论文部分内容阅读
摘 要：根据国网公司最新颁布的《线路保护及辅助装置标准化设计规范》和《国网公司榆变电工程通用设计》(220kV变电站二次系统部分)“强化主保护，简化后备保护和二次回路”的要求，对目前辽阳地区220kV线路保护的二次回路的现状进行了分析、梳理。结合多年的继电保护现场安装、调试、检修经验，提出了220kV线路保护二次回路中存在的一些问题，并根据标准化设计规范对存在问题的回路进行了改进。改进后的二次回路更加合理，接线更加简化，不但节约了成本，更主要的是使保护的运行更加稳定可靠，便于维护和操作。
关键词：双套母差保护；设计；调试；母联充电；母联过流
中图分类号：TM773文献标识码： A 文章编号：
1、引言
由于目前220kV线路保护二次回路设计不统一，给安装、调试、运行、维护带来了许多不便，也容易给继电保护设备的运行带来隐患，为了解决此问题，国网公司最近下发颁布了《线路保护及辅助装置标准化设计规范》和《国网公司输变电工程通用设计》(220kV变电站二次系统部分)。作者在认真学习上述两个标准之后，认为简化二次回路和统一二次回路設计是目前的重要工作。因此，作者对目前的二次回路进行了分析和改进。
2、220kV线路保护二次回路现状
近些年，随着微机保护技术的成熟以及在电网中的全面应用大大提高了继电保护安装、调试、维护人员的工作效率，但是由于电力行业在微机保护方面的相关规定和标准出台滞后，造成了目前各厂家的继电保护产品设计没有统一的标准。国网公司为了扭转这一局面，在最近几年相继出台了一些技术规范和标准。力求使各厂家生产的产品能够统一。其中包括2007年12月颁布执行的《国家电网公司输变电工程通用设计》、《线路保护及辅助装置标准化设计规范》等。国家电网公司对继电保护专业的核心要求是“强化主保护，简化后备保护和二次回路”。为了满足此项要求,我们还需要做许多工作。因此首先对220kV线路保护二次回路现状进行了解。
2．1 交流回路
交流回路包括交流电流回路、交流电压回路、照明回路和加热回路。
2．1．1 交流电流回路
220kV CT二次一般是6个绕组，其中4组用于保护，l组用于测量，l组用于计量。以图1为例，编号为411的1组用于线路保护l屏和故障录波器，编号为421的1组用于线路保护Il屏和断路器失灵保护，编号为431的1组用于220kV母线保护l屏，编号为441的l组用于220kV母线保护lI屏，编号为451的l组用于测量，编号为431的1组用于电能计量。
2．1．2交流电压回路
220kV系统一般都为双母线接线，线路单元可以在两条母线间任意切换，因此220kV线路保护需要将两组母线的二次交流电压都接入，如图2所示。
2．1．3照明和加热回路
由于线路保护屏在户内，保护屏内只用照明设施没有加热设施。
2．2控制回路
目前，由于各种组屏方式较多且比较混乱，因此控制回路的设计也各不相同，下面就举几个常见回路进行说明。
2．2．1电源回路
220kV断路器是双跳闸线圈的，有两组控制电源，早期的设计人员为了保证当一组控制电源消失后断路器仍能可靠分闸，在两组控制电源间设计了相互切换的功能，如图3。
2．2．2防跳回路
目前断路器操作箱和断路器本体都设计有防跳继电器，但是这两个防跳继电器不能同时工作，如果同时投入工作，会造成断路器位置监视功能混乱，影响运行维护人员操作检修。因此，断路器正常运行时只投入其中一个防跳继电器。
2．2．3沟通三跳回路
目前的沟通三跳功能实现有两种，一种是通过软件进行逻辑判断实现，另一种通过接通永跳继电器TJQ实现，不同组屏方式下的沟通三跳回路设计不同，如图4(a)、图4(b)所示。
