智能變電站中幾種CT異常狀態(tài)及保護(hù)裝置的處理

經(jīng)驗人：吳培濤 趙 磊

智能變電站中幾種CT異常狀態(tài)及保護(hù)裝置的處理

經(jīng)驗人：吳培濤 趙 磊

本文針對智能變電站目前所采用的電子式互感器，通過分析其在日常應(yīng)用中各個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的問題，分析線路保護(hù)、母差保護(hù)、主變保護(hù)、對各種保護(hù)的CT異常狀態(tài)的處理機(jī)制。進(jìn)而得出電子式互感器在未來的發(fā)展方向并做了深入的思考，結(jié)論具有一定的參考價值，對同行今后的工作能起到部分的啟發(fā)作用。

自20世紀(jì)70年代以來，人們一直在尋求一種安全、可靠、理論完善、性能優(yōu)越的新方法來實現(xiàn)電力系統(tǒng)高電壓、大電流的測量?；诠鈱W(xué)傳感器技術(shù)的光電電流互感器OCT和光學(xué)電壓互感器OVT及采用空芯線圈和低功耗鐵芯線圈感應(yīng)被測電流的電子式互感器ECT和EVT一直受到國內(nèi)外的廣泛關(guān)注和深入研究。隨著溫度穩(wěn)定和工藝一致性等問題的逐漸解決，電子式電流互感器已經(jīng)逐步從試驗階段走向工程應(yīng)用。電子式互感器相對于傳統(tǒng)的互感器技術(shù)有著明顯的優(yōu)勢，因此，其技術(shù)的穩(wěn)定性將成為推動智能化變電站應(yīng)用技術(shù)工程化的主要推動力，并將為變電站自動化技術(shù)的發(fā)展起到積極作用。

異常狀態(tài)分析

智能變電站采用電子式電流互感器，與常規(guī)電流互感器相比主要有以下特點：不含鐵芯，消除了磁飽和和鐵磁諧振等問題，抗電磁干擾性能好，低壓側(cè)開路無高壓危險；動態(tài)范圍大，測量精度高。但是電子式電流互感器二次回路相對傳統(tǒng)電流互感器來說更為復(fù)雜?，F(xiàn)在廣泛采用的有源電子式電流互感器的工作原理為：一次電流通過空心線圈變換成小電壓信號，經(jīng)遠(yuǎn)端模塊進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后，傳輸給合并單元，由合并單元處理合并，最后送給保護(hù)裝置使用。在這一過程中羅氏線圈二次側(cè)與遠(yuǎn)端模塊采用二次電纜連接，遠(yuǎn)端模塊與合并單元以及合并單元與保護(hù)裝置用光纖或光纜連接，現(xiàn)在廣泛采用的有源電子式電流互感器在一次電流小于20A的狀態(tài)下，還需要合并單元通過光纖進(jìn)行激光供電。并且每套保護(hù)裝置接收兩路A/D采樣，并進(jìn)行互相校驗后采用。

以上傳輸過程中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將造成電流互感器的異常狀態(tài)，現(xiàn)將各種異常狀態(tài)總結(jié)如下。

羅氏線圈二次側(cè)與遠(yuǎn)端模塊連接的二次電纜出現(xiàn)斷線或連接不牢

遠(yuǎn)端模塊接收不到經(jīng)過羅氏線圈變換后的小電壓信號，這與一次電流為零的狀態(tài)相同，此時遠(yuǎn)端模塊仍能通過激光或者取能線圈供電，持續(xù)不斷的向合并單元發(fā)送零值采樣信號，這與傳統(tǒng)電流互感器的CT斷線狀態(tài)相似，只是沒有了開路高壓的危險，如圖1所示。

圖1 羅氏線圈二次側(cè)與遠(yuǎn)端模塊連接的二次電纜出現(xiàn)斷線或連接不牢

遠(yuǎn)端模塊與合并單元連接的光纖出現(xiàn)斷線或各光纖接頭出現(xiàn)松動、污損，取能線圈或激光供電系統(tǒng)出現(xiàn)問題，遠(yuǎn)端模塊失去電源

