周 程， 李桂枝， 柯春根， 戎 瑜

(國網(wǎng)馬鞍山供電公司 運檢中心， 安徽 馬鞍山 243000)

220kV線路跳閘引起的通信設(shè)備接地故障分析

周 程， 李桂枝， 柯春根， 戎 瑜

(國網(wǎng)馬鞍山供電公司 運檢中心， 安徽 馬鞍山 243000)

以一起220kV線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，線路縱聯(lián)保護正確跳閘為例，文章分析了在線路發(fā)生接地故障期間，由于本線路復(fù)用光纖通道中通信設(shè)備接地不良對2M數(shù)字信號產(chǎn)生干擾，從而引起保護收信抖動。為了提高復(fù)用通道傳輸信息的可靠性，文章對通信設(shè)備可靠接地提出了改進的方案。

220kV線路保護；復(fù)用光纖通道；通信設(shè)備接地；2M誤碼

0 引言

目前，安徽省220kV線路縱聯(lián)保護的通道類型主要有兩種：一是高頻通道；二是光纖通道。高頻通道通信容量小，通道擁擠的矛盾比較突出，對于同桿并架雙回線發(fā)生跨線故障時存在選相困難。而光纖通道通信容量大，且不受電磁干擾，可以構(gòu)成分相式的縱聯(lián)保護通道[1]。由于光纖通道的優(yōu)越性，我省計劃在十三五期間將光纖通道利用率達到90%以上。光纖通道分為隨線路架設(shè)的OPGW光纜構(gòu)成的專用光纖通道和基于SDH等通信加工設(shè)備的復(fù)用光纖通道。由于線路架設(shè)的OPGW光纜資源有限，且根據(jù)220kV線路保護主保護雙重化原則的要求，兩套線路主保護需要采用不同的通道路由，越來越多的線路保護不得不采用基于SDH設(shè)備的復(fù)用光纖通道[2]。

基于SDH設(shè)備的復(fù)用光纖通道是由數(shù)字配線架實現(xiàn)2M信號的連接，通過SDH設(shè)備將2M信號或以太網(wǎng)信號與光信號實現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換，并經(jīng)過光配線架實現(xiàn)光信號的連接，由光纜傳送到對端站[3，4]。此通道是由-48V直流電源構(gòu)建的弱電回路，在線路發(fā)生接地故障時，傳輸設(shè)備和同軸電纜屏蔽層的接地不良[5]，將會對2M的數(shù)字信號存在干擾而產(chǎn)生誤碼，隨著復(fù)用光纖通道的應(yīng)用，2M數(shù)字信號抗干擾問題越來越受到重視[6]。本文依據(jù)對一起220kV線路保護故障錄波報告進行分析，對光配線架、SDH設(shè)備、數(shù)字配線架和-48V通信電源系統(tǒng)的接地總結(jié)了經(jīng)驗，并提出了改進措施。

1 事件簡介

2015年6月安徽省馬鞍山市220kV長龍山變電站的220kV線路當(dāng)長4831發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，C相接地短路。線路主保護快速動作，跳開C相開關(guān)，重合閘動作，開關(guān)重合成功，保護裝置正確動作。當(dāng)長4831線路允許式縱聯(lián)保護RCS902A動作報告如圖1所示。

通過對故障波形分析可以得出以下幾點：

(1) 在C相發(fā)生故障至開關(guān)跳開期間，RCS902A保護裝置的收信存在抖動，有若干“0->1”和“1->0”的變位報文；而裝置的發(fā)信無抖動，始終為1。

(2)收信發(fā)生抖動期間，反復(fù)0->1和1->0變位時，為0位均發(fā)生在故障電流瞬時峰值附近，即故障最極端情況下收信為0。

(3)故障發(fā)生過程中，短路電流對收信產(chǎn)生干擾，造成收信不停變位。

2 現(xiàn)場復(fù)用光纖通道檢查

2.1 現(xiàn)場復(fù)用光纖通道的構(gòu)成

變電站內(nèi)220kV線路保護采用復(fù)用光纖通道的有兩套，分別為220kV當(dāng)長4831線微機方向光纖保護和長陽2861線光纖縱差保護。線路4831微機方向光纖保護是由RCS902A和FOX-41B構(gòu)成的允許式線路縱聯(lián)保護，其復(fù)用通道的設(shè)備連接如圖2所示。

