趙曉明，吳建偉

（1．浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州 310014；2．浙江省送變電工程公司，杭州 310016）

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等二次設(shè)備在電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行中起著舉足輕重的作用，但二次設(shè)備運(yùn)行中一般不允許對其加以試驗(yàn)，所以在繼電保護(hù)新設(shè)備投入運(yùn)行前必須做詳盡的交接試驗(yàn)。如果在基建過程中保護(hù)設(shè)備校驗(yàn)不到位，在投入運(yùn)行后就可能出現(xiàn)問題，另一方面保護(hù)自身也可能存在一定缺陷，隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，潛在的問題逐一顯現(xiàn)。繼電保護(hù)定期校驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)和處理各種潛在缺陷的重要手段，規(guī)程要求所有繼電保護(hù)裝置應(yīng)進(jìn)行定期校驗(yàn)工作，校驗(yàn)周期一般隨一次設(shè)備檢修預(yù)防性試驗(yàn)而實(shí)施。

1 浙江500 kV電網(wǎng)主要保護(hù)配置情況

浙江500 kV電網(wǎng)中，繼電保護(hù)設(shè)備多為進(jìn)口，其中主要設(shè)備提供商為AREVA公司、ABB公司、GE公司等。近兩年隨著國產(chǎn)設(shè)備的性能不斷提升，國產(chǎn)設(shè)備所占比例逐漸提高。繼電保護(hù)設(shè)備多為微機(jī)型裝置，保護(hù)原理先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，提供靈活的用戶可編程PSL邏輯功能，但保護(hù)邏輯復(fù)雜，某些保護(hù)裝置抗電磁干擾能力弱，運(yùn)行時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些故障。表1給出了浙江500 kV電網(wǎng)主要保護(hù)配置情況，從表中可以看出保護(hù)品種型號較多，給調(diào)試工作提出了更高的要求。

表1 浙江500 kV電網(wǎng)主要保護(hù)配置情況

2 定期校驗(yàn)中遇到的問題

2.1 REB103母差保護(hù)問題[1-2]

ABB公司生產(chǎn)的REB103型中阻抗母線差動(dòng)繼電器由于具有靈敏度高、動(dòng)作速度快、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在浙江省500 kV及220 kV電壓等級電網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但在多個(gè)500 kV變電站的母差保護(hù)定期校驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了多起REB103型母差保護(hù)不安全運(yùn)行事例。

（1）誤將備用間隔母差保護(hù)輔助TA一次側(cè)短接，可能導(dǎo)致母線故障時(shí)母差拒動(dòng)。分別在3個(gè)500 kV變電站的母差保護(hù)定校中發(fā)現(xiàn)，備用間隔母差保護(hù)輔助TA一次側(cè)短接。如圖1所示，IT3和IL分別為等效流入和流出差動(dòng)保護(hù)的電流，ZMCC為備用間隔輔助TA等效開路測量阻抗。正常情況下ZMCC阻抗很大，可認(rèn)為幾乎開路，當(dāng)備用輔助TA一次側(cè)短接時(shí)，相當(dāng)于ZMCC由開路阻抗變?yōu)槎搪纷杩?，差?dòng)回路被旁路，阻抗值急劇下降，這時(shí)一旦母線故障，ID1差動(dòng)電流將被嚴(yán)重分流，母差保護(hù)將拒動(dòng)。

圖1 REB103母差保護(hù)備用間隔輔助TA短接時(shí)等效電路

（2）在某些特殊操作方式下，若母聯(lián)或分段斷路器在現(xiàn)場就地合閘，而母差保護(hù)中母聯(lián)或分段的電流切換沒有完成，會(huì)引起母差保護(hù)TA斷線告警，導(dǎo)致保護(hù)退出運(yùn)行。在母聯(lián)或分段斷路器改非自動(dòng)時(shí)，應(yīng)注意母聯(lián)或分段操作電源與母差保護(hù)操作電源的選擇。另外，因?yàn)槟嘎?lián)及分段的合閘出口是在母差保護(hù)屏上，建議增加合閘出口壓板，以增加在檢修母差保護(hù)時(shí)的安全性。

