珊溪水力發(fā)電廠220kV母線差動保護技術(shù)改造

梅衛(wèi)紅，金谷滿

(浙江珊溪經(jīng)濟發(fā)展有限責任公司，浙江溫州 325000)

0 引言

珊溪水力發(fā)電廠座落于溫州市文成縣珊溪鎮(zhèn)，是溫州市最大的水電站.電廠總裝機容量為200 MW(4×50 MW)，主要擔任溫州地區(qū)的調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用的任務.4臺機組采用兩機一變擴大單元接線方式接入220 kV母線.全廠220 kV配電裝置采用單母線接線，220 kV一回出線(珊垂2 476線)送出.因只有一回出線，220 kV另一備用線未建設，所以取消了兩臺主變單元接線間的母聯(lián)斷路器，使單母分段接線變成單母接線.

1 改造的必要性

母線保護是電力系統(tǒng)中最重要的保護，其正確動作直接影響到電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行.與其他保護相比，在可靠性、安全性、選擇性、速動性方面，應具有更高要求.迄今為止，在電網(wǎng)中廣泛應用過的母聯(lián)電流比相式差動保護、電流相位比較式差動保護、比率制動式差動保護.珊溪水力發(fā)電廠220 kV母差保護1999年投運，有珊垂2 476線、一號主變、二號主變?nèi)齻€間隔單元.電廠220 kV一次接線圖，見圖1.設備為黑龍江阿城電氣股份有限公司PMH-40A中阻抗保護，是由具有比率制動特性的選擇元件、起動元件所構(gòu)成，是中阻型的電流瞬時值差動原理實現(xiàn)的母線差動保護.主要由輔助變流器、雙位置繼電器、選擇元件、起動元件、交流回路斷線閉鎖繼電器、無源復合電壓閉鎖元件及出口元件等組成，該保護的原理接線簡單.

隨著電網(wǎng)微機保護技術(shù)的普及和微機型母差保護的不斷完善，以中阻抗比率差動保護為代表的傳統(tǒng)型母差保護的局限性逐漸體現(xiàn)出來.從電流回路、出口選擇的抗飽和能力等多方面，傳統(tǒng)型的母差保護與微機母差保護相比已不可同日而語.尤其是隨著電廠自動化程度的提高，各種設備的信息需上傳到監(jiān)控系統(tǒng)中進行遠方監(jiān)控，使傳統(tǒng)型的母差保護無法滿足現(xiàn)代電廠運行維護的需要.再加上該保護設備陳舊，整定值調(diào)整復雜，一直存在啟動、出口定值較大誤差動作等問題，且備品備件較難供應，這都給電廠維護及安全運行帶來很大隱患.

圖1 220 kV設備一次接線圖

在2006年浙江省繼電保護年會中，提出了220 kV設備保護的四化要求——雙重化、微機化、國產(chǎn)化、光纖化.

所有這些，均促使珊溪水力發(fā)電廠220 kV母差保護有很大必要進行改造.

2 改造內(nèi)容及方法

2.1 改造內(nèi)容

保護直流電源的改造，原直配室至繼保護室電源有直流配室至220 kV母差保護和一號主變保護屏柜兩路，再經(jīng)二號主變保護屏后端子和220 kV母差保護屏后直流空開QA形成環(huán)網(wǎng).現(xiàn)新直流配電室至二號主變保護屏、故障錄波器屏及220 kV母差保護屏四路直流電纜及相應空開，撤消原直流配室至220 kV母差保護電纜，使每個保護屏均有直配室單獨直流空開控制.

母差保護改造內(nèi)容為撤除原阿繼PMH-40A/6保護屏柜及輔助變流器柜，改造為深圳南瑞B(yǎng)P-2C和南京南瑞RCS-915AB雙重化保護.整套保護設備由深圳南瑞B(yǎng)P-2C保護屏柜、南京南瑞RCS-915AB保護屏柜、南京南瑞大電流試驗屏柜組成.兩套保護屏柜使用不同廠家的原理設備，使保護實現(xiàn)軟件及屏柜二次回路雙重化，電流回路因線路和主變原來電流互感器只有四組，本次未進行改造，所以接入兩套母差保護的電流回路先經(jīng)接大電流試驗屏柜，出來后串接至兩套母差保護屏柜，防止一次設備停役對保護設備工作設備誤送電的影響.正常運行時大電流試驗端子屏柜A、B、C、N相試驗端子及N相上紅色接地連接端子均需投入，設備停役時A、B、C相試驗端子均需放在N相試驗端子上和紅色接地端子相連.