RCS902A和FOX-41B之間通過電纜連接，RCS902A給FOX-41B提供啟動發(fā)信空接點，F(xiàn)OX-41B給RCS902A提供收信接點作為保護收信開入量，收信和發(fā)信均由各自裝置的24V光耦電源供電。FOX-41B實現(xiàn)光信號與電信號轉(zhuǎn)換，通過光纖與MUX-2MD連接。MUX-2MD將光信號轉(zhuǎn)換成2M的弱電信號，2M的數(shù)字信號經(jīng)75Ω的同軸電纜上數(shù)字配線架，再通過同軸電纜連接至SDH設(shè)備，SDH設(shè)備將2M的弱電信號匯接成光信號，由尾纖連接至光配線架，通過光纜送到對端站。

變電站內(nèi)另一條220kV線路長陽2861光纖縱差保護通道B為復(fù)用通道，設(shè)備連接如圖3所示。

RCS931GMMV通道B將收、發(fā)光信號通過光纖接至MUX-2MD，通過MUX-2MD轉(zhuǎn)換成2M的弱電信號。

2.2 線路故障發(fā)生期間兩套復(fù)用通道檢查比較

在220kV當(dāng)長4831線路發(fā)生C相接地故障時間段，220kV長陽2861線路無故障，此期間，長陽2861線路光纖縱差保護裝置RCS931GMMV的B通道一直進行通道自檢，發(fā)報警信息。兩套線路保護復(fù)用通道自檢報告分別為表1 RCS-902A(V1.19)超高壓線路保護開入變位報告和表2 RCS931GMMV超高壓線路電流差動保護通道B自檢報告。

表1 RCS-902A(V1.19)超高壓線路保護開入變位報告

表2 RCS931GMMV超高壓線路電流差動保護通道B自檢報告

通過兩套線路保護復(fù)用通道自檢報告比較可以推斷出：在線路發(fā)生故障期間，站內(nèi)不同線路的的兩套復(fù)用光纖通道均受到不同程度的干擾。

2.3 檢查結(jié)論

由上述可知，線路發(fā)生接地故障時，復(fù)用光纖通道的兩端出現(xiàn)設(shè)備對接問題。通過對故障線路復(fù)用通道兩端的通信設(shè)備進行分級自環(huán)回路測試，將兩端MUX-2MD裝置后的2M電接口自環(huán)，此時MUX裝置均無光、電告警，可推斷故障在本端MUX的2M線路與對端MUX的2M線路之間。在SDH網(wǎng)管上對本端2M口分別做“線路側(cè)環(huán)回”和“終端側(cè)環(huán)回”測試，且SDH設(shè)備2M接口無LOS告警，從而排除了光纜故障以及對端2M弱電回路故障。由此可以判斷出故障點在本端的2M弱電回路中，即MUX-2MD與SDH設(shè)備之間。此時用誤碼儀測試2M電路，發(fā)現(xiàn)本端2M誤碼率超過正常范圍。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，本端數(shù)字配線架、SDH設(shè)備以及-48V通信電源等存在接地問題。

3 站內(nèi)通信設(shè)備檢查

3.1 檢查現(xiàn)場裝置分布情況

通過檢查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場的通信設(shè)備分布如圖4所示。

現(xiàn)場的裝置布置以及接地等方面存在不合適的地方，主要有以下幾點：

(1)MUX-2MD安放在保護室，導(dǎo)致MUX-2MD與數(shù)字配線架的同軸電纜連線較長，且同軸電纜在保護室內(nèi)的走線其2M弱電信號易受其他二次電纜(PT、CT電纜)的信號干擾。

(2)RCS-902的SDH設(shè)備安放在保護室，導(dǎo)致數(shù)字配線架與SDH設(shè)備的同軸電纜連線較長。

(3)數(shù)字配線架、SDH設(shè)備以及-48V通信電源的接地不良，會增大2M電路誤碼率。2M電路接頭的同軸電纜屏蔽層也應(yīng)可靠接地，只有屏蔽層也可靠接地才能隔離一切電磁信號對2M信號的干擾，起到屏蔽作用。接地對通信設(shè)備的重要性，每一臺通信設(shè)備都要有良好的接地，才能保證通信設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。

