电力系统输电线路故障中,多为雷击、鸟害、风偏以及舞动等造成的瞬时性故障。当故障切除,待断路器去游离结束后,开关自行合上,快速恢复供电[1-4]。此外,亦有部分永久性故障,如击穿、线路搭接以及异物缠绕等,即使再次合上断路器,由于故障未消除,致使线路保护再次跳闸。随着智能站的发展,光纤传输替代传统的二次电缆回路,保护通过智能终端实现各功能出口,容量更高,速度更快,优势明显,处于上升阶段。但对于重合及闭锁功能的配置尚无定论,无统一标准[5-9]。本文针对基建和运行中所遇到的问题,结合具体实例,提出合理的建议。

常规220kV及以上线路保护均为双重化配置,每套保护具备完善的功能,电气上相对独立,可保证线路可靠、安全、稳定运行。对于重合闸配置,各地域之间的方案不尽相同,但其核心实为一致,即瞬时故障后快速可靠的重合。其中较为典型的配置方案如图1所示,当仅投入A套重合闸,若A套母线保护处于检修或退出状态,B套母线保护动作跳闸后,为防止A套重合闸通过位置不对应出口误重合,因此需要将B套的永跳重动接点可靠接入A套。当两套保护均按单重设计,则需要两套保护之间的互闭重,如图中虚线部分。

目前,随着智能站的发展,“六统一”中明确规定,两套保护不允许有GOOSE网络联系,重合闸无法再通过“借用”的模式实现重合,故配置方案发生些许变化。当仅投入单套重合闸,应优先考虑重合闸出口速度快者;当双套均投入重合功能,要考虑到两者之间配合的互闭重问题。

220kV线路保护发跳闸、重合命令至智能终端用于跳合开关,同时开关返回闭重到保护装置。500kV线路保护发跳令到智能终端用于跳闸,断保发跳令和闭重于智能终端实现跟跳和重合,线路保护发闭重于断保实现过电压和收信远跳闭锁重合功能,其动作行为如图2所示。除此之外,线路保护均有一路闭重发至智能终端,用于加强可靠性,如线路保护A套判距离三段动作永跳,而B套后备未动,在检测出开关位置异常后通过位置不对应起动重合,致使开关合于永久性故障。解决方案是利用原光纤通道,附加一路线路保护发至智能终端的闭重虚端子,A套智能终端收到闭重后通过硬电缆连接至B套智能终端,实现判别不一致时优先闭重,其智能终端互闭重将在后续章节中予以重点介绍。

保护有单重、三重以及综重等多种方式,实现输电线路的单相重合闸或三相重合闸,变电站可根据故障严重程度和运行模式引入闭重方式。重合闸有保护动作启动和开关位置不对应两种启动方式,由于各厂家的固有属性和逻辑计算等原因,其启动和出口时间存在稍许差异,现有的运行方式中,两套保护装置配合使用时基本采取一套重合闸,当无重合功能的保护装置判别应重合时需“借用”另一套保护的重合通道,以防止发生二次重合。在单套重合的选取中,要优选整定时间一致的情况下出口更为快速的保护装置,其动作迅速,结论需由现场试验数据得出。以220kV许继WXH-803（A套）和南瑞PCS-931（B套）保护配合,双套重合均正常投入,以单跳单重方式为例,重合闸起动至出口时间整定为500ms。

试验1：待WXH装置重合允许灯点亮,模拟A套合并单元（MU）给WXH装置加单相A故障量,WXH单跳单重、面板重合灯亮,B套PCS装置无反应。

试验2：待PCS装置重合允许灯点亮,模拟B套合并单元给PCS装置加单相A故障量,PCS单跳单重、面板重合灯亮,A套WXH装置亦单跳单重、面板重合灯亮。其动作情况如图3所示。