2.2 新設備介紹

(1)南瑞RCS-915GA(第一套220 kV母差保護)保護屏柜

南瑞RCS-915GA(第一套220 kV母差保護)屏柜由RCS-9784通訊模塊、RCS-915GA母線保護柜、MNP-3型刀閘開關(guān)模擬盤和打印機及連接壓板組成.

RCS-9784［1］通信裝置是針對變電站自動化系統(tǒng)而開發(fā)的一種通信及規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置.用于LFP-900繼電保護裝置、RCS-900繼電保護裝置、RCS-9600系列A型保護測控裝置與當?shù)乇O(jiān)控、保護信息管理裝置的通信.

MNP-3型模擬盤:母線差動保護裝置不斷地對刀閘輔助觸點進行自檢，當發(fā)現(xiàn)與實際不符(如某條支路有電流而無刀閘位置)，則發(fā)出刀閘位置報警，通知運行人員檢修.在運行人員檢修期間，可以通過模擬盤強制指定相應的刀閘位置，保證母差保護在此期間的正常運行.

模擬盤的原理圖見圖2.

圖2 模擬盤原理圖

圖2中，LED指示目前的各元件刀閘位置狀態(tài)，S1、S2為強制開關(guān)的輔助觸點.強制開關(guān)有三種位置狀態(tài):自動、強制接通、強制斷開.

①自動 S1打開，S2閉合，開入取決于刀閘輔助觸點;

②強制接通 S1閉合，開入狀態(tài)被強制為導通狀態(tài);

③強制斷開 S1、S2均打開，開入狀態(tài)被強制為斷開狀態(tài).

RCS-915GA型微機母線保護裝置，適用于各種電壓等級的單母線、單母分段、雙母線等各種主接線方式，母線上允許所接的線路與元件數(shù)最多為21個(包括母聯(lián))，可滿足有母聯(lián)兼旁路運行方式主接線系統(tǒng)的要求，并且可以提供失靈動作聯(lián)跳主變其它各側(cè)的接點.裝置硬件核心部分采用Analog公司的32位單片微處理器ADSP-BF534BBC，主要完成保護的出口邏輯及后臺功能，保護運算采用AD公司的高速數(shù)字信號處理(DSP)芯片，使保護裝置的數(shù)據(jù)處理能力大大增強.裝置采樣率為每周波24點，在故障全過程對所有保護算法進行并行實時計算，使得裝置具有很高的固有可靠性及安全性.

(2)深圳南瑞B(yǎng)P-2C(第二套220 kV母差保護)保護屏柜

深圳南瑞B(yǎng)P-2C(第二套220 kV母差保護)屏柜由220 kV母線保護、閘開關(guān)模擬盤及打印機和連接壓板組成.

BP-2C微機母線保護裝置適用于1 000 kV及以下電壓等級，包括單母線、單母分段、雙母線、雙母單分段以及雙母雙分段在內(nèi)的各種主接線方式，母線上連接元件的最大規(guī)模為24個間隔.對于中性點不接地系統(tǒng)，母線上連接元件的最大規(guī)模為36個間隔.

BP-2C［2］微機母線保護裝置可以實現(xiàn)母線差動保護、斷路器失靈保護、母聯(lián)失靈保護、母聯(lián)死區(qū)保護、CT斷線判別功能及PT斷線判別功能.其中差動保護與斷路器失靈保護可經(jīng)硬壓板、軟壓板分別選擇投退.母聯(lián)充電過流保護及母聯(lián)非全相保護可根據(jù)工程需求配置.

