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允許式高頻保護(hù)裝置應(yīng)用中問題分析
允許式高頻保護(hù)（帶解除閉鎖功能）是國外實(shí)際應(yīng)用比較多的一種線路高頻保護(hù)，國內(nèi)高頻保護(hù)使用允許式的相對(duì)較少，所以在設(shè)計(jì)、調(diào)試上以及與載波機(jī)配合上還存在一些問題，本文將以一起事故實(shí)例和事故后的分析結(jié)果來說明幾個(gè)應(yīng)引以為戒的問題。
1.引言
允許式高頻保護(hù)由于在國內(nèi)應(yīng)用的比較少，所以在設(shè)計(jì)和運(yùn)行方面的經(jīng)驗(yàn)不足，在與載波機(jī)及接口設(shè)備（如ABB公司的ETL系列載波機(jī)及NSD550接口裝置）的配合上也存在問題，很容易混淆跳頻信號(hào)和監(jiān)頻（導(dǎo)頻）消失信號(hào)的作用，因?yàn)橛幸环N提法是把監(jiān)頻信號(hào)看作是閉鎖信號(hào)，正方向區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)發(fā)出跳頻信號(hào)或監(jiān)頻消失信號(hào)即解除了閉鎖信號(hào)，所以稱之為解除閉鎖式高頻保護(hù)。但在線路微機(jī)保護(hù)中對(duì)兩種信號(hào)的應(yīng)用是有所不同的，不能混為一談地將它們并用，監(jiān)頻消失信號(hào)還要與除了保護(hù)判斷正方向故障以外的其他條件共同作用于跳閘，這就引發(fā)了通道干擾和故障幾率的問題。
2.允許式高頻保護(hù)的原理
允許式高頻保護(hù)的基本原理是: 在正常運(yùn)行情況下，由本側(cè)向?qū)?cè)送出降低了發(fā)信功率的監(jiān)頻信號(hào)，當(dāng)判定為所保護(hù)的線路內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，將監(jiān)頻信號(hào)自動(dòng)切換為另一頻率的允許跳閘信號(hào)，并同時(shí)將發(fā)信功率提升至滿功率，而本側(cè)判別正方向元件動(dòng)作，又收到對(duì)側(cè)送來的跳頻信號(hào)，即可發(fā)出給本側(cè)斷路器的跳閘命令，簡稱P邏輯。傳輸P邏輯信號(hào)的時(shí)候如果遇到通道中斷，即收不到監(jiān)頻信號(hào)也收不到跳頻信號(hào)，收信側(cè)會(huì)因收不到對(duì)側(cè)發(fā)來的命令信號(hào)而使保護(hù)拒動(dòng)，所以在保護(hù)軟件中設(shè)計(jì)了U邏輯來補(bǔ)充P邏輯，即在判定保護(hù)正方向元件動(dòng)作且發(fā)生的是相間故障，正方向元件動(dòng)作前無監(jiān)頻消失信號(hào)，動(dòng)作后在一定時(shí)間（100ms）內(nèi)即收不到跳頻信號(hào)也收不到監(jiān)頻信號(hào)的條件全部滿足時(shí)也開放跳閘。P邏輯和U邏輯的簡易框圖如圖1所示：
3.實(shí)際應(yīng)用中情況分析
在實(shí)際應(yīng)用中通常按照解除閉鎖的提法，認(rèn)為跳頻信號(hào)和監(jiān)頻消失信號(hào)都是允許跳閘的命令，只要保護(hù)正方向元件動(dòng)作，收到跳頻信號(hào)和監(jiān)頻消失信號(hào)一定是保護(hù)范圍內(nèi)故障，就應(yīng)該跳閘，所以將跳頻信號(hào)和監(jiān)頻消失信號(hào)并聯(lián)接入線路保護(hù)裝置（11型、101型等）的收信輸入開入量。但是跳頻信號(hào)是發(fā)送功率較大的高頻信號(hào)，通道上不易產(chǎn)生大功率相同頻率干擾信號(hào)，載波機(jī)本身也有較好的抗干擾措施，而監(jiān)頻消失信號(hào)（是指沒收到監(jiān)頻信號(hào)）的原因有，一是通道中斷收不到監(jiān)頻信號(hào)，二是因?yàn)楸O(jiān)頻信號(hào)發(fā)信功率較低，受其它功率較高頻率信號(hào)的干擾，影響監(jiān)頻信號(hào)的發(fā)送與接收，兩者監(jiān)頻信號(hào)消失有區(qū)別的。
實(shí)際應(yīng)用接線后形成的邏輯框圖如圖2所示：
圖中以信號(hào)存在或保護(hù)動(dòng)作為“1”狀態(tài)，以信號(hào)消失或保護(hù)不動(dòng)作為“0”狀態(tài)。
