專利名稱：預(yù)防變電站工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)防變電站工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動的方法，屬于電力系統(tǒng)變電站保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
500kV長清變電站是高電壓樞紐變電站之一。2009年4月13日，500kV長清變電 站出現(xiàn)了兩次在一次系統(tǒng)無故障、保護(hù)未動作、人員未操作情況下的斷路器大面積跳閘導(dǎo)致變電站全站停電的重大事故。事故的發(fā)生不僅給變電站造成了損失，還危及到了電網(wǎng)的安全運行。另外在德州發(fā)電廠等也出現(xiàn)過類似的問題，沒有得到很好的解決。斷路器大面積跳閘導(dǎo)致變電站全站停電的重大事故問題非常突出，之前雖有相關(guān)的故障處理，但分析問題與解決的問題思路相差甚遠(yuǎn)。類似于上述實例所講的運行變電站內(nèi)出現(xiàn)的斷路器無故障跳閘事故，尤其是系統(tǒng)無故障、保護(hù)未動作、人員未操作情況下，由干擾問題造成的斷路器分相跳閘、重合閘動作、接著三相跳閘的系列問題，一直沒有找到故障的原因以及處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對運行變電站內(nèi)出現(xiàn)的變電站工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動的問題，提供了一種能夠杜絕變電站存在的工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動作、斷路器誤跳的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案。一種預(yù)防變電站工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動的方法，至少包括以下措施中的一項I、降低斷路器控制回路雜散電容的指標(biāo)減少電纜數(shù)量，能夠有效的降低雜散電容值。對雙重化配置的保護(hù)，采取A柜跳第一跳圈、B柜跳第二跳圈的原則，使并聯(lián)電纜的數(shù)量減少一半，由保護(hù)跳閘電纜產(chǎn)生的雜散電容指標(biāo)降低1/2,以削弱傳輸干擾信號的幅度。2、提高跳躍閉鎖繼電器TBIJ的保持電流在規(guī)定的跳躍閉鎖繼電器TBIJ的保持電流范圍內(nèi)取上限，將TBIJ保持電流提高到80%Ie=0. 35A，以提高TBIJ的抗干擾能力。3、增加跳躍閉鎖繼電器TBIJ的動作時間將跳躍閉鎖繼電器TBIJ的電流動作時間增加到20ms，以躲過暫態(tài)以及工頻干擾對TBIJ的影響。以上3項措施若共同發(fā)揮作用，就能夠更好地解決變電站暫態(tài)以及工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動作的問題。由此有效地避免了保護(hù)誤動、斷路器誤跳、信號誤發(fā)、設(shè)備誤停的一系列問題；從而避免了設(shè)備大面積停電對電網(wǎng)造成的沖擊影響。因此，解決變電站暫態(tài)以及工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動作的方法的有效性得到證實。
本發(fā)明的有益效果是，通過降低斷路器控制回路雜散電容的指標(biāo)、提高跳躍閉鎖繼電器TBIJ的保持電流、增加跳躍閉鎖繼電器TBIJ的動作時間的措施，能夠有效地預(yù)防并解決變電站暫態(tài)以及工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動作、斷路器跳閘、變電站大面積停電的事故，從而增減少電網(wǎng)的不穩(wěn)定因素。


圖I，500kV長清站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2，跳閘時的故障錄波圖形。圖3，斷路器的跳閘回路原理圖。圖4，斷路器跳躍閉鎖繼電器的接線圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。以500kV長清變電站為例，本實施例分析了解決變電站工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動作的方法的實例，展示了在尋找故障的檢測方法，在確定干擾信號來源，干擾信號的傳輸造成跳躍閉鎖繼電器誤動、斷路器跳閘的原因，以及在建立合理的指標(biāo)體系方面所做的工作。在現(xiàn)場使用20MHz帶寬錄波器對操作干擾電壓、電流進(jìn)行了錄波；對二次回路、斷路器參數(shù)等進(jìn)行了檢查；對與雜散電容有關(guān)的布局問題進(jìn)行了分析，從而確定了故障的原因。