此時合并單元無法收到遠(yuǎn)端模塊送來的數(shù)字信號，但合并單元與保護(hù)裝置仍然可以正常通訊，此時合并單元檢測到斷線信號，并將傳送給保護(hù)的采樣信號品質(zhì)位置無效，如圖2所示。

圖2 遠(yuǎn)端模塊與合并單元連接的光纖出現(xiàn)斷線

合并單元與保護(hù)裝置連接的光纖出現(xiàn)斷線或各纖接頭出現(xiàn)松動、污損

如圖3所示。此時保護(hù)裝置檢測到與合并單元通訊終端，將發(fā)出SV斷鏈告警。

合并單源某一路A/D處理模塊出現(xiàn)損壞，導(dǎo)致保護(hù)裝置雙A/D采樣值不一致，此差值越過某一限值后，保護(hù)裝置將不采用次采樣信號

各種處理機(jī)制

當(dāng)遇到以上幾種異常狀態(tài)時，保護(hù)裝置需要采取不同的措施，以滿足在可靠性的前提下不失選擇性。下面分別以線路保護(hù)，母差保護(hù)，主變保護(hù)為例，對各種保護(hù)的CT異常狀態(tài)的處理機(jī)制進(jìn)行分析。

圖3 合并單元與保護(hù)裝置連接的光纖出現(xiàn)斷線或各纖接頭出現(xiàn)松動

線路保護(hù)

由于線路縱差保護(hù)對電流采樣品質(zhì)要求較高也最具有代表性，下面對以光纖縱連差動保護(hù)的處理機(jī)制進(jìn)行分析。在異常狀態(tài)1的情況下，和傳統(tǒng)保護(hù)相同，此時保護(hù)裝置按照傳統(tǒng)的CT斷線判據(jù)判別出斷線相，當(dāng)“CT斷線閉鎖差動”控制字投入時，即閉鎖該斷線相差動保護(hù)，非斷線相在故障時仍可動作，當(dāng)“CT斷線閉鎖差動”控制字退出時，則該斷線相動作條件由“斷線后差動定值”來決定，非斷線相則仍按原定值正常動作。

在異常狀態(tài)2的情況下，保護(hù)裝置收到合并單元發(fā)來的采樣信號的品質(zhì)位被置為無效，此時將閉鎖與該采樣值相關(guān)的所有保護(hù)，保護(hù)將無法啟動，主保護(hù)及后備保護(hù)都無法動作。

在異常狀態(tài)3的情況下，保護(hù)裝置將檢測到SV通訊中斷，閉鎖所有保護(hù)，保護(hù)將無法啟動，主保護(hù)及后備保護(hù)都無法動作。

在異常狀態(tài)4的情況下，保護(hù)裝置檢測到兩路A/D采樣不一致，將發(fā)出SV采樣不一致告警，閉鎖所有保護(hù)，保護(hù)將無法啟動，主保護(hù)及后備保護(hù)都無法動作。

以上為主流保護(hù)廠家的線路保護(hù)對4種CT異常狀態(tài)的處理機(jī)制，筆者認(rèn)為對于傳統(tǒng)電流互感器來說，CT斷線將面臨著低壓邊開路高壓危險，所以閉鎖所有相別的差動保護(hù)，并發(fā)出告警信號，由值班員申請退出保護(hù)。而電子式互感器，CT二次斷線沒有低壓邊開路高壓危險，所以僅閉鎖斷線相差動保護(hù)，非斷線相保護(hù)仍能正常動作，這種處理機(jī)制是合理的，但是對于異常狀態(tài)2和異常狀態(tài)4，如果僅是一相出現(xiàn)光纖斷線或雙A/D采樣不一致的狀況，合并單元或保護(hù)裝置是可以判別出該異常相別的，而此時保護(hù)閉鎖所有相別的保護(hù)，而且裝置所判別的二次CT斷線即第一種異常狀態(tài)發(fā)生在電流互感器本體高壓側(cè)，這與異常狀態(tài)2和異常狀態(tài)4的環(huán)境更為危險，所以這種處理機(jī)制是否欠妥？

