張佳辰，高璐

（1.東南大學(xué)電氣工程學(xué)院，江蘇南京，210000； 2.國網(wǎng)江蘇省電力有限公司檢修分公司蘇州運(yùn)維站，江蘇蘇州，215000）

0 引言

繼電保護(hù)的二次回路狀態(tài)檢測(cè)和評(píng)估過程，涉及不同功能回路、不同間隔、不同類型變電站的綜合考量。以220kV傳統(tǒng)變電站為例，保護(hù)裝置相關(guān)的二次回路主要可以分為交流和直流回路，交流回路，比如：電流回路、電壓回路、輔助設(shè)備交流供電等；直流回路，比如：跳合閘及相關(guān)監(jiān)視回路、裝置供電、信號(hào)回路、開入開出回路等。本文對(duì)這些回路進(jìn)行健康度特性分析，并對(duì)如何進(jìn)行監(jiān)視提出解決方案[1-3]。

1 二次回路檢測(cè)難點(diǎn)

在傳統(tǒng)變電中，二次回路的狀態(tài)監(jiān)檢測(cè)難點(diǎn)在于沒有缺少對(duì)于回路的監(jiān)視手段，區(qū)別于智能變電站的二次設(shè)備及回路,可以通過對(duì)虛擬二次回路和光纖回路可視化,結(jié)合在線檢測(cè)系統(tǒng),可實(shí)時(shí)對(duì)虛擬二次回路進(jìn)行監(jiān)視[4]。傳統(tǒng)變電站對(duì)于二次電纜的監(jiān)視只能是依靠相關(guān)設(shè)備的采樣間接數(shù)據(jù)做為依據(jù)，來判斷該回路是否連接正常。如：對(duì)于電流回路，判斷其是否有分流，甚至開路，主要是依靠裝置的差流告警，對(duì)于電流回路開路狀態(tài)主要是依靠測(cè)溫等手段?？梢钥闯鲞@種檢測(cè)手段是結(jié)果導(dǎo)向，無法實(shí)時(shí)對(duì)二次回路進(jìn)行檢測(cè)。在無法新增檢測(cè)裝置的前提下，對(duì)二次回路進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，可以采用多方數(shù)據(jù)綜合判斷，并形成日常評(píng)估的分析報(bào)告，對(duì)于健康程度較低的回路，需要結(jié)合停電計(jì)劃進(jìn)行整改。

2 傳統(tǒng)變電站二次回路狀態(tài)檢測(cè)方案

2.1 交流電流二次回路分流及斷線檢測(cè)

在二次回路長(zhǎng)期運(yùn)行過程，形成電流二次回路分流或者開路的原因主要有以下幾個(gè)[5]:

（1）電流回路中的試驗(yàn)接線端子由于在配置質(zhì)量和結(jié)構(gòu)上的缺陷，從而導(dǎo)致螺桿與銅板的螺孔接觸不良從而形成開路。其次是在電路回路中的線端子壓板，由于膠木頭過長(zhǎng)，從而導(dǎo)致該金屬墊片未能夠與壓板處于全面的固定狀態(tài)，從而誤壓在了金屬片結(jié)構(gòu)上，從而導(dǎo)致該結(jié)構(gòu)開路，如圖1（a）所示；（2）維修和試驗(yàn)人員在日常工作中存在操作處理失誤，最終未能將繼電器內(nèi)部的接頭進(jìn)行全面的銜接處理，并且在驗(yàn)收時(shí)未能找到問題；（3）二次回路線端子接頭結(jié)構(gòu)的壓接結(jié)構(gòu)處于不緊密狀態(tài)，整個(gè)回路中的電壓過大，從而導(dǎo)致相關(guān)設(shè)施處于燒毀狀態(tài)，自然也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)開路；（4）端子接觸的接片和螺栓腐蝕嚴(yán)重，也會(huì)導(dǎo)致開路。

