符樹(shù)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(hù)退出運(yùn)行預(yù)案研究

符樹(shù)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(hù)是發(fā)電廠、變電站的主要保護(hù)裝置之一。變電站母差保護(hù)退出后，系統(tǒng)存在穩(wěn)定水平急劇下降的風(fēng)險(xiǎn)，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(hù)的配置情況，分析母差保護(hù)退出后出現(xiàn)的系統(tǒng)運(yùn)行方式，研究縮短故障持續(xù)時(shí)間、增加無(wú)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(hù)退出時(shí)的運(yùn)行預(yù)案，實(shí)際運(yùn)行的結(jié)果表明，該運(yùn)行方案是有效的、可行的。

母差保護(hù)；變電站；安全穩(wěn)定；運(yùn)行方式；故障持續(xù)時(shí)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)著海口市80%的負(fù)荷，其一次接線(xiàn)如圖1所示。然而，永莊變電站220 kV母線(xiàn)目前僅配置一套R(shí)CS-915AB母線(xiàn)保護(hù)裝置，該套保護(hù)裝置于2005年5月正式投入運(yùn)行。當(dāng)該母差保護(hù)退出后，母線(xiàn)將會(huì)出現(xiàn)無(wú)母差保護(hù)運(yùn)行的情況，同時(shí)，母線(xiàn)故障只能靠遠(yuǎn)后備保護(hù)帶時(shí)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(xiǎn)［1］。在此背景下，通過(guò)分析母差保護(hù)退出后出現(xiàn)的系統(tǒng)運(yùn)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(hù)、調(diào)度和運(yùn)行方式等部門(mén)展開(kāi)后續(xù)的工作。

圖1 永莊變電站一次主接線(xiàn)圖

1 母差保護(hù)退出時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定水平及運(yùn)行方式

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

表1 220kV母線(xiàn)極限切除時(shí)間s

永莊變電站各出線(xiàn)對(duì)側(cè)有靈敏度保護(hù)段動(dòng)作時(shí)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(xiàn)發(fā)生三相永久故障，則永莊變電站各出線(xiàn)對(duì)側(cè)相間距離Ⅱ段（對(duì)全線(xiàn)相間故障有靈敏度）最快也要0.9 s后才能切除故障。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于孤網(wǎng)方式下0.3 s的極限切除時(shí)間和聯(lián)網(wǎng)方式下0.2 s的極限切除時(shí)間。因此，必須采取縮短永莊站各出線(xiàn)對(duì)側(cè)相間和接地距離Ⅱ段和零序過(guò)流Ⅲ段的動(dòng)作時(shí)間等措施，才能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)穩(wěn)定要求。

表2 各出線(xiàn)對(duì)側(cè)有靈敏度保護(hù)段動(dòng)作時(shí)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(hù)退出后，該母線(xiàn)上發(fā)生的故障必須由對(duì)側(cè)帶時(shí)限的保護(hù)段動(dòng)作來(lái)切除。若該時(shí)限過(guò)長(zhǎng)并且此時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差，則可能會(huì)破壞系統(tǒng)穩(wěn)定，甚至造成系統(tǒng)瓦解。因此母差保護(hù)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(xiàn)故障時(shí)破壞系統(tǒng)穩(wěn)定。

2.1 縮短故障持續(xù)時(shí)間

縮短故障持續(xù)時(shí)間，能夠減少故障對(duì)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(hù)運(yùn)行規(guī)定》第5.5條規(guī)定，將永莊變電站220 kV出線(xiàn)對(duì)側(cè)后備保護(hù)對(duì)全線(xiàn)有靈敏度的保護(hù)段（相間和接地距離Ⅱ段、零序過(guò)流Ⅲ段）動(dòng)作時(shí)間都修改為0.3 s，如表3所示。這一期間保護(hù)允許無(wú)選擇性跳閘，期間對(duì)其動(dòng)作行為不予評(píng)價(jià)。

表3 母差退出時(shí)各出線(xiàn)對(duì)側(cè)有靈敏度保護(hù)段動(dòng)作時(shí)間s

2.2 增加北部電網(wǎng)無(wú)功

使用PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算程序（版本號(hào)4.15.7RM）對(duì)各種電壓水平下永莊變電站220 kV母線(xiàn)三相永久故障的極限切除時(shí)間進(jìn)行仿真計(jì)算。算例結(jié)果表明永莊變電站220 kV母線(xiàn)電壓的變化會(huì)對(duì)其母線(xiàn)三相永久故障的極限切除時(shí)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(shí)間

