繼電保護(hù)越級(jí)跳閘事故的原因追溯及措施研究

肖洪光,郭永鑫,楊 璐

(國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司培訓(xùn)中心,吉林 長(zhǎng)春 130000)

0 引言

繼電保護(hù)裝置作為電力系統(tǒng)的重要組成部分,是保證電網(wǎng)運(yùn)行、保護(hù)電氣設(shè)備的主要裝置[1]。繼電保護(hù)裝置由電流互感器、電壓互感器、二次回路、繼電保護(hù)本體、跳閘線圈和聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成[2]。當(dāng)運(yùn)行設(shè)備故障短路時(shí),若保護(hù)裝置拒動(dòng)或誤動(dòng),將引起供電事故。供電事故輕則損壞供電設(shè)備,在極端情況下甚至?xí)痣娏ο到y(tǒng)崩潰[3]。因此,電力系統(tǒng)要求繼電保護(hù)裝置能為其提供高靈敏度、可靠和精確的速動(dòng)動(dòng)作。

針對(duì)繼電保護(hù)裝置的技術(shù)應(yīng)用,各方進(jìn)行了相關(guān)研究。文獻(xiàn)[4]提出基于電氣閉鎖原理的繼電保護(hù)、通過專業(yè)的通信電纜和特殊機(jī)制,實(shí)現(xiàn)上下級(jí)供電聯(lián)系開關(guān)的有效串聯(lián)方法。該方法簡(jiǎn)單、易行,即便識(shí)別故障,電流也不會(huì)進(jìn)入跳閘狀態(tài),但在長(zhǎng)電纜傳輸條件下難以提供符合預(yù)期的可靠結(jié)果。文獻(xiàn)[5]提出基于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的防越級(jí)跳閘技術(shù),依靠光纖實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞,并通過兩側(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比實(shí)現(xiàn)故障區(qū)的識(shí)別和隔離。該技術(shù)保護(hù)精度高,能實(shí)現(xiàn)線路全長(zhǎng)保護(hù)效果,但接線要求高,導(dǎo)致成本較高。文獻(xiàn)[6]基于面向通用對(duì)象的變電站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)通信機(jī)制的防越級(jí)跳閘技術(shù),通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的迅速、穩(wěn)定通信,滿足實(shí)時(shí)跳閘、間隔邏輯閉鎖操作。但該技術(shù)在干擾環(huán)境下存在規(guī)避丟失與故障干擾的問題。

變電站作為電氣設(shè)備安全、可靠運(yùn)行的重要環(huán)節(jié),由于站內(nèi)設(shè)備多樣、自動(dòng)化程度高、輻射區(qū)域廣[7],一旦發(fā)生故障,將造成全站失電而引起大面積停電,嚴(yán)重影響電網(wǎng)的供電可靠性。因此,本文以某110 kV變電站發(fā)生的全場(chǎng)失電事故作為研究對(duì)象,研究變電站出現(xiàn)失電的相關(guān)原因和針對(duì)性的保護(hù)動(dòng)作狀況,并構(gòu)建基于GOOSE通信的繼電保護(hù)防越級(jí)跳閘系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過協(xié)調(diào)保護(hù)動(dòng)作和過流保護(hù)時(shí)間,可避免發(fā)生越級(jí)保護(hù)動(dòng)作、信息丟失和故障干擾問題,從而保證系統(tǒng)靈敏度和實(shí)時(shí)性。

1 事故保護(hù)動(dòng)作

1.1 事故概述

某110 kV變電站(A站)的2臺(tái)110 kV/10 kV主變壓器,帶2條110 kV進(jìn)線和內(nèi)橋搭線、5條10 kV出線運(yùn)行。系統(tǒng)主接線如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)主接線圖

