陳澤升

（國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山064309）

0 引言

潘家口電廠變頻器為高-高接線方式，2號(hào)機(jī)發(fā)變組保護(hù)改造前裝置型號(hào)為DRS COMPACT2，由于變頻器抽水啟動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生大量諧波干擾，尤其以3次諧波為主，影響裝置內(nèi)部對(duì)主變低壓側(cè)接地保護(hù)功能的邏輯判斷。改造前保護(hù)作用于報(bào)警，變頻器抽水啟動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)報(bào)警信息，影響工作人員對(duì)事故的判斷，也會(huì)對(duì)值守人員的監(jiān)盤(pán)造成誤導(dǎo)。本文提出主變低壓側(cè)接地保護(hù)功能優(yōu)化，對(duì)2號(hào)機(jī)保護(hù)裝置進(jìn)行改造，利用不同于目前裝置的邏輯算法，排除3次諧波分量對(duì)主變低壓側(cè)接地保護(hù)的干擾，根據(jù)設(shè)備試運(yùn)后效果分析，同時(shí)優(yōu)化閉鎖邏輯，解決了變頻器抽水啟動(dòng)該保護(hù)誤報(bào)警問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)主變低壓側(cè)接地保護(hù)功能正常投入和應(yīng)用。

1 實(shí)施背景

潘家口電廠目前使用的繼電保護(hù)裝置是DRS COMPACT2系列產(chǎn)品，至今已運(yùn)行11年之久，逐漸暴露出設(shè)備老化、超周期運(yùn)行以及設(shè)計(jì)缺陷等問(wèn)題，尤其以主變低壓側(cè)接地保護(hù)最為嚴(yán)重，幾年前出現(xiàn)過(guò)在變頻器抽水啟動(dòng)過(guò)程中，由于3次諧波分量的干擾，造成主變低壓側(cè)接地保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)主變高壓側(cè)開(kāi)關(guān)的情況。為避免不正常動(dòng)作事件的再次發(fā)生，目前潘家口電廠主變低壓側(cè)接地保護(hù)僅投入報(bào)警信號(hào)，但變頻器抽水啟動(dòng)時(shí)仍會(huì)發(fā)出報(bào)警信息，在一定程度誤導(dǎo)值守人員的監(jiān)盤(pán)，也會(huì)影響工作人員對(duì)“主變低壓側(cè)接地保護(hù)”判斷的準(zhǔn)確性。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，潘家口電廠變頻器抽水啟動(dòng)過(guò)程中主變低壓側(cè)接地保護(hù)誤報(bào)警率較高，達(dá)到80%以上，如抽水啟動(dòng)成功后不及時(shí)復(fù)歸報(bào)警信號(hào)，抽水運(yùn)行中，若發(fā)生主變低壓側(cè)接地故障，將不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)。鑒于該型號(hào)繼電保護(hù)裝置的特點(diǎn)，頻繁復(fù)歸此信號(hào)存在復(fù)歸按鈕卡澀后，裝置進(jìn)入調(diào)試模式，容易引起保護(hù)誤動(dòng)作跳閘，產(chǎn)生設(shè)備事件。主變低壓側(cè)接地保護(hù)報(bào)警及動(dòng)作的正確性，直接影響主變?cè)O(shè)備的安全運(yùn)行，因此研究主變低壓側(cè)接地保護(hù)功能邏輯的優(yōu)化，消除3次諧波分量造成的誤報(bào)警或誤動(dòng)作，對(duì)保障機(jī)變組安全運(yùn)行具有重要意義。

2 問(wèn)題原因排查及功能優(yōu)化

采集變頻器啟動(dòng)過(guò)程中保護(hù)裝置錄取的主變低壓側(cè)接地保護(hù)報(bào)警時(shí)的波形，如圖1所示，進(jìn)行頻譜分析，查找報(bào)警原因。

圖1 主變低壓側(cè)接地保護(hù)報(bào)警時(shí)波形

從圖2波形頻譜分析結(jié)果可以看出，主要包含2種頻率分量，較大的頻率分量為150Hz電壓分量，其幅值約為74V（有效值52V），較小的頻率分量是55Hz分量，幅值約為13.4V（有效值9.47V）。主變低壓側(cè)接地保護(hù)整定的定值為：零序電壓動(dòng)作值16V，報(bào)警的原理是因?yàn)樗捎玫南嗔克惴?，?次諧波影響較大，相量計(jì)算結(jié)果超過(guò)定值而導(dǎo)致報(bào)警。

