摘　要：　将国产LFP—900系列微机线路保护用于广东省500 kV输变电线路设计中。对其与进口复用载波机接口、断路器保护配置、死区保护、电压断线闭锁、抗干扰等问题提出了解决办法，并对LFP—900系列线路保护提出改进建议。
关键词：微机保护　线路保护　接口　配置

    随着国产微机保护的日益成熟，我们将电力自动化研究院南瑞继电保护公司LFP—900系列微机线路保护应用于惠汕线、罗增线500 kV输变电线路及北郊换流站4回500 kV线路，东莞500 kV变电站线路保护设计中(其中惠汕线、罗增线已投运)。由于存在国产微机保护与进口复用载波机、部分进口保护装置接口等问题，本文介绍了上述工程设计中对这些问题的解决办法。
1　保护配置简介［1，2］
　　惠汕线、北郊换流站4回出线线路保护全部采用电力自动化研究院南瑞继电保护公司LFP—900系列保护，具体配置为：主Ⅰ保护屏，包括LFP—901A微机方向保护、LFP—902D微机距离保护、LFP—925故障启动装置；主Ⅱ保护屏，包括LFP—902A微机距离保护、LFP—922微机短引线保护、LFP—925故障启动装置；每个断路器还配一个断路器保护屏，含LFP—921断路器保护和CZX—22A操作箱；整串保护还配一个CM—90通信管理机。
　　罗增线配置与惠汕线完全相同，仅由于是改造线路，未用LFP—921中的失灵保护功能，只用了它的重合闸功能，而用外部失灵保护。
2　微机保护与进口复用载波机接口问题
　　由于500 kV线路保护对通道可靠性要求很高，主Ⅰ保护、主Ⅱ保护及远跳回路都要求通道双重化，故保护需要的通道数很多，国产微机保护配备的专用收发信机已无法满足要求。由于500 kV惠汕线长300 km，其他500 kV线路也很长，用光纤通道亦不可能。惠汕线保护采用了NSD50复用载波机，通道配置如图1所示。

图1　惠汕线线路保护高频通道配置图(汕头侧)
Fig.1　HF-channel distribution for Hui''an-Shantou
500 kV transmission line (Shantou side)