通過研究500kV長清變電站斷路器誤跳的特殊性，確立了解決斷路器抗干擾跳閘問題的歷史突破要點(1)斷路器跳閘的主體不同，此地起動的是分相斷路器跳閘；(2)干擾信號起動的對象不同，此地起動的是跳躍閉鎖繼電器TBIJ ；(3)干擾信號流過的途徑不同，此地流過的主要途徑是1133跳閘回路對地雜散電容，使干擾信號避開了跳閘線圈。2009年4月13日，500kV長清變電站運行方式如下。500kV系統(tǒng)濟長I線、濟長II線、聊長I線、5022聊長II線、#2主變5021斷路器、#3主變5013斷路器、500kV#l母線高抗運行，第一串、第二串、第三串、第四串并串運行。220kV系統(tǒng)長文線、長興I線、石長III線運行于#1A母線；石長II線、石長IV線、長興II線、#2主變202斷路器運行于#2A母線；石長I線、長許I線、#3主變203斷路器運行于#1B母線；長許II線、長黨線運行于#2B母線；#1A、#1B、#2A、#2B母線并列運行。#2主變負(fù)荷49麗，#3主變負(fù)荷39麗。長清變電站一次系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1，圖I中5023 50115012 200A 200B 5041 5042 5031 5032 均代表斷路器開關(guān)編號。一、故障現(xiàn)象I、白天的跳閘2009年4月13日14時27分，5022斷路器、21F斷路器、22F斷路器跳閘。監(jiān)控后臺顯示多個間隔失去遙信和遙測；5022、21F、22F斷路器非法位置且無電流指示；S0E報出
很多錯誤信號。保護(hù)信號，5022、21F、22F保護(hù)沒有動作報文，但在三個斷路器的操作箱上有不同的跳閘指示5022斷路器保護(hù)屏，CH燈亮；21F分段斷路器操作箱，I路跳閘的TA、TB、TC燈亮，II路跳閘的TA燈亮，TB,TC燈不亮；22F分段斷路器操作箱，I路跳閘的TA、TB、TC燈亮，II路跳閘的，TA、TB、TC燈亮。 其他保護(hù)屏上沒有動作信號。故障錄波器無故障錄波圖形。直流絕緣監(jiān)察裝置有異常報警。2、晚上的跳閘2009年4月13日22時56分，5021斷路器、5022斷路器、2IF斷路器、22F斷路器
跳閘，SOE報出很多錯誤信號。保護(hù)信號，5021、5022、21F、22F斷路器保護(hù)沒有動作報文，但在四個斷路器的操作箱上有不同的跳閘指示5021斷路器保護(hù)屏，TA、TB、TC燈亮；5022斷路器保護(hù)屏，TA、TB、TC燈亮，CH燈亮；繼電器屏分段I 21F斷路器操作箱，I路跳閘的TA、TB、TC燈亮，II路跳閘的TA、TB、TC燈亮；繼電器屏分段II 22F斷路器操作箱，I路跳閘的TA、TB、TC燈亮；II路跳閘的TA、TB燈亮，TC燈不亮。其他保護(hù)屏上沒有動作信號。故障錄波器波形顯示#2主變中壓220kV側(cè)A相電壓波形有明顯的畸變現(xiàn)象，跳閘時的故障錄波圖形見圖2。直流絕緣監(jiān)察裝置有異常報警。跳閘前進(jìn)行的工作，監(jiān)控人員檢查并更換上次損壞的插件板。二、檢查過程事故后在現(xiàn)場分別對各跳閘斷路器控制回路的保護(hù)、監(jiān)控等能夠起動跳閘的設(shè)備及回路進(jìn)行了全面檢查，其靜態(tài)特性均正常，絕緣情況良好，沒有找到跳閘的起因。最后對能夠反應(yīng)其動態(tài)特性的指標(biāo)進(jìn)行了檢查。包括出口繼電器動作電壓、動作功率參數(shù)測試；跳閘回路分布電容測試；5022斷路器分相控制回路TBIJ的動作電流測試；5022斷路器跳閘線圈的動作電壓測試等，這些參數(shù)的結(jié)果能夠分析跳閘斷路器的跳閘的原因。I、動作功率參數(shù)測試斷開上述四個斷路器兩側(cè)的刀閘，斷開斷路器的控制電源，并做好安全措施，測試出口繼電器的動作功率。斷路器的跳閘回路見圖3，圖3中，TJRA、TJRB, TJRC為跳閘出口繼電器，C斷路器控制回路的雜散電容。動作功率測試數(shù)據(jù)如下。5021斷路器第一控制回路IlTJRA相，動作電壓110V，動作電流5. 3mA，動作功率O. 58W ；B相，動作電壓110V，動作電流5. 3mA，動作功率O. 58W ；C相，動作電壓119￥，動作電流5.811^，動作功率0.691;5021斷路器第二控制回路21TJRA相，動作電壓110V，動作電流5. 3mA，動作功率O. 58W ；B相，動作電壓110V，動作電流5. 3mA，動作功率O. 58W ；C相，動作電壓119￥，動作電流5.811^，動作功率0.691;5022斷路器第一控制回路IlTJRA相，動作電壓115￥，動作電流5.411^，動作功率0.621;B相，動作電壓113￥，動作電流5.311^，動作功率0.601;C相，動作電壓113￥，動作電流5.311^，動作功率0.601;5022斷路器第二控制回路21TJRA相，動作電壓123V，動作電流5. 8mA，動作功率O. 71W;
B相，動作電壓121V，動作電流5. 7mA，動作功率O. 69W;C相，動作電壓120V，動作電流5. 7mA，動作功率O. 68W;21F斷路器第一控制回路TJRI動作電壓120V，動作電流2. 9mA,動作功率O. 35W ；21F斷路器第二控制回路TJRII動作電壓138V，動作電流3. 4mA,動作功率O. 47W ；22F斷路器第一控制回路TJRI
