220 kV母差保護(hù)分列邏輯問題分析

吳雪峰，周國慶

（金華電業(yè)局，浙江 金華 321017）

安裝于變電站內(nèi)的母線起著匯集和分配電流的作用，隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，母線上元件數(shù)量越來越多，母線短路電流也在增加，如果不能快速、準(zhǔn)確地切除母線發(fā)生的故障，將給電網(wǎng)系統(tǒng)帶來嚴(yán)重的后果[1]。因此，母線保護(hù)裝置的可靠性關(guān)系到電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

金華變電站是金華地區(qū)的樞紐變電站之一，該站原有的220 kV母線保護(hù)屏已運(yùn)行十幾年，部分元件和二次電纜已經(jīng)老化，為保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定，對(duì)220 kV金華變進(jìn)行了母差雙重化改造。新屏采用浙江電網(wǎng)程序版本統(tǒng)一后的國電南自SGB750以及深圳南瑞的BP－2C。

SGB750型數(shù)字式母線保護(hù)采用比率制動(dòng)的分相差動(dòng)保護(hù)作為主保護(hù)，裝置適用于110～750 kV各電壓等級(jí)的各種接線方式的母線，最大主接線規(guī)模為24單元[2]。鑒于SGB750裝置首次應(yīng)用于金華電網(wǎng)，就保護(hù)裝置及其在調(diào)試投運(yùn)中遇到的問題進(jìn)行了分析。

1 SGB750分列邏輯及出現(xiàn)的問題

1.1 復(fù)合電壓閉鎖功能

母線電壓正常時(shí)閉鎖差動(dòng)保護(hù)和失靈保護(hù)的出口；母線電壓異常且某一電壓特性量（如相電壓突變、相電壓、負(fù)序電壓、零序電壓等）變化達(dá)到靈敏定值U1時(shí)，開放失靈保護(hù)出口回路，達(dá)到較高定值U2時(shí)，開放差動(dòng)保護(hù)出口回路，功能關(guān)系如圖1所示[3]。

圖1 復(fù)合電壓閉鎖

在母聯(lián)斷路器合閘而雙母線并列運(yùn)行狀態(tài)下，裝置對(duì)各段母線電壓分別進(jìn)行監(jiān)測計(jì)算，若任一段母線的復(fù)合電壓閉鎖功能響應(yīng)，則開放母線所有連接單元的出口回路。當(dāng)其中一段母線監(jiān)測到TV斷線時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為用健全母線的電壓監(jiān)測計(jì)算判別結(jié)果作為兩段母線的總復(fù)合電壓閉鎖功能，無須加裝電壓切換開關(guān)。

在母聯(lián)斷路器分閘而雙母線分列運(yùn)行狀態(tài)下，保護(hù)的各段母線出口跳閘回路必須經(jīng)相應(yīng)段復(fù)合電壓閉鎖功能的控制。

1.2 TV斷線判別及電壓切換功能

斷相故障檢測（mU＜3）子功能，用于不間斷地檢測各段母線的三相電壓，當(dāng)母線自產(chǎn)零序電壓大于8 V或三相電壓幅值之和）小于30 V，延時(shí)10 s報(bào)該母線TV斷線。

母線TV斷線時(shí)開放對(duì)應(yīng)母線段的電壓閉鎖元件，TV斷線10 s后當(dāng)系統(tǒng)判定系統(tǒng)雙母線并列運(yùn)行時(shí)，電壓閉鎖元件自動(dòng)切換使用正常母線段電壓決定是否開放電壓閉鎖，判定系統(tǒng)分列運(yùn)行時(shí)不切換，功能關(guān)系如圖2所示。

圖2 電壓切換

1.3 分列邏輯

裝置判斷系統(tǒng)分列運(yùn)行的邏輯：當(dāng)母聯(lián)開關(guān)跳閘位置繼電器接點(diǎn)TWJ閉合及分列壓板投入時(shí)判斷母線分列運(yùn)行，否則判為并列運(yùn)行，如圖3所示。

圖3 分列邏輯

1.4 模擬故障試驗(yàn)

對(duì)SGB750裝置進(jìn)行雙母分列運(yùn)行，母聯(lián)開關(guān)檢修狀態(tài)下的模擬故障試驗(yàn)。

（1）雙母分列運(yùn)行，投入分列壓板，母聯(lián)開關(guān)檢修，拉開母聯(lián)開關(guān)，模擬I母TV斷線，10 s內(nèi)I母發(fā)生故障實(shí)驗(yàn)時(shí)，I母差動(dòng)啟動(dòng)并出口。

（2）雙母分列運(yùn)行，投入分列壓板，母聯(lián)開關(guān)檢修，拉開母聯(lián)開關(guān)，模擬I母TV斷線，10 s后I母發(fā)生故障實(shí)驗(yàn)時(shí)，I母差動(dòng)啟動(dòng)但不出口。

（3）雙母分列運(yùn)行，投入分列壓板，母聯(lián)開關(guān)檢修，合上母聯(lián)開關(guān)，此時(shí)I母TV斷線，I母發(fā)生故障時(shí)I母差動(dòng)啟動(dòng)并出口。

模擬故障（1），I母TV斷線10 s內(nèi)I母故障，由于母線TV斷線時(shí)開放對(duì)應(yīng)母線段的電壓閉鎖元件，所以母差啟動(dòng)并出口。

模擬故障（2），10 s后I母故障，由于母聯(lián)開關(guān)TWJ斷開，系統(tǒng)判母線并列運(yùn)行，復(fù)壓閉鎖自動(dòng)切換到II母正常電壓，導(dǎo)致I母故障時(shí)母差啟動(dòng)但被復(fù)壓閉鎖而無法出口。

