白河變500 kVⅠ母BP-2B母差保護缺陷分析

朱雪凌, 曹永欣,2， 張妍,3， 梁國迪

(1.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045； 2.國網(wǎng)河南省電力公司 檢修公司，河南 鄭州 450007；

3.國網(wǎng)河南省電力公司 洛陽供電公司，河南 洛陽 471000)

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白河變500 kVⅠ母BP-2B母差保護缺陷分析

朱雪凌1, 曹永欣1,2， 張妍1,3， 梁國迪1

(1.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045； 2.國網(wǎng)河南省電力公司 檢修公司，河南 鄭州 450007；

3.國網(wǎng)河南省電力公司 洛陽供電公司，河南 洛陽 471000)

摘要：微機繼電保護裝置在變電站復(fù)雜的電磁干擾環(huán)境下，內(nèi)部的電子元器件將受到干擾使其不能正常運行，甚至影響到保護的正確動作，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成威脅.結(jié)合白河變500 kVⅠ母BP-2B母差保護定期檢查工作中發(fā)現(xiàn)的缺陷，采用對稱分量法對采樣結(jié)果進行分析，確認故障原因是無法采集到零序電流，對可能的故障點進行排查，最終定位故障插件并提出了診斷方法和預(yù)防措施.

關(guān)鍵詞：BP-2B母差保護；零序電流；故障分析

伴隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，微機繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中得到了大量應(yīng)用.相對于傳統(tǒng)的電磁型繼電保護，微機繼電保護具有算法豐富、功能強大、運行可靠、維護方便等優(yōu)點，是繼電保護未來的發(fā)展趨勢.但微機繼電保護裝置在變電站復(fù)雜的電磁干擾環(huán)境下，內(nèi)部的電子元器件將受到干擾使其不能正常運行，甚至影響到保護的正確動作，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成威脅.據(jù)此，需要定期對繼電保護裝置進行檢查，以消除潛在的安全隱患.文中結(jié)合500 kV白河變500 kVⅠ母BP-2B母差保護的缺陷，分析了故障原因并提出診斷方法和預(yù)防措施.

1概述

白河變電站500 kV 第一套母差保護為深圳南瑞科技有限公司生產(chǎn)的BP-2B型微機母線保護裝置，于2011年6月投入運行.該裝置可提供母線所需要的全部保護，包括母線比率差動保護、死區(qū)保護、母聯(lián)(分段)充電保護、母聯(lián)(分段)過流保護及斷路器失靈保護出口等，適用于500 kV及以下電壓等級下各種母線接線保護.最大接線規(guī)模為36個間隔，由保護元件、閉鎖元件和管理元件構(gòu)成.裝置插件包括主機插件、管理機插件、保護單元插件、光耦輸入輸出和電源檢測插件、電壓閉鎖插件、出口信號和警告信號插件、輔助電流互感器插件、輔助電壓互感器插件及電源模塊插件等.其中主機插件是保護元件和閉鎖元件的通用CPU插件，它完成所有保護功能的邏輯處理，另外還可完成9路模擬量的A/D轉(zhuǎn)換.文獻[1]詳細介紹了BP-2B型微機母線保護裝置的功能及技術(shù)參數(shù).

2缺陷簡述

2014年3月14日，在進行白河變500 kV第一套母差保護(BP-2B)定期檢查時，按規(guī)定對該保護各個間隔分別加電流檢查采樣精度.檢查結(jié)果顯示，其他間隔均符合要求，僅白5051間隔的電流采樣顯示值與博電PW366型試驗儀器所加電流值明顯不符，說明BP-2B白5051間隔電流采樣裝置并不能正確地反映其實際工作電流值，嚴重威脅到電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行.

3缺陷分析

BP-2B母差保護的啟動元件由和電流突變量和差電流越限兩個判據(jù)組成.和電流即母線上所有連接元件電流的絕對值之和.差電流是指所有連接元件電流向量和的絕對值.啟動元件分相啟動、分相返回.當(dāng)任一相的和電流突變量大于突變量門檻或者當(dāng)任一相的差電流大于差電流門檻定值時都會引起啟動元件動作.該缺陷極有可能導(dǎo)致母差保護的誤動，需要盡快排除故障.BP-2B型母差保護邏輯框圖如圖1所示.文獻[2-3]具體介紹了BP-2B型母差保護的工作原理.

試驗中，博電PW366型試驗儀器輸入量與BP-2B白5051間隔采樣顯示結(jié)果對比見表1.

