田國(guó)華

摘 要：光纖差動(dòng)保護(hù)由于其原理簡(jiǎn)單可靠已經(jīng)成為超高壓線路主保護(hù)的首選。針對(duì)傳統(tǒng)調(diào)試流程復(fù)雜、設(shè)備要求高等缺點(diǎn)，本文提出了一種新型變電所光纖差動(dòng)保護(hù)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)方法，直接通過一次環(huán)網(wǎng)電纜加載電流，利用對(duì)側(cè)的高壓柜接地刀閘合位，形成高壓電纜三項(xiàng)短接構(gòu)成回路，然后使用普通繼電保護(hù)測(cè)試儀在本側(cè)某一段動(dòng)力變壓器或整流變壓器的高壓電纜加載模擬電流，就能完成光纖差動(dòng)保護(hù)的功能聯(lián)調(diào)試驗(yàn)和保護(hù)定值校驗(yàn)。此方法已在武漢市軌道交通3號(hào)線工程中實(shí)際應(yīng)用，大幅度簡(jiǎn)化了調(diào)試流程，提高了調(diào)試效率。

關(guān)鍵詞：光纖差動(dòng)；簡(jiǎn)化流程；提高效率

1 前言

隨著高壓電網(wǎng)和城市軌道交通電網(wǎng)的快速發(fā)展，變電所自動(dòng)化技術(shù)向更高層次推進(jìn)，光纖差動(dòng)保護(hù)由于其原理簡(jiǎn)單可靠而成為超高壓線路主保護(hù)的首選。目前，武漢市軌道交通供電系統(tǒng)有110kV輸電線路、35kV線路和10kV線路，其主保護(hù)主要采用MiCOM P521光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置。

目前，武漢市軌道交通規(guī)劃由12條線路組成，2021年規(guī)劃的線路將會(huì)增加到14條?，F(xiàn)已投入運(yùn)營(yíng)1號(hào)線、2號(hào)線和4號(hào)線，并有8條線路正在施工建設(shè)。武漢地鐵按照市委規(guī)劃每年必須開通一條地鐵線路，因此，如何簡(jiǎn)單、快速有效地完成光纖差動(dòng)保護(hù)裝置功能校驗(yàn)工作，成了當(dāng)今重點(diǎn)研究的問題。

2 光纖差動(dòng)保護(hù)原理分析及常規(guī)校驗(yàn)方法

光纖電流差動(dòng)保護(hù)借助于線路光纖通道，實(shí)時(shí)地向?qū)?cè)傳遞采樣數(shù)據(jù)，同時(shí)接收對(duì)側(cè)的采樣數(shù)據(jù)，兩側(cè)保護(hù)利用本地和對(duì)側(cè)電流數(shù)據(jù)按相進(jìn)行差動(dòng)電流計(jì)算。根據(jù)電流差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)特性方程進(jìn)行判別，判為區(qū)內(nèi)故障時(shí)動(dòng)作跳閘，判為區(qū)外故障時(shí)保護(hù)不動(dòng)作。

通過了解光纖差動(dòng)裝置保護(hù)原理以及高壓柜類型，常規(guī)的校驗(yàn)方法有以下兩種：

（1）利用本所高壓環(huán)網(wǎng)柜電流互感器二次端子側(cè)或一次電纜側(cè)分別加載模擬電流進(jìn)行校驗(yàn)。通過1臺(tái)綜合繼保測(cè)試儀可以完成本所高壓環(huán)網(wǎng)柜的P521功能校驗(yàn)（利用本所1面進(jìn)線柜和1面出線柜組成一組環(huán)網(wǎng)柜，把兩臺(tái)P521光纖通道用跳纖環(huán)起來）。本方案雖然操作簡(jiǎn)單，但是不能全面檢測(cè)真實(shí)光/電纜回路，僅僅是校驗(yàn)了環(huán)網(wǎng)柜光纖差動(dòng)保護(hù)裝置的功能，對(duì)于電流互感器的極性沒有做出完全的判斷，只能依靠廠家的流互接線方式來判斷。

（2）引入GPS及IRIG-B碼對(duì)時(shí)功能，利用上述兩種時(shí)鐘完成與保護(hù)同步采樣及觸發(fā)兩側(cè)測(cè)試儀的同步采樣，完成多點(diǎn)同步采集、觸發(fā)試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，兩座相鄰變電所的繼電保護(hù)測(cè)試儀分別接入GPS時(shí)鐘、IRIG-B碼時(shí)鐘，設(shè)置相同的時(shí)、分、秒故障觸發(fā)時(shí)刻。即可完成一組高壓環(huán)網(wǎng)柜的P521光纖差動(dòng)功能校驗(yàn)（見圖1）。本方案是能夠真實(shí)地一同校驗(yàn)線路和環(huán)網(wǎng)柜保護(hù)裝置的差動(dòng)保護(hù)功能，但是測(cè)試時(shí)所投入的儀器儀表比方法1多投入2倍多，需要2臺(tái)綜合繼保，同時(shí)接入GPS及IRIG-B碼對(duì)時(shí)，接線比較復(fù)雜，且個(gè)別設(shè)備需要特殊制定。

