特高压换流站双极中性母线差动保护优化建议
一起220kV母线差动保护动作事件分析及改进措施

一起220kV母线差动保护动作事件分析及改进措施作者:信莲莲来源:《华中电力》2013年第12期摘要:结合一起220kV母联差动保护动作事件,分析阐述了双母线方式下的差动保护原理,并提出了改进措施。
关键词:双母线,母联死区保护,母差220kV双母线接线方式中母联开关一般装设一组或者两组电流互感器(简称CT)。
在母联开关与CT之间的地方称之为“死区”,发生死区故障的概率较小,但产生的危害是相当大,本文以一个母联死区故障,来详细分析其中的原理和改进措施23时13分,220kV阳江站220kV母联CT内部故障,220kV母差Ⅰ、Ⅱ套保护动作,跳开220kVI、II母线上所有开关,最终造成220kV阳江站和一座110kV变电站失压。
该事件共损失负荷49.2MW,约占全市负荷的8.89%一、事件前运行方式220kV阳江站220kV #1、#2母线并列运行,其中220kV蝶阳甲线、#1变高挂220kV #1母线运行;220kV阳漠线、蝶阳乙线、#2变高、#3变高挂220kV #2母线运行,220kV旁路挂220kV #2母线处于热备用状态。
二、事件概况23时13分42秒,220kV阳江站220kV母联CT发生内部故障。
现场检查后发现:220kV 母联C相CT SF6气体泄漏。
从保护动作信息和录波看,先是II母正确动作出口,跳开220kV 母联和220kV II母线上所有元件(包括220kV蝶阳乙线、220kV阳漠线、220kV旁路、#2变高、#3变高开关);保护启动125ms后,220kV母差保护稳态量差动跳I母线、母联死区正确动作出口,跳开220kV I母上所有元件(包括220kV蝶阳甲线、#1变高开关)。
二次保护配置为两套双母线母联单CT母差保护,保护型号分别为许继的WMH-800和南瑞的RCS-915。
三、母线差动保护装置动作机理1、母线保护的基本原理一条母线上有n 条支路,Id = I1 + I2 + I3 + ……+ In,为流入母线的和电流,即母线保护的差动电流。
换流站极控系统发中性母线差动保护报警分析报告

换流站极控系统发中性母线差动保护报警分析报告摘要:中性母线差动保护作为极保护中的主保护,其保护范围覆盖整个中性区域,动作后果直接闭锁该极,直接影响到直流系统的可靠性,对中性母线差动保护告警的分析对直流输电系统的稳定运行有着重要意义。
关键词:极控、中性母线差动1基本情况2016年某换流站在执行极II直流系统停运操作过程中,当极I直流系统转为单极大地回线运行方式时,极I PCPB系统频发“中性母线差动保护报警”,均瞬时复归。
当极I直流系统转为单极金属回线运行后,该报警未再发出(详见图1)。
2故障分析对中性母线差动保护报警软件中的控制逻辑进行分析,可以看出中性母线差动保护报警原理。
当中性母线差动电流BNBDP_IPNB_DIFF大于定值REF3_BNBDP (75A)时,并延时1秒,发出中性母线差动保护报警(详见图2)。
BNBDP_IPNB_DIFF>REF3_BNBDPREF3_BNBDP = 75A如下图:因此,我们对“极I中性母线差动电流计算公式”进行分析,分析过程如下:BNBDP_IPNB_DIFF = IDNE1-(IDNE2+IDGND+IDME+IDEL1+IDEL2+IANE) 其英文简写的含义分别为:BNBDP_IPNB_DIFF:极I中性母线差动电流。
IDNE1:极I中性母线断路器0010 CT电流。
IDNE2:极II中性母线断路器0020 CT电流。
IDGND:站内临时接地极0060 CT电流。
IDME:金属回线0040 CT电流。
IDEL1、IDEL2:接地极电流。
IANE:极I中性线避雷器泄漏电流CT。