同一功能的回路设计多样化，给安装、调试、运行维护都带来了许多不便,也容易在施工、检修中给设备留下隐患。因此,统一沟通三跳回路设计是刻不容缓的。
2．2．4失灵启动回路
失灵启动回路与沟通三跳回路存在相同之处．也是能够通过软件进行逻辑判断实现和通过接点串联实现，如图5(a)、图5(b)所示。
2．3开入功能
保护装置的开入主要包括保护功能压板、断路器位置、纵联保护通道状况以及切换把手、复归、打印按钮等。
目前，不同保护厂家的保护功能压板设置各不相同。以南瑞继保公司的RCS900系列保护装置为例，仅设置有主保护压板、距离保护压板、零序保护压板和闭锁重合闸压板。而南自厂的PSL603光纤差动保护装置设置有差动总投入压板、分相差动保护压板、零序差动保护压板、相间距离保护压板、接地距离保护压板、零序I段保护压板、零序其它段保护压板和闭锁重合闸压板。可见，保护功能配置相同但生产厂家不同的保护装置所设计的功能压板区别非常大，这就造成在开入量的设计上区别很大。
3、220kV线路保护二次回路存在的问题
3．1交流回路
3．1．1 交流电流回路
目前，交流电流回路设计基本上比较规范，存在的问题是由于220kV线路是两套主保护、两套后备保护的配置。其中一套的快速保护采用光纤分相差动保护，另一套采用闭锁式或允许式纵联保护。光纤分相差动保护对故障的反应更加灵敏．也更可靠。在实际工程中，设计人员基本上不考虑光纤分相差动保护与闭锁式(允许式)纵联保护怎样取用CT二次绕组，选用具有很大的随机性。
3．1．2交流电压回路
目前，交流电压回路普遍存在两个问题。一是220kV线路保护的两套保护装置所采用的交流电压都是来自PT的同一个二次绕组，不符合反措要求和设计规范。二是电压切换装置选用没有统一的标准，有些切换装置在倒闸操作后容易造成PT二次长期并列,严重威胁电网安全。
3．2控制回路
控制回路存在的问题比较多，有一些还存在一定的争论。主要表现在以下几点：
3．2．1电源回路
根据反措要求，220kV线路的两套保护装置之间、两套操作回路之间不应有任何电的联系。可是目前各厂家设计的操作箱中两组控制电源均有相互切换的功能。
3．2．2防跳回路
目前断路器操作箱和断路器本体都设计有防跳继电器，如果两个防跳继电器同时投入工作，会造成断路器位置监视功能混乱，影响运行维护人员操作检修。
3．2．3分合闸闭锁回路
目前常用的断路器按机构分有弹簧机构、液压机构和电磁机构。按灭弧方式分有SF6断路器、真空断路器和少油断路器。其中弹簧机构断路器、液压机构断路器和SF6断路器均有闭锁功能，而且闭锁功能的实现方式各不相同，有的在机构内实现，有的在操作箱实现，给设计、运行、维护都带来了麻烦。
3．2．4沟通三跳回路
目前，220kV线路保护一般只设计一套重合闸功能，两套保护同时启动一套重合闸，当重合闸停用时，重合闸装置同时沟通两套保护三跳回路。沟通三跳功能实现有的是通过软件进行逻辑判断实现．有的是通过接通永跳继电器TJQ实现，回路设计不统一，给安装、调试、运行维护都带来了许多不便，也容易在施工、检修中给设备留下隐患。
3．2．5失灵回路
失灵回路的设计也比较混乱，有使用串联接点的，也有使用逻辑判断的，同样给安装、调试、运行维护都带来了许多不便。
3．3开入回路
目前，各厂家在开入量设计上非常随意，没有统一的标准。完全根据自己的习惯进行设计，造成有的保护装置开人量过多，导致保护屏内二次线过多、维护人员查线复杂、运行人员操作不便。
