杨国生;桂强;张烈;徐凯;阮思烨
【摘 要】线路纵联保护对通道依赖性较高,通道的运行情况直接影响保护的动作效果,进而影响电网的安全稳定运行.从双通道线路纵联保护的原理入手,分析不同实现方式的优缺点,详细对比了国内外主流保护厂家生产该类装置的实现方式,介绍了双通道线路纵联保护在国内两大电网公司的应用情况,在此基础上提出了适用于双通道纵联线路保护的分析评价指标.通过配置冗余保护通道,双通道线路纵联保护的可靠性更高,建议加大双通道线路纵联保护在500 kV及以上电压等级系统的推广使用力度,并对其配置及运行情况进行科学合理的评价,及时发现运行过程中存在的薄弱环节,确保电网的安全稳定运行.%The channel operation condition directly affects the action of line protection, thereby affecting the safe and stable operation of power grids. Starting with the principle of dual channel line protection, analyzing the advantages of dual channel line protection device, the devices made by several main manufacturers of home and abroad is compared in detail. This study also introduces the application of dual channel line protection in the two major power grids in China, and proposes several evaluation indexes of the dual channel line protection. It is suggested to increase the use of dual channel line protection in 500 kV and above voltage system, and make a scientific and reasonable evaluation of their configuration and operation. The purpose is to find out the weakness in the operation process and ensure the safety and stability of the power grids.
【期刊名称】《中国电力》 【年(卷),期】2018(051)006 【总页数】6页(P77-82)
【关键词】电力系统;电网安全;电网运行;线路保护;光纤通道;双通道;评价指标 【作 者】杨国生;桂强;张烈;徐凯;阮思烨
【作者单位】电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司),北京 100192;华北电力大学,北京102206;华东电网有限公司,上海 200120;电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司),北京 100192;国家电力调度控制中心,北京 100031;国家电力调度控制中心,北京 100031 【正文语种】中 文 【中图分类】TM734 0 引言
目前，220 kV及以上电压等级的输电线路普遍采用全线速动且满足选择性的纵联保护，其依赖于线路两侧电气量的实时对比，因此对保护通道提出了较高要求。近年来，随着超、特高压电网的迅速发展，电网运行对继电保护装置的“四性”原则也提出更高的要求。随着光纤通道在电力领域的普及，原理简单、可靠的电流差动保护得到了广泛应用，线路保护对通道质量和性能的依赖程度大大提高。通过配置冗余通道的方式可以在一定程度上降低线路纵联保护对通道的依赖程度，进而提高其运行可靠性，降低电网运行风险[1-7]。本文从双通道线路纵联保护的原理入手，对比国内、外主流厂家的装置实现方式，介绍双通道线路纵联保护装置在国内两大
电网的应用情况，在此基础上针对性地提出适用于双通道线路纵联保护的评价指标。 1 原理及优势
双通道线路纵联保护装置的实现方式主要包括内置式和外置式2种。 1.1 内置式