在得到上述电流计算公式之后,我们在极I单极大地回线运行发出报警时,现场对极IPCPB系统保护后台数据的上述电流采样值进行实时监测,发现极IPCPB系统中IDEL1、IDEL2、IANE电流数据存在偏差,由于上述三个电流采集值存在偏差导致极I中性母线差动电流值出现偏差。
该偏差仅仅存在于单极大地回线运行方式下,当极I转换为单极金属回线运行时该偏差消失,双极大地回线运行时也未出现该偏差。
特高压奉贤换流站最后断路器保护调试异常原因及改进建议

来自高端换流变进线区域的电流互感器 T4,该电
流互感器 用 于 测 量 流 过 避 雷 器 F1 的 三 相 电 流
值。现场采 集 的 数 据 通 过 eTDM 总 线 到 达 保 护
1 奉 贤 换 流 站 概 况 及 其 最 后 断 路 器 保护基本原理
1.1 奉 贤 换 流 站 概 况 向家坝—上海特高压直流输电工程双极直流
额定 输 送 功 率 6 400 MW,直 流 额 定 电 压 ±800 kV,直流 额 定 电 流 4 000 A,每 极 采 用 两 组 12 脉 动阀组串联,奉贤站500kV 交流场采用3/2接线 方式,共7个 间 隔 及 三 条 交 流 出 线,即 奉 远 5181 线、奉东5182线及 贤 远 5183 线,其 500kV路器保护未正确动作的原因是由于系统输送功率过小所致,
并 提 出 了 相 应 的 改 进 建 议 ,使 得 在 低 功 率 系 统 调 试 时 能 起 到 测 试 最 后 断 路 器 保 护 的 作 用 ,同 时 避 免 了 设 备 损 坏 。
关 键 词 :特 高 压 ;换 流 站 ;最 后 断 路 器 保 护 ;调 试 ;改 进 建 议
场 主 接 线 图 见 图 1。
图1 奉贤换流站500kV 交流场主接线图 Fig.1 Main wiring diagram of 500kV AC yard
in Fengxian Station
1.2 最 后 断 路 器 保 护 基 本 原 理 高压直流输电系统逆变站最后断路器保护是
专门针对逆变站突然切除全部交流线路的情况而 设计的,其目的在 于 防 止 运 行 中 的 逆 变 站 在 交 流 出线同时断开时,因 逆 变 站 交 流 侧 及 其 他 部 分 的 电压异常 升 高 危 及 一 次 设 备 安 全 。 [8~10] 特 高 压 奉贤换流站最后断路器保护原理是通过采集换流 变进线电压 T3 和 换 流 变 进 线 避 雷 器 F1 的 泄 漏 电流 T4,由此计算避雷器承受的能量。当换流 变 进线电压和避雷 器 的 泄 漏 电 流 达 到 启 动 定 值,同 时避雷器承受的 能 量 超 过 限 值 时,可 判 断 系 统 出 现 交 流 系 统 甩 负 荷 情 况 ,最 后 断 路 器 保 护 将 动 作 , 闭锁换流器 。 [11~13] 图 2 为 奉 贤 站 高 端 换 流 变 进 线区域接线图。 1.3 最 后 断 路 器 保 护 信 号
特高压换流站投旁通对的策略及改进

特高压换流站投旁通对的策略及改进摘要:在特高压输电工程出现问题的情况下,需要紧急的停运或者是闭锁,而在这一过程中换流站就需要按照不同情况制定出针对性的措施,例如投旁通对或者是闭合旁路开关,借此减少故障对于其他正常部分所造成的影响。
而如果在实际投入旁通对的过程中出现了一定的错误就会造成紧急停运或者是闭锁等不良情况。
本文通过对相关内容的分析与介绍,希望可以有效的提高其实际效果,为特高压换流站投旁通的实际效果提供更大的帮助,使其在特殊情况下可以稳定运行。
本文首先介绍了特高压紧急停运与闭锁过程,然后介绍了误投旁通的影响,最后介绍了特高压换流站投旁通对的策略,为其实际发展提供更大的帮助,有效的解决相关问题。
关键词:特高压换流站;紧急停运;误投旁通前言:在高压电工程实际建设的过程中,投旁通对有较长时间的使用历史,但是在特高压换流站之中,因为其每极具有两个阀组,其中一极的旁通对另一极也会产生一定的影响。
其在闭锁的情况下投旁通对是否会对输电系统造成一定的影响还需要进一步的验证,需要对相关内容进行更深入的研究。