母線保護(hù)

母線保護(hù)與線路保護(hù)的不同之處在于，母差保護(hù)涉及多個原件的采樣，當(dāng)其中某一個原件的采樣出現(xiàn)問題時，需要考慮是閉鎖所有原件的差動保護(hù)，還只閉鎖單間隔的差動保護(hù)。在異常狀態(tài)1的情況下，若線路間隔出現(xiàn)CT斷線，則閉鎖間隔所在母線的斷線相的差動保護(hù)，若母聯(lián)間隔出現(xiàn)斷線此時不閉鎖差動保護(hù)，許繼wmh-800型母線保護(hù)，即判為母線互聯(lián)狀態(tài)，任一母線故障切除兩條母線上的所有連接元件。四方csc-150母線保護(hù)，只判斷線相母線互聯(lián)，而非斷線相仍能選擇母線動作。

在狀態(tài)2至4的情況下，母線保護(hù)均閉鎖所有原件的差動保護(hù)，裝置報CT品質(zhì)異常告警。

與線路保護(hù)相同，CT斷線的處理機(jī)制是按相按母線閉鎖差動保護(hù)，而另外三種情況下則是閉鎖所有間隔的差動保護(hù)，這種處理機(jī)制是否合適？其次母聯(lián)間隔的采樣電流只參與小差電流的計算，如果母聯(lián)CT在狀態(tài)2至4的情況下，閉鎖所有差動保護(hù)，會擴(kuò)大故障范圍，在故障發(fā)生到保護(hù)人員到現(xiàn)場處理的這段時間內(nèi)如果母線出現(xiàn)故障，有引起保護(hù)拒動的可能。

變壓器保護(hù)

在狀態(tài)1至4的情況下，變壓器保護(hù)均閉鎖所有和電流有關(guān)的保護(hù)。

考慮到母線保護(hù)和主變保護(hù)均是涉及多個元件的保護(hù)，如果其中某個元件的交流采樣回路出現(xiàn)異常，對故障的處理不該擴(kuò)大至非故障間隔。在保護(hù)裝置中設(shè)有每個間隔的電流sv軟壓板，投入此壓板后裝置接收合并單元送來的電流采樣信息參與保護(hù)計算，并監(jiān)視sv鏈路狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常即閉鎖保護(hù)，當(dāng)退出此壓板后，該間隔的電流采樣將不參與保護(hù)計算，保護(hù)裝置也不再監(jiān)視該支路的sv鏈路狀態(tài)，此時即使該間隔sv鏈路出現(xiàn)異常，保護(hù)仍能正常動作。因此在ct異常狀態(tài)下，可以考慮將異常間隔停運后，退出該間隔電流sv軟壓板進(jìn)行檢修，其他間隔仍可繼續(xù)運行。但是需要注意必須將該間隔停運后才可退出sv壓板，如果顛倒順序，一旦異常間隔的sv軟壓板退出后，保護(hù)將重新開放，而此時該間隔電流將不計入差流計算，此時差動電流將不再平衡，當(dāng)達(dá)到定值時保護(hù)將會誤動。

結(jié)束語

作為智能化變電站應(yīng)用技術(shù)的重要標(biāo)志非常規(guī)互感器的技術(shù)對于變電站自動化系統(tǒng)帶來的影響主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)的數(shù)字化應(yīng)用，信息的集成化，一、二次系統(tǒng)電氣隔離對于二次系統(tǒng)安全性的提高，并將大大簡化現(xiàn)場試驗，實現(xiàn)保護(hù)應(yīng)用原理的簡潔化、提高保護(hù)裝置的安全性等，因此隨著非常規(guī)互感器技術(shù)的日臻成熟，將引領(lǐng)變電站自動化應(yīng)用技術(shù)進(jìn)入一個全新的發(fā)展階段。

吳培濤1，2趙 磊2

1.華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院；2.國網(wǎng)寧夏電力公司檢修公司

吳培濤（1985-），男，高級技師，工程師，從事電力系統(tǒng)自動化和繼電保護(hù)檢修維護(hù)工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.16.052