3.2 改進措施

根據(jù)上述檢查分析，此次異常是由通信設(shè)備接地不良導(dǎo)致線路故障后地噪聲對復(fù)用通道造成干擾，增大了2M信號誤碼率。為避免類似情況再次發(fā)生，現(xiàn)場結(jié)合實際情況按照圖5所示對現(xiàn)場的裝置布置進行調(diào)整并改善通信設(shè)備的接地情況，改造要點如下：

(1)MUX-2MD、數(shù)字配線架、SDH設(shè)備以及-48V電源都放在通信室，以減小彼此間的電氣連接距離。

(2)通信室內(nèi)的所有設(shè)備均應(yīng)可靠接地。

(3)保護室、通信室以及一次設(shè)備具有各自獨立的接地網(wǎng)絡(luò)，并最終在公共接地點統(tǒng)一接地。

若現(xiàn)場不具備條件進行以上改造，請優(yōu)先確保MUX-2MD與數(shù)字配線架、SDH設(shè)備以及-48V電源可靠地接到同一個接地網(wǎng)絡(luò)，并盡量縮短同軸電纜的走線長度，以減小與二次電纜間的相互干擾。除此之外，當(dāng)長線保護屏內(nèi)殘留的高頻電纜也應(yīng)盡早卸載。

4 結(jié)束語

輸電線路縱聯(lián)保護是電力系統(tǒng)中實現(xiàn)全線速動的主保護，而保護能否正確動作，除了跟保護裝置的性能良好與否有關(guān)之外，還跟復(fù)用光纖通道中通信設(shè)備能否準(zhǔn)確傳輸線路兩端電氣變化量的信息有著密切的關(guān)系。本文依據(jù)現(xiàn)場一個保護正確動作報文中反映出的問題，進行了深入探討，提出了傳輸通道內(nèi)設(shè)備的抗干擾措施的幾點建議，并應(yīng)用于實際。對通訊設(shè)備的接地以及采用2M數(shù)字通道的光纖保護的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架提出了改進方案。

[1] 李駿年.電力系統(tǒng)繼電保護[M].北京：中國電力出版社, 1993.

[2] 毛婕, 趙萌, 許海文.220kV線路保護通道配置的探討[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2010, 38(7):94-98.

[3] 侯金根, 丁樹義, 吳曉奇.光傳輸設(shè)備對接中誤碼的測試和解決[J].通信技術(shù),2010(9):18-20.

[4] 王曉偉, 郭家益.通信設(shè)備接地質(zhì)量對傳輸信號對接的影響[J].黑龍江科技信息,2007, 27(10):270-276.

[5] 許磊, 李琳.基于電網(wǎng)絡(luò)理論的變電站接地網(wǎng)腐蝕及斷點診斷方法[J].電工技術(shù)學(xué)報, 2012(10):23-24.

[6] 廖峰, 徐聰穎.一起復(fù)用光纖通道告警故障處理及分析[J].電子測試,2014(1):118-121.

[責(zé)任編輯：朱子]

Fault Analysis of Communication Equipment Grounding Caused by 220kV Transmission Line Trip

ZHOUCheng,LIGui-zhi,KEChun-gen,RONGYu

(StateGridMaanshanPowerSupplyCompany,Maanshan243000,China)

Taking a fault in the 220kV transmission line area and the line pilot protection correct trip as an example, the paper analyzes the reason of the receiving jitter on the protection equipment is that the poor communication equipments grounding interfering 2M digital signal in the multiplexing optical fiber channel of this line during the line grounding fault. In order to improve the information transmission reliability of the multiplexed channel, this paper proposes the improvement measures on communication equipment reliable grounding.

220kV transmission line protection; multiplexing optical fiber channel; communication equipment grounding; 2M BER

2015-07-10

周 程(1979-)，男，碩士，工程師，馬鞍山供電公司繼電保護專業(yè)。 李桂枝(1986-)，女，碩士，工程師，馬鞍山供電公司繼電保護專業(yè)。 柯春根(1975-)，男，高級工程師，馬鞍山供電公司運維檢修部。 戎 瑜(1981-)，男，碩士，工程師，馬鞍山供電公司繼電保護專業(yè)。

TMTM774

A

1672-9706(2015)03- 0006- 05