一、特高压紧急停运与闭锁过程概述在实际运行的过程中,直流系统如果出现了桥臂短路或者是换流变接地等情况属于非常严重的问题,而在这一情况下,直流系统会出现保护动作,控制系统会紧急停运。
阀组紧急停运会通过多种方式控制换流阀,在最短的时间之内使其电压迅速的变为零,在此之后,会断开环流变压器交流开关,使其与交流系统之间分开,使其转变为备用状态[1]。
在这一情况下,其还会断开中性母线开关,拉开线路开关,借此可以进一步的提升其安全性。
直流系统紧急停运或者是处于闭锁状态下启动投旁通对的过程中,换流器会一直处于最后通阀的触发脉冲,闭锁其他阀的触发脉冲,通过相同的两个阀形成通路,使直流电压可以在非常短的时间之内就迅速下降到最低。
特高压换流站的每个阀组之间都会配备相应的旁路开关,通过旁路开关可以有效的解决其闭锁对同极另一阀组的影响。
双母线接线保护解决方案

系统需求概述
在110kV或220kV的大型发电厂和枢纽变电站,出线间隔大于4回时,通常采用双母线接线方式,该方式能灵活适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要,通过倒换操作可以组成各种运行方式。为保证一段母线发生故障而另一段母线能正常运行,则需要配置母线保护装置。
为确保母线差动保护检修时母线不至失去保护、防止母线差动保护拒动而危及系统稳定和事故扩大,在220kV及以上母线应采用双重化保护配置。每条母线应采用两套含失灵保护功能的母线差动保护,并安装在各自的屏柜内。
型号规格
单位
数量
母线保护柜
1
母差保护装置
BP-2C
台
1
2
模拟盘
BP636
台
1
3
打印机
台
1
4
屏柜及附件
SZ-4
面
1
每套母线保护只作用于断路器的一组跳闸线圈。
母线保护仅实现三相跳闸,各连接元件设独立的跳闸出口继电器。母线保护动作后有措施,促使对侧全线速动保护跳闸。
每套母差保护同时具备断路器失灵保护功能,每套线路保护及元件保护各启动一套失灵保护,母差和失灵保护能分别停用,并且可以分别整定。
推荐组屏方案
一面母差柜可完成整套的保护方案;
每面母线保护屏含1套母线差动保护装置,母线差动保护装置设复合电压闭锁元件,母线保护屏不设置独立的复合电压闭锁装置。双母线保护出口有复合电压闭锁措施,母联和分段可不经电压闭锁,复合电压闭锁元件与母差元件不共CPU。
双母线接线的差动保护设有大差元件和小差元件;大差用于判别母线区内和区外故障,小差用于故障母线的选择。
220kV及以上母线保护双重化配置,内含断路器失灵保护功能;
双套母差保护设计、调试及应用问题分析

【摘要】本文对双套母差保护设计、调试及应用中出现的一些问题以及原因进行深入的分析,并提出了一些解决你问题的措施。
【关键词】双套母差保护设计调试及应用问题分析双套母差保护设计不合理是近几年在继电保护验收和维护中发现的问题,其主要是没有根据实际要求进行设计,给设备的安装和调试带来了不便,调试过程中存在着缺项漏项,对母联充电保护和母联过流保护使用不当。
1 双套母线保护的设计问题在继电保护专业验收、安装中发现2套母差保护中母线名称定义不一致、母线交流电压接线不一致和各间隔隔离刀闸位置开入不一致,给安装、调试工作带来许多麻烦。
造成这些设计错误的原因主要是由于设计人员对2套母差保护装置没有认真理解,在设计过程中照搬厂家设计图纸所致。
(1)母线保护的选型原则。
目前220kV及以上母线通常配置双套母线保护,2套母线保护装置均设有母线差动保护、母联充电保护、母联失灵(或死区)保护、母联过流保护以及断路器失灵保护(可选用)等功能。
设计时要根据不同厂家、型号装置结合一次主接线设计,对不同的主接线应当选择与之相适应的保护装置。
有些保护装置功能强大,可适用于多种接线方式,接线方式的选择可以通过保护定值中的相应控制字选择。
有些保护装置只针对某一种接线方式,其使用范围就非常窄。