（3）少數(shù)變電站停用母差保護(hù)操作規(guī)程步驟中規(guī)定先插入保護(hù)出口閉鎖插拔，然后拉開裝置電源，進(jìn)行大電流試驗(yàn)端子切換。按照上述操作步驟，裝置電源失去時(shí)保護(hù)裝置的雙位置繼電器將不能動(dòng)作，這時(shí)如果切換大電流試驗(yàn)端子產(chǎn)生的差流超過100 mA，長時(shí)間通過差動(dòng)回路有可能造成繼電器損壞。建議在斷開裝置電源前先按下保護(hù)BLOCK閉鎖按鈕，手動(dòng)閉鎖差動(dòng)保護(hù)，這樣在大電流試驗(yàn)端子切換過程中就不會(huì)有電流通過差動(dòng)回路，或在停用保護(hù)時(shí)不斷開裝置電源，這樣當(dāng)繼電器檢測出差流后，通過雙位置繼電器自動(dòng)斷開跳閘回路、短接差動(dòng)回路電阻。

（4）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，有些情況下母差保護(hù)動(dòng)作后跳閘繼電器需要自保持且需要手動(dòng)復(fù)歸，否則合閘開關(guān)會(huì)立即跳開，這就要求在保護(hù)鎖存跳閘繼電器動(dòng)作后要及時(shí)復(fù)歸。

（5）如果母差保護(hù)大電流試驗(yàn)端子的絕緣不良會(huì)出現(xiàn)電流回路分流，這種潛在的危險(xiǎn)在母線輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)不易發(fā)現(xiàn)，但一旦發(fā)生故障，則有可能造成母差保護(hù)拒動(dòng)或誤動(dòng)。大電流試驗(yàn)端子底座有些是固定在導(dǎo)電的金屬板上，如果安裝不當(dāng)，就有可能發(fā)生試驗(yàn)端子通過導(dǎo)電的金屬板接地造成電流回路分流。建議制造廠家在安裝大電流試驗(yàn)端子時(shí)改用絕緣板來固定，避免給運(yùn)行帶來安全隱患。

（6）某變電站因擴(kuò)建新上間隔，對REB103母差保護(hù)進(jìn)行帶負(fù)荷試驗(yàn)。當(dāng)切換新上間隔TA大電流試驗(yàn)端子時(shí)，保護(hù)并沒有出現(xiàn)預(yù)期的TA斷線告警現(xiàn)象，沒有因此被閉鎖，在這種工況下一旦母線發(fā)生區(qū)外故障，故障電流將流進(jìn)差動(dòng)回路，保護(hù)將可能誤動(dòng)。重做上述試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題的產(chǎn)生歸結(jié)于保護(hù)備用輔助TA勵(lì)磁電流的分流影響，致使TA斷線告警靈敏度降低。為避免上述情況發(fā)生，尤其是在線路輕負(fù)荷下發(fā)生，建議適當(dāng)降低TA斷線定值，提高其靈敏度。

（7）在某變電站REB103母線保護(hù)定校中發(fā)現(xiàn)，主變220 kV失靈保護(hù)解除母線復(fù)壓閉鎖回路設(shè)計(jì)上存在一個(gè)嚴(yán)重缺陷，有可能造成事故范圍的擴(kuò)大。改進(jìn)措施：對母線互聯(lián)切換回路接線進(jìn)行改進(jìn)，如圖2虛線框所示，利用互聯(lián)切換中間繼電器的備用常開接點(diǎn)，在主變解復(fù)壓閉鎖回路中并入互聯(lián)重動(dòng)接點(diǎn)。“互聯(lián)”方式運(yùn)行時(shí)并接正、副母復(fù)壓開放元件兩個(gè)回路，可實(shí)現(xiàn)母線互聯(lián)時(shí)主變失靈保護(hù)同時(shí)解除兩段母線復(fù)壓閉鎖。

圖2 主變解復(fù)壓閉鎖回路

2.2 保護(hù)整定值和可編程邏輯問題

（1）在定期校驗(yàn)中多次發(fā)現(xiàn)保護(hù)定值輸入錯(cuò)誤。比如ABB主變后備距離保護(hù)REL511定值整定與定值單不一致；ALSTOM公司P141失靈保護(hù)定值按缺省模式放置未整定；線路距離保護(hù)LFZR保護(hù)裝置尤其是其第二套定值未整定等。

