姜凌霄

（國(guó)網(wǎng)山西省電力公司檢修公司，山西 太原 030001）

1 智能變電站及其母線跳閘事故的研究背景

智能變電站與傳統(tǒng)常規(guī)變電站有所不同，它由傳統(tǒng)綜合自動(dòng)化變電站發(fā)展而來，其網(wǎng)絡(luò)報(bào)文包含面向通用對(duì)象的變電站事件（Generic Object Oriented Substation Event， GOOSE） 和 采 樣 測(cè) 量 值（Sampled Measured Value，SMV） 報(bào)文兩種形式，實(shí)現(xiàn)數(shù)字量信號(hào)和模擬量信號(hào)的傳輸。在超高壓智能變電站中，檢修壓板的投退情況直接影響著繼電保護(hù)自動(dòng)裝置是否可以正確動(dòng)作，而這對(duì)于智能變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行有著極其重要的意義。由于在現(xiàn)階段超高壓一次設(shè)備的智能化技術(shù)還相對(duì)比較落后，智能變電站中的智能終端和合并單元用來完成二次設(shè)備和一次設(shè)備的智能化連接，使得變電站的檢修操作變得越來越復(fù)雜，相關(guān)裝置的檢修壓板的投退順序變得異常重要[1]。500 kV 變電站作為區(qū)域電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)，具有極其重要的作用。如果變電站內(nèi)發(fā)生母線跳閘事故，除了會(huì)造成大面積的用戶停電，還很有可能會(huì)導(dǎo)致區(qū)域電網(wǎng)的解列[2]。

2 母線跳閘事故的發(fā)生經(jīng)過

2018年8月19日，某省超高壓輸變電分公司500 kV XX 變電站220 kV AC 段母線分段2030 開關(guān)轉(zhuǎn)檢修，進(jìn)行2030 開關(guān)合并單元軟件版本升級(jí)工作。16：22，調(diào)度下令退出220 kV AB 段母線及CD 段母線A 套差動(dòng)保護(hù)。18：29，現(xiàn)場(chǎng)檢修及調(diào)試工作結(jié)束，向調(diào)度報(bào)完工。18：41，運(yùn)行人員根據(jù)調(diào)度指令開始“投入220 kV AB 段母線A 套差動(dòng)保護(hù)”及“投入220 kV CD 段母線A 套差動(dòng)保護(hù)”的操作。第一步：退出了A 套母線差動(dòng)保護(hù)“投檢修”壓板；第二步：投入A 母線間隔（拉默A 線）及B 母線間隔（拉默B 線、2 號(hào)變壓器） “GOOSE發(fā)送軟壓板”；第三步：投入各間隔“電流MU 軟壓板”（相當(dāng)于“間隔投入軟壓板”）。18：39，再投入220 kV 拉默B 線2402 間隔“電流MU 軟壓板”后，220 kV AB 段母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開AB段母線母聯(lián)2010 開關(guān)、AB 段母線上2 號(hào)主變壓器2002 開關(guān)、220 kV 拉默A 線2401 開關(guān)以及220 kV拉默B 線2402 開關(guān)，共4 個(gè)開關(guān)（220 kV 曲默A線間隔2403 以及220 kV 曲默B 線間隔2404 因“GOOSE 發(fā)送軟壓板”還未投入，未跳閘）。

運(yùn)行方式：220 kV 采用雙母線雙分段的接線方式，出線8 回，有主變壓器2 臺(tái)。1 號(hào)變壓器、拉默A 線、曲默A 線于A 母線運(yùn)行；拉默B 線、曲默B 線、2 號(hào)變壓器于B 母線運(yùn)行；虎默A 線、默山A 線、3 號(hào)主變壓器于C 母線運(yùn)行；默山B 線、虎默B 線于D 母線運(yùn)行。

3 母線跳閘事故的原因分析

3.1 母線差動(dòng)保護(hù)A 套的主保護(hù)動(dòng)作原理

已知該變電站220 kV 母線差動(dòng)保護(hù)A 套采用的是國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司（國(guó)電南自） 生產(chǎn)的SGB750 母線差動(dòng)保護(hù)[3]。該套的主保護(hù)動(dòng)作原理如下。