事故發(fā)生前,220 kV 變電站B、變電站C、110 kV Ⅱ母線116開關(guān)和118開關(guān)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。110 kV進(jìn)線112開關(guān)通過110 kV母線橋100開關(guān)帶2臺(tái)主變運(yùn)行。110 kV進(jìn)線開關(guān)111實(shí)施熱備用。10 kV分段開關(guān)18實(shí)施熱備用。10 kV Ⅰ母線、Ⅱ母線分列運(yùn)行。 變電站運(yùn)行結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 變電站運(yùn)行結(jié)構(gòu)示意圖

2020年某時(shí)刻,變電站內(nèi)發(fā)生火災(zāi),一、二次設(shè)備嚴(yán)重?fù)p毀。事故后,運(yùn)維人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)檢查,發(fā)現(xiàn)1#主變低壓側(cè)套管三相發(fā)生了滲油現(xiàn)象,遂對(duì)其進(jìn)行了色譜分析。相關(guān)結(jié)果證實(shí):總烴、氫、甲烷均發(fā)生了嚴(yán)重超標(biāo)的現(xiàn)象;主變低壓側(cè)9開關(guān)柜及10 kV母線燒損嚴(yán)重;Ⅰ、Ⅱ母線部分出線柜及電容、電壓互感柜內(nèi)設(shè)備損害嚴(yán)重;2#主變各項(xiàng)數(shù)據(jù)均正常。

1.2 變電站保護(hù)動(dòng)作

變壓器保護(hù)動(dòng)作報(bào)文及斷路器動(dòng)作情況如表1所示。

表1 變壓器保護(hù)動(dòng)作報(bào)文及斷路器動(dòng)作情況

1#主變低后備保護(hù)Ⅰ段限時(shí)速斷電流保護(hù)動(dòng)作,跳10 kV分段18開關(guān);0.3 s后,Ⅱ段限時(shí)速斷電流保護(hù)動(dòng)作,跳1#主變9開關(guān);0.6 s、0.9 s后,Ⅰ段、Ⅱ段出現(xiàn)復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)動(dòng)作,同時(shí)低后備保護(hù)再次動(dòng)作。在此過程中,分段18開關(guān)處于熱備用的狀態(tài),表明故障點(diǎn)出現(xiàn)在10 kV Ⅰ段母線。當(dāng)9開關(guān)跳開后,低后備保護(hù)再次動(dòng)作,由此可以判斷9開關(guān)至電流互感器(current transformer,CT)間K2點(diǎn)出現(xiàn)故障。在這種情況下,后備保護(hù)不能切除故障點(diǎn)。

由1#主變低壓側(cè)CT變比4 000/5 A,計(jì)算故障時(shí)低壓側(cè)一次電流約13 650 A,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)9開關(guān)發(fā)生嚴(yán)重?zé)龤?、故障類型?0 kV母線A/B/C三相短路故障,初步判定故障點(diǎn)位于9開關(guān)和10 kV Ⅰ 段母線間的K1點(diǎn)。

通過保護(hù)動(dòng)作和現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn):故障初期,故障電流過高,導(dǎo)致9開關(guān)起火,低后備保護(hù)跳9開關(guān);大約35 s后,火勢(shì)開始蔓延,故障點(diǎn)蔓延到了9開關(guān)靜觸頭,導(dǎo)致三相弧光短路。因此,保護(hù)再次動(dòng)作。

C站110 kV 118開關(guān)發(fā)生距離Ⅲ段保護(hù)動(dòng)作,則118開關(guān)斷開。由于111開關(guān)依舊處于熱備用的狀態(tài),A站發(fā)生全站暫時(shí)性失電,低后備保護(hù) Ⅰ 段、Ⅱ 段顯示速斷電流和復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)動(dòng)作。經(jīng)過8.696 s后,110 kV備用自投裝置保護(hù)動(dòng)作,112開關(guān)跳開,111開關(guān)合閘,1#、2#主變被111開關(guān)帶動(dòng)運(yùn)行。1#主變進(jìn)行復(fù)式比率差動(dòng)動(dòng)作,111開關(guān)和橋100開關(guān)跳開動(dòng)作。這是因?yàn)?11開關(guān)帶動(dòng)1#主變,故障點(diǎn)已經(jīng)存在于主變和CT間(即故障點(diǎn)K3),故障區(qū)域蔓延至主變差動(dòng)保護(hù)范圍,1#主變差流13.88 A,復(fù)式比率差動(dòng)動(dòng)作。1#主變動(dòng)作后,變電站111開關(guān)和112進(jìn)線處在分位,導(dǎo)致全站失電。

