智能化變電站線路保護故障分析及處理

周志艷

（國網襄陽供電公司，湖北 襄陽 441002）

1 序言

隨著堅強智能電網在特高壓電網和城鄉配電網建設中全面建設實施，智能化變電站是智能電網的重要基礎和支撐。在變電站自動化領域中,智能化電氣設備的發展,特別是智能開關、光電式互感器機電一體化設備的出現,使變電站自動化技術進入了數字化的新階段。在高壓和超高壓變電站中,保護裝置、測控裝置、故障錄波及其他自動裝置的I/O單元,如A/D變換、光隔離器件、控制回路等將割列出來作為智能化一次設備的一部分。反言之,智能化一次設備的數字化傳感器、數字化控制回路代替了常規繼電保護裝置、測控等裝置的I/O部分;而在中低壓變電站則將保護、監控裝置小型化、緊湊化,完整地安裝在開關柜上,實現了變電站機電一體化設計。

智能化變電站自動化系統的結構在物理上可分為兩類,即智能化的一次設備和網絡化的二次設備;在邏輯結構上可分為三個層次,根據IEC6185A通信協議草案定義,這三個層次分別稱為“過程層”、“間隔層”、“站控層”。

高線輸電線路把電能輸送出去，隨著電網的不斷強大，長距離、高電壓的輸電線路應用越來越普遍。當線路發生接地、短路時，就需要繼電保護裝置能快速地、有選擇性地跳開故障線路，縮小停電范圍，保障沒有故障的線路和設備繼續運行。

2 問題提出

某110kV變電站采用的是智能化站域化保護，根據該工程改造要求，有兩條110kV線路保護配置了由北京四方公司生產的110kV光纖差動保護，即非站域化保護。該110kV光纖差動保護系統配置如圖1所示。2012年9月對該站的110kV光纖差動保護進行定期檢驗工作，停電范圍為:110kVI段母線、110kV線路開關、110kV分段開關、110kVI段母線TV。隨后對110kV光纖差動保護進行調試，試驗接線。檢查接線正確后分別加入三相對稱、大小相等的電壓、電流量，檢查保護裝置采樣值與測試儀加入量相等后，隨即斷開測試儀，此時檢查保護裝置的電流值為零，而電壓值為系統正常的三相正序電壓。確認測試儀確已斷開后，將保護裝置上數據采集光纖斷開后發現三相電壓消失，將該光纖恢復后檢查采樣值又為正常三相電壓，隨后對該單元合并柜內電壓采集回路檢查，發現該單元電壓采集光纖接至110kVI段TV單元合并柜的計量電壓端口，也就是說該線路保護電壓采用的是110kVI段TV的計量電壓，而不是保護電壓。再將110kVI段TV合并單元至110kVII段TV合并單元的光纖（該光纖用作I、II段二次電壓并列）斷開后，保護裝置上的采樣值立即消失，從而判斷正常三相電壓是由于電壓并列裝置自動并聯所致。該站的電壓并列有2種模式：自動并列和遙控并列。電壓自動并列控制字為ON，采用自動并列模式；電壓自動并列控制字為OFF，采用遙控并列模式；自動并列的條件分別是：①MAX （Ua1,Ub1,Uc1,）≤ 30V ；② MAX （Ua2,Ub2,Uc2,）≥40V；③分段開關合位（或者刀閘合位）。

當上述三個條件同時滿足時，自動實現“電壓并列，I母退出”，同理實現“電壓并列，II母退出”。而當時分段開關在斷開位置，并未滿足自動并列條件，為什么發生自動并列現象？廠家技術人員對110kV I段TV合并單元的設計程序進行檢查，發現使用計量電壓時還有一判據，當110kV I段TV電壓異常（如斷線、失壓等）時自動進行電壓并列取110kV II段TV正常電壓，從而保證計量回路不失壓，避免電量計費受損。當線路保護采用計量電壓時，模擬各種故障類型，保護裝置均拒動。當系統正常運行時，若線路發生區內故障時，電壓及電流均會發生突變，由于電壓突變后TV電壓將會自動進行并列，保護裝置電壓會自動恢復正常，此時保護拒動對系統造成危害。如果將線路保護所采用電壓改為保護電壓，就要改變110kV I段TV合并單元的硬件配置及相關的程序，由于現場的運行方式不允許長期停電，那么怎樣在原設計基礎上改變計量電壓自動并列問題呢？

3 解決方案

由于電壓并列條件中有采用分段開關在合位這一判據，就從分段開關合并柜內取一對開關合閘位置輔助接點引至110kV I段TV合并單元的開入量回路中，然后再對計量電壓自動并列的程序進行修改，將分段開關在合位和110kV I段TV電壓異常同時滿足時才自動取110kV II段TV正常電壓，否則，仍然采用110kV I段TV電壓。

4 實施效果

按上述方案修改完畢后，對分段開關進行分、合閘操作。（1）分段開關在分位時，從試驗臺加入交流電壓量，從裝置中查看交流電壓采樣值正確，斷開交流量后，裝置的采樣值隨即消失。（2）分段開關在合位時，110kV I段TV電壓在失壓狀態下，此時從裝置中查看交流電壓采樣值與正常運行的110kV II段TV電壓采樣值相同。（3）分段開關在分位時，對線路保護模擬各種類型故障，保護裝置均正確動作。

改造后的計量電壓能夠與現場運行方式進行正確的自動電壓并列。

結語

在智能化電網改造工程中，有許多問題在改造中是很難被發現，而且在新技術的運用中，會出現各種問題，熟練掌控它們需要一個逐步消化吸收的過程，這就需要我們不斷加強新技術、新產品的學習——應用——改進——再應用的過程，在新投運設備的定期檢驗工作中嚴格按照相關規范標準認真檢查，做到定期檢驗不漏項，利用檢修設備停運難得機會深入熟悉相關設備的硬件及軟件配置情況，熟練掌控設備運行性能，確保設備安全可靠運行。

[1]國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護典型故障分析[M].北京：中國電力出版社，2001.

[2]張玉儲.發電廠及變電所的二次接線[M].北京：中國電力出版社，2005.

[3]國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護規定匯編[M].北京：中國電力出版社,2000.

[4]FH6000智能變電站自動化系統保護說明書[M].武漢烽火富華電氣有限責任公司,2010.