220 kV 母线差动保护异常启动原因探究

凌冲

(国网湖南电力公司益阳供电分公司，湖南益阳413000)

母线差动保护是保证电网安全稳定运行的重要系统设备，其运行的安全性、可靠性对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。

在一次母线差动保护专业巡视中发现B相差动保护异常启动，对启动原因进行分析与探究，找到母线差动保护装置存在深层次缺陷——备用采样通道零漂系数出错导致采样异常，当母线互联压板投入后，软件设计在处理备用通道异常采样数据时无有效隔离措施，导致母线差动保护误启动。由于该缺陷隐含在装置内，正常巡视是很难发现的，如不及时处理，在外部因素的配合下很容易发生一次母线差动保护误动作。本文提出在对母线差动保护检修工作时要重视备用通道的零漂与采样，在对母线差动保护进行专业巡视时不仅要关注各通道的有效值，还要查看分析采样点值，同时为保护设备厂家优化软硬设计提供宝贵的思路。

防止母线差动保护不正确动作的发生是继电保护工作的重点。差动保护跳闸出口是在差流启动、差流出口与电压动作共同作用下完成。其中电压是防止差动误出口的闭锁条件，但又是相对开放的，区外故障或系统扰动均可以造成母线保护装置电压动作，正常情况下差流异常或差动启动要引起足够的重视。

1 异常现象检查分析

1.1 现象描述与装置检查

2016年 3月 1日，对 220 kV沅江变电站220 kV CSC150母线差动作保护进行专业巡视时，发现保护装置发出告警信号，告警报文。提示B相差动保护启动。

随即检查各间隔电流实时数据，电流、电压的有效值、相序正确，大差、小差均为零，检查外部开入正确，保护定值校核正确，装置无异常的保护自检信息，唯有不同的是投入了互联压板，当时母线已倒向单母运行。为防止保护误动发生，当即申请退出保护出口压板，测试互联压板投入退出，保护装置开入反映正确。投入互联压板保护启动，退出互联压板启动返回，但是两种状态下保护装置显示各通道采样的有效值是一致的。单从现象看差动保护启动与互联压板有关，在经过与设备开发组沟通后，认为互联压板只是保护启动的一个诱因，不是根本原因。

1.2 采样点值与录波图分析

打印采样点值逐个通道检查，发现第3个间隔电流通道B相采样异常。CPU3为差动启动处理器，Ib3＝29.06 A；CPU4为差动出口处理器，Ib3＝0.376 9 A。

由于第3个间隔为备用间隔，外部无电流接入回路，正常情况只有一点零漂值，区间 (－0.001，0.001)。不难看出，采样点值反映为一直流分量，检测未发现外部回路存在直流量输入。

采样点值异常，而没有差流，是因为装置各通道输入为交流量，交流采样计算将直流分量绝大部分被滤除掉了，所以Ib3通道计算得到的有效值近似为零，因此差流仍为零。

差动保护启动故障录波如图1所示。模拟量电流通道Ib3有一个正向直流分量，量程已满格29.06 A，开关量1——保护启动已发生变位。保护装置软件逻辑已满足B相差动保护条件，原因是通道Ib3存在一个异常的直流分量。作为备用通道，这个直流分量可以认为通道零漂，说明当时通道Ib3零漂已出现了问题。

图1 差动保护启动录波图

2 通道零漂调整与模拟测试

2.1 零漂调整

通道零漂系数大多在设备出厂前或新设备投运前完成校验，属于厂家内部参数，用户不得随意更改。检查发现保护装置Ib3通道的零漂调整系数与其他通道不一样，其他通道为 0.01，而 Ib3为1.7。单独校正通道Ib3零漂系数，然后打印采样点值，启动CPU3(Ib3)所有点值全变成0，出口CPU4(Ib3)点值在 (－0.001，0.001)范围内。恢复所有运行间隔电流回路，投入互联压板，装置未发生差动保护启动，进一步说明备用间隔通道Ib3零漂异常是造成差动保护启动的直接原因。

2.2 模拟测试

在第3个备用间隔加入三相电流进行校核测试，结果CPU3(Ib3)采样全为零，CPU4采样正确。说明CPU3插件硬件回路出现问题或在零漂系数校正后软件与硬件失配。装置断电重启，效果还是一样，进一步说明启动CPU3第三间隔Ib3通道采样故障。再次查看零漂系数，Ib3返回至1.7，采样点值复原，说明调整后Ib3的零漂系数在装置失电后不能保存。

3 综合分析

1)装置硬件出现不可修复性故障造成备用通道Ib3采样异常，启动CPU3(Ib3)不能正常采样，出口CPU4(Ib3)采样受制零漂调整系数，由于该调整系数在装置失电后不能保存，同样会出现采样异常的可能，因此装置失电后必须重新调整零漂系数，否则影响保护正常运行。

2)投入互联压板出现B相差动保护启动是因为保护软件计算逻辑发生了变化，备用通道的零漂采样也参与差动电流计算，另外，装置软硬件对直流分量不能有效滤除。所以，差动保护软件设计存在不足，在考虑母线互联情况下未有效隔离备用间隔零漂值。

3)保护装置自检功能存在缺陷，电流通道采样点值达到满量程而不产生自检报告或弹出告警信息，给巡检设备带来不便。因此，检查巡视同类保护装置时不能只关注各通道的有效值、大差、小差及制动电流，还要打印查看各通道的采样点值，包括备用通道。

4 处理措施

1)加强对同类母线差动保护的运行巡视，不仅要查看各电流通道的有效值，还要打印并分析所有通道的采样点值，发现异常要及时调整零漂系数。

2)发现零漂系数在装置失电后失效的同类设备尽可能减少装置电源重启，装置失电后必须重新校验零漂系数，并进行模拟测试，正常后方可投运。

3)短期内无更换计划应督促装置生产厂家进行软、硬件升级，不能升级或升级后不能完成解决问题的装置应尽快安排整体更换。

5 结语

母线差动保护是变电站重要的二次设备，也是保证电网安全的重要系统设备，所以要确保稳定运行。装置缺陷隐蔽性很强，一旦爆发，会造成母线差动保护误动或拒动的严重后果，因此要把设备隐患消灭在萌芽状态。

〔1〕国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护保护培训教材 (下册)〔M〕.北京:中国电力出版社，2009.

〔2〕薛峰.电网继电保护事故处理及案例分析 〔M〕.北京:中国电力出版社，2012.

〔3〕国家电网公司.国家电网公司安全隐患排除治理范例 (变电分册)〔M〕.北京:中国电力出版社，2013.

〔4〕朱声石.高压电网继电保护原理与技术 (第三版) 〔M〕.北京:中国电力出版社，2005.

〔5〕国家电力调度控制中心.继电保护反措汇编 〔M〕.北京:中国电力出版社，2016.