（2）某些保護(hù)定值在定值單中并未給出，屬于隱含項(xiàng)，但這些定值同樣需要整定。如某變電站ABB主變后備距離保護(hù)REL511將電壓二次額定值整定成100 V，實(shí)際應(yīng)該為57.7 V，導(dǎo)致與電壓相關(guān)元件動(dòng)作值提高至整定值的1.732倍，可能影響TV斷線后斷開相元件的正確判別；又如ABB主變大差動(dòng)保護(hù)RET521中頻率測量元件FRME未開放，該整定項(xiàng)定值單中沒有，導(dǎo)致過勵(lì)磁保護(hù)不能動(dòng)作。

（3）某些保護(hù)定值單中的定值整定有誤。比如某線路差動(dòng)保護(hù)P546兩側(cè)啟動(dòng)電流整定不一致，導(dǎo)致兩側(cè)動(dòng)作電流不一致；又如某主變故障錄波器非電量錄波整定與實(shí)際接線和設(shè)計(jì)不符，將導(dǎo)致不能正確錄波。

（4）某變電站定期校驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)RET670過勵(lì)磁保護(hù)無法啟動(dòng)220 kV以及500 kV斷路器失靈保護(hù)[3-4]，只有在提高過勵(lì)磁保護(hù)出口跳閘脈寬整定時(shí)間時(shí)才能正常啟動(dòng)失靈保護(hù)，導(dǎo)致在主變故障時(shí)事故擴(kuò)大。改進(jìn)措施：利用TRIP命令和過勵(lì)磁內(nèi)部邏輯START輸出通過一個(gè)邏輯與門形成新的TRIP′命令，克服了單純提高跳閘脈寬整定時(shí)間有可能造成誤啟動(dòng)失靈保護(hù)的安全隱患，如圖3所示。

圖3 RET670裝置過勵(lì)磁保護(hù)可編程邏輯修改

（5）某些保護(hù)可編程邏輯配置錯(cuò)誤導(dǎo)致保護(hù)裝置內(nèi)部不能正確發(fā)信，以及存在裝置邏輯不完善等問題[5]。

2.3 圖紙?jiān)O(shè)計(jì)問題

（1）在定校中發(fā)現(xiàn)某些繼電保護(hù)二次回路設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。比如某變電站ABB保護(hù)REL561裝置的零序TA回路設(shè)計(jì)誤短接，這將導(dǎo)致線路保護(hù)的零序反時(shí)限保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。另外還有些重要的信號回路設(shè)計(jì)遺漏，沒有將其接入至監(jiān)控系統(tǒng)。

（2）圖紙與現(xiàn)場實(shí)際接線不符。定校中發(fā)現(xiàn)此類問題具有一定普遍性，尤其是運(yùn)行時(shí)間較久遠(yuǎn)的變電站，這給運(yùn)行人員和檢修人員帶來不便和安全隱患。

2.4 保護(hù)設(shè)備問題

（1）定校中發(fā)現(xiàn)有些電磁式繼電器的動(dòng)作電壓偏低或偏高，有的接點(diǎn)粘牢或卡死，有的干脆拒動(dòng)。

（2）保護(hù)裝置死機(jī)問題。如距離保護(hù)LFZR多次發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象[6]，與電磁干擾特別是電磁瞬變脈沖干擾（EFT/B）有關(guān)。圖4為繼電器觸點(diǎn)閉合時(shí)彈跳實(shí)測波形，可以理解為近似的EFT/B標(biāo)準(zhǔn)波形，經(jīng)實(shí)測是引發(fā)EFT/B干擾的主要干擾源。試驗(yàn)表明EFT的干擾一般不會(huì)損壞裝置，但因?yàn)檠b置微處理器及外圍器件的各個(gè)邏輯元件都有相應(yīng)的電平和噪聲容限，侵入系統(tǒng)的外來噪聲一旦超過了某種容限，就可能造成微處理器系統(tǒng)出錯(cuò)，使受干擾設(shè)備工作出現(xiàn)“軟”故障，如程序混亂、數(shù)據(jù)丟失、邏輯回路不正常工作，數(shù)字系統(tǒng)的位錯(cuò)、系統(tǒng)復(fù)位、內(nèi)存錯(cuò)誤以及死機(jī)等現(xiàn)象。對EFT干擾的抑制可以采用隔離、屏蔽、濾波、退耦、接地、限幅以及合理布線以減少雜散電容等措施。本例中，將保護(hù)動(dòng)作及TV斷線掉牌信號繼電器用另一種型號繼電器代替以減少電感、雜散電容耦合程度，內(nèi)部故障信號消失，保護(hù)裝置不再非正常重啟和死機(jī)，EFT干擾被可靠抑制。