1#主變保護(hù)定值如表2所示。

表2 1#主變保護(hù)定值

2 事故原因分析

2.1 主變高后備保護(hù)動(dòng)作分析

主變高后備保護(hù)采用復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)。只有當(dāng)復(fù)合閉鎖滿足條件時(shí),才能觸發(fā)規(guī)定電流值經(jīng)延時(shí)后的保護(hù)動(dòng)作。

復(fù)合電壓閉鎖邏輯如圖3所示。

圖3 復(fù)合電壓閉鎖邏輯圖

以下兩種條件下能夠達(dá)到復(fù)壓閉鎖的要求:①本側(cè)復(fù)壓動(dòng)作,即線電壓或者負(fù)序電壓滿足整定值,且輸出節(jié)點(diǎn)可以控制d277投入,復(fù)壓閉鎖動(dòng)作處在閉合的狀態(tài);②鄰側(cè)復(fù)壓閉鎖控制d276投入、鄰側(cè)復(fù)壓閉鎖相關(guān)的接點(diǎn)動(dòng)作。圖3中,U276、U277分別表示鄰側(cè)和本側(cè)復(fù)壓閉鎖投退,d048為復(fù)壓閉鎖電壓低值,d067為復(fù)壓閉鎖負(fù)序電壓值。

Ⅰ段、Ⅲ段復(fù)壓閉鎖采用相同的邏輯原理[8]。在復(fù)壓元件d112和d167、復(fù)壓過流、保護(hù)功能壓板均投入時(shí),當(dāng)復(fù)壓元件動(dòng)作,任一相電流僅需超過整定值d114且方向元件動(dòng)作。因此,經(jīng)過整定動(dòng)作時(shí)間d115后,復(fù)壓閉鎖電流保護(hù)動(dòng)作,跳開開關(guān)。I段復(fù)壓閉鎖方向過流保護(hù)邏輯如圖4所示。圖4中:d114為復(fù)壓過流定值;d115為復(fù)壓過流時(shí)限。

圖4 I段復(fù)壓閉鎖方向過流保護(hù)邏輯圖

通過保護(hù)動(dòng)作可知,作為1#主變低后備保護(hù)的1#主變高后備保護(hù)未動(dòng)作。1#主變高后備保護(hù)投入Ⅰ段、Ⅲ段復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)。Ⅲ段、Ⅰ段復(fù)壓過流元件對(duì)字d140和字d112投入進(jìn)行控制。復(fù)壓元件可以對(duì)字d167和字d169投入進(jìn)行控制、對(duì)鄰側(cè)復(fù)壓閉鎖字d276投入進(jìn)行控制。

根據(jù)保護(hù)動(dòng)作報(bào)文計(jì)算,1#主變低后備保護(hù)低壓側(cè)CT變比為4 000/5 A,低壓側(cè)一次電流約為13 288 A、二次動(dòng)作故障電流為16.61 A。高壓側(cè)CT變比為800/5 A,由功率平衡[9]計(jì)算高壓側(cè)一次電流為1 328.8 A、二次故障電流達(dá)到了8.3 A,超過了Ⅰ段、Ⅲ段復(fù)壓過流整定值(2.8 A)。這意味著電流達(dá)到了要求。根據(jù)復(fù)壓閉鎖條件,當(dāng)電流滿足條件,只要復(fù)壓閉鎖開放,則高后備Ⅰ段、Ⅲ段復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)動(dòng)作[10]。根據(jù)計(jì)算:故障期間正序電壓有效值為55.5 V;復(fù)序電壓為0 V;出線電壓為96 V。因此,其大于復(fù)壓閉鎖電壓低壓值69 V,高壓側(cè)復(fù)壓不滿足條件。