1） 快速起動(dòng)的主要判據(jù)。該判據(jù)方程組為

2） A 母線比率小差動(dòng)保護(hù)原理。先計(jì)算出連接在A 母線上的所有間隔單元的電流（即各間隔“電流MU 軟壓板”的作用），再計(jì)算出A 母線的差動(dòng)電流和制動(dòng)電流。該保護(hù)功能的判據(jù)為式中：

為A 母線差動(dòng)電流，等于A 母線所有間隔電流相量之和的模；為A 母線制動(dòng)電流，等于A 母線所有間隔電流絕對(duì)值之和。

3） B 母線比率小差動(dòng)保護(hù)原理。先計(jì)算出連接在B 母線上的所有間隔單元的電流（即各間隔“電流MU 軟壓板”的作用），再計(jì)算出B 母線的差動(dòng)電流和制動(dòng)電流。該保護(hù)功能的判據(jù)為

4） 雙母線比率大差動(dòng)保護(hù)原理。該保護(hù)功能需采集到A 母線和B 母線所有連接單元的電流，除了母聯(lián)之外，通過軟件計(jì)算出差動(dòng)電流與制動(dòng)電流。將A 母線和B 母線兩段母線及其母聯(lián)單元看成一個(gè)整體。該保護(hù)功能的判據(jù)為

式中：為大差差動(dòng)電流，等于除了母聯(lián)之外的A 母線、B 母線所有連接單元電流相量之和的模；為大差制動(dòng)電流，等于除了母聯(lián)之外的A 母線、B 母線所有連接單元電流絕對(duì)值之和。

5） 比率差動(dòng)保護(hù)的最小動(dòng)作電流。要使保護(hù)出口跳閘，除了滿足比率差動(dòng)保護(hù)功能外，還需要滿足差動(dòng)電流大于某個(gè)整定值（即最小動(dòng)作電流），公式為

6） 全電流SGB750 母線差動(dòng)保護(hù)跳閘邏輯（見圖1）。

圖1 SGB750 母線差動(dòng)保護(hù)跳閘邏輯框圖

根據(jù)圖1，為證明不是區(qū)外故障CT 飽和，使用“差流動(dòng)態(tài)追憶法”抗CT 飽和功能來確認(rèn)故障發(fā)生在區(qū)內(nèi)。當(dāng)保護(hù)程序判別到A 母線小差比率制動(dòng)與大差比率制動(dòng)同時(shí)滿足，且A 母線小差差動(dòng)電流與大差差動(dòng)電流均滿足大于最小動(dòng)作電流，即滿足式（5），A 母線差動(dòng)保護(hù)立即動(dòng)作，發(fā)出跳閘命令，切除母聯(lián)斷路器及當(dāng)前運(yùn)行于A 母線上的所有間隔的斷路器。同理，當(dāng)保護(hù)程序判別到B 母線比率制動(dòng)小差與大差比率制動(dòng)同時(shí)滿足，且B 母線小差差動(dòng)電流與大差差動(dòng)電流均滿足大于最小動(dòng)作電流，即滿足式（5），B 母線差動(dòng)保護(hù)立即動(dòng)作，發(fā)出跳閘命令，切除母聯(lián)斷路器及當(dāng)前運(yùn)行于B 母線上的所有間隔的斷路器，同時(shí)發(fā)信號(hào)到保護(hù)裝置面板及主控后臺(tái)。