圖1　母差保護邏輯框圖

表1　博電PW366型試驗儀器輸入量與BP-2B白5051間隔采樣顯示結(jié)果　A

對表1中數(shù)據(jù)分析后知，可能的裝置缺陷為采不到零序電流.文獻[4]詳細介紹了運用對稱分量法對電網(wǎng)的不對稱運行狀態(tài)進行分析，并給出了相關(guān)的計算公式.根據(jù)對稱分量法驗證如下：

1)當(dāng)模擬正常運行狀態(tài)加入正序電流時，I(A)=0.5∠0° A，I(B)=0.5∠-120° A，I(C)=0.5∠120° A,裝置能夠正常采樣.復(fù)數(shù)算子a=ej120°=∠120°，計算如下：

當(dāng)零序電流采集不到、其他正常時，即I(1)=0.5∠0° A，I(2)=0 A.當(dāng)I(0)=0 A時，計算如下：

與BP-2B白5051間隔采樣顯示結(jié)果一致.

2)當(dāng)模擬A相單相接地故障時，僅加入A相電流時,I(A)=0.1∠0° A,I(B)=0 A，I(C)=0 A.A相采樣值符合僅計正序和負序分量時的合成值，而其他兩相根本未加入電流，其顯示值同樣符合僅計及正序和負序分量時的合成值.計算如下：

當(dāng)零序電流采集不到、其他正常時，即I(1)=0.03∠0° A，I(2)=0.03∠0° A.當(dāng)I(0)=0 A時，計算如下：

與BP-2B白5051間隔采樣顯示結(jié)果一致.

3)加三相同相位零序電流，I(A)=0.1∠0° A,I(B)=0.1∠0° A，I(C)=0.1∠0° A,裝置無顯示.計算如下：

當(dāng)零序電流采集不到其他正常時，即I(1)=0 A，I(2)=0 A.當(dāng)I(0)=0 A時，計算如下：

與BP-2B白5051間隔采樣顯示結(jié)果一致.

據(jù)此，認為該套保護裝置白5051間隔無法采集到零序電流.

4缺陷診斷及處理

針對上述缺陷，對Ⅰ母母差保護的二次回路進行詳細檢查，對可能的故障點進行了以下步驟的排查和處理：

1)將該間隔電流連接片打開，將外CT回路甩開，直接將電流量加入裝置以排除外回路的干擾.此時加入的模擬量和采集結(jié)果仍與表1中的數(shù)據(jù)一致，可斷定問題應(yīng)在裝置內(nèi)部，與外回路無關(guān).

2)端子排內(nèi)部端子至裝置采樣背板接線應(yīng)與圖紙一致.

3)使用鉗形電流表卡CT采樣背板線確定進入采樣板的模擬量與實驗儀器所加量一致，斷定是裝置內(nèi)部采樣有問題.

4)將端子排上該間隔的接地N線短接片打開，進行內(nèi)回路的絕緣檢查，相間絕緣均大于500 MΩ，排除采樣板內(nèi)部相間短路引起分流的可能性.

5)該保護裝置共有3塊A/D轉(zhuǎn)換的單元板，且各負責(zé)4個間隔.由于前4個間隔和第6個間隔采樣均正確，因此嘗試將前2單元板對調(diào)，并將其跳線對調(diào)，檢測到第5個間隔的A/D轉(zhuǎn)換板故障，將故障點鎖定在模擬量采樣板.

6)該保護裝置共有3塊CT模擬量采樣板，且各負責(zé)4個間隔.前2塊已使用，第3塊備用.將第2塊與第3塊對調(diào)后，5051間隔采樣正常.

5結(jié)語

確定白河變500 kVⅠ母第一套母差保護BP-2B白5051間隔電流采樣回路不能采到零序電流的原因是該保護裝置第2塊CT模擬量采集板故障，此缺陷較為隱蔽，正常運行狀態(tài)下無法發(fā)現(xiàn)，如果該間隔線路發(fā)生了接地故障，該套母差保護裝置因該支路采樣異常，造成母差保護各相均有差動電流，極有可能造成母差保護誤動作.因此，需即刻將有故障的采樣板調(diào)至備用位置并換上該型號新的模擬量采樣插板.從此次故障的發(fā)現(xiàn)和排除中得到以下結(jié)論：

1)通過文獻[5-6]中大量繼電保護故障事例的分析中可以看出，微機保護裝置在變電站復(fù)雜的電磁干擾環(huán)境下長期運行，內(nèi)部電子元器件的正常運行將受到不利影響.除嚴格按照《電力系統(tǒng)繼電保護及安全自動裝置反事故措施》的要求落實各項抗干擾措施外，對運行5 a及以上的微機保護裝置還應(yīng)備齊相關(guān)保護插件的備件，確保插件故障后能及時更換；

2)對于微機保護裝置，需定期按照檢驗規(guī)程標準嚴格地開展檢驗，重視異常數(shù)據(jù)并認真分析，及早發(fā)現(xiàn)隱患，避免保護的不正確動作；

3)常規(guī)變電站微機保護定期檢驗一直強調(diào)“輕裝置、重回路”，但對于保護裝置應(yīng)“輕邏輯、重采樣”，必須嚴格按照檢驗規(guī)程對裝置的采樣進行檢查，包括零漂、精度的檢查，結(jié)合本次缺陷的發(fā)現(xiàn)過程，應(yīng)通過加入不對稱的電流、電壓量來檢測裝置采樣的準確性.

