白河变500 kVⅠ母BP-2B母差保护缺陷分析

朱雪凌, 曹永欣,2， 张妍,3， 梁国迪

(1.华北水利水电大学，河南 郑州 450045； 2.国网河南省电力公司 检修公司，河南 郑州 450007；

3.国网河南省电力公司 洛阳供电公司，河南 洛阳 471000)



白河变500 kVⅠ母BP-2B母差保护缺陷分析

朱雪凌1, 曹永欣1,2， 张妍1,3， 梁国迪1

(1.华北水利水电大学，河南 郑州 450045； 2.国网河南省电力公司 检修公司，河南 郑州 450007；

3.国网河南省电力公司 洛阳供电公司，河南 洛阳 471000)

摘要：微机继电保护装置在变电站复杂的电磁干扰环境下，内部的电子元器件将受到干扰使其不能正常运行，甚至影响到保护的正确动作，对电网的安全稳定运行构成威胁.结合白河变500 kVⅠ母BP-2B母差保护定期检查工作中发现的缺陷，采用对称分量法对采样结果进行分析，确认故障原因是无法采集到零序电流，对可能的故障点进行排查，最终定位故障插件并提出了诊断方法和预防措施.

关键词：BP-2B母差保护；零序电流；故障分析

伴随着电网的快速发展，微机继电保护装置在电力系统中得到了大量应用.相对于传统的电磁型继电保护，微机继电保护具有算法丰富、功能强大、运行可靠、维护方便等优点，是继电保护未来的发展趋势.但微机继电保护装置在变电站复杂的电磁干扰环境下，内部的电子元器件将受到干扰使其不能正常运行，甚至影响到保护的正确动作，对电网的安全稳定运行构成威胁.据此，需要定期对继电保护装置进行检查，以消除潜在的安全隐患.文中结合500 kV白河变500 kVⅠ母BP-2B母差保护的缺陷，分析了故障原因并提出诊断方法和预防措施.

1概述

白河变电站500 kV 第一套母差保护为深圳南瑞科技有限公司生产的BP-2B型微机母线保护装置，于2011年6月投入运行.该装置可提供母线所需要的全部保护，包括母线比率差动保护、死区保护、母联(分段)充电保护、母联(分段)过流保护及断路器失灵保护出口等，适用于500 kV及以下电压等级下各种母线接线保护.最大接线规模为36个间隔，由保护元件、闭锁元件和管理元件构成.装置插件包括主机插件、管理机插件、保护单元插件、光耦输入输出和电源检测插件、电压闭锁插件、出口信号和警告信号插件、辅助电流互感器插件、辅助电压互感器插件及电源模块插件等.其中主机插件是保护元件和闭锁元件的通用CPU插件，它完成所有保护功能的逻辑处理，另外还可完成9路模拟量的A/D转换.文献[1]详细介绍了BP-2B型微机母线保护装置的功能及技术参数.

2缺陷简述

2014年3月14日，在进行白河变500 kV第一套母差保护(BP-2B)定期检查时，按规定对该保护各个间隔分别加电流检查采样精度.检查结果显示，其他间隔均符合要求，仅白5051间隔的电流采样显示值与博电PW366型试验仪器所加电流值明显不符，说明BP-2B白5051间隔电流采样装置并不能正确地反映其实际工作电流值，严重威胁到电网系统的安全稳定运行.

3缺陷分析

BP-2B母差保护的启动元件由和电流突变量和差电流越限两个判据组成.和电流即母线上所有连接元件电流的绝对值之和.差电流是指所有连接元件电流向量和的绝对值.启动元件分相启动、分相返回.当任一相的和电流突变量大于突变量门槛或者当任一相的差电流大于差电流门槛定值时都会引起启动元件动作.该缺陷极有可能导致母差保护的误动，需要尽快排除故障.BP-2B型母差保护逻辑框图如图1所示.文献[2-3]具体介绍了BP-2B型母差保护的工作原理.

试验中，博电PW366型试验仪器输入量与BP-2B白5051间隔采样显示结果对比见表1.