对1套保护装置,其功能越强大程序就越复杂,二次接线设计就越繁多,安装、调试工作就越繁琐,运行维护中需要注意的操作事项就繁多。
(2)交流电流回路设计。
设计时一定要保2套母线保护装置各单元接入的交流电流回路是同间隔。
对于分段母线,要保证每套母线保护装置的主接线与电气一次主接线一致,接入IA母和IB母的间隔是固定的,不能随意设计。
根据“反措”要求各间隔用于母差保护的CT 二次绕组永久性接地在各间隔CT端子箱处一点接地。
(3)交流电压回路。
由于电气一次主接线和每套母线保护装置的主接线相一致,因此,接入母线保护装置的交流电压要与主接线一致,进入保护装置前要经过开关,开关额定电流选择1A。
220kV母线差动保护动作事故原因和改进措施

220kV母线差动保护动作事故原因和改进措施220kV母线差动保护中常见的类型有母线回路差动保护和母线比谐保护。
在220kV母线差动保护中,事故可能源于以下原因:一、母线差动保护设置不当。
有的工程中,针对某种特定情况,采用的母线回路差动保护类型或参数设置不当,滞后性能差,容易发生误动作,从而导致系统安全性及可靠性受到影响。
二、母线差动保护系统故障。
传统母线差动保护系统中,由于主断路器接通时测试电阻连接较麻烦,同时主断路器上断开时由于残余电流导致测量中断点无法完全断开,回路内还有残余电流,从而影响母线差动保护动作的正确性,容易发生动作失败的情况。
三、设备故障。
除上述原因外,原因还可能出现在系统两端的设备方面,例如电缆短路、熔断器故障等等。
一、认真选择母线差动保护类型及参数。
根据工程实际情况,认真选择母线差动保护类型及参数,使之与工程条件完全匹配,以最大限度地确保系统安全。
二、健全母线差动保护系统。
根据工程的特性和工况,细致设计母线差动保护系统,尽量使整个系统体系坚固可靠,可以有效防止母线差动保护出现故障及失效情况。
三、安装优化高质量电气设备。
根据工程实际情况,安装优质的电气设备,包括高压护罩、接地环、电缆、主断路器等,减少系统故障和故障概率,同时关注和优化设备维护工作,以确保长期正常运行。
四、科学完善抗干扰措施。
为了确保220kV母线差动保护的保护动作可靠性,采取抗干扰措施显得尤为重要,如配置接地铁片,进行避雷及其他抗干扰处理,以确保系统稳定运行。
总之,正确使用220kV母线差动保护,就需要从多方面考虑,考虑到设备、抗干扰措施等多种因素,采取多种改进措施,才能确保事故的最小化且系统的安全运行。
220 kV变压器双差动保护TA配置的改进建议

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第 1
页 220 kV 变压器双差动保护TA 配置的改进建议
随着综合自动化变压器在中国的迅速推广和应用,作为220 kV 变压器主保护之一的差动保护,普遍采用大小差模式作为其差动保护的标准配置。
大差动保护采用主变各侧开关TA 构成回路,小差动保护采用主变高、中压侧套管TA 及变低进线开关TA 构成回路。
大小差TA 配置情况见表1及图1。
从大小差TA 配置可以知道,大差动保护范围在主变各侧开关TA 之间,而小差动保护范围在主变套管TA 及变低进线开关TA 之间,大差动保护范围不仅完全包括小差动保护范围,而且还包括主变高、中压侧套管至相应开关TA 的引线部分。
因此,在主变故障时,大小差保护会同时动作,有效保障主变的安全运行;在主变变高或变中开关TA 至主变套管引线故障时,通过大差保护快速切除故障,这种大小差TA 配置方案,能很好地满足主变在正常运行方式下快速保护的要求。
但是,在主变变高或变中开关由旁路开关代运行时,为了防止大差动保护误动,必须要退出大差保护,只保留小差保护运行。
这就造成了主变差动保护范围的缩小,使大差动保护与小差动保护之间的空
档失去了快速保护,给主变及系统的安全运行造成不利的影响。
1差动保护在主变代路运行中的不足。