圖2 對(duì)波形頻譜分析結(jié)果

原裝置內(nèi)部的邏輯計(jì)算設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有考慮3次諧波對(duì)此保護(hù)的干擾，在算法上只設(shè)置了報(bào)警及跳閘的定值，沒(méi)有區(qū)分工頻分量和其他諧波分量，導(dǎo)致潘家口電廠主變低壓側(cè)接地保護(hù)在變頻器啟動(dòng)（變頻器輸出側(cè)斷路器05手車(chē)開(kāi)關(guān)合位）時(shí)，由于零序電壓值達(dá)到動(dòng)作值而發(fā)生誤報(bào)警及動(dòng)作。

為消除3次諧波分量對(duì)主變低壓側(cè)接地保護(hù)的影響，重新設(shè)計(jì)保護(hù)邏輯，在此基礎(chǔ)上使用改進(jìn)后的相量算法，在計(jì)算過(guò)程中，區(qū)分出工頻分量和其他諧波分量，在改造后PCS-985GW裝置中，只需考慮工頻零序分量的電壓值即可，通過(guò)裝置計(jì)算，零序電壓不再受3次諧波的干擾。為達(dá)到優(yōu)化的效果，裝置中引入全波傅氏算法來(lái)進(jìn)行計(jì)算，這種算法的優(yōu)勢(shì)在于，計(jì)算后能很好的濾除3次諧波，從而消除3次諧波對(duì)主變低壓側(cè)接地保護(hù)的影響。

將改造前變頻器啟動(dòng)過(guò)程中的波形重新錄入優(yōu)化后的保護(hù)裝置，在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中的波形下，主變低壓側(cè)接地保護(hù)未發(fā)出報(bào)警及跳閘信號(hào)，但需要進(jìn)一步通過(guò)改造后試運(yùn)來(lái)驗(yàn)證。

3 結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)化閉鎖邏輯

保護(hù)改造后試運(yùn)，通過(guò)觀察裝置仍然一定程度存在上述問(wèn)題，不能完全排除3次諧波干擾，即零序電壓會(huì)升高到保護(hù)啟動(dòng)值，但未達(dá)到報(bào)警延時(shí)，為了保證徹底解決主變低壓側(cè)接地保護(hù)誤發(fā)報(bào)警信號(hào)的情況，同時(shí)設(shè)計(jì)一套閉鎖方式，即：變頻器抽水啟動(dòng)過(guò)程（05手車(chē)開(kāi)關(guān)合位）中，將主變低壓側(cè)接地保護(hù)可靠閉鎖，而變頻器不啟動(dòng)（05手車(chē)開(kāi)關(guān)分位）時(shí)，此保護(hù)正常投入。

改造后的保護(hù)裝置對(duì)程序采用非開(kāi)放式，即不能擅自修改閉鎖邏輯。如果只修改控制字，將是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，即在變頻器啟動(dòng)（05手車(chē)開(kāi)關(guān)合位）時(shí)將控制字設(shè)置在“0”，在變頻器不啟動(dòng)（05手車(chē)開(kāi)關(guān)分位）時(shí)將控制字設(shè)置在“1”，這個(gè)方法不能解決此問(wèn)題，還可能造成其他問(wèn)題的出現(xiàn)。如果要解決此問(wèn)題，需增加閉鎖邏輯，就要從軟件程序上入手，將05手車(chē)開(kāi)關(guān)合位信號(hào)接入裝置，在裝置收到05手車(chē)開(kāi)關(guān)合位信號(hào)時(shí)，不啟動(dòng)主變低壓側(cè)接地保護(hù)功能，在裝置沒(méi)有收到05手車(chē)開(kāi)關(guān)合位信號(hào)時(shí)，此保護(hù)功能正常投入，程序設(shè)計(jì)邏輯框圖如圖3所示。

圖3 程序設(shè)計(jì)邏輯框圖

4 實(shí)施效果

本文通過(guò)優(yōu)化保護(hù)功能及閉鎖邏輯解決了此問(wèn)題，投運(yùn)后主變低壓側(cè)接地保護(hù)再無(wú)誤報(bào)警現(xiàn)象發(fā)生。

5 總結(jié)

使用高-高接線方式的變頻器，在抽水啟動(dòng)過(guò)程中不可避免的出現(xiàn)3次、5次及多次諧波的干擾，其中以3次諧波為主，由于3次諧波的零序特性，使變頻器啟動(dòng)過(guò)程中零序電壓達(dá)到主變低壓側(cè)接地保護(hù)定值，而使此保護(hù)受干擾誤報(bào)警動(dòng)作現(xiàn)象。本文提出的保護(hù)功能及閉鎖邏輯優(yōu)化很好地解決了主變低壓側(cè)接地保護(hù)誤報(bào)警問(wèn)題，對(duì)存在類(lèi)似問(wèn)題的其他單位提供了一個(gè)很好的借鑒材料，同時(shí)提高本廠保護(hù)裝置的動(dòng)作正確性。