4、根据220kV线路保护标准设计规范提出改进意见
4．1交流回路
4．1．1交流电流回路
根据国家电网公司颁布的最新《线路保护及辅助装置标准化设计规范》，双母线接线的断路器失灵保护，宜采用母线保护中的失灵电流判别功能。因此圖1中的CT二次编号为421的绕组仅用于线路保护Ⅱ屏。由于光纤分相差动保护对故障反应更加迅速，因此，将保护范围更大的41l绕组用于光纤分相差动保护。
4．1．2交流电压回路
根据反措和标准设计规范，进入两套保护装置的交流电压应取自PT二次不同绕组，且有两套切换装置，一套切换装置在操作箱内，另一套切换装置在其中的一套保护装置内部。为了保证二次切换可靠且能够避免PT二次长期并列现象，建议采用如图6所示的原理接线。
4．2控制回路
4．2．1电源回硌
根据标准设计规范，220kV线路保护两组操作电源的直流空气开关应设在操作箱所在屏(柜)内，不设置两组操作电源切换回路。因此，为了规范设计，满足设计要求，将图3中的电压转换功能删去。即拆除lYJJ继电器。
4．2．2操作回路(包括防跳、闭锁回路)
根据标准设计规范，220kV线路保护操作箱的防跳功能应方便取消，断路器三相不一致保护，断路器防跳、跳合闸压力闭锁等功能应由断路器本体机构箱实现。具体原理接线如图7所示。
4．2．3沟通三跳回路
根据国网公司最新输变电工程通用设计要求和标准设计规范要求：220kV线路两套保护装置每一套线路保护均应含重合闸功能，不采用两套重合闸相互启动和相互闭锁方式；对于含有重合闸功能的线路保护装置，设置“停用重合闸”压板．“停用重合闸”压板投入时，闭锁重合闸、任何故障均三相跳闸。因此。沟通三跳功能完全可以通过保护装置内部进行逻辑判断实现，所有的外部接线都可以省略。
4．2．3失灵回路
根据国网公司最新输变电工程通用设计要求和标准设计规范要求：线路保护应提供直接启动失灵保护的跳闸接点，启动微机型母线保护装置中的断路器失灵保护；双母接线的断路器失灵保护，宜采用母线保护中的失灵电流判别功能。因此，线路保护仅给母线保护提供一对保护动作接点，如图8所示。
4．3开入回路
根据国网公司最新输变电工程通用设计要求和标准设计规范要求：压板、转换开关和按钮设置应遵循“保留必需，适当精简”的原则。对保护功能压板的具体要求是：保护总体功能的投，退，如“纵联保护”，可由运行人员就地投，退硬压板实现；运行中基本不变的保护分项功能，如“距离保护”采用“控制字”投，退。对重合闸方式的具体要求：取消“重合闸方式转换开关”，自动重合闸仅设置“停用重合闸”功能压板，重合闸方式通过控制字实现，其定义见表l。
根据上述要求，220kV线路保护的开入量大大减少，保护功能压板仅有“主保护压板、距离保护压板和零序保护压板”三个，减化了二次接线，减少了运行人员操作，从根本上杜绝了由于运行人员误操作引起的保护拒动现象，也有效地提高了运行人员的操作效率。
5、结束语
本文通过作者对国网公司最新颁布的《线路保护及辅助装置标准化设计规范》和《国网公司输变电工程通用设计》(220kV变电站二次系统部分)的理解并结合多年的继电保护现场安装、调试、检修经验，对220kV线路保护二次回路中存在的问题进行了梳理，并根据标准化设计规范对存在问题的回路结合现场实际进行了改进，希望本文能够对从事电力系统继电保护设计、安装、调试、维护的相关人员提供一些参考和帮助。
参考文献：
[1]国家电网公司企业标准．Q／GDW 161--2007．线路保护及辅助装置标准化设计规范．中国电力出版社2008．3．
[2]国家电网公司十八项电网重大反事故措施．
