柳庚

國網湖北省電力有限公司黃岡供電公司檢修分公司 湖北黃岡 38000

1 概述

隨著我國電力系統(tǒng)的不斷擴大和跨越式發(fā)展，在區(qū)域電網和電能大范圍轉移的過程中，電力系統(tǒng)依賴于電網安全穩(wěn)定控制裝置的要求越來越高。目前國內, 多數(shù)都是配置傳統(tǒng)主站與子站的聯(lián)網控制模式, 實際使用中遇到線路故障需要聯(lián)鎖切機、切負荷時受制于技術性能落后、穩(wěn)定性差等缺點已越來越脫離現(xiàn)代大電網的安全性與穩(wěn)定性的要求[1]。逐步提升穩(wěn)控設備智能化、多功能化的區(qū)域電網安全穩(wěn)定緊急控制裝置是現(xiàn)代電網安全穩(wěn)定運行的迫切需要。

研究和開發(fā)更多更好的安全穩(wěn)定控制裝置( 系統(tǒng))，應該明確這類裝置( 系統(tǒng)) 需滿足繼電保護的基本要求，即可靠性、選擇性、靈敏性和速動性[2]。符合要求的安全穩(wěn)定控制裝置通過采取一定措施所保證的動作的信賴性和安全性。

2 斷路器跳開的幾種類型，以及后續(xù)穩(wěn)控邏輯變化情況

安裝設計中需要采用三相斷路器HWJ 節(jié)點串聯(lián)接入穩(wěn)控裝置方式時，有一相斷路器位置HWJ 節(jié)點返回，穩(wěn)控裝置接收到的斷路器HWJ 返回。

采用三相斷路器HWJ 節(jié)點并聯(lián)接入穩(wěn)控裝置方式時，有一相斷路器位置HWJ 節(jié)點導通，穩(wěn)控裝置接收到的斷路器HWJ 導通；三相HWJ 節(jié)點均返回時，穩(wěn)控裝置接收到的斷路器HWJ 才返回。

2.1 線路單相故障，保護單相跳閘。

線路單相故障，可分為單相永久性故障和單相瞬時性故障。其中單相永久性故障后，線路保護裝置經過 “單跳—單重—三跳”，最終會跳開線路斷路器，從發(fā)生故障到三相斷路器均跳開約耗時1.2s。單相瞬時性故障后，線路保護裝置經過 “單跳—單重”，最終線路斷路器保持合位運行，整個過程約耗時0.9s。

線路保護跳開單相斷路器時，會向穩(wěn)控裝置發(fā)送保護動作信號。跳開相在故障時會出現(xiàn)電流增大現(xiàn)象，跳開后會出現(xiàn)單相電流電壓降低現(xiàn)象。

采用三串方式時，單永故障情況下，穩(wěn)控裝置接收的HWJ 經歷 “導通—返回—導通—返回” 的狀態(tài)變化；單瞬故障情況下，穩(wěn)控裝置接收的HWJ 經歷 “導通—返回—導通” 的狀態(tài)變化。

采用三并方式時，單永故障情況下，穩(wěn)控裝置接收的HWJ 經歷 “導通—返回” 的狀態(tài)變化；單瞬故障情況下，穩(wěn)控裝置接收的HWJ 一直為導通狀態(tài)。

2.2 斷路器單相偷跳

斷路器單相偷跳后，三相不一致保護將動作跳開斷路器另外兩相，耗時約2.5s。目前三相不一致保護均采用機構本體的保護元件，動作后將向廠站監(jiān)控后臺發(fā)送動作信號，但不會向穩(wěn)控裝置發(fā)送動作信號。不會出現(xiàn)電流增大現(xiàn)象，跳開后會出現(xiàn)單相電流電壓降低現(xiàn)象。采用三串方式時，穩(wěn)控裝置接收的HWJ 在單相偷跳時返回；采用三并方式時，穩(wěn)控裝置接收的HWJ 在三相不一致保護動作時返回。

2.3 斷路器單相位置節(jié)點異常

斷路器單相位置節(jié)點異常返回時，線路保護和三相不一致保護均不會動作，斷路器位置不會發(fā)生變化，不會出現(xiàn)單相電流電壓變化。采用三串方式時，穩(wěn)控裝置接收的HWJ 會返回；采用三并方式時，穩(wěn)控裝置接收的HWJ 一直處于導通狀態(tài)。

以南瑞繼保裝置判斷策略為例進行分析，南瑞繼保裝置目前采用智能開入板同時監(jiān)測25 路開入，并將開入信息通過內部總線傳給其它插件板的硬件設計。

依據《PCS-992 電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制裝置技術及使用說明書》，南瑞繼保裝置設置有啟動判據，啟動后進入事故判別狀態(tài)，滿足動作條件時出口。啟動判據共有5 項，其中與本專題分析相關的有3項，分別為：電流突變量啟動、功率突變量啟動、低電壓啟動。