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特高压换流站双极中性母线差动保护优
化建议
内蒙古锡林浩特市 026000
摘要:本文主要介绍特高压换流站双极中性母线差动保护的保护原理及动作
后果,通过两起高压直流输电系统强迫停运案例与特高压换流站运维实际情况相
互对照,分别从保护范围、信号采集、保护逻辑及动作后果,四个方面进行分析,并针对其中所发现的问题提出相应的优化与建议。
关键词:特高压换流站;双极中性母线;差动保护;优化建议
0引言
在特高压直流输电系统中,直流控制保护系统是核心设备之一,直接关系到
整个直流输电系统以及相关交流系统的安全、可靠运行。
据统计,直流控制保护
系统故障是引起直流输电系统单、双极强迫停运的主要原因之一。
在整个直流控制保护区域中,虽然双极公共区域保护数量不多,但涉及的设
备和测量点较多,且保护逻辑复杂,保护动作可能会影响到非故障极的正常运行。
如果处置不当,导致双极闭锁的可能性非常大,为特高压直流系统安全稳定运行
带来巨大隐患。
本文主要以特高压换流站双极公共区域中的中性母线差动保护为例,对其进行分析与优化,从而有效地提高特高压直流输电系统的稳定性与可靠
性
1双极中性母线差动保护原理
1.1 保护概述
双极中性母线差动保护主要针对直流输电系统接地极引线和极中性母线之间
的接地故障,保护范围如下图中蓝色框所示。
特高压换流站直流场一次主接线简图
参与特高压换流站双极中性母线差动保护的电气量(红色框图所示)包括:
1、IDNEP1极Ⅰ接地极侧中性母线电流;
2、IDNEP2极Ⅱ接地极侧中性母线
电流;3、IDGND站内接地开关电流;4、IDME金属回线电流;5、IDEL1接地极引
线电流1;6、IDEL2接地极引线电流2;7、IANCE中性区域避雷器F1泄露电流。
保护通过判断流入与流出保护区域的电流数值是否一致,从而确定此区域内
是否发生接地故障。
1.2 保护判据及动作逻辑
额定直流电流:ID_NOM=6250A(定值);
制动电流:I_BIPOLE_RES=|IDNE—IDNE_OP|
差动电流:IDIF_BNBDP
当阀组阳极不接地(极Ⅰ)时:
IDIF_BNBDP=|(IDNE—IDNE_OP)—(IDGND+IDME+IDEL1+IDEL2+IANE)|;
当阀组阳极接地(极Ⅱ)时:
IDIF_BNBDP=|(IDNE_OP—IDNE)—(IDGND+IDME+IDEL1+IDEL2+IANE)|;
特殊情况:当极Ⅰ未连接时,IDNE电流值取0;当极Ⅱ未连接时,IDNE_OP
电流值取0;当06001在断开位置时,IDGND电流值取0;当04000在断开位置时,IDME取值为0;当两极均未连接且04000在断开位置时或接地极线未连接时,
IDEL1、IDEL2、IANE均取值为0;以上逻辑由直流控制保护软件采集直流场开关、刀闸位置信号进行判断,本文不再赘述。
2双极中性母线差动保护误动案例分析
2011年1月31日,葛洲坝换流站双极中性母线差动保护动作,导致极Ⅱ闭
锁[1]。
保护动作的原因为:极Ⅰ的NBS刀闸位置状态信号采集错误,使保护误判
为极Ⅰ已停运,造成保护差动电流计算错误,最终导致保护动作,闭锁极Ⅱ。
本起事件是由于单一元件故障最终导致单极强迫停运,即事件的根本原因为
保护设计存在缺陷。
包括两个问题:1、保护差动电流计算是否应引入隔离刀闸
状态信号;2、隔离刀闸状态信号的引入方法是否存在缺陷。
2013年3月5日,龙泉换流站发生双极相继闭锁[2],其中导致极Ⅱ闭锁的原
因为:该极PCP由于B系统测量板卡故障,使双极中性母线保护差动电流增大,
造成保护动作。
导致极Ⅰ闭锁的原因为:极Ⅱ闭锁后,极Ⅰ直流电流同时流过NBGS和接地极线路,使IDGND测量数值与实际值出现偏差,产生了较大差动电流,最终导致双极强迫停运。
本次事件暴露出的问题:1、保护动作后,未及时发出告警信息,导致运行
人员无法及时处理。
