抽蓄機組保護PT斷線閉鎖功能的增設及校驗

劉玉玉，陳靈峰，陸 靚

（華東桐柏抽水蓄能發電有限責任公司，浙江 天臺317200）

1 引言

當機組保護用電壓互感器二次回路斷線（以下簡稱PT斷線）時，會造成保護電壓采樣的異常，嚴重時會導致某些利用電壓量進行整定的保護功能誤動，造成此類保護動作出口跳機，從而影響機組的安全穩定運行。因此對于機組保護來說，需要配置PT二次回路斷線閉鎖功能，使其不會因為PT斷線造成相關保護誤動跳機；同時發出報警信號，便于運維人員在最短的時間內采取最恰當的措施，將PT斷線造成的影響降到最低。

2 PT斷線與相關保護功能動作情況的分析

以某抽蓄電站機組保護為例，分析PT斷線后相關保護功能的動作情況。

2.1 低頻保護（81 G-A）

低頻保護雖然采用欠量判據，它的正常工作范圍是線電壓在70～140 V之間，通過檢測所采電壓的頻率來確定是否達到頻率的動作值（48 Hz），因此只要電壓采樣的頻率保持50 Hz，即使PT斷線，也不會引起低頻保護誤動。

2.2 相序保護（47 G/M-A）

相序保護采用過量判據（保護動作值為線電壓50 V），且檢測的是電壓的相序，即機組發電時，負序電壓達到整定值，保護動作；機組抽水時，正序電壓達到整定值，保護動作。正常情況下，當PT一相斷線時，其測得的負序（或正序）線電壓為33.33 V，低于保護動作值，因此保護不會動作；而當PT兩相甚至三相斷線時，負序（或正序）電壓更低，也不會造成保護誤動。

2.3 過電壓保護（59 G-A）

過電壓采用過量判據，I段動作值120 V，II段動作值130 V。PT二次回路斷線后，測得的電壓量均不可能造成過電壓保護動作。

2.4 發電方向逆功率保護（32 G-A）

逆功率保護定值為-5%PN，它與功率的方向（即電流的方向）有關，正常發電時，機端電流流向系統，因此即使出現PT二次回路斷線的情況，機組有功功率也不會達到整定值，因此發電方向逆功率保護不會動作。

2.5 低阻抗保護（21 G-A）

低阻抗保護具有過電流閉鎖功能（Current Interlock），其整定值為0.87 A。也就是說，只要機組正常運行，機端電流達不到0.87 A，即使由于PT二次回路斷線，造成測量阻抗值低于整定阻抗值，低阻抗保護也不會動作。

2.6 過激磁保護（59/81 G-B）

過激磁保護無論是定時限段還是反時限段，PT二次回路斷線后，其線電壓值都達不到整定值，因此，過激磁保護不會動作。

2.7 失步保護（78 G/M-B）

失步保護與滑極次數有關，PT斷線對滑極次數無影響。

2.8 失磁保護（40 G/M-A）

發生PT斷線后，失磁保護測得的電壓量減小，而機端電流還是正常運行時的電流，機端測量阻抗就有可能會落在動作阻抗圓內，因此失磁保護在PT二次回路斷線時有可能會誤動作。

2.9 水泵低功率保護（37 M_underpow）

水泵低功率保護的整定值為30%PN，當機組處于正常抽水工況時，水泵低功率保護閉鎖解除，機端電流正常。若此時出現PT斷線，該保護測得的電壓采樣值減小，根據公式P=UIcosφ，則低功率保護有可能會因為低于整定值而誤動。

由此可得相關保護動作情況與PT斷線的關系，如表1所示：

表1 PT斷線與相關保護功能的動作情況

通過以上分析可知，失磁保護（40 G/M-A）、水泵低功率保護（37 M_underpow）在PT斷線時都有可能誤動，因此這兩種保護都需增設PT斷線閉鎖功能。

3 PT斷線判斷邏輯及定值

根據式（1）、式（2），機組正常運行時，機端采集到的電壓、電流三相對稱，負序含量理論上都為零。

當PT二次回路發生斷線時，將出現較大的負序電壓；而負序電流，在僅PT二次回路斷線，一次設備及電流采樣回路正常運行時，IA、IB、IC為三相對稱正序電流，得到的負序電流I2很小，與機組正常運行時基本相同，根據這一特點，得出診斷PT二次回路斷線的邏輯，如圖1。

由于抽蓄機組具有發電和抽水兩種工況，因此，需在這兩種工況下均設置PT斷線閉鎖功能，分別為60 G（發電方向PT二次回路斷線）和60 M（抽水方向二次回路斷線），定值見表2。

圖1 PT二次回路斷線判斷邏輯

表2 60 G/60 M的整定值

4 PT斷線閉鎖功能增設

4.1 失磁保護

對于失磁保護（40 G/M-A），在判斷出PT二次回路發生斷線即60 G/60 M動作時，需將40 G/M-A閉鎖，邏輯圖如圖2。PT斷線閉鎖功能與失磁保護在時間上配合，現40 G/M-AⅠ段動作延時1 s，Ⅱ段動作延時3 s，60 G/M瞬時動作無延時。

圖2 60 G/M對40 G/M-A的閉鎖邏輯

4.2 水泵低功率保護

水泵低功率保護（37 M_underpow），除設置PT二次回路斷線的閉鎖條件外，還增加了在PT二次回路空開跳閘時的閉鎖條件，通過引入PT二次回路空開的常開輔助接點實現，作為PT MCB tripped報警信號。

將37 M_underpow新增的兩個閉鎖條件與原閉鎖條件取或，作為新的水泵低功率保護閉鎖條件，如圖3。

圖3 60 M及PT MCB tripped對37 M_underpow保護的閉鎖邏輯

5 PT斷線閉鎖功能測試及現場試驗

5.1 測試PT斷線后對40 G的閉鎖情況

將40 G_BLOCK的閉鎖解除，外加電壓、電流使得發電方向失磁保護動作，用保護軟件DRS-WIN在開關量輸出矩陣中強制“60 G”為“1”，40 G被閉鎖，保護返回；強制“60 G”為“0”，40 G解除閉鎖，保護再次動作。

5.2 測試PT斷線后對40 M的閉鎖情況

將40 M_BLOCK的閉鎖解除，外加電壓、電流使得抽水方向失磁保護動作，用保護軟件DRS-WIN在開關量輸出矩陣中強制“60 M”為“1”，40 M被閉鎖，保護返回；強制“60 M”為“0”，40 M解除閉鎖，保護再次動作。

5.3 測試PT斷線后對37 M的閉鎖情況

解除37 M閉鎖條件，外加電壓、電流量，使得37 M復歸，降低電流值，37 M動作后，挑開引入PT MCB tripped報警信號的端子：JA02-X0001：140、154，模擬PT二次回路空開跳閘，37 M復歸；合上JA02-X0001：140、154 號端子，37 M 動作；繼續保持37 M動作，強制60 M為“1”，37 M復歸。

6 總結

機組保護PT斷線閉鎖功能增設后，經對PT斷線閉鎖功能的定值及邏輯檢驗，當PT二次回路發生斷線時，能可靠閉鎖40 G、40 M、37 M，避免保護誤動。增加PT斷線功能后的保護軟件為新版本，該電站繼電保護與監控系統采用IEC104通信協議，需檢查設置新版本軟件的通信地址，確保保護裝置與監控系統上位機、現地單元通信正常，確保機組的安全運行。