2號主變低壓側(cè)接地保護功能及閉鎖邏輯優(yōu)化

陳澤升

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山064309）

0 引言

潘家口電廠變頻器為高-高接線方式，2號機發(fā)變組保護改造前裝置型號為DRS COMPACT2，由于變頻器抽水啟動過程中產(chǎn)生大量諧波干擾，尤其以3次諧波為主，影響裝置內(nèi)部對主變低壓側(cè)接地保護功能的邏輯判斷。改造前保護作用于報警，變頻器抽水啟動時會發(fā)報警信息，影響工作人員對事故的判斷，也會對值守人員的監(jiān)盤造成誤導(dǎo)。本文提出主變低壓側(cè)接地保護功能優(yōu)化，對2號機保護裝置進行改造，利用不同于目前裝置的邏輯算法，排除3次諧波分量對主變低壓側(cè)接地保護的干擾，根據(jù)設(shè)備試運后效果分析，同時優(yōu)化閉鎖邏輯，解決了變頻器抽水啟動該保護誤報警問題，實現(xiàn)主變低壓側(cè)接地保護功能正常投入和應(yīng)用。

1 實施背景

潘家口電廠目前使用的繼電保護裝置是DRS COMPACT2系列產(chǎn)品，至今已運行11年之久，逐漸暴露出設(shè)備老化、超周期運行以及設(shè)計缺陷等問題，尤其以主變低壓側(cè)接地保護最為嚴重，幾年前出現(xiàn)過在變頻器抽水啟動過程中，由于3次諧波分量的干擾，造成主變低壓側(cè)接地保護動作，跳開主變高壓側(cè)開關(guān)的情況。為避免不正常動作事件的再次發(fā)生，目前潘家口電廠主變低壓側(cè)接地保護僅投入報警信號，但變頻器抽水啟動時仍會發(fā)出報警信息，在一定程度誤導(dǎo)值守人員的監(jiān)盤，也會影響工作人員對“主變低壓側(cè)接地保護”判斷的準確性。

根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計，潘家口電廠變頻器抽水啟動過程中主變低壓側(cè)接地保護誤報警率較高，達到80%以上，如抽水啟動成功后不及時復(fù)歸報警信號，抽水運行中，若發(fā)生主變低壓側(cè)接地故障，將不能及時發(fā)現(xiàn)。鑒于該型號繼電保護裝置的特點，頻繁復(fù)歸此信號存在復(fù)歸按鈕卡澀后，裝置進入調(diào)試模式，容易引起保護誤動作跳閘，產(chǎn)生設(shè)備事件。主變低壓側(cè)接地保護報警及動作的正確性，直接影響主變設(shè)備的安全運行，因此研究主變低壓側(cè)接地保護功能邏輯的優(yōu)化，消除3次諧波分量造成的誤報警或誤動作，對保障機變組安全運行具有重要意義。

2 問題原因排查及功能優(yōu)化

采集變頻器啟動過程中保護裝置錄取的主變低壓側(cè)接地保護報警時的波形，如圖1所示，進行頻譜分析，查找報警原因。

圖1 主變低壓側(cè)接地保護報警時波形

從圖2波形頻譜分析結(jié)果可以看出，主要包含2種頻率分量，較大的頻率分量為150Hz電壓分量，其幅值約為74V（有效值52V），較小的頻率分量是55Hz分量，幅值約為13.4V（有效值9.47V）。主變低壓側(cè)接地保護整定的定值為：零序電壓動作值16V，報警的原理是因為所采用的相量算法，受3次諧波影響較大，相量計算結(jié)果超過定值而導(dǎo)致報警。

圖2 對波形頻譜分析結(jié)果

原裝置內(nèi)部的邏輯計算設(shè)計時，沒有考慮3次諧波對此保護的干擾，在算法上只設(shè)置了報警及跳閘的定值，沒有區(qū)分工頻分量和其他諧波分量，導(dǎo)致潘家口電廠主變低壓側(cè)接地保護在變頻器啟動（變頻器輸出側(cè)斷路器05手車開關(guān)合位）時，由于零序電壓值達到動作值而發(fā)生誤報警及動作。

為消除3次諧波分量對主變低壓側(cè)接地保護的影響，重新設(shè)計保護邏輯，在此基礎(chǔ)上使用改進后的相量算法，在計算過程中，區(qū)分出工頻分量和其他諧波分量，在改造后PCS-985GW裝置中，只需考慮工頻零序分量的電壓值即可，通過裝置計算，零序電壓不再受3次諧波的干擾。為達到優(yōu)化的效果，裝置中引入全波傅氏算法來進行計算，這種算法的優(yōu)勢在于，計算后能很好的濾除3次諧波，從而消除3次諧波對主變低壓側(cè)接地保護的影響。

將改造前變頻器啟動過程中的波形重新錄入優(yōu)化后的保護裝置，在整個啟動過程中的波形下，主變低壓側(cè)接地保護未發(fā)出報警及跳閘信號，但需要進一步通過改造后試運來驗證。

3 結(jié)合現(xiàn)場優(yōu)化閉鎖邏輯

保護改造后試運，通過觀察裝置仍然一定程度存在上述問題，不能完全排除3次諧波干擾，即零序電壓會升高到保護啟動值，但未達到報警延時，為了保證徹底解決主變低壓側(cè)接地保護誤發(fā)報警信號的情況，同時設(shè)計一套閉鎖方式，即：變頻器抽水啟動過程（05手車開關(guān)合位）中，將主變低壓側(cè)接地保護可靠閉鎖，而變頻器不啟動（05手車開關(guān)分位）時，此保護正常投入。

改造后的保護裝置對程序采用非開放式，即不能擅自修改閉鎖邏輯。如果只修改控制字，將是一個非常復(fù)雜的過程，即在變頻器啟動（05手車開關(guān)合位）時將控制字設(shè)置在“0”，在變頻器不啟動（05手車開關(guān)分位）時將控制字設(shè)置在“1”，這個方法不能解決此問題，還可能造成其他問題的出現(xiàn)。如果要解決此問題，需增加閉鎖邏輯，就要從軟件程序上入手，將05手車開關(guān)合位信號接入裝置，在裝置收到05手車開關(guān)合位信號時，不啟動主變低壓側(cè)接地保護功能，在裝置沒有收到05手車開關(guān)合位信號時，此保護功能正常投入，程序設(shè)計邏輯框圖如圖3所示。

圖3 程序設(shè)計邏輯框圖

4 實施效果

本文通過優(yōu)化保護功能及閉鎖邏輯解決了此問題，投運后主變低壓側(cè)接地保護再無誤報警現(xiàn)象發(fā)生。

5 總結(jié)

使用高-高接線方式的變頻器，在抽水啟動過程中不可避免的出現(xiàn)3次、5次及多次諧波的干擾，其中以3次諧波為主，由于3次諧波的零序特性，使變頻器啟動過程中零序電壓達到主變低壓側(cè)接地保護定值，而使此保護受干擾誤報警動作現(xiàn)象。本文提出的保護功能及閉鎖邏輯優(yōu)化很好地解決了主變低壓側(cè)接地保護誤報警問題，對存在類似問題的其他單位提供了一個很好的借鑒材料，同時提高本廠保護裝置的動作正確性。