　　由于复用载波机带有通道传输时间和命令展宽时间，在与微机保护装置配合时带来了一些问题。显然通道的传输时间越长，纵联保护的动作速度越慢，但通道传输时间受带宽等限制。如果命令展宽时间长，则为防止功率倒向情况下保护误动，纵联保护在功率倒向时只有通过更长的延时来躲避，使得在区外转区内故障时，保护动作速度必然较低。因此对纵联保护而言，命令展宽时间应尽可能短。将国产微机保护与复用载波机连在一起进行了动模试验，复用通道高频接口参数如下：
　　带宽：1200 Hz；信号传输时间：11 ms；命令展宽时间：允许式为20 ms，闭锁式为5 ms，远跳回路为100 ms。
　　试验证明在上述载波机接口参数下，保护动作指标与使用专用载波机的动作指标相同，保护在各种故障下正确动作。
　　广东省500 kV主保护高频通道采用主备通道进行配置。为了使各种故障时保护均可以正确跳闸，建议主Ⅰ保护(方向比较保护)使用允许式信号，主Ⅱ保护(高频距离保护)采用闭锁式信号。“四统一”保护判为区内故障的条件：一是正方向故障；二是先收信10 ms后无闭锁信号。复用载波机因调制解调原因，其接口具有通道传输时间和命令展宽时间，而且有导频监测信号，以监测通道的完好性。由于复用载波机收发不同频率，如果也采用传统的微机保护用于闭锁式的收发信逻辑，显然不合理，且保护动作时间将比用专用收发信机的跳闸时间更长，不利于系统稳定。因此需对现有闭锁式逻辑进行修改。目前复用载波机的闭锁式逻辑为：如本侧判断为正向故障，则本侧立即停信，而不管是否收到过闭锁信号；如本侧判断为正向故障，且在整定的等待时间(LFP—902A为18 ms)后未收到对侧闭锁信号，则动作于本侧开关跳闸。这样，在满足功率倒向的要求下，闭锁式保护的动作时间也能做到足够短。传统的专用收发信机由于平时缺少对通道的监视，不能及时发现通道故障，只能采取先接收一短时信号后，经确认通道无故障后再进行收发信逻辑判别，以提高可靠性；否则若通道有故障时正好发生区外线路故障，高频闭锁式保护将误跳闸。而复用载波机由于平时有监频信号可监视通道，可及时发现通道故障情况和载波机工作状态。
　　罗增线由于是改造项目，仅将线路保护更换为LFP—900系列保护，而复用载波机仍用原有ABB公司的NSD41及NSD61。由于NSD41及NSD61命令展宽时间过长，且不可调，保护无法采用闭锁式，故罗增线2套主保护全部采用允许式。由于NSD70命令展宽时间可设为小于5 ms，我们希望在尽可能少换设备的情况下将NSD61换为NSD70，NSD41及ETI载波机不变。LFP—902A将可采用闭锁式，这样在任何故障情况下主保护均能可靠跳闸。
　　远跳回路采用不同路由的“二取二”方式以及加就地判据，以防止DTT回路误动，当载波机通道故障时，自动由“二取二”方式变成“二取一”方式，以实现可靠跳闸。由于远跳回路已是切除故障的最后手段，载波机用于远跳回路的命令展宽时间设为100 ms，以保证可靠跳闸。
3　LFP—921的问题
　　惠汕线线路保护还配置了LFP—921断路器保护。LFP—921专为一个半开关接线设计，含有失灵保护及重合闸等需要按断路器配置的功能。LFP—921的最大特点在于重合闸为自适应重合闸。自适应重合闸在单相重合时，能根据两个健全相的电压、电流以及相间和相对地电容、相间互感、线路长度等计算出故障点是否断弧，确认断弧才重合。这样使系统少受不必要的冲击，可提高系统运行的稳定性。LFP—921还可在保护跳闸，相邻两个开关需要重合时，实现后合侧开关检出线侧电压幅值重合，或当先合侧合闸时，后合开关检测到保护再次动作则自动闭锁重合。这样，当先合侧开关重合于永久故障时，后合侧开关可不再重合，减小了系统所受的冲击，且实现此功能不需增加任何接线，对设计、运行、维护都很方便。但针对LFP—921，在设计中遇到了如下问题。
3.1　沟通三跳问题
　　设计中将LFP—921的沟通三跳接点(两对)接至操作箱第2组跳闸输出回路上，将操作箱第2组跳闸输出回路的3个分相跳闸并联到一起，从而实现沟通三跳。如果沟通三跳接点引回线路保护装置实现沟通三跳，则一个开关沟通三跳时，将导致失去整条线路。现有接线缺点在于：如主Ⅰ保护跳闸(接于操作箱第1组跳闸输出回路)，将无法三跳。但将沟通三跳接点接至操作箱第2组跳闸输出回路主要有两个原因：首先，LFP—921的沟通三跳接点仅有两对，且LFP—921已没有可能再引出更多对沟通三跳接点，而分相跳闸的保护则不止2套，故无法将沟通三跳接点引至保护装置实现三跳。其次，沟通三跳接点在LFP—921装置正常时并不需要，因LFP—921有跳闸重动功能，在收到保护跳闸输入信号后，LFP—921重动于跳闸，在三重、重合闸停用、重合闸不成功等需要沟通三跳的时候，LFP—921会自动三跳，即LFP—921正常工作时无需输出沟通三跳接点，即已实现沟通三跳。输出沟通三跳接点仅为备用，以便LFP—921故障时也能实现三跳，故无需输出太多对接点。另外，若沟通三跳接点引至保护上，当发生某开关重合闸停用时，将使不停用重合闸的开关在单相故障时也三相跳闸，这对系统运行不利。
3.2　死区保护问题
　　LFP—921带有失灵保护功能。当电流互感器(TA)与开关之间发生故障(即所谓死区故障，如图2)时，可通过母线保护出口跳闸不返回，开关跳开后仍有电流，启动本开关的失灵保护，经延时(0.3 s)后跳相邻开关及对侧开关。但运行单位提出：一些进口500 kV线路保护除了有失灵保护功能外，还有死区保护功能。死区保护原理为：当发生死区故障后，可根据开关位置辅助接点判断开关是否跳开，如判断开关已跳开且仍有电流，则以较短延时(0.1 s)跳开相邻开关及对侧开关，从而减小了对系统的冲击。中开关也有类似问题。我们认为：其实LFP—921输入信号中有电流信号、跳闸信号、开关位置信号，完全可以从软件实现死区保护功能。后来，在惠汕线投入运行后，与电力自动化研究院一起在LFP—921中增加了死区保护功能。逻辑框图如图3所示。当收到三相跳闸(TRABC1，TRABC2或3个分相跳闸信号TRA，TRB，TRC)信号，且三相位置接点TWJA，TWJB，TWJC同时动作，死区保护过流元件LSQ启动，则经TSQ延时后死区保护动作，切除所有相邻开关。考虑到手合时如先有电流，且TWJ未断开，可能会误切相邻开关，特地设置了TSQ延时。由于目前未进行过实际带开关的试验，故TSQ暂取100 ms，实际TSQ延时可能还可以短一点，这样对系统稳定较有利。1998年3月底，死区保护软件完成修改并通过测试，其后新版软件投运到了惠汕线线路保护中。