图1　母差保护逻辑框图

表1　博电PW366型试验仪器输入量与BP-2B白5051间隔采样显示结果　A

对表1中数据分析后知，可能的装置缺陷为采不到零序电流.文献[4]详细介绍了运用对称分量法对电网的不对称运行状态进行分析，并给出了相关的计算公式.根据对称分量法验证如下：

1)当模拟正常运行状态加入正序电流时，I(A)=0.5∠0° A，I(B)=0.5∠-120° A，I(C)=0.5∠120° A,装置能够正常采样.复数算子a=ej120°=∠120°，计算如下：

当零序电流采集不到、其他正常时，即I(1)=0.5∠0° A，I(2)=0 A.当I(0)=0 A时，计算如下：

与BP-2B白5051间隔采样显示结果一致.

2)当模拟A相单相接地故障时，仅加入A相电流时,I(A)=0.1∠0° A,I(B)=0 A，I(C)=0 A.A相采样值符合仅计正序和负序分量时的合成值，而其他两相根本未加入电流，其显示值同样符合仅计及正序和负序分量时的合成值.计算如下：

当零序电流采集不到、其他正常时，即I(1)=0.03∠0° A，I(2)=0.03∠0° A.当I(0)=0 A时，计算如下：

与BP-2B白5051间隔采样显示结果一致.

3)加三相同相位零序电流，I(A)=0.1∠0° A,I(B)=0.1∠0° A，I(C)=0.1∠0° A,装置无显示.计算如下：

当零序电流采集不到其他正常时，即I(1)=0 A，I(2)=0 A.当I(0)=0 A时，计算如下：

与BP-2B白5051间隔采样显示结果一致.

据此，认为该套保护装置白5051间隔无法采集到零序电流.

4缺陷诊断及处理

针对上述缺陷，对Ⅰ母母差保护的二次回路进行详细检查，对可能的故障点进行了以下步骤的排查和处理：

1)将该间隔电流连接片打开，将外CT回路甩开，直接将电流量加入装置以排除外回路的干扰.此时加入的模拟量和采集结果仍与表1中的数据一致，可断定问题应在装置内部，与外回路无关.

2)端子排内部端子至装置采样背板接线应与图纸一致.

3)使用钳形电流表卡CT采样背板线确定进入采样板的模拟量与实验仪器所加量一致，断定是装置内部采样有问题.

4)将端子排上该间隔的接地N线短接片打开，进行内回路的绝缘检查，相间绝缘均大于500 MΩ，排除采样板内部相间短路引起分流的可能性.

5)该保护装置共有3块A/D转换的单元板，且各负责4个间隔.由于前4个间隔和第6个间隔采样均正确，因此尝试将前2单元板对调，并将其跳线对调，检测到第5个间隔的A/D转换板故障，将故障点锁定在模拟量采样板.

6)该保护装置共有3块CT模拟量采样板，且各负责4个间隔.前2块已使用，第3块备用.将第2块与第3块对调后，5051间隔采样正常.

5结语

确定白河变500 kVⅠ母第一套母差保护BP-2B白5051间隔电流采样回路不能采到零序电流的原因是该保护装置第2块CT模拟量采集板故障，此缺陷较为隐蔽，正常运行状态下无法发现，如果该间隔线路发生了接地故障，该套母差保护装置因该支路采样异常，造成母差保护各相均有差动电流，极有可能造成母差保护误动作.因此，需即刻将有故障的采样板调至备用位置并换上该型号新的模拟量采样插板.从此次故障的发现和排除中得到以下结论：

1)通过文献[5-6]中大量继电保护故障事例的分析中可以看出，微机保护装置在变电站复杂的电磁干扰环境下长期运行，内部电子元器件的正常运行将受到不利影响.除严格按照《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施》的要求落实各项抗干扰措施外，对运行5 a及以上的微机保护装置还应备齐相关保护插件的备件，确保插件故障后能及时更换；

2)对于微机保护装置，需定期按照检验规程标准严格地开展检验，重视异常数据并认真分析，及早发现隐患，避免保护的不正确动作；

3)常规变电站微机保护定期检验一直强调“轻装置、重回路”，但对于保护装置应“轻逻辑、重采样”，必须严格按照检验规程对装置的采样进行检查，包括零漂、精度的检查，结合本次缺陷的发现过程，应通过加入不对称的电流、电压量来检测装置采样的准确性.

