wǎng)設(shè)計中，N變電所～K變電所之間與線路同步架設(shè)32芯OPGW光纜，是全省電力光纖通信環(huán)網(wǎng)主干光纜線路的一段。M變電所和N變電所是同城SDH 光纖通信網(wǎng)絡(luò)上的兩個主要節(jié)點。 根據(jù)220 kV線路要求配置不同原理的雙套保護的要求及快速切除故障的需要，考慮在同桿雙回線路上開通雙高頻保護通道的可靠性和安全性都很低，因此必須考慮配置光纖保護通道，設(shè)計采用分相電流差動保護和分相傳送信號的允許式距離縱聯(lián)保護構(gòu)成同桿雙回線路保護配置方案。根據(jù)不同信號傳輸方式，有兩個方案可供選擇：一、專用光纖分相電流差動保護+PCM復(fù)用距離縱聯(lián)保護方案；二、專用光纖分相電流差動保護+載波復(fù)用距離縱聯(lián)保護方案。兩個方案均能滿足主保護雙重化使用不同保護原理的要求，區(qū)內(nèi)故障時線路兩側(cè)保護能快速切除多相故障。 來源:http://tede.cn 由于N變電所和K變電所分別兩個地區(qū)局，不在同一個SDH光纖通信網(wǎng)內(nèi)，若采用方案一則專用光纖通道和PCM通道只能通過N變電所～K變電所OPGW光纜路由傳輸，即N～K雙回線路共4套縱聯(lián)保護均通過1條光纜路由，安全可靠性較低。因此本案N～K雙回線路保護配置方案采用方案二，考慮便于施工調(diào)試、簡化運行等因素，M～N雙回線路保護配置也采用方案二。 實際配置RCS-931B分相電流差動保護和RCS-902C距離縱聯(lián)保護構(gòu)成雙重化主保護，RCS931B分相電流差動保護采用專用光纖通道傳送保護命令，RCS-902C利用載波通道分相傳輸允許式保護命令。保護配置如圖1。 本方案兩套主保護采用了不同路由傳送保護信號，提高了安全可靠性。采用專用光纖通道時，每套保護裝置配置2芯光纖作為通道。按N+1的備用方式配置6芯光纖（每條線路各使用2芯，備用2芯），信號通過保護裝置自帶的光接口輸出。同時將現(xiàn)有相-地耦合方式、單頻工作方式的高頻保護載波通道更改為相-相耦合方式、雙頻工作方式的保護復(fù)用載波通道，配置保護信號復(fù)用和傳輸接口設(shè)備后，在傳送話音的載波通道上，可復(fù)用多個繼電保護命令。 4　保護裝置與載波機的接口設(shè)計 通常，允許式保護命令用于同桿雙回線路故障有2種接口方式：一種為雙命令輸入輸出的音頻接口方式，單相跳閘命令1P和三相跳閘命令3P輸入、輸出，但故障時要靠相繼動作來切除故障。如圖1所示雙回共桿線路，L1線、L2線發(fā)生故障，L1線N側(cè)選A相故障，發(fā)單跳允許命令，L2線N側(cè)選B相故障，發(fā)單跳允許命令，而M側(cè)均判為A，B兩相故障，發(fā)三跳允許信號，而三跳允許條件為本側(cè)選二相及二相以上故障并收到三跳允許信號，單跳動作條件為本側(cè)選單相故障并收到任一跳閘允許信號，因此，M側(cè)保護不滿足跳閘條件，相間選相元件返回，等N側(cè)保護分別跳開L1線的A相和L2線的B相后，M側(cè)保護的單相選相元件動作，相繼切除故障相。另一種方式采用四命令的音頻接口方式，即選擇A跳、B跳、C跳、三跳，兩側(cè)可以同時跳閘。L1線M側(cè)選兩相跳閘，收到A相跳閘允許命令，跳閘方式設(shè)定為A相跳閘，L1的N側(cè)選A相跳閘，收到三相跳閘允許命令，跳閘方式也為A相跳閘，這種方式可以達到兩側(cè)同時跳閘。 本方案通信設(shè)計載波機采用ETL載波機，與縱聯(lián)保護配合采用NSD550音頻接口。NSD550為嵌入式的保護接口，裝在ETL載波機上，以ETL載波機的導(dǎo)頻信號作為監(jiān)頻，當(dāng)保護命令到來時，保護接口將它變換為通信傳輸?shù)念l率信號，并控制發(fā)信機將話音通道切斷，將發(fā)送電平提升到全部功率發(fā)送命令信號，而在線路的另一側(cè)，收信機判斷監(jiān)頻信號已消失，并檢測到一個有效的跳頻信號，相應(yīng)的輸出端就動作；如果同時接收到監(jiān)頻和跳頻信號，或同時收不到監(jiān)頻和跳頻信號，接收端就告警。 NSD550可以根據(jù)保護裝置使用要求以兩種方式傳送命令信號：2個允許式跳閘命令和2個直跳命令（2個非編碼+2個編碼），適用于雙回線路的冗余保護或單回線路的備份保護；或3個允許式跳閘命令和1個直跳命令（3個非編碼+1個編碼），適用于單回線路的分相保護。不論哪種方式，編碼的直跳命令都優(yōu)先于非編碼的允許式跳閘命令。 RCS-902C距離縱聯(lián)保護裝置輸出TA、TB、TC三個單相允許式跳閘信號至載波機保護接口裝置，沒有單獨的三跳命令輸出/輸入接口。NSD550采用四命令（3+1）的音頻接口方式。因此設(shè)計時，NSD550保護接口裝置配設(shè)了兩塊多功能的遠方保護接口板（G4AI），G4AI板與RCS902C保護裝置的接口回路如圖2，并利用NSD550保護接口裝置的編碼功能和內(nèi)部邏輯關(guān)系編程，來實現(xiàn)4個命令輸入/輸出。即保護裝置輸出的TA、TB、TC三相允許式跳閘信號，分別與兩塊G4AI板的A、B、C命令輸入端連接；第一塊G4AI板和第二塊G4AI板的A、B、C命令輸出端并聯(lián)，并與保護裝置TA、TB、TC三相允許式跳閘信號輸入端連接，其中第一塊G4AI板的A、B、C命令輸出設(shè)置為TA、TB、TC命令輸出，第二塊G4AI板板的A、B、C命令輸出均設(shè)置為TD（三相跳閘）命令輸出。這樣，經(jīng)過回路改進和相應(yīng)軟件置后，NSD550裝置在3+1運行方式中傳送各個命令的優(yōu)先關(guān)系優(yōu)化如表1： 5　結(jié)論 線路兩套縱聯(lián)保護的通道宜采用不同的通道傳送。同桿雙回線路為了有選擇性切除跨線故障，宜設(shè)置一套分相電流差動保護，另配置一套分相傳送信號的距離縱聯(lián)保護，兩套保護的通道應(yīng)為不同路由。隨著光纖通信在電網(wǎng)中的應(yīng)用，有條件時優(yōu)先采用光纖通道：專用光纖+PCM復(fù)用通道。如果雙回線路共4套縱聯(lián)保護只有1個光纜路由，宜采用專用光纖+載波復(fù)用通道方案。