[3]国家电网公司输变电工程通用设计．220kV变电站二次系统部分．2007．12．
[4]宋继成．220--500kV变电所二次接线设计．中国电力出版社．
作者简介：
秦丽丽，女，1984年7月11日出生，2006年7月毕业于沈阳工程学院，助理工程师。
关键词：双套母差保护；设计；调试；母联充电；母联过流
中图分类号：TM773文献标识码： A 文章编号：
1、引言
由于目前220kV线路保护二次回路设计不统一，给安装、调试、运行、维护带来了许多不便，也容易给继电保护设备的运行带来隐患，为了解决此问题，国网公司最近下发颁布了《线路保护及辅助装置标准化设计规范》和《国网公司输变电工程通用设计》(220kV变电站二次系统部分)。作者在认真学习上述两个标准之后，认为简化二次回路和统一二次回路設计是目前的重要工作。因此，作者对目前的二次回路进行了分析和改进。
2、220kV线路保护二次回路现状
近些年，随着微机保护技术的成熟以及在电网中的全面应用大大提高了继电保护安装、调试、维护人员的工作效率，但是由于电力行业在微机保护方面的相关规定和标准出台滞后，造成了目前各厂家的继电保护产品设计没有统一的标准。国网公司为了扭转这一局面，在最近几年相继出台了一些技术规范和标准。力求使各厂家生产的产品能够统一。其中包括2007年12月颁布执行的《国家电网公司输变电工程通用设计》、《线路保护及辅助装置标准化设计规范》等。国家电网公司对继电保护专业的核心要求是“强化主保护，简化后备保护和二次回路”。为了满足此项要求,我们还需要做许多工作。因此首先对220kV线路保护二次回路现状进行了解。
2．1 交流回路
交流回路包括交流电流回路、交流电压回路、照明回路和加热回路。
2．1．1 交流电流回路
220kV CT二次一般是6个绕组，其中4组用于保护，l组用于测量，l组用于计量。以图1为例，编号为411的1组用于线路保护l屏和故障录波器，编号为421的1组用于线路保护Il屏和断路器失灵保护，编号为431的1组用于220kV母线保护l屏，编号为441的l组用于220kV母线保护lI屏，编号为451的l组用于测量，编号为431的1组用于电能计量。
2．1．2交流电压回路
220kV系统一般都为双母线接线，线路单元可以在两条母线间任意切换，因此220kV线路保护需要将两组母线的二次交流电压都接入，如图2所示。
2．1．3照明和加热回路
由于线路保护屏在户内，保护屏内只用照明设施没有加热设施。
2．2控制回路
目前，由于各种组屏方式较多且比较混乱，因此控制回路的设计也各不相同，下面就举几个常见回路进行说明。
2．2．1电源回路
220kV断路器是双跳闸线圈的，有两组控制电源，早期的设计人员为了保证当一组控制电源消失后断路器仍能可靠分闸，在两组控制电源间设计了相互切换的功能，如图3。
2．2．2防跳回路
目前断路器操作箱和断路器本体都设计有防跳继电器，但是这两个防跳继电器不能同时工作，如果同时投入工作，会造成断路器位置监视功能混乱，影响运行维护人员操作检修。因此，断路器正常运行时只投入其中一个防跳继电器。
2．2．3沟通三跳回路
目前的沟通三跳功能实现有两种，一种是通过软件进行逻辑判断实现，另一种通过接通永跳继电器TJQ实现，不同组屏方式下的沟通三跳回路设计不同，如图4(a)、图4(b)所示。
同一功能的回路设计多样化，给安装、调试、运行维护都带来了许多不便,也容易在施工、检修中给设备留下隐患。因此,统一沟通三跳回路设计是刻不容缓的。
2．2．4失灵启动回路