由低后備保護(hù)定值可知,1#主變低后備復(fù)壓閉鎖輸出接點(diǎn)可以控制字d277投入。低壓側(cè)三相發(fā)生短路時(shí),故障電壓達(dá)到了0,契合復(fù)壓的相關(guān)條件,輸出節(jié)點(diǎn)發(fā)生了動(dòng)作。然而,在實(shí)際運(yùn)行過程中,鄰側(cè)復(fù)壓開放壓板并沒有動(dòng)作,造成了鄰側(cè)復(fù)壓閉鎖接點(diǎn)無法接入高后備保護(hù)。低后備保護(hù)鄰側(cè)的相關(guān)復(fù)壓動(dòng)作同樣沒有投入高后備保護(hù)復(fù)壓閉鎖[11-12]。

2.2 距離Ⅲ段保護(hù)動(dòng)作分析

根據(jù)分析可知,高后備Ⅰ段、Ⅲ段復(fù)壓閉鎖保護(hù)電流達(dá)到了相關(guān)條件,然而鄰側(cè)復(fù)壓以及本側(cè)復(fù)壓均未開放復(fù)壓閉鎖。在這種情況下,高后備保護(hù)不動(dòng)作,無法將故障切除,造成了C站118開關(guān)距離Ⅲ段動(dòng)作。由C站118開關(guān)保護(hù)裝置,可以獲得距離Ⅲ段動(dòng)作故障波形。

距離Ⅲ段動(dòng)作故障波形如圖5所示。

圖5 距離Ⅲ段動(dòng)作故障波形圖

圖5中:t0為正常時(shí)刻;t1為保護(hù)啟動(dòng)時(shí)刻;t2為保護(hù)未動(dòng)作的故障態(tài);t3為在三相跳閘的保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻;t4為118開關(guān)跳開。在t1～t3故障動(dòng)作時(shí),鄰序電壓3U以及零序電流3I一直為零,而相角、電壓、故障電流都維持著對(duì)稱不變的狀態(tài),表明1#主變低壓側(cè)故障點(diǎn)K2處發(fā)生了三相短路的情況。

本文通過計(jì)算t2時(shí)刻故障電流和電壓值,得到故障點(diǎn)二次電壓和電流參數(shù)如表3所示。

由表3可知,故障期間的故障電流IA、IB、IC三相電流約為9.6 A,電壓約為55.6 V,保護(hù)電壓波動(dòng)較小而電流變化較大。以A相為例,對(duì)118開關(guān)保護(hù)定值進(jìn)行核查,相間距離Ⅲ段整定值以及正定靈敏角分別為7.5 Ω和72°。由此可以求出故障階段測(cè)量阻抗達(dá)到了5.83ej75.143°Ω,整定阻抗為7.5ej72°Ω,動(dòng)作時(shí)間為2.5 s。這個(gè)計(jì)算結(jié)果滿足118開關(guān)距離Ⅲ段動(dòng)作條件,即距離 Ⅲ 段在t3時(shí)刻保護(hù)動(dòng)作。其中,t1～t3時(shí)間差為2.51 s,與整定動(dòng)作時(shí)間相近。由分析可知,1#主變高后備保護(hù)不動(dòng)作,無法切除故障,距離 Ⅲ 段后備保護(hù)動(dòng)作,118開關(guān)能夠執(zhí)行跳開動(dòng)作,保護(hù)動(dòng)作非常標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 110 kV備用自投動(dòng)作分析

故障前,橋100開關(guān)、進(jìn)線112開關(guān)都處在合位態(tài)勢(shì),進(jìn)線111開關(guān)跳開,Ⅰ、Ⅱ母線和進(jìn)線Ⅲ開關(guān)線路電壓處于備用自投停留充電狀態(tài)。C站118開關(guān)跳開過程中,110 kV的Ⅰ、Ⅱ母線發(fā)生失壓,進(jìn)線Ⅲ開關(guān)線路顯示電壓,112開關(guān)無電流,滿足備用自投。經(jīng)8.643 s后,110 kV備用自投,112開關(guān)跳開。經(jīng)確認(rèn)后,進(jìn)線111開關(guān)合位,整個(gè)110 kV備用自投動(dòng)作無差錯(cuò)。

