通過數字化變電站電壓并列及時處理直流接地故障

陳哲 向琪 陳敏捷

摘要：介紹了數字化變電站技術和傳統變電站電壓并列的區別。利用一起220千伏變電站PT智能組件柜直流接地故障查找，對數字化變電站技術和傳統變電站電壓并列優缺點進行了分析和對比，利用數字化電壓并列，大大縮短了直流接地處理時間，簡化了工作流程，保障人身、電網安全。

關鍵詞：數字化變電站 直流接地 電壓并列 安全

中圖分類號： U664 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）01（c）-0000-00

近年來，隨著數字化變電站技術廣泛的應用，其建立在IEC 61850通信規范基礎上，由智能化一次設備、網絡化二次設備分層構建，能夠代替常規變電站并完成相應母線二次電壓的并列功能。隨著電子技術和光纖通訊的快速發展，信號傳輸途徑逐漸由光纜代替，這樣的做法有許多優點。

1 傳統變電站與數字化變電站電壓并列對比介紹

1.1 常規變電站中電壓并列

在常規變電站中，一般通過開關設備（母聯斷路器或隔離刀閘）的輔助觸點與中間繼電器構成的硬件觸點回路完成二次電壓的并列。常規電壓并列/切換裝置的缺陷主要在于開關設備輔助觸點或中間繼電器觸點的接觸不良容易造成電壓并列/切換失敗、保護誤動、二次回路失壓、和PT二次電壓反充電等事故。PT二次電壓在并列時，首先要操作一次設備，并列把手打到合位，隔離刀閘常開輔助觸點、母聯斷路器串聯后啟動中間繼電器，用中間繼電器導通PT并列回路實現電壓并列。

1.2 數字化變電站中電壓并列

數字變電站中由合并單元（MU）通過軟件邏輯判別機制控制母線電壓并列。數字化變電站由“三層兩網”構建，是按照IEC 61850標準定義的。即站控層與間隔層之間通過100 Mbit/s以太網共享信息，間隔層和過程層之間目前廣泛基于過程總線的IEC 61850-9-2標準實現網絡通信，由母線電壓合并單元接收母線EVT的電壓量和智能單元的開關量（包括各種斷路器、刀閘的位置信息等），根據原來設定的判別邏輯實現電壓并列，并列后的母線電壓送到間隔合并單元，并在其中完成電壓切換，從而選擇合適的母線電壓送至間隔層的保護測控、計量、故障錄波等設備。

2實例分析

某大雨天晚上10點，某220千伏變電站直流接地報警，接地電阻為0Ω，正母對地220V，負母對地電壓為0V，變電站220千伏為室外GIS設備。直流操作系統使用的是絕緣運行的方式，如果出現一點接地，一般不會有大的危險發生，但是必須進行及時處理，如果出現另一點也接地，繼電保護就會出現拒動、誤動的情況。在實際操作中，直流接地不僅會出現繼電保護拒動、誤動的現象，而且還會出現大面積的系統瓦解以及停電的現象。因此，在直流接地時，如果發生故障，一定要盡快查找原因，找到故障點，讓它恢復正常的運行狀態。直流接地一般采用拉路查找的方法，拉路查找法雖簡便直接，但存在一定的安全風險。

在查找直流接地故障之前，必須認真分析發生故障的原因，進而確定查找的具體位置和目標。因為當天下大雨了，發生直流接地，具體分析應該是220千伏設備區發生直流接地，在查找故障原因時，通過直流接地故障探測儀器等相關設備，進行精細的查找，并且在允許的范圍內，瞬間斷開某一回路，觀察該回路監察裝置的表針、信號是否消失。如果觀察結果沒有消失，則說明回路一切正常，再斷開其他回路進行精細的查找；如果觀察結果是消失，那么可以說明直流故障點就在回路之上。在系統允許的范圍之內，先斷開可疑的回路，再按順序斷開其他回路；或者先瞬間斷開運行回路，再斷開已經運行多年的回路；或者先斷開備用回路，再斷開運行回路，再或者先斷開比較安全的回路，再斷開重要的回路。這樣反復查找，就會找到故障點。

利用瞬間拉合空開，查到是220千伏II母PT智能組件柜直流接地故障，本站220千伏電壓并列裝置為南瑞繼保生產的PCS-221N-G-H2常規母線電壓合并單元，此時母聯開關及刀閘均處于合位時，且母線1PT刀閘合位，滿足電壓并列條件，PT合并單元上“母聯1合位”和“母線1PT隔刀合位”指示燈亮，將電壓并列把手（4QK）打到“強制I母電壓”，此時“母線2電壓已并列” 指示燈亮，II母使用I母電壓。因為數字站電壓并列是軟件并列，不管實際二次有無模擬量都可以并列，此時可以直接斷開裝置電源檢查，最終查到原因是熱交換器直流信號線碰到智能組件柜金屬外殼，導致直流接地，通過處理，直流接地故障消失。

3結語

利用電壓并列裝置，大大縮短了直流接地處理時間，簡化了工作流程，保障人身、電網安全。如果是傳統母線二次并列，則需停用運行中的電壓互感器，同時還要注意以下項措施： 必須進行相應的電壓切換；停用相關的繼電保護和自動裝置； 防止反充電，拿下電壓互感器低壓側熔斷器； 低壓負荷全部斷開后，再斷開互感器一次側電源。不但不能第一時間處理故障，安全措施也很復雜。雖然在電力系統中，直流接地故障是不可避免的，但是在對直流接地故障進行分析、查找、總結中也發現，很多故障都是可以預防的。因此，在實際操作中，我們必須重視直流接地故障產生的原因、危害，并且用正確的方法對它進行處理，從而保障電網系統安全穩定地運行。

參考文獻

[1] 黃燦，鄭建勇，梅軍等，基于 FPGA 的數字化變電站電壓并列與切換設計，電力系統保護與控制，2010.

[2] PCS-221N-G-H2常規母線電壓合并單元說明書，南京：南瑞繼保電氣有限公司.

[3]賴嵩汕，淺談直流接地故障的原因、危害及處理，電源技術應用，2013.