4.事故實(shí)例與分析
4.1事故前運(yùn)行方式如圖3所示：
4.2事故經(jīng)過
電廠側(cè)2212、2211開關(guān)未運(yùn)行，2213開關(guān)與對(duì)側(cè)變電所連接運(yùn)行，七民線變電所側(cè)相鄰線路A相接地，七民線電廠側(cè)允許式微機(jī)高頻保護(hù)誤動(dòng)作，跳開七民線2213開關(guān)A相，2213開關(guān)重合閘動(dòng)作，A相重合成功。
4.3 七民線允許式微機(jī)高頻保護(hù)動(dòng)作過程
七民線微機(jī)高頻保護(hù)是由北京四方公司生產(chǎn)的CSL101A型微機(jī)保護(hù)和ABB公司的載波機(jī)及NSD550音頻接口裝置組成，高頻保護(hù)為允許式高頻保護(hù)，載波通道為相相耦合方式，高頻保護(hù)邏輯框圖如上面所介紹的現(xiàn)場實(shí)際接線框圖。
由故障錄波圖分析，零序電流二次值大于高頻保護(hù)3I0電流定值，達(dá)到高頻保護(hù)啟動(dòng)重要任務(wù)，高頻保護(hù)判斷為正方向A相故障，達(dá)到高頻保護(hù)動(dòng)作值。
對(duì)比載波機(jī)裝置的故障記錄和故障錄波器的故障記錄，確認(rèn)在保護(hù)啟動(dòng)后NSD550音頻接口裝置既收不到跳頻信號(hào)又收不到監(jiān)頻信號(hào)，通道中斷，發(fā)出“unblocking”（U命令）解除保護(hù)閉鎖信號(hào)約155ms，由于此命令接點(diǎn)與允許跳閘命令（P命令）接點(diǎn)并聯(lián)后接入微機(jī)保護(hù)，相當(dāng)于微機(jī)高頻保護(hù)收到允許跳閘命令。
上述情況滿足了允許式高頻保護(hù)的動(dòng)作條件，至使保護(hù)動(dòng)作。
4.4動(dòng)作原因分析
拋開監(jiān)頻消失信號(hào)與跳頻信號(hào)是否可以并接的問題，從錄波圖故障時(shí)間與收信時(shí)間表的對(duì)比可以得出：保護(hù)裝置本身的動(dòng)作是正確的，音頻接口裝置NSD550誤發(fā)出unblocking命令是允許式高頻保護(hù)誤動(dòng)的直接原因。因?yàn)樵诒Ｗo(hù)范圍外故障及保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生單相故障，都不會(huì)中斷相相耦合高頻通道的高頻信號(hào)的傳輸。經(jīng)廠家試驗(yàn)證實(shí)誤發(fā)出unblocking命令是干擾信號(hào)引起的。
當(dāng)然，如果考慮到高頻通道可能受干擾影響，按照保護(hù)裝置生產(chǎn)廠家的建議，把跳頻信號(hào)P命令和監(jiān)頻消失信號(hào)U命令分開，把監(jiān)頻消失信號(hào)跳閘命令加上了以下閉鎖條件:
（1）保護(hù)起動(dòng)前有監(jiān)頻信號(hào)
（2）正方向元件動(dòng)作
（3）發(fā)生相間故障
（4）在保護(hù)起動(dòng)100ms內(nèi)有監(jiān)頻消失信號(hào)
那么只有在保護(hù)區(qū)外發(fā)生相間故障時(shí)，并且正好趕上此時(shí)受干擾影響而監(jiān)頻信號(hào)消失，在100ms內(nèi)誤來U命令，保護(hù)才能誤動(dòng)。由于電力系統(tǒng)的故障90%是單相接地故障，因此這種接線可降低保護(hù)裝置誤動(dòng)的機(jī)率。所以說，將P命令與U命令并接是本次保護(hù)誤動(dòng)的又一主要原因。
5.結(jié)論
以上事故實(shí)例分析可知: 允許式高頻保護(hù)如果考慮干擾影響，從原理上有保護(hù)范圍外相間故障誤動(dòng)的幾率，所以建議采取以下措施來減少或消除保護(hù)的誤動(dòng)作。
(1)找出干擾源并降低或消除它，這是zui基本的解決方法。
(2)保護(hù)用的載波通道一定要采用相相耦合方式。
(3)適當(dāng)降低U信號(hào)的動(dòng)作門限，使載波機(jī)在受到較小的干擾，監(jiān)頻信號(hào)功率衰減較小時(shí)，不發(fā)監(jiān)頻消失信號(hào)。
(4)適當(dāng)增加U信號(hào)的啟動(dòng)時(shí)間，避免短時(shí)間干擾。
(5)unblocking（解除閉鎖）命令要與相間保護(hù)配合跳閘，不要與單相保護(hù)配合。