圖4 繼電器觸點(diǎn)閉合時(shí)彈跳實(shí)測波形

（3）定校中多次發(fā)現(xiàn)Hathway故障錄波器裝置內(nèi)電壓回路極性反接，導(dǎo)致錄波不正確。另外也多次發(fā)現(xiàn)Hathway故障錄波器的觸發(fā)不正常、部分模擬量元件損壞等問題。

（4）在對某主變距離保護(hù)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)TV斷線邏輯5項(xiàng)預(yù)期結(jié)果中有1項(xiàng)“突變量”未滿足，后與廠家一起反復(fù)試驗(yàn)，確認(rèn)這套微機(jī)保護(hù)裝置DSP模塊有問題，現(xiàn)場更換了CPU板后問題得以解決。

2.5 二次回路接線問題

（1）定校中發(fā)現(xiàn)多處二次回路接線錯(cuò)誤，比如某主變大差保護(hù)RET521 35 kV側(cè)TA二次繞組錯(cuò)接為計(jì)量0.5S級繞組，可能導(dǎo)致主變35 kV側(cè)區(qū)外故障時(shí)TA飽和，引起RET521保護(hù)誤動(dòng)等。

（2）接線松動(dòng)，尤其是屏內(nèi)某些接線。比如某主變220 kV開關(guān)本體三相不一致保護(hù)接線松動(dòng)，將導(dǎo)致主變220 kV開關(guān)三相不一致時(shí)保護(hù)拒動(dòng)。某主變5032開關(guān)監(jiān)控屏內(nèi)跳閘接線松動(dòng)，可能導(dǎo)致主變保護(hù)動(dòng)作時(shí)開關(guān)三相不一致跳開關(guān)等。

（3）二次回路絕緣不好，導(dǎo)致直流接地以及交流、直流電源相互間干擾。

（4）定校中發(fā)現(xiàn)某些繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置壓板標(biāo)簽貼錯(cuò)或漏標(biāo)。

3 繼電保護(hù)校驗(yàn)技術(shù)展望

3.1 繼電保護(hù)試驗(yàn)新方法研究

隨著特高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)、數(shù)字化變電站等新技術(shù)的不斷深入發(fā)展，這些新設(shè)備的試驗(yàn)方法將是下一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前的現(xiàn)場繼電保護(hù)試驗(yàn)，基本上以穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，所加的試驗(yàn)量均為穩(wěn)態(tài)量，沒有體現(xiàn)電網(wǎng)故障時(shí)的電磁暫態(tài)過程。利用數(shù)字化仿真電磁暫態(tài)過程，比如通過PSCAD軟件建模，再通過繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行故障回放，可以更加嚴(yán)格地檢驗(yàn)繼電保護(hù)設(shè)備的性能。

以往縱聯(lián)保護(hù)的通道聯(lián)調(diào)試驗(yàn)無論是高頻縱聯(lián)保護(hù)（比如高頻允許式距離保護(hù)）還是光纖縱差保護(hù)均受試驗(yàn)裝置所限，只能在變電站兩側(cè)依次加故障量，不能充分模擬故障狀態(tài)。新的繼電保護(hù)試驗(yàn)裝置已經(jīng)具備GPS觸發(fā)功能，可以在變電站兩側(cè)設(shè)置統(tǒng)一觸發(fā)時(shí)間，兩側(cè)試驗(yàn)裝置將同步輸出故障量，模擬的故障狀態(tài)更趨于實(shí)際，對于區(qū)外故障和較復(fù)雜邏輯比如弱饋邏輯、信號轉(zhuǎn)發(fā)邏輯等均能較為真實(shí)的反映。這種更具真實(shí)意義的通道聯(lián)調(diào)方法對依靠縱聯(lián)通道的主保護(hù)具有更好的驗(yàn)證作用。

