一种500kV系统死区保护改进方案的探讨

一种500kV系统死区保护改进方案的探讨

周守强付发云刘友明刘琨

（国网湖南电力公司检修公司湖南长沙410000）

摘要：3/2开关接线方式在500kV系统被普遍采用，这种接线方式节约成本的同时也造成了死区问题。本文介绍了死区保护的成因，分析了当前死区保护的配置方案的特征及响应时间上的不足，并探讨一种新形式的死区故障全线快速响应保护的配置方案，并简要分析了新方案的配置方法及在响应时间上的优点。

关键词：死区保护；失灵保护；保护延时；光纤保护

1死区的成因［1］

以一个3/2断路器接线方案的完整串为例（如图1所示），线路及母线保护均采用双重配置，当故障点位于断路器和电流互感器之间的区域时，故障不能瞬时切除。在图1所示的完整串接线中存在三个这样的区域：

图2RCS-921A死区保护逻辑

当死区保护装置收到三跳信号或A、B、C三相跳闸同时动作等动作信号时，如果死区保护过流元件动作，相应断路器跳开，装置收到三相跳闸位置信号，且死区保护功能压板投入，则经死区保护整定延时启动死区保护。死区保护出口回路与失灵保护一致，动作后跳开相邻开关。目前现场死区保护整定按照RSC-921A失灵保护来保护死区。在死区保护范围内发生单相或相间故障时，经设定的死区保护延时后，三跳本开关及相邻开关，同时启动线路远方跳闸［2］。

2.2现有死区保护不足

随着特高压直流的大量接入，直流换相失败成为影响电网安全的重要故障。一次换相失败恢复时间大约200ms，如同时发生两回及以上直流连续两次换相失败，送端电网将无法稳定运行。但是，死区发生的故障一般都为近区故障，故障电流非常大，远高于一般线路故障时的电流。如果不采取特殊的应对措施，则死区故障只能依靠故障元件的远后备保护带长延时（＞400ms）予以切除，那对系统将有很大的冲击，影响系统的暂态稳定；

断路器失灵保护动作延时分解如图3所示。

图3断路器失灵保护动作延时分解示意图

图中：ｔ１为主保护动作时间；ｔ２为出口继电器动作时间；ｔ３为断路器固有动作时间；ｔ４为灭弧时间；ｔ５为电流元件返回时间；ｔ６为失灵保护的动作延时。失灵和死区保护均需要可靠躲过开关分闸和熄弧的时间；断路器位置和断路器熄弧之间不是同步对应，死区保护引入开关跳闸位置辅助进行开关跳开判别，按躲开断路器跳闸返回和熄弧之间的最大时间差延时［3］。

因此，现有死区保护和失灵保护存在以下不足：1）开关跳开前，无法通过电气量来选择出死区故障所在串。2）不论死区保护或者失灵保护，都需要靠延时躲过开关的分闸和熄弧时间。3）死区延时定值整定相对失灵延时较短，是因为引入了额外的判别条件。4）开关分位与实际开关断开熄弧（电流条件返回）并不是完全同步对应。5）死区和失灵保护动作时间优化主要集中在现有的分闸和熄弧确认时间裕度以及各环节确认延时。

3改进死区保护配置

通过在500kV变电站按串配置死区及失灵加速保护，当死区故障或者开关失灵拒动时，满足故障后200ms内完成故障隔离，解决特高压直流系统对快速切除死区（失灵）故障的要求，提高安全稳定

当发生开关死区故障时，死区差动保护瞬时动作，直接跳中开关和边开关，采用双端通信架构通过失灵及死区保护跳对侧开关，或经主变保护直跳各侧开关，达到快速切除死区故障的目的。按串配置死区及失灵加速保护，可将死区故障完全切除时间从405ms压缩到110ms以内，开关失灵切除时间压缩至200ms以内，从而满足开关死区（失灵）故障快速切除要求［4］。另外，采用GOOSE组网方案，在第一串死区及失灵保护屏上装设过程层交换机，接入一二三四串死区及失灵保护装置，实现信息交换、失灵联跳功能。一串、二串、三串、四串的死区及失灵保护之间配置失灵联跳功能，可以达到快速切除边开关的目的。

4总结

本文分析了当前死区保护的配置方案的不足，并探讨一种新新形式的死区故障全线快速响应保护的配置方案，简要分析了新方案的配置方法及在响应时间上的优点，希望为广大的同行提供思路。

参考文献：

［1］贺家李，宋从矩．电力系统继电保护原理［M］．北京：中国电力出版社，2004．

［2］南京南瑞集团公司．RCS－900系列高压微机线路保护装置（培训教材）［Z］．

［3］华中工学院．电力系统继电保护原理与运行［M］．北京：电力工业出版社，1981．

［4］PRS-726A断路器死区（失灵）保护装置技术说明书V1.00-17021