CT以及主變低壓側(cè)開關(guān)間發(fā)生三相短路后,1#主變高后備不滿足閉鎖條件,導(dǎo)致后備保護(hù)118開關(guān)出現(xiàn)距離Ⅲ動(dòng)作,并在短時(shí)間內(nèi)將故障切除。所以110 kV變電站出現(xiàn)全場(chǎng)失電。110 kV備用自投動(dòng)作后,故障恢復(fù)。這導(dǎo)致1#主變差動(dòng)保護(hù)過載被切除,110 kV變電站又一次出現(xiàn)全場(chǎng)失電。

3 保護(hù)邏輯優(yōu)化

分析本次110 kV變電站全場(chǎng)失電可知:當(dāng)1#主變高后備保護(hù)動(dòng)作,只需要跳開100開關(guān)即可切除故障點(diǎn);112開關(guān)仍繼續(xù)帶2#主變運(yùn)行,故不會(huì)引起變電站全站失電。因此,需對(duì)保護(hù)動(dòng)作進(jìn)行改進(jìn),以保障故障排除過程中設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

①檢查110 kV變電站主變保護(hù)鄰側(cè)復(fù)壓開放硬壓板投退情況,保證主變低壓側(cè)開關(guān)和CT間高后備保護(hù)動(dòng)作準(zhǔn)確,以消除保護(hù)死區(qū)。

②檢查110 kV線路末端保護(hù)動(dòng)作是否大于主變高后備復(fù)壓過流保護(hù)動(dòng)作,以確保線路末端不發(fā)生越級(jí)動(dòng)作。

③檢查110 kV主變保護(hù)定值單。當(dāng)主變低后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)長(zhǎng)小于Ⅰ段復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)動(dòng)作時(shí),主變后備不發(fā)生越級(jí)動(dòng)作。對(duì)110 kV備用自投情況進(jìn)行檢查,當(dāng)110 kV主變差動(dòng)、高后備保護(hù)動(dòng)作時(shí),備用自投放電,以免發(fā)生誤動(dòng)作。

4 基于GOOSE通信的繼電保護(hù)

4.1 系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

GOOSE作為IEC 61850的服務(wù)模型之一,以高速P2P通信為基礎(chǔ),通過Ethernet的任意智能電子設(shè)備(intelligent electronic device,IED)建立通信連接,用于實(shí)時(shí)傳送跳閘信號(hào)和間隔閉鎖信號(hào)。本文采用基于GOOSE通信的繼電保護(hù)越級(jí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了分布分層式環(huán)網(wǎng)光纖結(jié)構(gòu),包括管理層、網(wǎng)絡(luò)層以及間隔層。防越級(jí)跳閘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 防越級(jí)跳閘系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

各間隔的微機(jī)綜合保護(hù)裝置為間隔層。網(wǎng)絡(luò)層由GOOSE交換機(jī)和光纖網(wǎng)組成。系統(tǒng)管理層由調(diào)度中心、電力監(jiān)控分站和通信管理機(jī)組成。

①間隔層。間隔層的組成部分包括高開保護(hù)裝置和微機(jī)綜合保護(hù)裝置,是防越級(jí)跳閘的基本單元。該單元通過具有通信功能的GOOSE實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制和保護(hù)。其中,微機(jī)綜合保護(hù)裝置用于110 kV電壓等級(jí)非直接接地系統(tǒng)線路和母線分段。其主要功能有接地保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、充電保護(hù)重合閘、遙信、充電保護(hù)、錄波、遙測(cè)等。

