遠切穩控裝置功率值異常原因分析及對策

摘 要：針對遠切穩控裝置主站在運行過程中，出現了功率值顯示異常，裝置頻繁啟動的情況，根據系統運行方式，現場一次設備的情況，進行了設備模擬試驗、分析和綜合判斷，找出裝置出現異常的原因，提出了故障處理的對策，并對裝置的軟件程序提出改進建議。

關鍵字：遠切裝置；主站；功率

中圖分類號：TM61 文獻標識碼：A

1概述

220kV黃秧坪開關站（以下簡稱黃站）是湘西北的一個重要樞紐開關站，主要承擔著鳳灘水電廠的負荷送出以及湘西和湘北電力系統的潮流聯系，其一次系統接線方式為雙母帶旁母，包括四條進線和五條出線。一般鳳黃Ⅲ、Ⅳ線和送往湘北地區的黃德線602、黃桃線604掛I母，鳳黃Ⅰ、Ⅱ線和送往湘西地區的黃涼Ⅰ線606、黃枇Ⅰ線608、黃枇Ⅱ線624掛Ⅱ母，旁母622只有在代替出線斷路器運行時才用。

為了保證電力系統的穩定，當輸送路發生故障時，線路保護迅速切除本線路的故障，同時遠切裝置會遠切發電廠機組，盡可能維持電能供需平衡。但由于故障前線路輸送功率有大有小，當所切的機組功率較小時，部分功率一般會轉移到其它線路，可能使線路功率猛增，甚至遠遠超過其額定允許值，造成其熱穩定的破壞；也有可能所切的機組功率較大，造成系統功率欠缺，進而擴大事故影響范圍。

為了更好的發揮黃站的樞紐作用，2010年10月，我們對其遠方切機裝置進行了更換，切機策略由單純的三跳切機改為更為科學合理的斷面功率模式，其運行方式分為正常運行方式和旁代運行方式。但如果遠切裝置發生異常，導致誤切或拒切，仍會對系統造成較大的影響。本文通過分析GFWK-C型微機遠切穩定控制裝置，在2012年5月28日旁代運行方式中出現功率顯示異常及頻繁啟動的現象，分析找出異常的原因，并提出防范的具體對策，及對裝置軟件程序提出改進建議。

2 異常經過

5月28日14：38分運行人員巡視中發現遠切裝置啟動紅燈亮，黃德線602、黃涼Ⅰ線606、黃枇Ⅰ線608三條出線電流、電壓均顯示正確，但間隔功率和斷面功率顯示不正確，當時現象如下：

220kVⅠ段母線電壓： 1MUab：229kV；1MUbc：229kV；1MUca：228kV；電壓測量值與實際值相符。

220kVⅡ段母線電壓： 2MUab：229kV；2MUbc：229kV；2MUca：228kV；電壓測量值與實際值相符。

黃德線電流： 1Ia：776A；1Ib：771A；1Ic：777A；3I0：2A。

電流測量值與實際值相符。而功率值交錯顯示141MW與-141MW。當時實際功率值應是308MW。

黃涼Ⅰ線電流： 3Ia：365A；3Ib：374A；3Ic：380A；3I0：9A。電流測量值與實際值相符。而功率值交錯顯示65MW與-65MW。當時實際功率值應是150MW。

黃枇Ⅰ線電流： 4Ia：231A；4Ib：232A；4Ic：234A；3I0：8A。電流測量值與實際值相符。而功率值交錯顯示39MW與-39MW。當時實際功率值應是90MW。

同時因功率突變，裝置頻繁啟動。后現場裝置關電重啟，功率計算正常，裝置恢復正常運行。

2.1設備情況

鳳灘水電廠的遠方切機裝置為GFWK-C 微機遠切穩定控制裝置，其主要由黃站的主站和新、老廠兩個子站組成。根據鳳灘水電廠安全穩定分析的主要結論，在鳳灘水電廠配置一套區域安全穩定控制系統，該套系統以黃秧坪開關站為主站，新廠為執行站及老廠為子站。其穩控系統配置方案及通信通道拓撲示意圖如下圖1所示。

黃站遠切裝置為主站：主要采集黃站220kV 兩段母線電壓、黃德線、黃桃線、黃涼Ⅰ線、黃枇Ⅰ線、黃枇Ⅱ線、旁路電流、鳳黃Ⅲ、Ⅳ線的電流和功率，并實時接收老廠上送的四臺機組功率及我廠六臺機組檢修壓板投退信息，并判斷發生220kV 聯絡線故障跳閘事故時，根據功率變化情況遠切老廠機組或新廠的機組；其它新、老廠兩個子站都為執行站和信息采集站。

2.2裝置異常前的操作

2012年5月15日8時黃站開始黃桃線旁代操作，當時全廠正處于860MW的最大運行方式下，黃桃線負荷177MW， 將旁路622掛I母，合上旁路622斷路器對旁母充電正常后，拉開旁路622和黃桃線604斷路器操作電源，等電位合上6045隔離開關，再給上兩斷路器操作電源，投入旁代黃桃線壓板1KLP6（開入量7），最后拉開604斷路器，旁代操作完成。斷路器HWJ開入量來自機構輔助接點。