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

具體來(lái)說(shuō)，永莊變電站220 kV母線(xiàn)短路時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)?？陔姀S機(jī)組的無(wú)功出力，適時(shí)投退北部電網(wǎng)電容器和電抗器等無(wú)功補(bǔ)償裝置，調(diào)節(jié)永莊、玉洲、丘海和長(zhǎng)流站的主變壓器檔位等措施，不但能夠提高母線(xiàn)故障極限切除時(shí)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(xiàn)功率

使用PSD-BPA暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算程序?qū)Ω鞣N負(fù)荷水平下永莊變電站220 kV母線(xiàn)三相永久故障的極限切除時(shí)間進(jìn)行仿真計(jì)算。算例結(jié)果表明，永莊變電站對(duì)側(cè)220 kV出線(xiàn)功率的變化會(huì)對(duì)其母線(xiàn)三相永久故障的極限時(shí)間產(chǎn)生影響，具體情況如表5所示。

表5 不同負(fù)荷下極限切除時(shí)間

從表5可以看出，在保證負(fù)荷平衡的情況下，永莊變電站對(duì)側(cè)220 kV出線(xiàn)外送斷面潮流的減少能夠降低線(xiàn)路上無(wú)功功率的消耗。如果母線(xiàn)發(fā)生短路，減小出線(xiàn)功率還能夠提高母線(xiàn)故障極限切除時(shí)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(yùn)行方案

將永莊變電站220 kV出線(xiàn)（長(zhǎng)永Ⅰ線(xiàn)、長(zhǎng)永Ⅱ線(xiàn)、馬永Ⅰ線(xiàn)、永丘線(xiàn)、永玉線(xiàn)）對(duì)側(cè)后備保護(hù)距離保護(hù)（相間距離、接地距離）Ⅱ段、零序過(guò)流Ⅲ段時(shí)間均改為0.3 s。這一期間允許保護(hù)無(wú)選擇性跳閘，其動(dòng)作行為不予以評(píng)價(jià)。

調(diào)節(jié)?？陔姀S、牛路變電站、清瀾電廠等機(jī)組的有功出力，適時(shí)投、退北部電網(wǎng)電容器、電抗器等無(wú)功補(bǔ)償裝置，結(jié)合調(diào)節(jié)永莊、玉洲、丘海變電站主變檔位來(lái)改變系統(tǒng)無(wú)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(xiàn)電壓在節(jié)點(diǎn)電壓考核標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)運(yùn)行。

安排牛路電站、清瀾電廠等機(jī)組維持在有功出力較高水平下運(yùn)行。這樣可使北部電網(wǎng)地區(qū)負(fù)荷盡量在110 kV電壓等級(jí)下保持平衡，從而，減少永莊變電站220 kV出線(xiàn)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(hù)退出后，調(diào)度員和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員要做好事故預(yù)想。調(diào)度員要做好永莊站母線(xiàn)三相或單永故障的事故預(yù)想，北部、東部各電廠要做好機(jī)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(hù)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(mén)盡快實(shí)施和開(kāi)展加裝第二套母差保護(hù)的工作。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)海南電網(wǎng)永莊變電站220 kV母差保護(hù)退出時(shí)運(yùn)行預(yù)案的研究，分析了該母差保護(hù)退出后系統(tǒng)的穩(wěn)定水平和運(yùn)行方式，提出了縮短故障持續(xù)時(shí)間、增加北部電網(wǎng)無(wú)功功率和減少永莊變電站出線(xiàn)輸出功率這3項(xiàng)措施，并制定了相應(yīng)的母差保護(hù)退出時(shí)行預(yù)案。實(shí)際運(yùn)行情況表明，該運(yùn)行方案是有效的、可行的。

［1］張洪，郝劍欣.繼電保護(hù)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(hù)退出時(shí)系統(tǒng)運(yùn)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(hù)停運(yùn)對(duì)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(duì)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(shù)雄（1976），男，工程師，主要從事電力調(diào)度運(yùn)行工作。

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