参考文献

[1]深圳南瑞科技有限公司.BP-2B微机母线保护装置技术说明书[Z].2010.

[2]屠强.现场运行人员继电保护知识实用技术与问答[M].2版.北京:中国电力出版社,2011.

[3]毛锦庆.电力系统继电保护规定汇编[G].2版.北京:中国电力出版社,2012.

[4]刘建军.电工基础实用教程[M].北京:清华大学出版社,2012.

[5]方强华,杨梦丽,李露,等.500 kV变电站变电运维典型案例汇编[G].北京:中国电力出版社,2014.

[6]黄慧姬.BP-2B型微机母线保护现场应用问题[J].电力安全技术,2005(11):5-6.

(责任编辑：杜明侠)

为什么黄河水灾较多？

黄河下游的泥沙主要来自黄河中游的黄土地区.此地区土质松散，垂直节理发育，一遇暴雨，即造成大量水土流失，挟沙水流进入黄河下游的宽浅河道，流速减慢，挟沙能力下降，造成河道严重淤积.平均每年进入黄河的泥沙高达16亿t, 其中4亿t淤积在黄河下游.大量泥沙淤积使下游河床日渐增高.黄河两岸几乎全靠堤防作为屏障，河道滩面一般高出地面35 m，有的甚至达到10 m以上，成为举世闻名的悬河.这种高悬在大平原之上的河道，宽、浅，河床不稳定，主流经常摆动，遭遇大洪水时，容易决口.决口以后，河道居高临下，难以立即被堵住和修复，会造成改道，灾害比一般河流多且严重.从春秋战国到解放前，据不完全统计，黄河决口1 590次，重大改道26次.黄河上有“三年两决、百年改道”之说.

黄河暴雨多集中于中游，暴雨次数多，雨区大、强度高，下游又没有湖泊调蓄.因此洪水有暴涨猛落的特点，特别是发生于夏、秋季节的伏秋大汛，是造成水灾的重要原因.此外，黄河洪水还会发生在冬、春季，称作凌汛.

——金湖水务信息网

Analysis on a Technical Fault of BP-2B Bus Bar Differential Protection in 500 kV Baihe Substation

ZHU Xueling1, CAO Yongxin1,2, ZHANG Yan1,3, LIANG Guodi1

(1.North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450045, China;

2.State Grid Henan Electric Power Corporation Maintenance Company, Zhengzhou 450007, China;

3.State Grid Henan Electric Power Corporation Luoyang Power Supply Company, Zhengzhou 471000, China)

Abstract:The microcomputer relay protection usually runs under a complex condition with electromagnetic interference (EMI). The electronic elements in it will be so disturbed that they may not function correctly, which can become a threat to the safe and stable running of the grid system. This paper focuses on a fault of BP-2B bus bar differential protection in 500 kV Baihe substation, the symmetric component method is used to analyze sampling results, the results show that the failure is because the zero sequence current is unable to be collected. Furthermore, possible points of failure are investigated on by one, and finally the fault widget is located and some diagnostic methods and preventive measures are proposed.

Keywords:BP-2B bus bar differential protection; zero sequence current; fault analysis

文献标识码：A

文章编号：1002-5634(2015)06-0089-04

中图分类号：TM773

DOI:10.3969/j.issn.1002-5634.2015.06.021

作者简介：朱雪凌(1966—),女,河南周口人,教授,硕士,主要从事电力系统分析及继电保护方面的研究.
曹永欣(1990—),女,河南郑州人,硕士研究生,主要从事农业电气化与自动化方面的研究.

收稿日期:2015-08-01