图2　死区保护原理示意图
Fig.2　Principle of dead zone protection


图3　开关死区保护动作逻辑示意图
Fig.3　Logic diagram of dead zone protection

3.3　电压断线闭锁问题
　　LFP—921用于变压器单元边开关。此时，LFP—921重合闸功能停用，仅用到失灵保护功能。汕头站设计中仅输入电流给LFP—921，未接入电压量，结果LFP—921不断地发电压互感器(TV)回路断线信号。因为LFP—921用于开关失灵保护时，用低功率元件和过压元件作辅助判据启动断路器失灵保护，以防单相故障时，变压器保护(或线路保护)三跳，故障相正确跳开，非故障相失灵，电流元件灵敏度不够而不能启动失灵保护。设计时考虑用变压器保护的跳闸信号启动失灵保护，而失灵保护仅用电流来判断开关是否失灵，不用其它辅助判据。经协商，低功率元件和过压元件作辅助判据启动断路器失灵保护改为可经控制字控制投退。
4　抗干扰问题
　　由于线路保护为微机保护，工作电压较低，输入、输出回路易串入干扰而引起误动或拒动。设计过程中针对这些问题做了如下工作：跳闸输出经过操作箱，而不是直接将保护跳闸接点接到开关跳闸线圈，一方面避免了从跳闸接点到开关跳闸线圈之间的长电缆串入干扰，另一方面利用保护出口进行自保持。
　　另外，各微机保护的开关位置信号从操作箱引入，也避免了将长电缆串入干扰引入保护内。本来控制主Ⅰ保护、主Ⅱ保护、后备保护、短引线保护投退的线路隔离开关辅助接点以及载波机收信接点都直接接入保护输入回路。而上述接点要接到保护屏均须经较长电缆，虽经屏蔽电缆也易串入干扰，且保护输入回路为光耦回路，工作电压较低(24 V)，抗干扰能力差。后将上述接点先经屏蔽电缆接至保护屏内中间继电器，再将中间继电器重动接点引至保护输入回路。由于中间继电器工作电压较高(动作电压在70 V以上)，加强了抗干扰能力。
5　存在问题
　　对广东各500 kV线路工程考核，我们认为LFP—900系列保护功能较完善，接线也很简单，但厂家还有一些需要改进的问题。
5.1　操作箱问题
　　由于目前500 kV线路保护使用进口开关，操作箱仅用到下列功能：出口自保持；抗干扰；三跳及手合重动；位置信号。我们认为出口自保持和抗干扰应在保护中加以解决，而且也可以得到解决。保护三跳等命令可从保护按三相接点输出。至于有关断路器需要重动的信号可在断路器保护中加以重动。位置信号可从开关辅助接点得到。如果解决这些问题，将可以取消操作箱。
5.2　保护屏的结构
　　由于500 kV保护电缆联系较多，所以端子排较长，端子排不可能按3排以上排列，只能以2排端子排分别列于屏的左右两侧，加上保护箱体较深，由于结构原因，电缆不易排列整齐，给今后运行、施工、查线带来一定困难。特别是改造工程，可能需加中间继电器箱，端子排会更长，并且难有再改动和增加的余地。建议国产保护可按国外800×800摇门结构设计，由于屏较深，可给运行、施工、查线带来方便；端子排集中在屏一侧，也可减少部分电缆。而且用户增加的中间继电器等也可放于屏后，对防止误碰有利。据悉，目前电力自动化研究院已朝此方向努力。
6　结语
　　自惠汕线工程线路保护投入运行以来，该线的LFP—900系列保护在4次区内故障中均正确动作，多次区外故障均正确不动。为广东省500 kV输变电线路系统采用国产微机保护提供了宝贵的运行经验。
作者简介：黄　河，男，1972年生，助理工程师，从事系统继电保护设计工作。
　　　　　孔伟彬，男，1945年生，高级工程师，长期从事系统继电保护设计工作。
作者单位：广东电力设计研究院系统室　510600　广州
参考文献
1　丁文发.广东(惠汕)500 kV线路国产微机保护配置方案.电力系统自动化，1997，21(5)
2　沈国荣，隋凤海，陈　涛，等.LFP-901型超高压线路成套快速保护装置.电力系统自动化，1993，17(6)