特高壓輸電技術(shù)是電網(wǎng)技術(shù)的制高點(diǎn)，面對發(fā)展特高壓這一重大機(jī)遇，應(yīng)積極開展這方面的科研工作。例如可以預(yù)先開展諸如特高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)數(shù)字仿真研究等項(xiàng)目，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力和核心競爭力，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級，同時(shí)培養(yǎng)和儲(chǔ)備高水平的人才隊(duì)伍。對于新方法的研究，一是制定新的、科學(xué)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和試驗(yàn)規(guī)程以及標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)書；二是開展數(shù)字化仿真試驗(yàn)；三是開展以提高效率為目的的校驗(yàn)過程自動(dòng)化研究。

3.2 基于IEC 61850技術(shù)的保護(hù)定期校驗(yàn)技術(shù)研究

以IEC 61850技術(shù)為代表的下一代數(shù)字化變電站技術(shù)是當(dāng)前繼電保護(hù)和控制領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。與傳統(tǒng)變電站不同，數(shù)字化變電站更換了保護(hù)和控制設(shè)備甚至一次設(shè)備之間的電纜連線，取而代之的是依靠光纖等通信介質(zhì)在以太網(wǎng)上交換數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)和控制行為。數(shù)字化變電站保護(hù)定期校驗(yàn)在安全措施和單元?jiǎng)澐稚吓c傳統(tǒng)的保護(hù)定校有很大不同：傳統(tǒng)的二次回路特別是跳閘回路一般均有可見的隔離斷開點(diǎn)，校驗(yàn)單元和范圍劃分與一次設(shè)備相一致，基本以獨(dú)立間隔為單元，各個(gè)校驗(yàn)單元一般較為獨(dú)立，相互關(guān)聯(lián)少。而數(shù)字化變電站保護(hù)之間全部靠光纜通信交換數(shù)據(jù)，跳閘等回路沒有直觀的物理斷開點(diǎn)，安全措施又不能單純地依靠斷開光纜簡單處置，在實(shí)踐中一般通過設(shè)置GOOSE軟隔離壓板阻斷與運(yùn)行設(shè)備相關(guān)的跳閘回路，劃分交換機(jī)VLAN使運(yùn)行保護(hù)數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)層面上邏輯隔離，科學(xué)合理地劃分校驗(yàn)單元也是做好安全措施的關(guān)鍵點(diǎn)。

同時(shí)以下幾個(gè)技術(shù)問題值得關(guān)注：數(shù)字化變電站建模，數(shù)字化變電站保護(hù)與控制設(shè)備擴(kuò)建技術(shù)，數(shù)字化變電站的運(yùn)行維護(hù)，基于IEC 61850技術(shù)變電站的各項(xiàng)規(guī)程、規(guī)范、指導(dǎo)書等的制定，數(shù)字化變電站的安全性、可靠性評價(jià)等。

3.3 繼電保護(hù)狀態(tài)維修技術(shù)研究

狀態(tài)維修技術(shù)已成功地用于發(fā)電廠設(shè)備的維修，并正在用于輸變電設(shè)備的檢修。隨著電網(wǎng)容量的增大，維修費(fèi)用占電力成本的比例也不斷提高。如何采取合理的維修策略和正確確定維修計(jì)劃，以保證在不降低安全性、可靠性的前提下節(jié)省維修費(fèi)用，成為電力設(shè)備維修部門面臨的重要課題。

以可靠性為中心的狀態(tài)維修是在元件可能故障對整個(gè)系統(tǒng)可靠性影響評估的基礎(chǔ)上，確定維修計(jì)劃的一種維修策略。預(yù)測性維修是根據(jù)對潛伏故障進(jìn)行在線或離線測量的結(jié)果和其他信息來安排維修的技術(shù)。數(shù)字化變電站的保護(hù)具備很強(qiáng)的自診斷功能，無論從保護(hù)裝置本身還是網(wǎng)絡(luò)都有實(shí)時(shí)的監(jiān)視診斷功能，一旦裝置故障會(huì)立即報(bào)警和采取相應(yīng)的閉鎖措施。一次設(shè)備的數(shù)字化、智能化給全站統(tǒng)一狀態(tài)維修提供了必要條件，可預(yù)見將來的設(shè)備檢修將大大弱化一、二次設(shè)備之分，統(tǒng)一的狀態(tài)維修將成為趨勢。

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