3.2 母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因分析

運(yùn)維人員按照調(diào)度令開始操作恢復(fù)220 kV AB段母線及CD 段母線A 套差動(dòng)保護(hù)時(shí)，其操作順序是錯(cuò)誤的。首先，運(yùn)維人員將母線差動(dòng)保護(hù)“投檢修”壓板退出，此時(shí)母線差動(dòng)保護(hù)轉(zhuǎn)換為運(yùn)行狀態(tài)，母線差動(dòng)保護(hù)與間隔合并單元發(fā)送的SMV 報(bào)文檢修狀態(tài)一致，此時(shí)母線差動(dòng)保護(hù)正常進(jìn)行保護(hù)計(jì)算。其次，投入了A 母線、B 母線各間隔的“GOOSE 發(fā)送軟壓板”（部分智能變電站有可能稱為“2010 跳閘I 軟壓板”“GO 跳2010 出口軟壓板”[4]，可以理解為跳閘出口壓板），母線差動(dòng)保護(hù)至間隔智能終端的跳閘邏輯回路連通，使母線上所有連接的出線都具備了跳閘出口條件。最后，在批量投入“電流MU 軟壓板”過程中，每投入一個(gè)間隔，間隔的電流采樣數(shù)據(jù)被母線保護(hù)接收并進(jìn)行差動(dòng)電流計(jì)算，由于一次設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)（帶流），而間隔投入軟壓板是逐路投入（相當(dāng)于逐路接上CT 線），不論是大差保護(hù)還是小差保護(hù)均出現(xiàn)差動(dòng)電流（見圖2）。當(dāng)投入的線路達(dá)到足夠產(chǎn)生差動(dòng)電流，即滿足式（1） ～式（4），且大差差動(dòng)電流和小差差動(dòng)電流大于設(shè)定的對(duì)應(yīng)最小動(dòng)作電流Iset（見圖1），母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

圖2 母線差動(dòng)保護(hù)原理

圖2-a 為大差比率差動(dòng)的情況，其差動(dòng)判據(jù)為I=I1+I2+I3+I4+I5+I6，正常時(shí)I=0，故障時(shí)I≠0；圖2-b 為小差比率差動(dòng)的情況，其差動(dòng)判據(jù)為IⅠ母=I1+I2+I3+I母聯(lián)，IⅡ母=I4+I5+I6+I母聯(lián)，正常時(shí)I=0，故障時(shí)IⅠ母≠0 或IⅡ母≠0。

綜上所述，母線差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作是由于運(yùn)維人員投退壓板的順序錯(cuò)誤而導(dǎo)致的。正確的順序應(yīng)是：首先，投入各間隔的電流壓板（MU 壓板）；其次，投入差動(dòng)保護(hù)的功能壓板，此時(shí)在裝置面板上檢查是否有差動(dòng)電流；最后，再投入各間隔“GOOSE發(fā)送軟壓板”。

4 母線跳閘事故發(fā)生暴露出的問題分析

1） 運(yùn)維人員安全意識(shí)淡薄，操作票未正確填寫，操作票多級(jí)審核流于表面，并未認(rèn)真審核出操作票中的問題，操作前運(yùn)維人員未能提前辨識(shí)操作中的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致投退壓板順序錯(cuò)誤。

2） 該站運(yùn)維人員技術(shù)不過關(guān)，人員技能培訓(xùn)不夠，不熟悉國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程、“兩票（工作票和操作票）”、站內(nèi)典型操作票等相關(guān)操作內(nèi)容，對(duì)智能變電站相關(guān)技術(shù)掌握不足，操作準(zhǔn)備及操作過程中并不熟悉站內(nèi)保護(hù)應(yīng)該如何正確投退，在操作過程中未遵守“三秒思考”原則，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)操作票中的問題，導(dǎo)致運(yùn)維人員按照操作票中錯(cuò)誤的操作順序執(zhí)行操作，沒有投入電流壓板（MU 壓板），沒有查看是否有差動(dòng)電流，即投入各間隔出口壓板，從而發(fā)生人為事故。

3） 現(xiàn)場(chǎng)到崗到位規(guī)定執(zhí)行流于形式。站長(zhǎng)及分部專工（副主任） 在運(yùn)維人員操作過程中并未認(rèn)真做好監(jiān)督工作，未發(fā)現(xiàn)后臺(tái)運(yùn)維人員投退軟壓板的順序是錯(cuò)誤的，也未及時(shí)制止錯(cuò)誤的操作行為，現(xiàn)場(chǎng)安全督導(dǎo)不到位。