内置式即一套保护装置可实现对2条通信通道传输信息的处理，并提供给保护功能模块进行计算，在一路通道发生问题时不影响保护装置的整体运行；但最终出口仍由启动元件把关，启动元件独立设计，即传统单通道装置的防误动架构（或措施）不变，确保了整套保护装置的安全性和可靠性。
选取南瑞继保、国电南自、四方继保、许继电气、长园深瑞、国电南瑞以及ABB共7个厂家生产的双通道线路纵联差动保护装置进行比较分析[8]（国内厂家生产的产品均符合国家电网公司企业标准Q/GDW 1161—2014《线路保护及辅助装置标准化设计规范》的要求），分别介绍如下。 1.1.1 工作方式
7个厂家生产装置的分相电流差动保护功能与通道通信的配合方式不同，具体可分为2种：（1）保护功能和通道模块均双重化配置。保护功能及通道通信完全独立，任一通道对应的保护功能动作即可出口，一路通道异常仅闭锁该通道对应的保护功能，对另一路通道对应的保护功能没有影响。（2）两路通道双发双收，保护模块择优选用数据。发送端装置通过两路通道发送相同的数据，接收端装置在接收数据同时比较两路通道的优劣。双通道正常运行时，保护装置仅使用已判断出的优通道数据进行计算，而当该通道出现异常时，则使用另一路正常通道传输的数据。 1.1.2 实现方式
根据工作方式的不同，7个厂家生产的保护装置实现方式也各有不同，主要分为以下2种：
（1）配置两套主保护逻辑，与双通道一一对应，分别设置通道一主保护、通道二
主保护投入退出压板，其出口逻辑详见图1。
图 1 方式1装置典型出口逻辑框图Fig. 1 Typical trip logic diagram of Method 1
（2）配置一套主保护逻辑，同时对应两个通道，分别设置主保护的控制字和各通道的投入退出压板，其出口逻辑详见图2。
图 2 方式2装置典型出口逻辑框图Fig. 2 Typical trip logic diagram of Method 2注：通道一和通道二传输的数据质量需要经过设定逻辑优选后，供保护逻辑计算使用。 1.2 外置式
外置式即在保护装置与通道设备之间配置独立的双通道切换装置，将保护信号通过不同路由的通道发送到对侧。切换装置正常运行时，保持对通道运行状态的实时监控，根据监控数据决定设备运行及通道切换的策略，必要时进行通道切换。典型应用示例分别如图3所示。
图 3 典型应用示例：双通道复用Fig. 3 Typical application: Dual channel multiplexing
外置方式无需对原有的保护装置或通信系统进行改造，即可使原来的单通道保护装置实现“双路由”运行，使保护通道的可靠性得到显著提高。其改造成本较低、现场施工也较为简单，可应用于各电压等级的继电保护通道“双路由”改造。但在使用外置式切换装置时存在下述风险：（1）保护装置上电后切换装置不同步会导致保护误动；（2）备用通道延时增加，调整切换装置缓存后会引起保护装置误动[9-11]。
1.3 技术优势
（1）通道配置更为灵活。保护装置可以按照预设逻辑选择通道，因此其通道配置可以更加灵活，既可以双通道都采用复用通道，也可以双通道都采用专用通道，还
可以专用通道、复用通道混合配置。
（2）减少保护装置的停运时间，提高电网运行可靠性。双通道线路纵联保护在一路通道发生异常时，仍有另一路通道保障保护装置的正常运行，提高了线路主保护的投运率，进而提高电网运行可靠性。
（3）降低通道问题导致保护拒动或延时动作的可能性，提高保护装置的动作可靠性。由于通道回路涉及环节较多，一些隐性故障难以及时发现，可能造成单通道保护装置拒动或延时动作；而双通道线路纵联保护则可以在一定程度上避免此类问题。 2 双通道线路纵联保护的应用情况 2.1 国家电网公司
截至2015年11月，国家电网公司500 kV及以上电压等级线路纵联保护装置共计6 849套，其中双通道线路纵联保护装置1 764套，占全部500 kV及以上电压等级线路纵联保护装置的25.76%。各区域电网双通道线路纵联保护的应用情况详如表1所示[12-13]。其中，华东、华中电网由于其电网自身及电力通信网发展迅速，并且较早使用双通道线路纵联保护，因此该类装置的占比较高。
表 1 国家电网公司各区域电网500 kV及以上电压等级双通道线路纵联保护应用情况Table 1 Dual channel line pilot protection application in 500 kV and above voltage system of each area grid in SGCC 2.2 南方电网公司