發(fā)生CT分流或者斷線時(shí)，首先是回路的儀器表顯示為異常降低或者直接為0的狀態(tài)，對(duì)于存在差動(dòng)原理的保護(hù)裝置，裝置會(huì)報(bào)“CT斷線告警”，甚至誤動(dòng)作。因此，在裝置閉鎖甚至誤動(dòng)作之前提前告警很有必要。

在傳統(tǒng)的變電站中，一般一個(gè)保護(hù)CT繞組可能會(huì)串接其他裝置，如穩(wěn)控、故錄等裝置，因此我們可能對(duì)串接與同一回路的裝置的采樣值進(jìn)行比對(duì)，如果存在偏差過大則可能存在分流；同時(shí)對(duì)于CT的不同次級(jí)，可能進(jìn)行比照互印證，如后臺(tái)測(cè)控?cái)?shù)據(jù)同保護(hù)，雙重化保護(hù)中間數(shù)據(jù)互印證等；對(duì)于CT回路的檢測(cè)，還有一種手段是測(cè)溫，發(fā)生CT回路斷線的時(shí)候，電流互感器及其二次回路會(huì)存在打火、發(fā)熱的現(xiàn)象，對(duì)于運(yùn)維人員的巡視測(cè)溫也是重要的輔助檢測(cè)手段，圖1(b)所示即為CT電流回路開路時(shí)的測(cè)溫圖。

圖1 二次回路電纜故障圖及測(cè)溫圖

2.2 交流電壓二次回路開路檢測(cè)

在發(fā)生了交流電壓短路時(shí)，可能會(huì)造成一些使用交流電壓原理的保護(hù)功能受到影響，比如距離保護(hù)、零序方向過流、母差復(fù)壓閉鎖功能等。

對(duì)于交流電壓回路的故障，對(duì)于使用母線PT的變電站，站內(nèi)主要間隔的電壓源頭都是來自于母線PT，當(dāng)母線PT故障時(shí)，幾乎所有間隔的交流電壓都會(huì)出現(xiàn)偏差，由于中性點(diǎn)的偏移或二次回路斷線，可能會(huì)出現(xiàn)PT斷線等情況。對(duì)于線路PT，本間隔的二次回路故障只會(huì)影響本間隔。根據(jù)不同地點(diǎn)出現(xiàn)的斷線的現(xiàn)象可以初步判斷：對(duì)于保護(hù)屏處的斷線，保護(hù)裝置測(cè)得斷線相電壓會(huì)很低，幾乎為零，對(duì)于設(shè)備區(qū)的PT端子箱處的斷線，保護(hù)裝置會(huì)有（1/2～ 1/3)UN的殘壓；同時(shí)對(duì)于中性線N600的斷線，可以檢查其是否存在3Uo簡(jiǎn)單判斷。可以通過平時(shí)對(duì)電壓的監(jiān)視來判。

2.3 直流二次回路絕緣檢測(cè)方案

變電站直流系統(tǒng)是十分重要的電源系統(tǒng)，由蓄電池組、充電設(shè)備、直流屏及直流負(fù)荷組成，其構(gòu)成如圖2所示。它為變電站的控制、信號(hào)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及事故照明等提供可靠穩(wěn)定的直流電源，它還為斷路器的分、合閘提供操作電源。直流系統(tǒng)的可靠與否，對(duì)變電站的安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，是保障變電站安全運(yùn)行的決定條件之一。盡管直流系統(tǒng)十分穩(wěn)定可靠,但由于直流系統(tǒng)在二次系統(tǒng)中處于重要的地位，直流系統(tǒng)自身的可靠及安全直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的安全,同時(shí)由于電力系統(tǒng)應(yīng)用直流電源的特殊性，特別是控制回路和保護(hù)回路的應(yīng)用,使直流系統(tǒng)的故障成為電力系統(tǒng)更大故障的事故隱患，其中之一就是我們常說的直流系統(tǒng)接地故障[6,7]。