5 針對(duì)此類事故的預(yù)防措施建議

1） 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)程及典型操作票作為站內(nèi)所有人員的運(yùn)維依據(jù)，在編寫過程中，要求有一定運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)的人本著認(rèn)真細(xì)致的態(tài)度進(jìn)行編寫；在審核過程中，要求具有熟練運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)、態(tài)度認(rèn)真細(xì)致的人員進(jìn)行審核，確保各項(xiàng)規(guī)程正確無誤的。

2） 運(yùn)維人員在站內(nèi)工作期間，應(yīng)時(shí)刻把安全放在第一位，時(shí)刻保持強(qiáng)效的安全意識(shí)，確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。將檢修壓板的投退列為重要的安全技術(shù)勞動(dòng)保護(hù)措施執(zhí)行，在正常操作過程中不要對(duì)檢修壓板進(jìn)行操作。合并單元系統(tǒng)升級(jí)后，應(yīng)及時(shí)核對(duì)保護(hù)定值單，確保運(yùn)行保護(hù)定值的一致性，同時(shí)在母線差動(dòng)保護(hù)操作過程中，為防止SMV 軟壓板的投退順序錯(cuò)誤造成誤動(dòng)或拒動(dòng)[5]，應(yīng)在電流壓板投入后，檢查裝置是否有差動(dòng)電流。

3） 運(yùn)維人員培訓(xùn)要落到實(shí)處，尤其是操作票練習(xí)，要求必須認(rèn)真填寫并保證正確率，不能抄抄就了事，只有平時(shí)認(rèn)真練習(xí)，運(yùn)維時(shí)才不會(huì)出錯(cuò)。尤其是合并單元的檢修壓板投入會(huì)閉鎖相關(guān)保護(hù)，在平常操作中，非常容易遺漏該檢修壓板的投退或顛倒該檢修壓板的投退順序，從而造成安全事故。

4） 運(yùn)維人員技術(shù)一定要過硬。對(duì)國(guó)家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程和“兩票”“十不干”等規(guī)章制度一定要熟知，才能作為個(gè)人運(yùn)維時(shí)的保障。

5） 填寫操作票時(shí)，一定要對(duì)照實(shí)際情況認(rèn)真填寫，填寫完成檢查無誤后，依次交由主值、值長(zhǎng)、站長(zhǎng)審核，審核應(yīng)仔細(xì)、周到，不可隨便看看了事，審核完成應(yīng)確保按照此操作票執(zhí)行，在操作時(shí)不會(huì)發(fā)生任何錯(cuò)誤。

6） 在操作過程中，要保持清醒的頭腦，在每操作一步前都要進(jìn)行“三秒思考”；在操作中發(fā)生疑問時(shí)，應(yīng)向發(fā)令人詢問清楚后再操作；發(fā)現(xiàn)操作票有錯(cuò)誤時(shí)，按規(guī)定履行正確的手續(xù)后，確保新的操作票正確時(shí)，方能重新操作。

7） 嚴(yán)格執(zhí)行到崗到位制度，站長(zhǎng)及分部安全監(jiān)督要在操作中認(rèn)真履行崗位職責(zé)，發(fā)現(xiàn)運(yùn)維人員在操作中有不安全或不正確的行為時(shí)，應(yīng)及時(shí)制止，對(duì)操作過程及操作順序的正確性負(fù)責(zé)；發(fā)現(xiàn)操作有問題時(shí)，應(yīng)及時(shí)提出，待履行正確的手續(xù)后，操作票修改無誤時(shí)，再重新操作[6-7]。

6 結(jié)束語

本文針對(duì)500 kV 智能變電站中，因?yàn)橥度雺喊宓捻樞蝾嵉苟鴮?dǎo)致的220 kV 兩條母線跳閘事故，從智能變電站繼電保護(hù)自動(dòng)裝置的原理、操作流程、危險(xiǎn)點(diǎn)等方面進(jìn)行了細(xì)致分析，對(duì)預(yù)防和控制措施進(jìn)行了詳細(xì)說明，不僅對(duì)以后的現(xiàn)場(chǎng)工作具有很強(qiáng)的借鑒意義，而且讓工作人員學(xué)習(xí)智能變電站保護(hù)原理有了深刻的理解。