本裝置引入隔離刀閘的輔助接點實現(xiàn)對母線運行方式的自適應.同時用各支路電流和電流分布來校驗刀閘輔助接點的正確性.當發(fā)現(xiàn)刀閘輔助接點狀態(tài)與實際不符，即發(fā)出“運行異?！备婢盘枺跔顟B(tài)確定的情況下自動修正錯誤的刀閘接點，并應用刀閘記憶狀態(tài)解決多個刀閘輔助接點同時出錯的情況(包括刀閘全掉電狀態(tài)).

2.3 項目改造特點

因一次接線為備用單母分段，且線路和主變原來電流互感器只有四組，本次未進行改造，同時又要滿足220 kV保護新設備改造雙重化原則，使得我廠本次220 kV母差保護改造具有以下幾點非標準化特點:

(1)電流回路

兩套母差保護共用一大電流試驗端子屏柜，開關(guān)站接入二次電流先經(jīng)大電流試驗端子屏，出來再串聯(lián)接入兩套母差保護屏柜，使得第一套母差保護屏柜后同一間隔有電流流進和流出兩組端子.

(2)屏柜

因設備間隔不多，大電流試驗端子屏柜電流端子配上下層各6組;每個保護屏柜只配用三排連接片壓板，且備用壓板較多.

(3)接線

因主變保護還未進行雙重化改造，所以主變失靈開出方式不變，但只接入第二套母差保護屏柜三跳失靈開入.另因一次接線現(xiàn)為單母接線，保護屏柜上模擬盤采用在屏后端子短接進行強制接通，再通過內(nèi)聯(lián)壓板或軟件程序進行單母設定(此方法在母線接線有變化時，需進行軟件升級).

3 改造效果

電廠220 kV母線差動保護經(jīng)過技術(shù)改造后，達到以下幾項效果:

(1)正常運行不平衡電流檢查方便

輸入母差保護各模擬量均能實時顯示，特別是母差正常運行一重要數(shù)據(jù)——不平衡電流，可實時查看，不必像老保護那樣需通過加裝零序電流表查看.

(2)整定精準正確

因是微機保護，所以定值只需輸入儲存至微機芯片即可，不會因環(huán)境或時間原因產(chǎn)生變化.

(3)菜單操作方便

保護定值輸入、報告打印、自檢信息、信號查看、時間修改、實時數(shù)據(jù)等均可通過菜單進行操作.方便了設備巡檢和維護管理.

(4)信息豐富，直觀，支持GPS和網(wǎng)絡接口.

(5)正常運行自檢能力強

保護若因軟件或部分硬件回路問題，能及時準確發(fā)出信號告警和指示信息，保障了設備運行的安全性.

(6)每個保護屏均有直配室單獨直流空開控制，使保護裝置投退更加方便.

4 結(jié)語

母線是電力系統(tǒng)重要電氣設備之一.母線差動保護能夠可靠工作，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行起著十分重要的作用.當母線發(fā)生內(nèi)部故障時，母線差動保護應快速可靠地切除故障母線上的連接元件.當母線發(fā)生外部故障時，母線差動保護應安全可靠地運行.珊溪水力發(fā)電廠220 kV母差保護屏柜的微機雙重化改造，提高珊溪水力發(fā)電廠設備運行、維護的可靠性和安全性，也提高了保護設備微機化水平，滿足了現(xiàn)代化電廠運行的需要.

［1］南京南瑞電氣有限公司.RCS-915GA微機母線保護裝置技術(shù)和使用說明書［G/OL］.2008-10-21［2011-05-20］.http://www.nari-relays.com/ser_sup/service/data/1/22/111/down_52.html.

［2］深圳南瑞科技有限公司.BP-2C微機母線保護裝置技術(shù)說明書 Ver 1.00G［G/OL］.2008-05-10［2011-05-10］.http://www.sznari.com/main/product/dlxtjdbh/mxbh/gycgymxfz/97.shtml.

［3］吳佩雄.發(fā)電廠變電所電氣設備［M］.北京:電力工業(yè)出版社，2005.

［4］張保會.電力系統(tǒng)繼電保護［M］.北京:中國電力出版社，2005.