220 kV 母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)異常啟動(dòng)原因探究

凌沖

(國(guó)網(wǎng)湖南電力公司益陽(yáng)供電分公司，湖南益陽(yáng)413000)

母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要系統(tǒng)設(shè)備，其運(yùn)行的安全性、可靠性對(duì)保證整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的安全具有決定性的意義。

在一次母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)專(zhuān)業(yè)巡視中發(fā)現(xiàn)B相差動(dòng)保護(hù)異常啟動(dòng)，對(duì)啟動(dòng)原因進(jìn)行分析與探究，找到母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)裝置存在深層次缺陷——備用采樣通道零漂系數(shù)出錯(cuò)導(dǎo)致采樣異常，當(dāng)母線(xiàn)互聯(lián)壓板投入后，軟件設(shè)計(jì)在處理備用通道異常采樣數(shù)據(jù)時(shí)無(wú)有效隔離措施，導(dǎo)致母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)誤啟動(dòng)。由于該缺陷隱含在裝置內(nèi)，正常巡視是很難發(fā)現(xiàn)的，如不及時(shí)處理，在外部因素的配合下很容易發(fā)生一次母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。本文提出在對(duì)母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)檢修工作時(shí)要重視備用通道的零漂與采樣，在對(duì)母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)巡視時(shí)不僅要關(guān)注各通道的有效值，還要查看分析采樣點(diǎn)值，同時(shí)為保護(hù)設(shè)備廠(chǎng)家優(yōu)化軟硬設(shè)計(jì)提供寶貴的思路。

防止母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)不正確動(dòng)作的發(fā)生是繼電保護(hù)工作的重點(diǎn)。差動(dòng)保護(hù)跳閘出口是在差流啟動(dòng)、差流出口與電壓動(dòng)作共同作用下完成。其中電壓是防止差動(dòng)誤出口的閉鎖條件，但又是相對(duì)開(kāi)放的，區(qū)外故障或系統(tǒng)擾動(dòng)均可以造成母線(xiàn)保護(hù)裝置電壓動(dòng)作，正常情況下差流異常或差動(dòng)啟動(dòng)要引起足夠的重視。

1 異常現(xiàn)象檢查分析

1.1 現(xiàn)象描述與裝置檢查

2016年 3月 1日，對(duì) 220 kV沅江變電站220 kV CSC150母線(xiàn)差動(dòng)作保護(hù)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)巡視時(shí)，發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置發(fā)出告警信號(hào)，告警報(bào)文。提示B相差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)。

隨即檢查各間隔電流實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，電流、電壓的有效值、相序正確，大差、小差均為零，檢查外部開(kāi)入正確，保護(hù)定值校核正確，裝置無(wú)異常的保護(hù)自檢信息，唯有不同的是投入了互聯(lián)壓板，當(dāng)時(shí)母線(xiàn)已倒向單母運(yùn)行。為防止保護(hù)誤動(dòng)發(fā)生，當(dāng)即申請(qǐng)退出保護(hù)出口壓板，測(cè)試互聯(lián)壓板投入退出，保護(hù)裝置開(kāi)入反映正確。投入互聯(lián)壓板保護(hù)啟動(dòng)，退出互聯(lián)壓板啟動(dòng)返回，但是兩種狀態(tài)下保護(hù)裝置顯示各通道采樣的有效值是一致的。單從現(xiàn)象看差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)與互聯(lián)壓板有關(guān)，在經(jīng)過(guò)與設(shè)備開(kāi)發(fā)組溝通后，認(rèn)為互聯(lián)壓板只是保護(hù)啟動(dòng)的一個(gè)誘因，不是根本原因。

1.2 采樣點(diǎn)值與錄波圖分析

打印采樣點(diǎn)值逐個(gè)通道檢查，發(fā)現(xiàn)第3個(gè)間隔電流通道B相采樣異常。CPU3為差動(dòng)啟動(dòng)處理器，Ib3＝29.06 A；CPU4為差動(dòng)出口處理器，Ib3＝0.376 9 A。

由于第3個(gè)間隔為備用間隔，外部無(wú)電流接入回路，正常情況只有一點(diǎn)零漂值，區(qū)間 (－0.001，0.001)。不難看出，采樣點(diǎn)值反映為一直流分量，檢測(cè)未發(fā)現(xiàn)外部回路存在直流量輸入。

采樣點(diǎn)值異常，而沒(méi)有差流，是因?yàn)檠b置各通道輸入為交流量，交流采樣計(jì)算將直流分量絕大部分被濾除掉了，所以Ib3通道計(jì)算得到的有效值近似為零，因此差流仍為零。

差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)故障錄波如圖1所示。模擬量電流通道Ib3有一個(gè)正向直流分量，量程已滿(mǎn)格29.06 A，開(kāi)關(guān)量1——保護(hù)啟動(dòng)已發(fā)生變位。保護(hù)裝置軟件邏輯已滿(mǎn)足B相差動(dòng)保護(hù)條件，原因是通道Ib3存在一個(gè)異常的直流分量。作為備用通道，這個(gè)直流分量可以認(rèn)為通道零漂，說(shuō)明當(dāng)時(shí)通道Ib3零漂已出現(xiàn)了問(wèn)題。

