220千伏母差停役时间最小化改造方案探讨

董志赟

（国网上海市电力公司检修公司，上海 200063）

1 工程简介

张桥原220千伏母线保护为BUS1000型中阻抗母差保护，本期按照国网标准化配置为双重化的微机型母差保护装置，型号为南京南瑞继保公司生产的RCS-915GA微机母线保护装置和深圳南瑞公司生产的BP－2CS。

由于张桥站供浦东金桥、张江等工业园区重要负荷，为减少电网运行风险，市调要求本次母差更换采用不停电方式，即除了回路接入时相应的母差停用1天，其他时间段新老母差保护共同运行。

2 工程进度分析

张桥站共3台主变，7条220千伏出线，一个母联及旁路，共12个220千伏间隔，分成4个阶段接入新母差。

第1阶段所需翻接的间隔：1号主变220千伏、顾张4166、顾张4157、220千伏旁路。

根据设备运行情况具体安排如下：第1天拆除上述间隔与老母差之间的联系，相关回路翻接至新母差中。其中1号主变、顾张4166、顾张4157及2套新母差保护在第1阶段结束后经带负荷后投入运行。

在新母差投运前，为保证一次、二次电流回路的平衡，将220千伏所有运行回路热倒至正母，而已接入新母差的回路将运行于副母，因此母联必须在倒闸操作完成后方可停运。值得注意的是，220千伏母联相关回路尚未接入新母差，因此在新母差投运前，应将母联回路改为检修状态。

第1阶段结束后，张桥220千伏母线处于解列运行方式，其中新母差运行于副母，老母差运行于正母。具体如图1所示。

第2阶段所需翻接的间隔：220千伏母联、顾张4154、张银2162、2号主变220千伏。第1天同样拆除上述间隔与老母差的联系，之后做好翻接准备工作。仅在最后2天分别轮停2套新母差，以配合相关回路接入并作联调试验（见图2）。

图1 第1阶段220千伏运行方式

图2 第2阶段220千伏运行方式

第3阶段所需翻接的间隔：张紫2177、张银2161。

考虑到在进入第4阶段后，老母差与所有220千伏间隔回路均已拆除并退役。因此张桥220千伏正、副母线均可纳入新母差保护范围，这样可恢复张桥220千伏母线的正常运行。在第3阶段2条线路恢复运行时，将线路带负荷与母联带负荷统筹考虑。安排如下运行方式：

将第4阶段所需翻接间隔改检修，拆除与老母差联系，老母差退役，此时220千伏正母为空母线。

由于本次工程中母联保护为新装，须进行带负荷试验后方可投运。故用张银2161线路作为电源，空充正母确认无故障后，用母联向张银2161线、张紫2177线供电，完成母联及两条线路带负荷试验。这样，第3阶段完成后新母差保护运行于正、副母线，最后将原本运行于副母的线路热倒至副母，保持张桥地区220千伏网架负荷合理分布。

为此，应将220千伏母联相关回路在第3阶段末接入已接入新母差，母联保护完成相关试验，处于待投运状态（见图3）。

图3 第3阶段220千伏运行方式

第4阶段所需翻接的间隔：顾张4165、3号主变220千伏，另外旁路间隔也在本阶段投入运行。

传统220千伏母差改造，当线路间隔翻接入新母差保护后，新、老母差二次电流回路平衡被打破，改造期间母线将失去保护，靠线路后备保护动作时间切除母线故障，母线故障无法瞬时切除，可能不满足地区电网的稳定要求。在本次母差改造中，通过倒闸操作保证了一次电流与二次电流回路保持一致，故新老母差电流回路均能保持平衡。改造期间两套新母差保护采用轮停方式与线路间隔接口回路，保证了副母线母差保护不停电运行，正母线上老母差保护仅在第1、2、3阶段各停1天，大大降低了母差改造期间电网运行风险（见图4、5）。

3 接口回路分析

本次母差改造图纸按照《上海电网220千伏系统继电保护标准化设计规范》（标准号Q/SDJ1281-2009）设计，符合国家电网公司关于继电保护设备“六统一”的要求。在母差与各接入间隔接口回路变更部分主要包括2个方面：