失灵启动回路与沟通三跳回路存在相同之处．也是能够通过软件进行逻辑判断实现和通过接点串联实现，如图5(a)、图5(b)所示。
2．3开入功能
保护装置的开入主要包括保护功能压板、断路器位置、纵联保护通道状况以及切换把手、复归、打印按钮等。
目前，不同保护厂家的保护功能压板设置各不相同。以南瑞继保公司的RCS900系列保护装置为例，仅设置有主保护压板、距离保护压板、零序保护压板和闭锁重合闸压板。而南自厂的PSL603光纤差动保护装置设置有差动总投入压板、分相差动保护压板、零序差动保护压板、相间距离保护压板、接地距离保护压板、零序I段保护压板、零序其它段保护压板和闭锁重合闸压板。可见，保护功能配置相同但生产厂家不同的保护装置所设计的功能压板区别非常大，这就造成在开入量的设计上区别很大。
3、220kV线路保护二次回路存在的问题
3．1交流回路
3．1．1 交流电流回路
目前，交流电流回路设计基本上比较规范，存在的问题是由于220kV线路是两套主保护、两套后备保护的配置。其中一套的快速保护采用光纤分相差动保护，另一套采用闭锁式或允许式纵联保护。光纤分相差动保护对故障的反应更加灵敏．也更可靠。在实际工程中，设计人员基本上不考虑光纤分相差动保护与闭锁式(允许式)纵联保护怎样取用CT二次绕组，选用具有很大的随机性。
3．1．2交流电压回路
目前，交流电压回路普遍存在两个问题。一是220kV线路保护的两套保护装置所采用的交流电压都是来自PT的同一个二次绕组，不符合反措要求和设计规范。二是电压切换装置选用没有统一的标准，有些切换装置在倒闸操作后容易造成PT二次长期并列,严重威胁电网安全。
3．2控制回路
控制回路存在的问题比较多，有一些还存在一定的争论。主要表现在以下几点：
3．2．1电源回路
根据反措要求，220kV线路的两套保护装置之间、两套操作回路之间不应有任何电的联系。可是目前各厂家设计的操作箱中两组控制电源均有相互切换的功能。
3．2．2防跳回路
目前断路器操作箱和断路器本体都设计有防跳继电器，如果两个防跳继电器同时投入工作，会造成断路器位置监视功能混乱，影响运行维护人员操作检修。
3．2．3分合闸闭锁回路
目前常用的断路器按机构分有弹簧机构、液压机构和电磁机构。按灭弧方式分有SF6断路器、真空断路器和少油断路器。其中弹簧机构断路器、液压机构断路器和SF6断路器均有闭锁功能，而且闭锁功能的实现方式各不相同，有的在机构内实现，有的在操作箱实现，给设计、运行、维护都带来了麻烦。
3．2．4沟通三跳回路
目前，220kV线路保护一般只设计一套重合闸功能，两套保护同时启动一套重合闸，当重合闸停用时，重合闸装置同时沟通两套保护三跳回路。沟通三跳功能实现有的是通过软件进行逻辑判断实现．有的是通过接通永跳继电器TJQ实现，回路设计不统一，给安装、调试、运行维护都带来了许多不便，也容易在施工、检修中给设备留下隐患。
3．2．5失灵回路
失灵回路的设计也比较混乱，有使用串联接点的，也有使用逻辑判断的，同样给安装、调试、运行维护都带来了许多不便。
3．3开入回路
目前，各厂家在开入量设计上非常随意，没有统一的标准。完全根据自己的习惯进行设计，造成有的保护装置开人量过多，导致保护屏内二次线过多、维护人员查线复杂、运行人员操作不便。
4、根据220kV线路保护标准设计规范提出改进意见
4．1交流回路
4．1．1交流电流回路
根据国家电网公司颁布的最新《线路保护及辅助装置标准化设计规范》，双母线接线的断路器失灵保护，宜采用母线保护中的失灵电流判别功能。因此圖1中的CT二次编号为421的绕组仅用于线路保护Ⅱ屏。由于光纤分相差动保护对故障反应更加迅速，因此，将保护范围更大的41l绕组用于光纤分相差动保护。