3 新型變電所光纖差動(dòng)保護(hù)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)方法

本文提出了一種新型的變電所光纖差動(dòng)保護(hù)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)方法。

3.1 設(shè)計(jì)思想

本文設(shè)計(jì)使用一臺(tái)普通功能的綜合繼保儀就可以簡(jiǎn)單、快速實(shí)現(xiàn)A、B、C三所的光纖差縱保護(hù)功能校驗(yàn)任務(wù)。對(duì)比上述兩種測(cè)試方案，此方法流程更加簡(jiǎn)單、操作更加便捷，儀器儀表投入少。

其原理是利用本側(cè)某一段高壓饋線柜的電纜側(cè)加載模擬電流（特別適用于封閉式高壓柜）；對(duì)側(cè)的高壓柜利用接地刀閘合位，形成a、b、c三項(xiàng)短接點(diǎn)；在本側(cè)某一段動(dòng)力變或整流變的高壓電纜側(cè)加載模擬電流（交流電流值10～20A均可）；就能輕松通過高壓柜P521觀察本側(cè)電流、對(duì)側(cè)電流、差動(dòng)電流和制動(dòng)電流。這種方法既可以在施工前期調(diào)試時(shí)進(jìn)行，也可以在變電所送電前與檢查環(huán)網(wǎng)電纜絕緣時(shí)一起做。

特別是不改變對(duì)側(cè)上級(jí)變電所運(yùn)行方式就可以完成差動(dòng)校驗(yàn)（只是對(duì)應(yīng)饋線柜接地合位）；也可以分段進(jìn)行，一段帶電運(yùn)行、一段停電做光纖差動(dòng)保護(hù)功能測(cè)試調(diào)試。

本方法從一次電纜側(cè)加載模擬電流，實(shí)現(xiàn)了一組高壓環(huán)網(wǎng)柜的電流差動(dòng)保護(hù)P521的測(cè)試，即驗(yàn)證了P521保護(hù)裝置的動(dòng)作定值與動(dòng)作邏輯，也驗(yàn)證了兩站高壓柜P521的光纖鏈路的正確性，同時(shí)，也能校驗(yàn)電流互感器接入是否正確，有無斷線、分流現(xiàn)象。試驗(yàn)方法簡(jiǎn)便，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

同時(shí)，我們也解決了所與所調(diào)試通信困難大、對(duì)講機(jī)通信范圍有限的通信難題。我們改變以往使用磁石電話機(jī)，利用高壓環(huán)網(wǎng)柜差動(dòng)光纜的備用通道，采用熱點(diǎn)式一對(duì)一電話光端機(jī)（BD-OP-MUX01型一路電話光端機(jī)），輕松解決了遠(yuǎn)距離通信難的問題。

3.2 具體調(diào)試步驟

本文結(jié)合武漢軌道交通三號(hào)線一期工程35kV封閉式高壓柜進(jìn)行光纖差動(dòng)保護(hù)測(cè)試調(diào)試方法（見圖2）以及實(shí)施步驟對(duì)本方法作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

第一步：本側(cè)拆除1#動(dòng)力變高壓電纜，用綜合繼保儀從變壓器高壓側(cè)高壓電纜A項(xiàng)電纜加載“+”線，B項(xiàng)電纜加載“-”線?；謴?fù)動(dòng)力變開門觸點(diǎn)合位。

第二步：對(duì)側(cè)所對(duì)應(yīng)的高壓環(huán)網(wǎng)柜接地開關(guān)3317接地合位，高壓柜33合位（饋線柜）。P521光纖通信正常，保護(hù)投入正常。合33時(shí)，如無合閘允許時(shí)，從P521自動(dòng)控制中通信設(shè)置為“內(nèi)部”，合閘后把自動(dòng)控制中通信“內(nèi)部”必須退出。

第三步：本側(cè)高壓進(jìn)線柜311合位，31合位。P521光纖通信正常，保護(hù)投入正常。合31時(shí)，如無合閘允許時(shí)，從P521自動(dòng)控制中通信設(shè)置為“內(nèi)部”，合閘后把自動(dòng)控制中通信“內(nèi)部”必須退出；高壓動(dòng)力變柜411合位，41合位。其他柜均為分位。

第四步：用綜合繼保儀從變壓器高壓側(cè)電纜A和B端分別加載電流，電流值A(chǔ)C10-20A整數(shù)倍均可，相當(dāng)于電流從A流進(jìn)，B端回流。每次加流為高壓電纜任意兩相電纜即可。

