投運前繼電保護向量檢查技術在智能變電站的應用

李鐵成 ，張兵海，張 立，曹樹江，郝曉光，趙宇皓

(1.河北省電力公司電力科學研究院，石家莊 050021；2.河北省電力調度控制中心，石家莊 050021)

電子式互感器的應用是智能變電站區別于常規變電站的主要特征，智能變電站中光纖取代了原有的二次電纜，所有采樣值信息依靠光纖傳遞。常規變電站采用的點極性、核相試驗方法已經不再適用于智能變電站，在新設備投運前，對于一次通流通壓方式的變電站，采用向量檢測方法將有效的解決智能變電站向量檢查的難題[1-4]。

1 向量檢查技術在智能變電站與常規變電站應用的區別

1.1 采樣值傳輸方式與極性確定

常規變電站采樣值采用二次電纜傳輸模擬量5 A或1 A信號至保護裝置的方式，一旦互感器安裝與抽頭選取固定，極性也隨之能夠固定，電流互感器的極性只與互感器本身及二次回路接線正確性有關[5]。

智能變電站采用電子式互感器，電子式互感器通過遠端模塊將數字量發送到合并單元，經合并單元合并后再分發給各相應保護裝置，整個傳輸過程中采樣值傳輸的都是數字量。在合并單元中可以隨意設置采樣值的極性，這既是電子式互感器的優點，也是在調試過程中難以控制的難點。目前，對電子式互感器極性的確認還沒有有效的辦法，一次系統通流通壓的方式將是解決電子式互感器極性及光纖回路正確性的有效可行的途徑。

1.2 二次回路接線正確性

常規變電站采樣值經互感器傳遞至端子箱，再經端子箱轉接至相關二次設備，通過在端子箱對二次回路通流通壓的方式可以驗證電流電壓回路至保護裝置的正確性[6]。智能變電站采用光纖傳輸信號，遠端模塊、合并單元、保護裝置的采樣值利用光纖連接，光纖回路需要通過對遠端模塊通流通壓來驗證其配置與接線的正確性。因此，智能變電站二次回路正確性驗證與常規變電站有著本質的區別。

2 向量檢查技術在智能變電站的應用

2.1 電源點與接線位置

目前，新建智能變電站考慮經濟效益，高壓側與中壓側多采用GIS接線方式，該次試驗智能變電站為室內GIS型，高壓側與中壓側一次設備均采用GIS布置。考慮GIS型變電站只有主變壓器與出線側具備連接試驗線的可能，在考慮盡量少移動重型設備的原則下，選取在主變壓器高中壓側套管作為電源點，線路出線引線處作為試驗負載連接點。

2.2 試驗范圍

利用試驗系統進行了以下檢驗：220 kV線路保護(含縱差保護)、220 kV母線保護、主變壓器保護、110 kV線路保護、110 kV母差保護、10 kV線路保護、10 kV母差保護。由于低壓側出線均處于封閉狀態，試驗中沒有進行主變壓器低壓側后備保護的試驗。另外，由于該試驗系統只提供一路電源輸出，在空載試驗的過程中只進行了核相試驗，未進行雙電源定相試驗。

2.3 試驗原理與試驗數據

試驗原理見圖1。

圖1 投運前繼電保護向量檢查試驗技術原理

根據預先理論計算的數據進行試驗，在相關二次裝置上讀取數據，由于智能變電站保護裝置采用光纖傳輸數字量，所有信息需要通過相關裝置讀取，傳統的卡鉗表不能應用于智能變電站，這也是在智能變電站開展繼電保護向量檢測的重要特點。以變電站220 kV系統為例，試驗設備的接入位置宜選擇在變壓器220 kV側套管引線處、220 kV線路側接入試驗電抗器，變壓器運行在雙母線之一母線、線路運行于另一母線，可以試驗到的繼電保護有：變壓器高壓側后備保護、母線保護、線路保護(本側)。相關試驗數據見表1-表4。

表1 220 kV線路試驗數據

間隔變比U相(A∠V)V相(A∠V)W相(A∠V)220 kVⅡ母PT0.234∠0°0.244∠239°0.245∠118°220 kV線路2000/50.083∠270°0.083∠150°0.083∠31°

注：試驗地點為220 kV線路保護WXH803。

表2 220 kV母差保護試驗數據

間隔變比U相(A∠V)V相(A∠V)W相(A∠V)220 kV 222線路2000/50.05∠270°0.07∠148°0.07∠242號主進2122000/50.06∠99°0.06∠330°0.06∠214°220 kV母聯2022000/50.06∠99°0.06∠328°0.07∠215°Ⅰ母小差000Ⅱ母小差000大差000

注：試驗地點為220 kV母差RCS915。

表3 220 kV線路保護光差向量試驗數據

間隔變比U相(A∠V)V相(A∠V)W相(A∠V)本側電流2000/50.09∠280°0.09∠157°0.09∠41°對側電流2000/50.11∠112°0.09∠348°0.11∠228°差流0.020.000.00

注：220 kV線路保護名稱為222間隔PCS931。

表4 3號主變壓器短路試驗數據

間隔變比U相(A∠V)V相(A∠V)W相(A∠V)主變壓器中壓側電壓0.37∠200°0.37∠79°0.36∠318°主變壓器高壓側2132000/50.036∠47°0.036∠283°0.037∠166°主變壓器中壓側1131000/50.042∠259°0.043∠138°0.043∠19°差動電流0.0060.0070.008

注：保護名稱為3號主變壓器WBH-801A柜。

以上4個表中只給出雙套保護中一套的試驗數據，試驗檢查的保護向量正確，試驗數據滿足向量檢查的要求。

3 應用中發現的問題

3.1 電壓合并單元數字量輸入光纖接線錯誤

在進行某線路保護向量檢查試驗的過程中，發現電壓相序錯誤，經檢查為線路間隔合并單元電壓輸入光纖相序錯誤，屬于誤接線。

3.2 電壓互感器遠端模塊虛接

在進行某線路保護向量檢查試驗的過程中，保護裝置顯示無某相電壓，經檢查為線路電壓互感器遠端模塊小電壓模擬量輸入回路接線異常，導致裝置無電壓顯示，經檢查判斷遠端模塊質量出現問題，建議更換。

3.3 2臺主變壓器保護差動極性錯誤

在進行變壓器保護向量檢查過程中，變壓器中低壓側保護極性錯誤。主變壓器保護高壓側為全光纖互感器，低壓側為常規互感器，兩側極性不一致導致差動電流異常，調試時及時更換極性。

3.4 110 kV母差保護母聯電流極性配置錯誤

在進行110 kV母差保護的向量檢查過程中，母聯保護電流極性錯誤，經檢查為母差保護中對母聯電流的極性設置錯誤，屬于定值配置錯誤。

4 結束語

通過以上分析可以看出，投運前繼電保護向量檢查試驗技術不僅能夠應用于常規變電站，智能變電站的應用更有意義。利用一次系統通流通壓的投運前繼電保護向量檢查技術，能夠對智能變電站的二次回路及相關配置進行全面檢查，有效解決了智能變電站向量檢查的難題。

參考文獻：

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