圖1 差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)錄波圖

2 通道零漂調(diào)整與模擬測(cè)試

2.1 零漂調(diào)整

通道零漂系數(shù)大多在設(shè)備出廠(chǎng)前或新設(shè)備投運(yùn)前完成校驗(yàn)，屬于廠(chǎng)家內(nèi)部參數(shù)，用戶(hù)不得隨意更改。檢查發(fā)現(xiàn)保護(hù)裝置Ib3通道的零漂調(diào)整系數(shù)與其他通道不一樣，其他通道為 0.01，而 Ib3為1.7。單獨(dú)校正通道Ib3零漂系數(shù)，然后打印采樣點(diǎn)值，啟動(dòng)CPU3(Ib3)所有點(diǎn)值全變成0，出口CPU4(Ib3)點(diǎn)值在 (－0.001，0.001)范圍內(nèi)。恢復(fù)所有運(yùn)行間隔電流回路，投入互聯(lián)壓板，裝置未發(fā)生差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)，進(jìn)一步說(shuō)明備用間隔通道Ib3零漂異常是造成差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)的直接原因。

2.2 模擬測(cè)試

在第3個(gè)備用間隔加入三相電流進(jìn)行校核測(cè)試，結(jié)果CPU3(Ib3)采樣全為零，CPU4采樣正確。說(shuō)明CPU3插件硬件回路出現(xiàn)問(wèn)題或在零漂系數(shù)校正后軟件與硬件失配。裝置斷電重啟，效果還是一樣，進(jìn)一步說(shuō)明啟動(dòng)CPU3第三間隔Ib3通道采樣故障。再次查看零漂系數(shù)，Ib3返回至1.7，采樣點(diǎn)值復(fù)原，說(shuō)明調(diào)整后Ib3的零漂系數(shù)在裝置失電后不能保存。

3 綜合分析

1)裝置硬件出現(xiàn)不可修復(fù)性故障造成備用通道Ib3采樣異常，啟動(dòng)CPU3(Ib3)不能正常采樣，出口CPU4(Ib3)采樣受制零漂調(diào)整系數(shù)，由于該調(diào)整系數(shù)在裝置失電后不能保存，同樣會(huì)出現(xiàn)采樣異常的可能，因此裝置失電后必須重新調(diào)整零漂系數(shù)，否則影響保護(hù)正常運(yùn)行。

2)投入互聯(lián)壓板出現(xiàn)B相差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)是因?yàn)楸Ｗo(hù)軟件計(jì)算邏輯發(fā)生了變化，備用通道的零漂采樣也參與差動(dòng)電流計(jì)算，另外，裝置軟硬件對(duì)直流分量不能有效濾除。所以，差動(dòng)保護(hù)軟件設(shè)計(jì)存在不足，在考慮母線(xiàn)互聯(lián)情況下未有效隔離備用間隔零漂值。

3)保護(hù)裝置自檢功能存在缺陷，電流通道采樣點(diǎn)值達(dá)到滿(mǎn)量程而不產(chǎn)生自檢報(bào)告或彈出告警信息，給巡檢設(shè)備帶來(lái)不便。因此，檢查巡視同類(lèi)保護(hù)裝置時(shí)不能只關(guān)注各通道的有效值、大差、小差及制動(dòng)電流，還要打印查看各通道的采樣點(diǎn)值，包括備用通道。

4 處理措施

1)加強(qiáng)對(duì)同類(lèi)母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)的運(yùn)行巡視，不僅要查看各電流通道的有效值，還要打印并分析所有通道的采樣點(diǎn)值，發(fā)現(xiàn)異常要及時(shí)調(diào)整零漂系數(shù)。

2)發(fā)現(xiàn)零漂系數(shù)在裝置失電后失效的同類(lèi)設(shè)備盡可能減少裝置電源重啟，裝置失電后必須重新校驗(yàn)零漂系數(shù)，并進(jìn)行模擬測(cè)試，正常后方可投運(yùn)。

3)短期內(nèi)無(wú)更換計(jì)劃應(yīng)督促裝置生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)行軟、硬件升級(jí)，不能升級(jí)或升級(jí)后不能完成解決問(wèn)題的裝置應(yīng)盡快安排整體更換。

5 結(jié)語(yǔ)

母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)是變電站重要的二次設(shè)備，也是保證電網(wǎng)安全的重要系統(tǒng)設(shè)備，所以要確保穩(wěn)定運(yùn)行。裝置缺陷隱蔽性很強(qiáng)，一旦爆發(fā)，會(huì)造成母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)的嚴(yán)重后果，因此要把設(shè)備隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

〔1〕國(guó)家電力調(diào)度通信中心.國(guó)家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)保護(hù)培訓(xùn)教材 (下冊(cè))〔M〕.北京:中國(guó)電力出版社，2009.

〔2〕薛峰.電網(wǎng)繼電保護(hù)事故處理及案例分析 〔M〕.北京:中國(guó)電力出版社，2012.

〔3〕國(guó)家電網(wǎng)公司.國(guó)家電網(wǎng)公司安全隱患排除治理范例 (變電分冊(cè))〔M〕.北京:中國(guó)電力出版社，2013.

〔4〕朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù) (第三版) 〔M〕.北京:中國(guó)電力出版社，2005.

〔5〕國(guó)家電力調(diào)度控制中心.繼電保護(hù)反措?yún)R編 〔M〕.北京:中國(guó)電力出版社，2016.