②網(wǎng)絡(luò)層。GOOSE交換機(jī)和光纖網(wǎng)構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)層。變電站GOOSE交換機(jī)相互連接,組成了通信網(wǎng)。在各綜合保護(hù)裝置之間及地面保護(hù)裝置、高開保護(hù)裝置之間,防越級(jí)保護(hù)通過GOOSE交換機(jī)由下向上傳至上級(jí)保護(hù),而且借助通信網(wǎng)絡(luò)向本地監(jiān)控系統(tǒng)傳輸各遙測(cè)、遙控、遙感信號(hào)。

③管理層。管理層由電力監(jiān)控分站、通信管理機(jī)組成,以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的管理。

4.2 防越級(jí)跳閘功能

系統(tǒng)采用雙處理器協(xié)同工作的模式。主處理器主要實(shí)現(xiàn)算法處理。協(xié)處理器完成通信、人機(jī)交互、對(duì)時(shí)以及時(shí)鐘管理等任務(wù)。

4.2.1 主處理器軟件架構(gòu)

終端程序流程如圖7所示。

圖7 終端程序流程圖

主處理器的組成部分有中斷服務(wù)程序以及主程序。主程序能夠落實(shí)系統(tǒng)的一系列輔助功能和監(jiān)控功能。中斷服務(wù)程序周期性地向主程序發(fā)出定時(shí)掃描數(shù)據(jù)請(qǐng)求,執(zhí)行故障啟動(dòng)判別和保護(hù)功能。

4.2.2 啟動(dòng)元件判別

啟動(dòng)元件判別借助實(shí)時(shí)核算電氣量,要求能達(dá)到很高的響應(yīng)速度以及靈敏度。當(dāng)繼電設(shè)備故障時(shí),能夠瞬間判定故障元件。因此,由中斷服務(wù)程序執(zhí)行電流保護(hù)和接地選線的啟動(dòng)判據(jù)。

由于當(dāng)前大量分布式電源接入電網(wǎng),導(dǎo)致配電網(wǎng)負(fù)荷變化頻繁,故采用電流正突變量作為保護(hù)元件啟動(dòng)條件,即電流增大時(shí)為正突變,執(zhí)行啟動(dòng)元件。傳統(tǒng)情況下,使用電流突變量時(shí),不需要考慮電流突變的方向。一旦電流發(fā)生突變,啟動(dòng)元件也會(huì)實(shí)施動(dòng)作。此啟動(dòng)元件能夠預(yù)防啟動(dòng)越級(jí)跳閘閉鎖的問題。負(fù)荷下降的問題易導(dǎo)致區(qū)域保護(hù)閉鎖元件出現(xiàn)誤動(dòng)作。同時(shí),為避免負(fù)荷頻繁變化時(shí)區(qū)域保護(hù)閉鎖元件誤動(dòng)作,需添加相應(yīng)的采樣峰值判據(jù),從而在確保啟動(dòng)元件靈敏度的情況下增強(qiáng)監(jiān)控的可靠性。

4.3 保護(hù)與防越級(jí)跳閘

防越級(jí)跳閘功能流程如圖8所示。

圖8 防越級(jí)跳閘功能流程圖

鑒于防越級(jí)跳閘判別以及電流保護(hù)要求的實(shí)時(shí)性,由中斷服務(wù)程序執(zhí)行邏輯判定、信號(hào)發(fā)送、驅(qū)動(dòng)跳閘出口功能,并通過主程序執(zhí)行報(bào)文存儲(chǔ)、事件順序(sequence of event,SOE)記錄發(fā)送、終端顯示功能。

