220kV母線保護(hù)優(yōu)化研究

馬文英

摘 ? 要：為提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，母線保護(hù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。雖然微機(jī)型母線保護(hù)成效顯著，然而母線不同的接線方式、設(shè)計問題、實(shí)際操作等因素會對母線運(yùn)行帶來一定的負(fù)面影響。文章根據(jù)當(dāng)前220kV母線保護(hù)面臨的問題，提出了母線間隔單元隔離開關(guān)接點(diǎn)故障時的母線保護(hù)優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)對220kV母線保護(hù)的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：220kV ?母線保護(hù) ?優(yōu)化研究 ?失靈保護(hù)

中圖分類號：TM773;TM63 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（b）-0051-02

作為關(guān)鍵的電力組件，母線用于電能的聚集、配送，母線的運(yùn)行狀態(tài)直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全。尤其是高壓母線是確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵部件。母線的運(yùn)行受老化、污染、操作失誤等多重因素的影響，一旦母線出現(xiàn)故障會嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行，帶來巨大的損失，甚至造成嚴(yán)重安全事故。基于此，本文根據(jù)隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)故障類型及其對母線保護(hù)的影響對220kV母線保護(hù)優(yōu)化方案進(jìn)行了研究。

1 ?隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)故障分析

兩條母線的主線連接方式，因?yàn)橛玫降拈g隔元件需按照實(shí)際情況頻繁切換，母線運(yùn)行方式的改變對小差的影響很大，對大差的影響很小。小差電流計算會跟隨間隔元件的切換而切換，這就需要母線保護(hù)具備良好的自動適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化的能力，省去人工操作，避免人為失誤，從而有效確保母線差動保護(hù)。隔離開關(guān)閉合狀態(tài)下，母線保護(hù)裝置識別開關(guān)的狀態(tài)為斷開，出現(xiàn)接點(diǎn)不良故障;開關(guān)斷開狀態(tài)下，母線保護(hù)裝置識別其狀態(tài)為閉合，出現(xiàn)接點(diǎn)粘連故障;母線保護(hù)裝置對隔離開關(guān)狀態(tài)的識別在閉合/斷開之間不停切換，出現(xiàn)接點(diǎn)抖動故障。

隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)故障對母線保護(hù)的影響如下。

本次研究的220kV母線接線方式為雙母線，通過隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)母線保護(hù)，因?yàn)榇蟛畋Ｗo(hù)母線運(yùn)行方式的影響，因此，接點(diǎn)故障對大差保護(hù)沒有影響，然而小差保護(hù)和母線的運(yùn)行方式有關(guān)，接點(diǎn)出錯會影響母線保護(hù)的選擇，下面具體分析一下雙母線運(yùn)行存在的問題。

（1）接點(diǎn)不良對母線保護(hù)的影響。與母線連接的元件接觸不良會導(dǎo)致其電流值漏算，如果此元件和電源一側(cè)相連或負(fù)荷較高就有一定幾率使得母線保護(hù)選擇失靈，保護(hù)動作無法完成。當(dāng)母線上某元件處于倒閘操作狀態(tài)時，雙母線上的隔離開關(guān)均閉合，這是部分電流走元件的隔離開關(guān)不走母聯(lián)開關(guān)，如果接點(diǎn)不良，母線保護(hù)裝置誤認(rèn)為母線正常。

（2）接點(diǎn)粘連對母線保護(hù)的影響。某元件倒閘之后，如存在接點(diǎn)粘連，此時如果母線故障，母線保護(hù)裝置誤判母線互聯(lián)，將動作于雙母線的元件。如某元件停止運(yùn)行，隔離開關(guān)斷開，此時如存在接點(diǎn)粘連，元件再次運(yùn)行于母線上時，母線保護(hù)裝置誤判母線互聯(lián)，導(dǎo)致故障范圍擴(kuò)大。

（3）接點(diǎn)抖動對母線保護(hù)的影響。接點(diǎn)抖動會造成母線保護(hù)設(shè)備誤判母線的運(yùn)行狀態(tài)，如不及時排除接點(diǎn)抖動故障，其對母線運(yùn)行的影響視隔離開關(guān)以及母線保護(hù)識別情況而定。

為有效避免出現(xiàn)上述問題，母線保護(hù)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)高頻率的運(yùn)行方式檢測，以便第一時間發(fā)現(xiàn)和糾正排除隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)導(dǎo)致的故障。

2 ?針對隔離開關(guān)輔助連接點(diǎn)故障的母線保護(hù)優(yōu)化方案

（1）通過接點(diǎn)組合來判斷，也就是在母線保護(hù)中實(shí)現(xiàn)常開隔離開關(guān)，常閉接點(diǎn)，這種方案效果比較理想，但成本會顯著提升，且操作人員的工作壓力和相關(guān)計算量也會大大增加，因此，該方案不適用，通常不采用。

（2）在母線保護(hù)裝置中增設(shè)母線運(yùn)行方式模擬盤，模擬設(shè)備的一次運(yùn)行狀態(tài)。通過“強(qiáng)制分合”開關(guān)進(jìn)行模擬，如果接點(diǎn)故障，可以通過強(qiáng)制分合開關(guān)控制母線運(yùn)行方式的切換。在實(shí)際運(yùn)行中，母線保護(hù)裝置需要對運(yùn)行方式進(jìn)行高頻率檢測，如果監(jiān)測到運(yùn)行狀態(tài)與實(shí)際情況不符時，母線保護(hù)裝置將告警。

隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)故障判斷依據(jù)具體表現(xiàn)如下。

（1）接點(diǎn)斷開時間隔單元存在電流。

判斷依據(jù)：與母線相連的間隔元件接點(diǎn)斷開，且二次電流互感器電流值非0時，存在接點(diǎn)不良的問題。在實(shí)踐中可以判斷利用該判斷依據(jù)判斷接點(diǎn)故障，但不能糾正錯誤。

（2）大差電流與小差電流不相等。

根據(jù)計算得到的小差電流判別其和實(shí)際運(yùn)行是否匹配，正常狀態(tài)下，電網(wǎng)的小差電流處于平衡，但是僅僅根據(jù)小差電流來判斷無法滿足實(shí)際需要，因此，需要結(jié)合大差電流值與小差電流值進(jìn)行比較判斷，也就是在接點(diǎn)工作正常的前提下，如果同時刻同數(shù)據(jù)源的大差電流和雙母線小差電流之和相等，表示接點(diǎn)無故障。反之，如果兩者不相等，則表示接點(diǎn)存在故障。

（3）母線是否互聯(lián)。

盡管母線互聯(lián)時可以利用上述判別依據(jù)判斷接點(diǎn)是否故障，但無法判斷母線是否互聯(lián)。在倒閘操作時，母線互聯(lián)的情況下，假若出現(xiàn)區(qū)內(nèi)故障，母線保護(hù)將作用于母線上的全部斷路器，通過計算故障母線的小差電流，部分電流經(jīng)過隔離開關(guān)流入兩條母線，且具備一定的分配系數(shù)，因此，小差電流之和同樣存在電流值，由此獲得判斷母線互聯(lián)的判斷依據(jù)，即雙母線小差電流都不為0，同時隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)因?yàn)榇蟛铍娏鞑挥嬋虢?jīng)過母線互聯(lián)的電流值，當(dāng)母線互聯(lián)斷線依然可以滿足上述判別依據(jù)，而非像別的單元斷線時會對大差電流造成顯著影響，造成母線保護(hù)出現(xiàn)錯誤動作，因此，母差保護(hù)不會因母線互聯(lián)斷線出現(xiàn)閉鎖保護(hù)，但會影響到母線保護(hù)選擇性，如果出現(xiàn)區(qū)內(nèi)故障則會造成錯誤切斷正常的母線。因此，如果母線互聯(lián)斷線時，母線保護(hù)將對母線進(jìn)行互聯(lián)處理，將其統(tǒng)統(tǒng)切斷，這樣會擴(kuò)展故障范圍，但能夠確保母線保護(hù)正常動作，保護(hù)不會拒動，減小了故障損失，滿足電網(wǎng)的需求。

（4）接點(diǎn)抖動的判別依據(jù)。

在實(shí)踐中，短期內(nèi)不可能存在反正操作某一個隔離開關(guān)的情況，可以借助計算機(jī)統(tǒng)計對單元隔離開關(guān)的位置變化，如果開關(guān)短期內(nèi)多次重復(fù)變位，則表示當(dāng)開關(guān)接點(diǎn)存在抖動情況。為了防止誤判，判別時間可以設(shè)置為10ms。

軟件解決方案：為了準(zhǔn)確判斷接點(diǎn)故障并解決故障。需要滿足兩個假設(shè)。一是存在接點(diǎn)故障時都會被檢測出來，對于大部分輕載線路其二次電流值會被檢測到，如果其對側(cè)存在電流，一旦出現(xiàn)故障，必定會被母線保護(hù)裝置檢測到。而母線保護(hù)裝置對空載間隔單元、未投運(yùn)單元的誤判不會對電網(wǎng)運(yùn)行帶來不利影響。二是同時刻（短于4ms）僅僅存在一次故障。由于各個母線間隔單元的隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)引入保護(hù)裝置的整體結(jié)構(gòu)獨(dú)立，同原因不會導(dǎo)致多接點(diǎn)故障，只有同一單元的兩個隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)同時出錯才會失效;只有對空載元件的輔助接點(diǎn)出錯才不會被檢測到，但并不影響其對下一 時刻接點(diǎn)是否出錯的判斷。隨著一次設(shè)備制造水平的不斷發(fā)展，二次回路接線工藝的不斷提升，同一時刻出現(xiàn)兩個隔離開關(guān)輔助接點(diǎn)故障可能性非常小。

3 ?結(jié)語

綜上所述，在電廠、變電站的電力設(shè)備中，母線保護(hù)的作用至關(guān)重要，隨著電力事業(yè)的發(fā)展，母線保護(hù)技術(shù)的發(fā)展也不斷加快，對母線保護(hù)的技術(shù)要求越來越高。因此，為了確保電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須提高母線保護(hù)裝置的可靠性，實(shí)用性，以實(shí)現(xiàn)智能化母線保護(hù)，采用人工智能技術(shù)優(yōu)化母線保護(hù)方案，以保證母線保護(hù)的可靠運(yùn)行。

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