第五步：加載電流時(shí)兩所可以同時(shí)安排試驗(yàn)人員進(jìn)行觀察電流并記錄P521本側(cè)電流，對(duì)側(cè)電流、差動(dòng)電流和制動(dòng)電流。從而判斷兩所的流互極性是否一致，兩所同一相電流值大小差值也可判斷出有無分流現(xiàn)象。

第六步：分開環(huán)網(wǎng)回路中某一面高壓柜斷路器，把差動(dòng)電流保護(hù)定值調(diào)小到模擬值，這時(shí)加載電流就可以模擬啟動(dòng)差動(dòng)保護(hù)聯(lián)跳動(dòng)作。

如做其他回路，可以合上母聯(lián)柜，這樣就可以從一個(gè)動(dòng)力變高壓電纜做4個(gè)方向（兩進(jìn)線柜、兩出線柜）的差動(dòng)電流保護(hù)工作（如圖3）。每次測(cè)試一個(gè)高壓環(huán)網(wǎng)回路，分別完成ABC三相，并做好測(cè)試記錄。

4 案例分析

4.1 應(yīng)用案例1

2015年8月7日，武漢地鐵三號(hào)線一期工程趙家條主所向羅家莊、趙家條所高壓環(huán)網(wǎng)第一次送電，為了確保110kV主所和35kV沿線所的光纖差動(dòng)保護(hù)裝置校驗(yàn)，在確保趙家條主所兩段高壓都帶電的情況下，只需要把對(duì)應(yīng)的出線柜作為接地維護(hù)狀態(tài)，就可以安全、快速、有效地完成了這四個(gè)高壓環(huán)網(wǎng)回路的光纖差動(dòng)保護(hù)裝置測(cè)試調(diào)試任務(wù)。

4.2 應(yīng)用案例2

2015年8月25日，武漢地鐵三號(hào)線一期工程市民之家所變電所一段高壓出線柜第一次送電操作時(shí)，造成本所高壓柜1號(hào)進(jìn)線跳閘，上級(jí)所1號(hào)出線柜跳閘。兩所的故障設(shè)備P521保護(hù)顯示差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

初步檢查反饋：現(xiàn)場(chǎng)高壓環(huán)網(wǎng)電纜排查正常、市民之家所和上級(jí)后湖大道所對(duì)應(yīng)的1段高壓柜從保護(hù)定值檢查正確、流互極性檢查正確、柜內(nèi)二次接線端子檢查無異常。

本試驗(yàn)方法的應(yīng)用：利用1號(hào)動(dòng)力變電纜加載模擬電流，經(jīng)上級(jí)后湖大道所1段出線柜流回市民之家所1段進(jìn)線柜。不影響高壓2段正常供電。測(cè)試結(jié)果表明：通過電纜絕緣測(cè)試合格，基本上排除了電纜的問題；A、C回路電流值兩端基本一致，無泄漏電流；A、B和B、C回路在本所顯示大小一致，上級(jí)所B項(xiàng)值為其他項(xiàng)小1/2，可以初步判斷是上級(jí)后湖大道所B項(xiàng)流互采集問題。安排廠家技術(shù)重新檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)B項(xiàng)的流互電線端子虛接，處理后加載電流校驗(yàn)正確，隨后恢復(fù)1段高壓柜送電。

5 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益

通過對(duì)武漢市軌道交通光纖差動(dòng)保護(hù)測(cè)試調(diào)試技術(shù)的研究，形成了較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益：

（1）通過本聯(lián)調(diào)試驗(yàn)方法，從一次電纜側(cè)真實(shí)地校驗(yàn)了光纖差動(dòng)保護(hù)功能，使用設(shè)備簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單、有效，得到了武漢地鐵公司的高度認(rèn)可，并推廣該項(xiàng)成果在武漢市城市軌道交通其他線運(yùn)用。

（2）通過優(yōu)化實(shí)驗(yàn)調(diào)試流程，減少了調(diào)試人員數(shù)量，縮短了實(shí)驗(yàn)調(diào)試時(shí)間，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)調(diào)試的質(zhì)量，確保了工程結(jié)點(diǎn)的如期完成，預(yù)計(jì)節(jié)約成本100萬元。

6 結(jié)論

本文提出的新型變電所光纖縱差保護(hù)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)方法，大幅度縮短了調(diào)試時(shí)間，簡(jiǎn)化了調(diào)試流程、節(jié)約了施工成本。尤其面對(duì)大型工程調(diào)試設(shè)備多，工期緊不利情況下，此種方法具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

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[2]李瑞生.光纖電流差動(dòng)保護(hù)與通道試驗(yàn)技術(shù)[M].國(guó)電力出版社，2006.

（作者單位：中鐵一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司）