防越級(jí)跳閘系統(tǒng)借助逐級(jí)閉鎖的相關(guān)運(yùn)作機(jī)制,具體流程如下。①當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí),啟動(dòng)閉鎖元件,將故障閉鎖信息發(fā)送至正向結(jié)點(diǎn)。②如果檢測(cè)到相關(guān)故障,在規(guī)定期限內(nèi)也能夠接收到反向結(jié)點(diǎn)故障閉鎖發(fā)送的針對(duì)性信息。在這種情況下,閉鎖保護(hù)裝置能夠發(fā)生跳閘出口的現(xiàn)象,等待解鎖定時(shí)器時(shí)間到或接收到下級(jí)保護(hù)裝置解鎖信號(hào)。若檢測(cè)到故障,而規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒有接收到相應(yīng)的反向結(jié)點(diǎn)故障閉鎖信息,就會(huì)立即出現(xiàn)閉鎖保護(hù)裝置跳閘的問題,故障也會(huì)被切除。③短路保護(hù)動(dòng)作后,有關(guān)的保護(hù)裝置會(huì)迅速判斷斷路器拒動(dòng)操作的情況。若故障被切除,故障電流會(huì)消失,保護(hù)返回,并向正向節(jié)點(diǎn)發(fā)送故障解除閉鎖的相關(guān)信息。若斷路器始終存在拒動(dòng)故障,則斷路器失靈信息會(huì)被發(fā)送到上級(jí)保護(hù)裝置。④在閉鎖過程中,若切除故障,保護(hù)會(huì)返回。⑤為了使閉鎖保護(hù)長(zhǎng)時(shí)間保持閉鎖,要給“區(qū)域保護(hù)解鎖時(shí)限”安排定值。在故障始終無法消失的背景下,閉鎖時(shí)間超過定值,閉鎖會(huì)被強(qiáng)制解除,保護(hù)裝置會(huì)發(fā)生跳閘問題,故障會(huì)被切除。

4.4 防越級(jí)跳閘測(cè)試

模擬檢測(cè)系統(tǒng)如圖9所示。

本文用圖9所示線路模擬變電站越級(jí)跳閘故障。圖9中,K1、K2、K3、K4、K5為高爆開關(guān)。本文在K3和K4設(shè)置兩相短路問題進(jìn)行試驗(yàn),采用傳統(tǒng)極繼電保護(hù)模式和本文提出的基于GOOSE通信防越級(jí)跳閘系統(tǒng)進(jìn)行比較試驗(yàn)。

圖9 模擬檢測(cè)系統(tǒng)示意圖

D3短路故障繼電保護(hù)檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)比如表4所示。

表4 D3短路故障繼電保護(hù)檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

由測(cè)試結(jié)果可知,采用GOOSE通信的繼電保護(hù)防越級(jí)跳閘系統(tǒng)并未出現(xiàn)越級(jí)跳閘現(xiàn)象,同時(shí)故障區(qū)外并未發(fā)生誤動(dòng)作操作。GOOSE通信繼電保護(hù)系統(tǒng)采用電流正突變量作為啟動(dòng)調(diào)價(jià),同時(shí)配合終端服務(wù)程序,利用相應(yīng)的后備保護(hù)處理故障問題。供電系統(tǒng)繼電保護(hù)動(dòng)作區(qū)位置不變,無需進(jìn)行極差配合,可避免越級(jí)跳閘出現(xiàn),節(jié)約了大量處理時(shí)間。

5 結(jié)論

110 kV變電站主變低壓側(cè)和CT間存在保護(hù)死區(qū),導(dǎo)致故障發(fā)生時(shí),1#主變高后備無法滿足閉鎖條件,引起1#主變差動(dòng)保護(hù)切除過載,出現(xiàn)全場(chǎng)失電。為消除故障點(diǎn),可通過投復(fù)壓閉鎖開關(guān)硬壓板保護(hù)低后備復(fù)壓閉鎖時(shí)高壓側(cè)復(fù)壓閉鎖開放。110 kV主變高低、后備保護(hù)動(dòng)作和主變高后備Ⅰ段復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間能夠彼此協(xié)調(diào),相互配合,以免發(fā)生越級(jí)保護(hù)動(dòng)作。在此基礎(chǔ)上,本文提出基于GOOSE通信的繼電保護(hù)防越級(jí)跳閘系統(tǒng),采用電流正突變量作為保護(hù)元件啟動(dòng)條件,由中斷服務(wù)程序執(zhí)行電流保護(hù)和防越級(jí)跳閘判別。這將有效規(guī)避信息丟失和故障干擾問題,保證系統(tǒng)的靈敏度和實(shí)時(shí)性。