动作情况1：在WXH加单相故障,跳闸过程中,A套保护瞬时（7ms）单跳、重合动作,开关随后处于分位,TWJ = 1,504ms后重合出口,544ms后开关合位。

动作情况2：在PCS加单相故障,跳闸过程中,B套保护瞬时（7ms）单跳、重合动作,开关随后处于分位,TWJ = 1,568ms后重合出口,545ms后开关合位。

通过动作波形和报文分析可知,WXH重合闸动作及出口速度要快于PCS保护。故当A套加故障量,开关跳开,TWJ = 1,B套PCS判为开关偷跳,通过位置不对应起动重合,其动作持续时间为568ms,此时开关已于544ms时闭合,TWJ消失,重合返回,不会出口,故出现A套重合动作并点灯而B套无反应。反之,当PCS加单相故障量,545ms后开关合位,TWJ = 1被A套WXH所感知,并在503ms后重合出口,实现了两套重合均动作,均点面板灯效果。

母差开出三路GOOSE,两路发往线路保护用于远跳和远传信号,对端线路保护收到远跳加自身判据后永跳闭重,另一路开出到本间隔支路智能终端,直接闭重。传统回路中,线路操作箱收到母差永跳TJR后,驱动接点闭合返回一路三跳起动失灵到母差保护,该功能与线路保护单跳及起动失灵回路重复且时间延长,在智能站中将其取消,如图4中虚线所示。

试验及动作情况1：WXH线路保护差动退出,A套线路保护MU加永久单相故障,A套WBH母差保护动作。通过解析报文,A套智能终端收到母差保护开入闭锁命令;A套线路保护收到智能终端上返的闭重报文。同时B套智能终端收到A套开入的闭重命令,线路保护收到B套智能终端上返的闭重报文。对PCS进行试验,动作情况亦然。

试验及动作情况2：WXH装置重合允许灯点亮后,给WXH装置加相间AB故障量,保护三跳不重。B套智能终端收到闭重命令,PCS保护装置有闭锁报文。

通过试验结果可知,当AB套判别不一致时,优选以闭重为先,无论是线路保护自身判别三跳,亦或是母差保护开入,在闭锁本装置重合同时,应可靠通过智能终端之间形成互闭重。

装置在多种情况下可产生闭重信号,通过GOOSE发布给重合装置,如测控遥分命令或手跳开入、测控遥合命令或手合开入、保护TJR或TJF三跳命令、以及收到保护GOOSE闭重命令或闭锁重合闸开入动作。

智能站闭重方式总体逻辑如图5所示,根据标准双重化原则,A套保护（含保护装置、重合闸装置、智能终端）与B套保护完全独立。对于智能操作箱或智能终端,接收本套线路保护装置发出的跳闸及闭重信号,同时也通过电缆连线接收另外一套智能终端的闭重信号,两个信号取“或”逻辑关系,形成内部“闭重”标志,继而发至另一套智能终端。同时,插件上提供独立常开触点,如开出BSCH为重合闸放电信号触点输出,外加连片后对另一套重合闸进行放电。双重标准配置的GOOSE网络之间无任何联系,仅仅通过智能终端实现闭重,符合互相独立的配置原则。

智能站取消传统的二次电缆回路,取而代之的是传输速度更为快捷、输送容量更加宽广的光纤通道。合并单元和智能终端均置于户外,各装置之间通过光纤来传输SV采集量和GOOSE信号,其重合闸配置方案应根据实际运行模式做出调整和变化。

（1）线路保护与智能终端比常规站多一路闭重虚端子,在两套保护之间判断结果冲突时,优选闭锁,加强可靠性。

（2）当两套装置均具备智能判出已重合功能,如本套重合闸装置检测到线路有电流时,重合自动返回并放电,则该装置可以和其他可智能判出已重合的保护装置同时使用。当不满足同时并行要求,首选投入在同等条件下更快出口的保护装置。

（3）两套装置均投入重合闸时,必须通过硬电缆连线将两套智能终端相连接,实现互闭重功能,该方法保证两系统之间无GOOSE交叉关系,同时,实现了两装置间的重合闸放电功能。