符樹雄，劉志鵬

（海南電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，?？?70203）

變電站母差保護退出運行預(yù)案研究

符樹雄，劉志鵬

（海南電網(wǎng)公司電力調(diào)度控制中心，?？?70203）

母差保護是發(fā)電廠、變電站的主要保護裝置之一。變電站母差保護退出后，系統(tǒng)存在穩(wěn)定水平急劇下降的風(fēng)險，必須采取措施提高系統(tǒng)安全穩(wěn)定性。介紹海南電網(wǎng)永莊變電站220 kV母差保護的配置情況，分析母差保護退出后出現(xiàn)的系統(tǒng)運行方式，研究縮短故障持續(xù)時間、增加無功電源和減少有關(guān)斷面潮流等提高系統(tǒng)穩(wěn)定性措施，最后，提出了母差保護退出時的運行預(yù)案，實際運行的結(jié)果表明，該運行方案是有效的、可行的。

母差保護；變電站；安全穩(wěn)定；運行方式；故障持續(xù)時間

0 引言

永莊變電站是海南電網(wǎng)北部樞紐變電站之一，它和玉洲變電站承擔(dān)著?？谑?0%的負荷，其一次接線如圖1所示。然而，永莊變電站220 kV母線目前僅配置一套RCS-915AB母線保護裝置，該套保護裝置于2005年5月正式投入運行。當(dāng)該母差保護退出后，母線將會出現(xiàn)無母差保護運行的情況，同時，母線故障只能靠遠后備保護帶時限切除。因此，這一現(xiàn)狀使得系統(tǒng)存在?？谑写竺娣e停電、甚至存在影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定的風(fēng)險［1］。在此背景下，通過分析母差保護退出后出現(xiàn)的系統(tǒng)運行方式，研究應(yīng)采取的措施并提出可行預(yù)案，以便繼電保護、調(diào)度和運行方式等部門展開后續(xù)的工作。

圖1 永莊變電站一次主接線圖

1 母差保護退出時系統(tǒng)穩(wěn)定水平及運行方式

在永莊變電站220 kV母差保護退出后，如果220 kV母線發(fā)生三相永久性故障，則永莊變電站各出線對側(cè)有靈敏度保護段必須在規(guī)定的時間內(nèi)切除故障才能保證系統(tǒng)穩(wěn)定［2］。極限切除時間具體情況如表1所示。

表1 220kV母線極限切除時間s

永莊變電站各出線對側(cè)有靈敏度保護段動作時間如表2所示。從此表可以得知，在永莊變電站220 kV母差退出后，如果220 kV母線發(fā)生三相永久故障，則永莊變電站各出線對側(cè)相間距離Ⅱ段（對全線相間故障有靈敏度）最快也要0.9 s后才能切除故障。這遠遠大于孤網(wǎng)方式下0.3 s的極限切除時間和聯(lián)網(wǎng)方式下0.2 s的極限切除時間。因此，必須采取縮短永莊站各出線對側(cè)相間和接地距離Ⅱ段和零序過流Ⅲ段的動作時間等措施，才能夠滿足系統(tǒng)穩(wěn)定要求。

表2 各出線對側(cè)有靈敏度保護段動作時間s

2 提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的措施

在永莊變電站母差保護退出后，該母線上發(fā)生的故障必須由對側(cè)帶時限的保護段動作來切除。若該時限過長并且此時系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，則可能會破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，甚至造成系統(tǒng)瓦解。因此母差保護退出后，必須采取措施提高系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定水平［3］，防止母線故障時破壞系統(tǒng)穩(wěn)定。

2.1 縮短故障持續(xù)時間

縮短故障持續(xù)時間，能夠減少故障對系統(tǒng)的沖擊，從而提高海南電網(wǎng)北部地區(qū)的電壓恢復(fù)速度。為此，參照《海南電網(wǎng)繼電保護運行規(guī)定》第5.5條規(guī)定，將永莊變電站220 kV出線對側(cè)后備保護對全線有靈敏度的保護段（相間和接地距離Ⅱ段、零序過流Ⅲ段）動作時間都修改為0.3 s，如表3所示。這一期間保護允許無選擇性跳閘，期間對其動作行為不予評價。

表3 母差退出時各出線對側(cè)有靈敏度保護段動作時間s

2.2 增加北部電網(wǎng)無功

使用PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定計算程序（版本號4.15.7RM）對各種電壓水平下永莊變電站220 kV母線三相永久故障的極限切除時間進行仿真計算。算例結(jié)果表明永莊變電站220 kV母線電壓的變化會對其母線三相永久故障的極限切除時間產(chǎn)生影響，具體情況如表4所示。

表4 不同電壓下極限切除時間

從表4中可以看出，當(dāng)220kV母線電壓從215 kV變化到235 kV（在節(jié)點電壓考核標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)）時，母線故障極限切除時間從0.28 s提高到0.34 s（孤網(wǎng)方式）。由此可見，通過充分利用調(diào)壓手段能夠改變北部電網(wǎng)無功大小和分布，提高永莊變電站等北部電網(wǎng)220 kV母線電壓。