截至2015年11月，南方电网公司全部500 kV线路均已配置双通道线路纵联保护；21.44%的220 kV线路配置了双通道线路纵联保护，其中，贵州电网公司在2008年冰灾后，加大了线路保护双通道改造力度，配置双通道线路纵联保护的220 kV线路占比达到85%。 2.3 国家电网公司华东分中心 2.3.1 保护及通道配置情况
截至2015年11月，华东分中心调度管理的500 kV及以上电压等级线路474条，全部线路均配置了双套线路纵联保护（详见表2）。其中，全部1 000 kV线路纵联保护均配置了双通道（复用2 Mbit/s 光纤通道），908套500 kV线路纵联保护配置了双通道（详见表3）。
表 2 500 kV及以上电压等级线路保护配置情况Table 2 Line protection configuration in 500 kV and higher voltage system
表 3 500 kV线路纵联保护通道配置情况Table 3 Channel configuration of line pilot protection in 500 kV system 2.3.2 线路纵联保护通道运行情况
2009年1月至2015年11月，华东分中心调度管理的500 kV线路纵联保护装置共上传告警信号418次，告警事件对线路保护运行的影响情况详见表4。 表 4 500 kV线路纵联保护通道告警事件影响情况Table 4 Alarm events influence of line pilot protection channel in 500 kV system
2015年，通信专业开展设备维护、通道调整等日常工作共382次，由于所涉线路保护配置了冗余通道，保护装置运行均未受到影响。 3 双通道线路纵联保护评价指标
评价指标应具有明确、可测量、可被观察等特性。双通道线路纵联保护的评价指标侧重于评价保护自身的装备情况以及通道异常对线路纵联保护运行造成的影响[14-23]。结合双通道线路纵联保护的特点以及通道的应用情况，可提出3类评价指标分别针对保护装置的通道配置情况、通道自身的运行情况以及保护装置与通道的综合运行情况进行评价。
3.1 保护装置的通道配置情况评价指标
光纤通道因具有抗电磁干扰能力强、绝缘性能好、传输频带宽以及损耗小等特点，现已成为线路纵联保护首选通信方式，线路纵联保护光纤化率和双通道配置率可以
反映220 kV及以上电压等级系统线路纵联保护的通道配置情况，计算公式为
3.2 通道运行情况评价指标
线路纵联保护通道的运行情况直接影响保护装置的运行状态，进而影响电网的安全可靠运行。线路保护通道的月投运率反映1个自然月内所有线路纵联保护通道正常运行的时长占其应运行时长的比例，计算公式为
3.3 纵联保护装置与通道综合运行情况评价指标
为确保电网安全稳定运行，在通道中断、误码率高等异常情况下，线路纵联保护需退出运行。线路保护通道异常停运率用于计算1个自然月内所有通道异常导致的线路纵联保护装置停运时长占其应运行时长的比例，计算公式为
式（1）～（4）中的各项数据均可通过对继电保护统计分析及运行管理系统（该系统由中国电力科学研究院有限公司设计开发，于2012年在国家电网公司各省级及以上级别调度单位覆盖应用）中线路保护配置及相关缺陷信息进行统计获得。 以某省截至2015年年底500 kV系统线路纵联保护配置信息及2015年12月的实际运行数据为例（具体数据详见表5），计算上述各项指标如下。
表 5 某省电网公司截至2015年底500 kV系统线路纵联保护配置及运行情况Table 5 A provincial electric power company line pilot protection configuration and operation data in 500 kV system by the end of 2015 4 结语
与传统单通道保护相比，双通道线路纵联保护可充分利用通信通道资源，在一路通道异常时，仍能保证保护的正常运行，有效降低通道异常对保护运行的影响，进而
提高电网运行的可靠性。但部分双通道线路保护装置在其原理设计、适用范围等方面仍存在一定的提升空间，生产厂家需充分重视用户的需求，深入研究保护装置的原理与技术要求，不断提高双通道线路纵联保护装置的性能。
此外，建议加大500 kV及以上电压等级双通道线路纵联保护的推广使用力度，提高线路保护的整体装备水平；对双通道线路纵联保护配置及运行情况进行科学合理的评价，及时发现其在运行过程中存在的薄弱环节，确保电网的稳定运行。 参考文献：
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