旁代操作完成后，檢修及運行人員現場檢查黃站遠切裝置帶負荷正常，無裝置啟動及其它異常信號，線路及3個斷面功率顯示正確。黃桃線被旁代后，604斷路器多次跳合開關試驗，裝置也多次記錄黃桃線HWJ狀態變位。

3異常情況及分析

3.1異常情況

2012年5月28日在鳳灘水電廠最大運行方式下，送出截面總功率860MW，發現黃站微機遠切裝置“啟動紅燈”亮，黃德線、黃涼Ⅰ線、黃枇Ⅰ線三條出線電流、電壓均顯示正確，但相對間隔功率和斷面功率顯示不正確，并在正負間交錯顯示，其它兩條出線黃桃線（旁代中）和黃枇Ⅱ線以及鳳黃Ⅲ、Ⅳ線均顯示正確，裝置異常時實際顯示如表1和表2：

從表1和表2中可以看出黃德線、黃涼I線、黃枇I線所顯示的功率在正和負之間跳變，由于這種功率的突變，使裝置頻繁啟動。

3.2異常情況分析

綜合上述情況，可以看出，裝置所采集到的電壓和電流的幅值都是正常，但是功率卻顯示不正常，出現了時正時負的情況，并且有周期性的出現變化。由此可以判斷，采集來的電流和電壓是沒有問題的，應該是裝置內部在計算功率的過程中出現了問題。

4 原因分析

有功效率的計算公式：

式（4-1）中母線電壓、電流是以向量的形式表示的，其實部、虛部是由實時A/D采樣值測算出來的。如果功率是穩定輸出的，則電壓向量與電流向量的相對關系是穩定的，計算出的功率是不變的。

裝置所采集的線路電流、電壓來自不同的采集板。共3塊ATD板（數據采集A/D轉換板）：第一塊板采集黃德線、黃桃線、黃涼I線、黃枇I線電流；第二塊板采集黃枇Ⅱ線，鳳黃Ⅲ、Ⅳ線，旁路電流；第三塊板采集兩段母線電壓。計算每個間隔的功率時取第一塊板或第二塊板上的電流與第三塊板上相對應的電壓。

在旁代操作過程中，旁代黃桃線壓板1KLP6在622合后，604拉開前投入，即在電流被部分旁代后投入旁代壓板，此時bug被激活，導致第一塊板的采集時序不一致。

如圖2所示，在沒有操作旁代壓板前，旁代線路提前充電，造成黃桃線電流突變量啟動，此時，再操作旁代壓板，然后操作黃桃線HWJ分位置，旁代操作完成，程序進入旁代邏輯。旁代黃桃線后，黃桃線斷路器進行了分合閘試驗，黃桃線HWJ分合變化多次。由于黃桃線采用了HWJ作為旁代過程及旁代結束的邏輯判斷依據，HWJ狀態多次變位對程序判斷產生了影響，而激活了程序的bug，造成程序對不同的采集板發出的脈沖不一致。由于本站的裝置沒有采集線路電壓，而是采集兩段母線電壓，母線電壓的采集硬件回路跟線路電流的采集硬件回路不在同一塊數據采集板上，造成母線電壓與線路電流時序不同步，而造成功率計算錯誤的現象。

而進入了程序的bug后造成第一塊板與第三塊板時間不同步，所以第一塊板上相對應的間隔功率顯示出現異常，而第二塊板與第三塊板時序是同步的，所以第二塊板上的間隔功率顯示是正常（由于異常時黃桃線是用旁路代的、旁路對應的電流采集在第二塊板上，所以顯示正常）。

5改進措施與建議

針對裝置功率異常的原因分析，我們提出以下防范措施及建議：

（1）如果裝置出現這種功率計算異常后，需及時退出遠切裝置，將裝置斷電重啟， bug在正常運行情況下不會被激活，待運行正常后才投入遠切裝置。

（2）規范旁路代線路的操作：在旁代操作合622斷路器前投入旁代壓板，在退出旁代操作合線路斷路器前先退旁代壓板，在所代的斷路器轉入檢修狀態時，解開HWJ開入量的線，防止試驗時跳閘開入的影響。

（3）對遠切裝置的采集板的配置進行修改，將母線電壓引進各線路電流對應的數據采集板，由各自的采集板根據本板采集的電壓與電流進行功率計算。從根本上避免采集到的電壓和電流不在同一塊數據采集板上，造成母線電壓與線路電流時序不同步，而出現功率計算錯誤的問題。

（4）完善旁代邏輯部分的程序，清除這種bug。根據旁代壓板在不同時段投入時的影響重新設定 “置旁代標志”和“清除旁代標志”條件，清除所代線路的HWJ在檢修過程中變位對裝置的影響。并且在旁代完成邏輯增加線路電流大于投運電流判據。

參考文獻

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