南瑞繼保裝置判斷線路跳閘狀態(tài)的判據分為兩種，一是借助保護跳閘接點判斷線路故障跳閘的判斷，二是線路無故障跳閘判據。兩種判據邏輯摘錄如下：

（1）借助保護跳閘接點判斷線路故障跳閘的判據：

①判斷單相永久性故障需滿足如下條件：

·突變量啟動。

·已判出單相瞬時故障或有一相電流增加、一相電壓降低。

·在大于重合閘時間后查到有兩相跳閘信號。

滿足以上條件則判為單相永久性故障：

②判斷保護誤動引起跳閘需滿足如下條件：在裝置啟動前收到跳閘信號或斷路器位置接點變化信號，且三相電壓都在正常運行范圍U ≥Ut、電流無突然增加但卻出現(xiàn)突然降低到I ≤It。

（2）線路無故障跳閘判據：

①不考慮斷路器位置判據

無故障跳閘判據（只利用電氣量判別）。

（電流應小于投運電流）

·電流變化量滿足

t ≥tS1 （滿足上述判據的確認延時）

同時滿足以上條件則判別為無故障跳閘。

其中：PS1 應小于對穩(wěn)定有影響的輸送功率值；PS2 應稍大于0，且大于零功率時的最大漂移值；投運電流IS1 應略大于空載線路的充電電流；延時是為了防止在潮流轉移過程中引起誤判為設備跳閘；｜ΔI ｜dt 為浮動門檻；α、β 為系數(shù)[3]。

②考慮斷路器位置判據：[ 單元n 位置信號接入]

定值含義：

0：表示本單元接入元件對應斷路器的位置接點未引入裝置，位置輔助接點不參與本單元的投停狀態(tài)判別。

1，2: 表示本單元接入元件對應斷路器的位置接點引入裝置端子，位置輔助接點參與本單元的投停狀態(tài)判別，1- 定義為HWJ，2-TWJ。

當 “單元n 位置信號接入” 定值整定為0 時，裝置僅根據電氣量進行投停狀態(tài)判別；當 “單元n 位置信號接入” 定值整定為1或2 時，裝置首先根據電氣量判別裝置是否為投運狀態(tài)，當電氣量無法判別是否處于投運狀態(tài)時，裝置根據位置接點進行輔助的投運狀態(tài)判別，當電氣量判據判別裝置為投運狀態(tài)，但位置接點與投運狀態(tài)判別不一致時，裝置報 “單元n 位置異常” 告警報文，發(fā)告警信號。

注意：“單元n 位置信號接入” 定值僅用于判別元件投停，不用于元件跳閘的判別。

3 結論分析

3.1 線路單相故障

此時保護裝置有動作信號發(fā)至穩(wěn)控裝置，南瑞繼保裝置采用“借助保護跳閘接點判斷線路故障跳閘的判據” 進行判別，均能正確判斷出線路保護的單永故障和單瞬故障跳閘狀態(tài)，不影響穩(wěn)控裝置正常運行。因而，該判據下三串、三并方式無區(qū)別。

3.2 斷路器單相偷跳

此時穩(wěn)控裝置未接收到保護動作信號，其動作行為分析如下。

對于 “借助保護跳閘接點判斷線路故障跳閘的判據” 中的 “判斷保護誤動引起跳閘”判據，三串方式下會有斷路器HWJ節(jié)點變化，同時滿足三相電壓都在正常運行范圍（對側開關供電，電壓無異常變化）、電流無突然增加但卻出現(xiàn)突然降低到電流I ≤It 的條件，穩(wěn)控裝置判斷為 “護誤動引起跳閘”，但這種情況不會啟動策略搜索。三并方式下，第一階段斷路器HWJ 節(jié)點無變化，因而不會啟動該判據。

對于 “線路無故障跳閘判據”，其分為考慮斷路器位置節(jié)點和不考慮斷路器位置節(jié)點兩種判據。其中，三串、三并方式對不考慮斷路器位置節(jié)點的判據無影響，南瑞繼保裝置定值清單說明中注明了各間隔位置信號接入控制字選擇僅用于判別元件投停，不用于元件跳閘的判別。因而，該判據下三串、三并方式無區(qū)別。

3.3 斷路器單相HWJ 節(jié)點異常

此時僅有HWJ 節(jié)點狀態(tài)變化，無電壓、電流、功率等電氣量變化，南瑞繼保裝置不會啟動，不影響穩(wěn)控裝置正常運行。因而，該判據下三串、三并方式無區(qū)別。