2、双极中性母线差动保护动作后,合上NBGS导致事故扩大。
3双极中性母线差动保护改进措施
3.1 双极中性线区域主接线优化
根据双极中性母线差动电流的计算公式,整个差动保护共涉及7个电流测点,其中IANCE支路设备仅有中性区域避雷器,考虑到避雷器为内绝缘设备,随着运
行时间的增加存在逐渐老化的风险[3],且存在中性母线避雷器被直击雷影响导致
发生接地故障的可能,从而导致直流双极闭锁。
中性区域避雷器在直流系统大地回线运行时接入回路运行,主要用于防止接
地极线路遭受雷击。
因此,将中性区域避雷器配置于接地极线路处也可起到相同
的保护效果。
3.2 控制极保护出口的优化
目前基于ABB技术的双极区保护均采用了控制极功能,即当一极取得控制位后,如果双极区保护将直接导致保护出口,而未取得控制位的另一极保护即使动
作也不会出口[4]。
目前的直流控制保护按照三重化原则进行冗余配置,采用“三
取二”出口逻辑,从配置上避免了单一元件测量故障导致保护动作,且直流测量
均采用电子式电流互感器的方式,合并单元会对测量故障进行检测。
但在某些极
端情况下,非控制极的两套保护测量装置均损坏或合并单元均出现错误,从而使
非控制极的双极中性母线差动保护一直满足动作条件,只是无法出口,一旦控制
极切换后,双极区保护立即出口。
为尽早发现测量装置故障特提出改进方案,主要目的在于:(1)让非控制
极双极中性母线差动保护满足动作条件后可以向后台发送告警信号,从而使运行
人员能尽早发现测量异常情况及时处理;(2)使保护判断过程更加合理,从而
避免单极故障导致双极闭锁的情况。
针对以上问题,对保护的优化提出以下优化方案:整体修改双极中性母线差
动保护逻辑,增加双极中性母线差动保护非控制极的所有告警、切换、动作段的
告警信号。
增加切换控制极重新判断的方法,即在双极中性母线差动保护动作出口前切
换控制极进行判定,当切换控制极后仍保护动作则保护出口,否则发出报警信号。
3.3 保护动作合NBGS优化
保护动作投入NBGS可以在一定程度对设备起到保护作用,但也会对直流输
电系统的运行带来负面影响。
1)NBGS属于双极共用设备,其运行方式的改变势必会对双极运行产生影响。
保护动作于闭合NBGS的策略会增大双极强迫停运的发生几率。
2)站内NBGS合闸成功后,将起到双极中性母线故障电流的分流作用,但是
由于双极中性母线差动电流定值较低,若极平衡不成功,NBGS回路分流,有可能
导致NBGS流过较大的暂态电流,从而超出其电流测量设备正确传变的极限,甚至会导致保护的误动作。
3)闭合NBGS后支路分流电流和故障电流均从换流站入地,合NBGS并未从根本上改变故障对直流系统运行的影响,因此,保护动作于闭合NBGS不利于直流输电系统的可靠运行。
因此,通过分析合NBGS对直流系统的影响,取消双极中性母线差动保护动作后合NBGS的逻辑更有利于降低保护动作出口闭锁整个直流系统的风险。
综上所述,修改后的双极中性母线差动保护程序流程图如下图所示。
双极中性母线差动保护程序流程图
4结束语
本文结合两起高压直流输电系统强迫停运案例与特高压换流站实际运维情况相互对照,系统全面的对双极中性母线差动保护的性能进行分析讨论,针对保护范围、信号采集、保护逻辑及动作后果提出以下四点优化建议:
1、对双极中性线区域主接线进行优化,将中性区域避雷器配置于接地极线路电流互感器外侧,使得双极中性母线差动保护范围不再涵盖中性区域避雷器支路。
2、对双极中性母线差动保护逻辑进行优化,去除保护告警与出口中控制极限制,在出口时增加切换控制极再次判定的逻辑,使得保护出口逻辑更加合理,从而大大减少保护误动的可能。
3、取消双极中性母线差动保护动作后闭合NBGS的动作策略。
参考文献
[1]王海军,杨宁,等.龙泉换流站双极中性线差动保护分析[J].湖北电力,2011,35(6).
[2]姚其新,韩情涛,等.龙泉换流站直流控制保护系统运行分析[J].电力系统保护与控制, 2015,43(11).。