220kV母線保護優化研究

馬文英

摘 ? 要：為提高電力系統的運行穩定性，母線保護相關標準越來越嚴格。雖然微機型母線保護成效顯著，然而母線不同的接線方式、設計問題、實際操作等因素會對母線運行帶來一定的負面影響。文章根據當前220kV母線保護面臨的問題，提出了母線間隔單元隔離開關接點故障時的母線保護優化方案，實現對220kV母線保護的優化。

關鍵詞：220kV ?母線保護 ?優化研究 ?失靈保護

中圖分類號：TM773;TM63 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（b）-0051-02

作為關鍵的電力組件，母線用于電能的聚集、配送，母線的運行狀態直接關系到電力系統的運行安全。尤其是高壓母線是確保電力系統穩定運轉的關鍵部件。母線的運行受老化、污染、操作失誤等多重因素的影響，一旦母線出現故障會嚴重影響電力系統的運行，帶來巨大的損失，甚至造成嚴重安全事故。基于此，本文根據隔離開關輔助接點故障類型及其對母線保護的影響對220kV母線保護優化方案進行了研究。

1 ?隔離開關輔助接點故障分析

兩條母線的主線連接方式，因為用到的間隔元件需按照實際情況頻繁切換，母線運行方式的改變對小差的影響很大，對大差的影響很小。小差電流計算會跟隨間隔元件的切換而切換，這就需要母線保護具備良好的自動適應系統運行狀態變化的能力，省去人工操作，避免人為失誤，從而有效確保母線差動保護。隔離開關閉合狀態下，母線保護裝置識別開關的狀態為斷開，出現接點不良故障;開關斷開狀態下，母線保護裝置識別其狀態為閉合，出現接點粘連故障;母線保護裝置對隔離開關狀態的識別在閉合/斷開之間不停切換，出現接點抖動故障。

隔離開關輔助接點故障對母線保護的影響如下。

本次研究的220kV母線接線方式為雙母線，通過隔離開關輔助接點實現母線保護，因為大差保護母線運行方式的影響，因此，接點故障對大差保護沒有影響，然而小差保護和母線的運行方式有關，接點出錯會影響母線保護的選擇，下面具體分析一下雙母線運行存在的問題。

（1）接點不良對母線保護的影響。與母線連接的元件接觸不良會導致其電流值漏算，如果此元件和電源一側相連或負荷較高就有一定幾率使得母線保護選擇失靈，保護動作無法完成。當母線上某元件處于倒閘操作狀態時，雙母線上的隔離開關均閉合，這是部分電流走元件的隔離開關不走母聯開關，如果接點不良，母線保護裝置誤認為母線正常。

（2）接點粘連對母線保護的影響。某元件倒閘之后，如存在接點粘連，此時如果母線故障，母線保護裝置誤判母線互聯，將動作于雙母線的元件。如某元件停止運行，隔離開關斷開，此時如存在接點粘連，元件再次運行于母線上時，母線保護裝置誤判母線互聯，導致故障范圍擴大。

（3）接點抖動對母線保護的影響。接點抖動會造成母線保護設備誤判母線的運行狀態，如不及時排除接點抖動故障，其對母線運行的影響視隔離開關以及母線保護識別情況而定。

為有效避免出現上述問題，母線保護應該實現高頻率的運行方式檢測，以便第一時間發現和糾正排除隔離開關輔助接點導致的故障。

2 ?針對隔離開關輔助連接點故障的母線保護優化方案

（1）通過接點組合來判斷，也就是在母線保護中實現常開隔離開關，常閉接點，這種方案效果比較理想，但成本會顯著提升，且操作人員的工作壓力和相關計算量也會大大增加，因此，該方案不適用，通常不采用。

（2）在母線保護裝置中增設母線運行方式模擬盤，模擬設備的一次運行狀態。通過“強制分合”開關進行模擬，如果接點故障，可以通過強制分合開關控制母線運行方式的切換。在實際運行中，母線保護裝置需要對運行方式進行高頻率檢測，如果監測到運行狀態與實際情況不符時，母線保護裝置將告警。

隔離開關輔助接點故障判斷依據具體表現如下。

（1）接點斷開時間隔單元存在電流。

判斷依據：與母線相連的間隔元件接點斷開，且二次電流互感器電流值非0時，存在接點不良的問題。在實踐中可以判斷利用該判斷依據判斷接點故障，但不能糾正錯誤。

（2）大差電流與小差電流不相等。

根據計算得到的小差電流判別其和實際運行是否匹配，正常狀態下，電網的小差電流處于平衡，但是僅僅根據小差電流來判斷無法滿足實際需要，因此，需要結合大差電流值與小差電流值進行比較判斷，也就是在接點工作正常的前提下，如果同時刻同數據源的大差電流和雙母線小差電流之和相等，表示接點無故障。反之，如果兩者不相等，則表示接點存在故障。

（3）母線是否互聯。

盡管母線互聯時可以利用上述判別依據判斷接點是否故障，但無法判斷母線是否互聯。在倒閘操作時，母線互聯的情況下，假若出現區內故障，母線保護將作用于母線上的全部斷路器，通過計算故障母線的小差電流，部分電流經過隔離開關流入兩條母線，且具備一定的分配系數，因此，小差電流之和同樣存在電流值，由此獲得判斷母線互聯的判斷依據，即雙母線小差電流都不為0，同時隔離開關輔助接點因為大差電流不計入經過母線互聯的電流值，當母線互聯斷線依然可以滿足上述判別依據，而非像別的單元斷線時會對大差電流造成顯著影響，造成母線保護出現錯誤動作，因此，母差保護不會因母線互聯斷線出現閉鎖保護，但會影響到母線保護選擇性，如果出現區內故障則會造成錯誤切斷正常的母線。因此，如果母線互聯斷線時，母線保護將對母線進行互聯處理，將其統統切斷，這樣會擴展故障范圍，但能夠確保母線保護正常動作，保護不會拒動，減小了故障損失，滿足電網的需求。

（4）接點抖動的判別依據。

在實踐中，短期內不可能存在反正操作某一個隔離開關的情況，可以借助計算機統計對單元隔離開關的位置變化，如果開關短期內多次重復變位，則表示當開關接點存在抖動情況。為了防止誤判，判別時間可以設置為10ms。

軟件解決方案：為了準確判斷接點故障并解決故障。需要滿足兩個假設。一是存在接點故障時都會被檢測出來，對于大部分輕載線路其二次電流值會被檢測到，如果其對側存在電流，一旦出現故障，必定會被母線保護裝置檢測到。而母線保護裝置對空載間隔單元、未投運單元的誤判不會對電網運行帶來不利影響。二是同時刻（短于4ms）僅僅存在一次故障。由于各個母線間隔單元的隔離開關輔助接點引入保護裝置的整體結構獨立，同原因不會導致多接點故障，只有同一單元的兩個隔離開關輔助接點同時出錯才會失效;只有對空載元件的輔助接點出錯才不會被檢測到，但并不影響其對下一 時刻接點是否出錯的判斷。隨著一次設備制造水平的不斷發展，二次回路接線工藝的不斷提升，同一時刻出現兩個隔離開關輔助接點故障可能性非常小。

3 ?結語

綜上所述，在電廠、變電站的電力設備中，母線保護的作用至關重要，隨著電力事業的發展，母線保護技術的發展也不斷加快，對母線保護的技術要求越來越高。因此，為了確保電力系統的正常運行，必須提高母線保護裝置的可靠性，實用性，以實現智能化母線保護，采用人工智能技術優化母線保護方案，以保證母線保護的可靠運行。

參考文獻

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