參考文獻

[1]深圳南瑞科技有限公司.BP-2B微機母線保護裝置技術(shù)說明書[Z].2010.

[2]屠強.現(xiàn)場運行人員繼電保護知識實用技術(shù)與問答[M].2版.北京:中國電力出版社,2011.

[3]毛錦慶.電力系統(tǒng)繼電保護規(guī)定匯編[G].2版.北京:中國電力出版社,2012.

[4]劉建軍.電工基礎(chǔ)實用教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2012.

[5]方強華,楊夢麗,李露,等.500 kV變電站變電運維典型案例匯編[G].北京:中國電力出版社,2014.

[6]黃慧姬.BP-2B型微機母線保護現(xiàn)場應(yīng)用問題[J].電力安全技術(shù),2005(11):5-6.

(責(zé)任編輯：杜明俠)

為什么黃河水災(zāi)較多？

黃河下游的泥沙主要來自黃河中游的黃土地區(qū).此地區(qū)土質(zhì)松散，垂直節(jié)理發(fā)育，一遇暴雨，即造成大量水土流失，挾沙水流進入黃河下游的寬淺河道，流速減慢，挾沙能力下降，造成河道嚴重淤積.平均每年進入黃河的泥沙高達16億t, 其中4億t淤積在黃河下游.大量泥沙淤積使下游河床日漸增高.黃河兩岸幾乎全靠堤防作為屏障，河道灘面一般高出地面35 m，有的甚至達到10 m以上，成為舉世聞名的懸河.這種高懸在大平原之上的河道，寬、淺，河床不穩(wěn)定，主流經(jīng)常擺動，遭遇大洪水時，容易決口.決口以后，河道居高臨下，難以立即被堵住和修復(fù)，會造成改道，災(zāi)害比一般河流多且嚴重.從春秋戰(zhàn)國到解放前，據(jù)不完全統(tǒng)計，黃河決口1 590次，重大改道26次.黃河上有“三年兩決、百年改道”之說.

黃河暴雨多集中于中游，暴雨次數(shù)多，雨區(qū)大、強度高，下游又沒有湖泊調(diào)蓄.因此洪水有暴漲猛落的特點，特別是發(fā)生于夏、秋季節(jié)的伏秋大汛，是造成水災(zāi)的重要原因.此外，黃河洪水還會發(fā)生在冬、春季，稱作凌汛.

——金湖水務(wù)信息網(wǎng)

Analysis on a Technical Fault of BP-2B Bus Bar Differential Protection in 500 kV Baihe Substation

ZHU Xueling1, CAO Yongxin1,2, ZHANG Yan1,3, LIANG Guodi1

(1.North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450045, China;

2.State Grid Henan Electric Power Corporation Maintenance Company, Zhengzhou 450007, China;

3.State Grid Henan Electric Power Corporation Luoyang Power Supply Company, Zhengzhou 471000, China)

Abstract:The microcomputer relay protection usually runs under a complex condition with electromagnetic interference (EMI). The electronic elements in it will be so disturbed that they may not function correctly, which can become a threat to the safe and stable running of the grid system. This paper focuses on a fault of BP-2B bus bar differential protection in 500 kV Baihe substation, the symmetric component method is used to analyze sampling results, the results show that the failure is because the zero sequence current is unable to be collected. Furthermore, possible points of failure are investigated on by one, and finally the fault widget is located and some diagnostic methods and preventive measures are proposed.

Keywords:BP-2B bus bar differential protection; zero sequence current; fault analysis

文獻標識碼：A

文章編號：1002-5634(2015)06-0089-04

中圖分類號：TM773

DOI:10.3969/j.issn.1002-5634.2015.06.021

作者簡介：朱雪凌(1966—),女,河南周口人,教授,碩士,主要從事電力系統(tǒng)分析及繼電保護方面的研究.
曹永欣(1990—),女,河南鄭州人,碩士研究生,主要從事農(nóng)業(yè)電氣化與自動化方面的研究.

收稿日期:2015-08-01