4．1．2交流电压回路
根据反措和标准设计规范，进入两套保护装置的交流电压应取自PT二次不同绕组，且有两套切换装置，一套切换装置在操作箱内，另一套切换装置在其中的一套保护装置内部。为了保证二次切换可靠且能够避免PT二次长期并列现象，建议采用如图6所示的原理接线。
4．2控制回路
4．2．1电源回硌
根据标准设计规范，220kV线路保护两组操作电源的直流空气开关应设在操作箱所在屏(柜)内，不设置两组操作电源切换回路。因此，为了规范设计，满足设计要求，将图3中的电压转换功能删去。即拆除lYJJ继电器。
4．2．2操作回路(包括防跳、闭锁回路)
根据标准设计规范，220kV线路保护操作箱的防跳功能应方便取消，断路器三相不一致保护，断路器防跳、跳合闸压力闭锁等功能应由断路器本体机构箱实现。具体原理接线如图7所示。
4．2．3沟通三跳回路
根据国网公司最新输变电工程通用设计要求和标准设计规范要求：220kV线路两套保护装置每一套线路保护均应含重合闸功能，不采用两套重合闸相互启动和相互闭锁方式；对于含有重合闸功能的线路保护装置，设置“停用重合闸”压板．“停用重合闸”压板投入时，闭锁重合闸、任何故障均三相跳闸。因此。沟通三跳功能完全可以通过保护装置内部进行逻辑判断实现，所有的外部接线都可以省略。
4．2．3失灵回路
根据国网公司最新输变电工程通用设计要求和标准设计规范要求：线路保护应提供直接启动失灵保护的跳闸接点，启动微机型母线保护装置中的断路器失灵保护；双母接线的断路器失灵保护，宜采用母线保护中的失灵电流判别功能。因此，线路保护仅给母线保护提供一对保护动作接点，如图8所示。
4．3开入回路
根据国网公司最新输变电工程通用设计要求和标准设计规范要求：压板、转换开关和按钮设置应遵循“保留必需，适当精简”的原则。对保护功能压板的具体要求是：保护总体功能的投，退，如“纵联保护”，可由运行人员就地投，退硬压板实现；运行中基本不变的保护分项功能，如“距离保护”采用“控制字”投，退。对重合闸方式的具体要求：取消“重合闸方式转换开关”，自动重合闸仅设置“停用重合闸”功能压板，重合闸方式通过控制字实现，其定义见表l。
根据上述要求，220kV线路保护的开入量大大减少，保护功能压板仅有“主保护压板、距离保护压板和零序保护压板”三个，减化了二次接线，减少了运行人员操作，从根本上杜绝了由于运行人员误操作引起的保护拒动现象，也有效地提高了运行人员的操作效率。
5、结束语
本文通过作者对国网公司最新颁布的《线路保护及辅助装置标准化设计规范》和《国网公司输变电工程通用设计》(220kV变电站二次系统部分)的理解并结合多年的继电保护现场安装、调试、检修经验，对220kV线路保护二次回路中存在的问题进行了梳理，并根据标准化设计规范对存在问题的回路结合现场实际进行了改进，希望本文能够对从事电力系统继电保护设计、安装、调试、维护的相关人员提供一些参考和帮助。
参考文献：
[1]国家电网公司企业标准．Q／GDW 161--2007．线路保护及辅助装置标准化设计规范．中国电力出版社2008．3．
[2]国家电网公司十八项电网重大反事故措施．
[3]国家电网公司输变电工程通用设计．220kV变电站二次系统部分．2007．12．
[4]宋继成．220--500kV变电所二次接线设计．中国电力出版社．
作者简介：
秦丽丽，女，1984年7月11日出生，2006年7月毕业于沈阳工程学院，助理工程师。