图4 第四阶段开始停电时220千伏运行方式

图5 第4阶段母联投运后220千伏恢复原接线形式

（1）根据一一对应原则，各220千伏间隔增加一组与母差配合的交流电压、电流回路；直流闸刀镜像回路、失灵启动回路；母差跳闸、启动线路远跳、主变失灵解复压闭锁回路。

（2）取消操作箱TJR，TJQ继电器启动母差失灵保护回路。

对于第（1）条，在工程前期结合站内设备及资料做了大量的工作，已具备施工条件。在施工过程中除了完成各项常规实验，还须保证上述各回路独立性及完整性。

对于第（2）条，经仔细核对图纸，分析逻辑图后发现设计存在缺陷。图6为母差保护与220千伏线路间隔的逻辑接口图。

图6中，线路保护采用2套REL551光纤纵差作为主保护及国产保护RCS902作为后备保护，操作箱型号为CZX-12R。在老母差回路中，母差失灵保护启动回路主要由几部分组成：第一、二套主保护（REL551）动作及后备保护动作分别启动母差失灵保护(如图6中a)，操作箱永跳继电器TJR、三跳继电器TJQ动作分别启动母差失灵保护(如图6中b)。根据标准化设计要求，针对本期工程，只须将两套主保护启动失灵回路分开，采用一一对应的原则分别启动2套母差失灵保护，后备保护增加一副动作接点，同时启动2套母差失灵保护。但取消永跳继电器TJR、三跳继电器TJQ启动母差失灵接点是否会造成某些故障情况下母差失灵保护拒动？

图7为改造后母差保护与线路逻辑接口简图，要检验取消TJR，TJQ启动母差失灵保护后的逻辑是否存在漏洞，首先分析有哪些保护动作行为需要通过TJR，TJQ继电器启动母差失灵保护。查看老图纸发现TJR继电器由母差保护动作及线路保护REL551的开出接点（Or-Trip）启动，TJQ仅由线路保护REL551的开出接点Trip-3PH启动。而接点Or-Trip中又包括线路远跳动作逻辑。REL551线路保护动作会启动母差失灵保护，查看逻辑图后发现用于启动母差失灵保护的节点仅包括差动保护动作逻辑。具体如图8所示。

因此取消操作箱TJR、TRQ启动失灵回路后将造成以下结果：

（1）母差保护动作后，若有某断路器失灵，母差失灵保护将不会被启动。

图6 母差保护与线路逻辑接口简图（改造前）

图7 母差保护与线路逻辑接口简图（改造后）

图8 线路光纤纵差REL551失灵启动逻辑图（修改前）

（2）REL551差动动作接点Trip-3PH不再启动母差失灵保护。

（3）REL551收到对侧远跳命令后不再启动母差失灵保护。

在双母线接线方式时，母差保护出口与母差失灵保护动作出口逻辑相同，母差既然已经动作，是否启动线路本侧母差失灵保护无关紧要，因此上述问题第1点可不予考虑；对于第2点，由于REL551中启动Trip-3PH的动作逻辑必然启动Diff-TripA、Diff-TripB、Diff-TripC，也会使Start-BFP动作进而启动母差失灵保护（见图8），因此也可忽略。

对于第（3）点讨论如下：

线路保护收到远跳命令可能由于对侧母差保护动作或者为3/2接线方式下的断路器失灵保护动作引起，此时除了跳开本线断路器外，还应启动本侧母差以防止事故扩大。但在第（3）点中，远跳启动母差失灵保护的唯一逻辑通道被取消，造成远跳漏启动母差失灵保护。为此应修改REL551保护中失灵启动逻辑。

修改后的失灵启动逻辑如图9所示。

在该逻辑图中除了原有差动保护Diff-TripA，Diff-TripB，Diff-TripC动作启动失灵接点Start-BFP外，收到对侧远跳命令（DTT-CR）后，也将启动Start-BFP，从而启动母差失灵。通过2套REL551自环后，通过各种故障情况下的整组实验也验证了上述逻辑的正确性。

图9 线路光纤纵差REL551失灵启动逻辑图（修改后）

4 总结

张桥变电站220千伏母差改造采用国网标准化配置的双重化微机保护装置，在二次回路及原理方面与站内原有的中阻抗母差保护（BUS1000）有较大区别，另一方面工程期间采用新老母差共同运行方式。本文就改造过程如何确保设备的安全运行，所改造的设备平稳过渡，对工程中出现的疑点及难点如何分析进行了总结和探讨。希望文章内容能为以后类似的工程项目提供借鉴。