模擬故障（3），I母TV斷線，由于TWJ閉合同時(shí)分列壓板投入，系統(tǒng)判母線分列運(yùn)行，不進(jìn)行電壓切換，電壓閉鎖元件開放，母線發(fā)生故障時(shí)正常啟動(dòng)并出口。

1.5 BP-2C母差分列邏輯

BP-2C通過自動(dòng)和手動(dòng)兩種方式判別分列運(yùn)行。自動(dòng)方式是將母聯(lián)開關(guān)的常開和常閉輔助接點(diǎn)引入裝置的端子，若開關(guān)的常開和常閉接點(diǎn)不對(duì)應(yīng)，裝置默認(rèn)為開關(guān)合，同時(shí)發(fā)出開入異常告警信號(hào)；手動(dòng)方式是運(yùn)行人員在母聯(lián)開關(guān)斷開后，投入 “母線分列壓板”，在合母聯(lián)開關(guān)前，退出該壓板。以上兩種方式中，手動(dòng)方式優(yōu)先級(jí)最高。即若投“母線分列壓板”，裝置認(rèn)為母線分列運(yùn)行；若退“母線分列壓板”，裝置根據(jù)自動(dòng)方式判別母線運(yùn)行狀態(tài)。其判別邏輯為“或”門邏輯。

1.6 實(shí)際運(yùn)行中的問題

（1）母聯(lián)開關(guān)檢修時(shí)是允許分合開關(guān)的，母聯(lián)狀態(tài)將經(jīng)常發(fā)生變化，使母差保護(hù)無法判別母線實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)若發(fā)生故障，母差將被閉鎖而無法出口切除故障，造成保護(hù)拒動(dòng)而越級(jí)動(dòng)作，擴(kuò)大故障范圍。

（2）分列運(yùn)行時(shí)若未投入分列壓板，系統(tǒng)判斷并列運(yùn)行。I母TV斷線10 s后I母故障，導(dǎo)致I母差動(dòng)被自動(dòng)切換后的復(fù)壓閉鎖無法出口。

（3）分列運(yùn)行時(shí)，投入分列壓板，母聯(lián)開關(guān)位置量引入錯(cuò)誤（母聯(lián)開關(guān)檢修時(shí)），系統(tǒng)判斷并列運(yùn)行。I母TV斷線10 s后I母故障，將導(dǎo)致I母差動(dòng)被自動(dòng)切換后的復(fù)壓閉鎖而無法出口。

2 解決方案

2.1 方案一

修改母差內(nèi)部判別程序，將系統(tǒng)判別分列運(yùn)行“與”門邏輯改為“或”門邏輯，如圖4。

圖4 修改后的邏輯圖

對(duì)于“與”門邏輯所帶來的問題，改為“或”門邏輯并且分列壓板優(yōu)先后得到解決：

（1）母聯(lián)開關(guān)檢修時(shí)，投入分列壓板，帶開關(guān)試驗(yàn)，母聯(lián)狀態(tài)的變化將不會(huì)使系統(tǒng)誤判母線并列運(yùn)行。

（2）分列運(yùn)行時(shí)若未投入分列壓板，由于跳閘位置繼電器TWJ閉合，系統(tǒng)判分列運(yùn)行。

（3）分列運(yùn)行時(shí)，投入分列壓板，即使母聯(lián)開關(guān)位置量引入錯(cuò)誤，也不會(huì)使系統(tǒng)誤判為并列運(yùn)行。

同時(shí)應(yīng)注意到，將邏輯改為“或”門后，雙母并列運(yùn)行時(shí)，誤投分列壓板應(yīng)發(fā)出異常告警。

2.2 方案二

加裝母聯(lián)跳位壓板。母聯(lián)開關(guān)檢修狀態(tài)下，在分列壓板投入的同時(shí)投入此壓板。如圖5所示。

2.3 方案三

分列壓板與母聯(lián)TWJ開入短接，投入分列壓板時(shí)同時(shí)啟動(dòng)TWJ，如圖6所示。

方案二、三是臨時(shí)性的解決方法，方案一是從系統(tǒng)程序內(nèi)部進(jìn)行解決，更加徹底完善。通過與廠家討論，最終采用方案一來徹底解決分列邏輯問題。

圖5 加裝圖

圖6 短接圖

3 結(jié)論

對(duì)于技改工程中新設(shè)備的安裝調(diào)試驗(yàn)收，首先要做好安全預(yù)控，分析各種運(yùn)行方式下的危險(xiǎn)點(diǎn)；然后從二次回路與裝置邏輯兩個(gè)方面進(jìn)行調(diào)試驗(yàn)證，在裝置邏輯的調(diào)試過程中，特別要注重不同廠家對(duì)某些接線的不同實(shí)現(xiàn)方法，驗(yàn)證其邏輯是否符合實(shí)際運(yùn)行條件，盡早發(fā)現(xiàn)邏輯上的缺陷，減少投運(yùn)以后帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。

[1] 吳懷誠，王巍.微機(jī)型母線保護(hù)存在的若干問題及解決方案[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008，36（20）：78-82.

[2] 王宇，鄔竟，唐劍東.SGB750數(shù)字式母線保護(hù)裝置的應(yīng)用[J].湖南電力，2006，26（5）：55-57.

[3] 國電南京自動(dòng)化股份有限公司.SG B750系列數(shù)字式母線保護(hù)裝置技術(shù)說明書（浙江版）[R].2008.