具體來說，永莊變電站220 kV母線短路時，通過調(diào)節(jié)?？陔姀S機組的無功出力，適時投退北部電網(wǎng)電容器和電抗器等無功補償裝置，調(diào)節(jié)永莊、玉洲、丘海和長流站的主變壓器檔位等措施，不但能夠提高母線故障極限切除時間，而且能夠有效地提高暫態(tài)電壓的恢復(fù)速度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.3 減小出線功率

使用PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定計算程序?qū)Ω鞣N負荷水平下永莊變電站220 kV母線三相永久故障的極限切除時間進行仿真計算。算例結(jié)果表明，永莊變電站對側(cè)220 kV出線功率的變化會對其母線三相永久故障的極限時間產(chǎn)生影響，具體情況如表5所示。

表5 不同負荷下極限切除時間

從表5可以看出，在保證負荷平衡的情況下，永莊變電站對側(cè)220 kV出線外送斷面潮流的減少能夠降低線路上無功功率的消耗。如果母線發(fā)生短路，減小出線功率還能夠提高母線故障極限切除時間，從而有效地提高暫態(tài)電壓恢復(fù)速度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性［4］。

3 永莊變電站220kV母差退出后運行方案

將永莊變電站220 kV出線（長永Ⅰ線、長永Ⅱ線、馬永Ⅰ線、永丘線、永玉線）對側(cè)后備保護距離保護（相間距離、接地距離）Ⅱ段、零序過流Ⅲ段時間均改為0.3 s。這一期間允許保護無選擇性跳閘，其動作行為不予以評價。

調(diào)節(jié)?？陔姀S、牛路變電站、清瀾電廠等機組的有功出力，適時投、退北部電網(wǎng)電容器、電抗器等無功補償裝置，結(jié)合調(diào)節(jié)永莊、玉洲、丘海變電站主變檔位來改變系統(tǒng)無功功率的大小和分布情況。從而使永莊變電站等北部電網(wǎng)220 kV母線電壓在節(jié)點電壓考核標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)運行。

安排牛路電站、清瀾電廠等機組維持在有功出力較高水平下運行。這樣可使北部電網(wǎng)地區(qū)負荷盡量在110 kV電壓等級下保持平衡，從而，減少永莊變電站220 kV出線的輸出功率，減少北部220 kV和110 kV電磁環(huán)網(wǎng)的交換功率。

在母差保護退出后，調(diào)度員和現(xiàn)場運行人員要做好事故預(yù)想。調(diào)度員要做好永莊站母線三相或單永故障的事故預(yù)想，北部、東部各電廠要做好機組跳閘的事故預(yù)想和保廠用電等安全措施。

為保證母差保護退出后系統(tǒng)和廠站設(shè)備安全，應(yīng)盡快督促有關(guān)部門盡快實施和開展加裝第二套母差保護的工作。

4 結(jié)語

通過對海南電網(wǎng)永莊變電站220 kV母差保護退出時運行預(yù)案的研究，分析了該母差保護退出后系統(tǒng)的穩(wěn)定水平和運行方式，提出了縮短故障持續(xù)時間、增加北部電網(wǎng)無功功率和減少永莊變電站出線輸出功率這3項措施，并制定了相應(yīng)的母差保護退出時行預(yù)案。實際運行情況表明，該運行方案是有效的、可行的。

［1］張洪，郝劍欣.繼電保護與母差停用的系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性［J］.電網(wǎng)技術(shù)，1998，22（10）：29-33.

［2］李勇，汪劍波，呂東曉，等.葛二江電廠母差保護退出時系統(tǒng)運行方式研究［J］.華中電力，2002，15（5）：7-9.

［3］李永斌，徐有蕊，吳永剛.110 kV母差保護停運對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響［J］.青海電力，2011，30（1）：25-27.

［4］宋巍.母差停用對太原電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響［J］.山西電力，2007，2（1）：31-32，47.

Running Schedule Substations with Bus Differential Protection Exited

FU Shuxiong，LIU Zhipeng
（Electric Power Dispatching Control Center，Hainan Power Gird Corporation，Haikou 570203，China）

Bus differential protection is one of the main protections in power plants and substations.The stability of power systems would decline rapidly without bus differential protection.Therefore，some measures should be taken to ensure the stability of power systems.In this article，detail configurations of the 220 kV bus differential protection in Yongzhuang substation，are introduced operation modes of power systems are analyzed，and measures are proposed including the shortening of fault duration，the increase of reactive generators and the decline of power flow.Finally，the running schedule of Yongzhuang substation with 220 kV bus differential protection exited is proposed.Actual operation proves that the proposed schedule is efficient and feasible.

bus differential protection；substation；security and stability；operation mode；fault duration

TM773

B

1007－9904（2015）03－0063－03

2014-07-17

符樹雄（1976），男，工程師，主要從事電力調(diào)度運行工作。

劉志鵬（1983），男，工程師，主要從事分布式電源和電動汽車充電站的規(guī)劃、最優(yōu)潮流、低頻減載策略和繼電保護方面的研究。