圖2 直流系統(tǒng)接地檢測(cè)原理簡(jiǎn)圖

直流系統(tǒng)為帶極性電源，即電源正極和電源負(fù)極，系統(tǒng)經(jīng)平衡橋電阻接地，正負(fù)極對(duì)地電壓分別為直流系統(tǒng)電壓的50%。當(dāng)正極或負(fù)極對(duì)地間的絕緣電阻值降低至某一整定值時(shí)，正負(fù)極的電壓會(huì)發(fā)生對(duì)地偏移。這時(shí)我們成直流系統(tǒng)有正極接地或負(fù)極接地故障。直流系統(tǒng)接地故障可能損壞供電電源設(shè)備或直接導(dǎo)致保護(hù)控制設(shè)備誤、拒動(dòng)，而直接接地故障的查找與處理也很困難，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)工作中使用的比較多的是正弦波接地電流的工作原理，主要用于接地選線和接地定位。如圖3所示，通過耦合電容接入直流系統(tǒng)，與接地點(diǎn)構(gòu)成回路，產(chǎn)生正弦接地電流。當(dāng)所鉗回路有正弦電流即可判斷此回路存在接地點(diǎn)。

圖3 直流系統(tǒng)接地檢測(cè)原理簡(jiǎn)圖

3 二次回路狀態(tài)評(píng)估方案及要點(diǎn)

以上反應(yīng)傳統(tǒng)變電站的二次交直流回路健康度的參數(shù)如下：保護(hù)裝置的告警開出C1,同一CT次級(jí)的測(cè)量量的差值C2,二次回路溫度測(cè)量與環(huán)境溫度差的絕對(duì)值C3,正常運(yùn)行下，相電壓及零負(fù)序電壓的值C4,直流回路的對(duì)地阻值C5。

健康度得分的基礎(chǔ)分為100分。對(duì)于C1，只要后臺(tái)出現(xiàn)相關(guān)告警則需要進(jìn)行消缺處理，此時(shí)得分分值0；對(duì)于C2，考慮AD采樣的差異及零漂，規(guī)定對(duì)于0.1IN以內(nèi)的差值得分為100，對(duì)于1IN的差值得分為0分，0.1IN與1IN之間的得分與差值為線性關(guān)系；對(duì)于C3，對(duì)于10°C內(nèi)的溫度得分為100，當(dāng)超過此范圍，考慮正常工作溫升，按1°C得-5分計(jì)算；對(duì)于C4，相電壓正常是三相正序57.74V，零負(fù)序電壓為0V，三相相電壓在0.05UN范圍、零負(fù)序電壓在1以內(nèi)得分為100，對(duì)于相電壓在33.3V、零負(fù)序電壓在8V時(shí)得分為60分，其間的得分與電壓值為線性關(guān)系；對(duì)于C5，阻值在20MΩ以上，不予扣分，得分為100，阻值為10MΩ時(shí)，得分為60分，阻值為1MΩ時(shí)，得分為0分，其間的得分與電壓值為線性關(guān)系。得到二次回路評(píng)價(jià)表如表1所示。

表1 二次回路評(píng)價(jià)表

根據(jù)表格得出的評(píng)價(jià)結(jié)果，運(yùn)維人員可以快速得到回路狀態(tài)的健康度和需要進(jìn)行的操作，如裝置告警開出，沒有告警時(shí)C1為100，系統(tǒng)正常運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)告警時(shí)，C1為0分，需要立即進(jìn)行消缺處理。

4 總結(jié)

本文列舉了一些繼電保護(hù)二次回路系統(tǒng)的運(yùn)行過程，主要二次回路可能存在的一些缺陷，并引入了一種綜合各方面數(shù)據(jù)的健康度評(píng)估方法，對(duì)各回路的健康度進(jìn)行打分，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)信息等參數(shù)的全面檢測(cè)，能夠給運(yùn)維人員提供重點(diǎn)巡視的依據(jù)，也將有利于消缺計(jì)劃的安排，保障繼電保護(hù)二次設(shè)備健康穩(wěn)定運(yùn)行。