動作電壓128V，動作電流3. ImA,動作功率O. 40W ；22F斷路器第二控制回路TJRII動作電壓139V，動作電流3. 4mA,動作功率O. 4712、雜散電容參數(shù)測試四個斷路器控制回路雜散電容的測試數(shù)據(jù)如下。5021斷路器第一控制回路，101對133之間的雜散電容為50. 4nf ；5021斷路器第二控制回路，201對233之間的雜散電容為40. 3nf ；5022斷路器第一控制回路，101對133之間的雜散電容為45nf ；5022斷路器第二控制回路，201對233之間的雜散電容為44nf ；21F斷路器第一控制回路，101對R133之間的雜散電容為95nf ；21F斷路器第二控制回路，201對R233之間的雜散電容為64nf ；22F斷路器第一控制回路，101對R133之間的雜散電容為92nf ；22F斷路器第二控制回路，201對R233之間的雜散電容為71nf。3,5022斷路器分相控制回路TBIJ的動作電流測試斷路器跳閘線圈與跳躍閉鎖繼電器的接線見圖4。圖4中，TBIJ為斷路器跳躍閉鎖繼電器的電流自保持線圈，TXJ為信號繼電器。A相，動作電流O. 33A,動作電壓I. 20V，動作功率O. 40W ；B相，動作電流O. 33A,動作電壓I. 19V，動作功率O. 39W ；C相，動作電流O. 34A,動作電壓I. 24V，動作功率O. 42W。4,5022斷路器跳閘線圈的動作電壓測試A相，動作電壓80V，動作電流為O. 16A，動作功率12. 80W ；B相:動作電壓75V，動作電流為O. 14A，動作功率10. 50W ；C相動作電壓75V，動作電流為(λ 14A，動作功率10. 50W。二、跳閘原因分析I、是強干擾信號侵入直流系統(tǒng)(I)是強干擾信號直接侵入直流系統(tǒng)導(dǎo)致了第一次跳閘第一次跳閘時，伴隨著直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置異常報警，絕緣下降，控制母線電壓正負(fù)極不對稱等現(xiàn)象，可以斷定是強干擾信號侵入了直流系統(tǒng)。當(dāng)強干擾信號侵入直流系統(tǒng)后，直流系統(tǒng)出現(xiàn)過電壓，使測控系統(tǒng)十三塊遙信板被燒壞，某些部位絕緣被擊穿；導(dǎo)致監(jiān)控后臺顯示多個間隔失去遙信，斷路器的位置信號不正確，SOE系統(tǒng)發(fā)出多處錯誤信號，與故障現(xiàn)象相吻合。(2)是交流與直流系統(tǒng)經(jīng)電子元件混在了一起導(dǎo)致了第二次跳閘
第二次跳閘時，伴隨著直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置報異常，絕緣下降，控制母線電壓正負(fù)極不對稱，#2主變中壓220kV側(cè)A相電壓波形有明顯的畸變等現(xiàn)象，錄波圖形見圖4，可以斷定是交流與直流系統(tǒng)經(jīng)電子元件混在了一起。第一次跳閘后，斷路器測控系統(tǒng)某些部位的被擊穿，出現(xiàn)了絕緣的薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)交流與直流系統(tǒng)經(jīng)測控系統(tǒng)的電子線路元件混在了一起時，交流信號也混入了直流系統(tǒng)，#2主變中壓側(cè)A相電壓波形的明顯畸變現(xiàn)象和直流接地可以解釋這一點。2、是雜散電容為干擾信號提供了通道當(dāng)交流量竄入直流回路時，若無對地分布電容的影響，一般情況下只會引起直流瞬間接地而無嚴(yán)重后果。而當(dāng)跳閘回路分布電容較大時，干擾信號將會經(jīng)雜散電容起動操作箱出口繼電器，造成斷路器跳閘。從事故后現(xiàn)場測試的數(shù)據(jù)來看，跳閘的四個斷路器控制回路的雜散電容指標(biāo)都比較大，動作功率都比較低。雜散電容大的問題分析如下?！?br> #2主變保護(hù)A、B、C柜分別跳5021、5022斷路器的電纜是從主變保護(hù)室到500kV保護(hù)室的，跨越距離遠(yuǎn)，因為每個柜子都要跳兩個跳閘線圈，故電纜有六根之多，所以5021、5022斷路器操作箱跳閘回路的電容較大。220kV — (二)小室的分段21F (22F)斷路器操作箱均有引自220kV 二 (一)小室母差保護(hù)的長電纜，電纜共四根，另外由主變保護(hù)小室分別到220kV —小室和二小室的#2、#3主變保護(hù)跳分段21F、22F斷路器的長電纜各8根，雖然主變保護(hù)跳分段斷路器的壓板未投，但回路存在，所以分段21F、22F斷路器操作箱跳閘回路的電容也較大。3、是操作箱跳閘出口繼電器的動作功率太低根據(jù)測試的結(jié)果可知，四個斷路器的動作功率均不足1W。如此，500kV變電站斷路器無故障跳閘的三個因素已經(jīng)具備系統(tǒng)的干擾信號存在；出口繼電器的動作功率過低；電纜的耦合電容太大。詳見500kV聊城站斷路器無故障跳閘的問題分析。4、是跳躍閉鎖繼電器的電流保持回路誤起動500kV斷路器的跳閘問題有其特殊之處。以往斷路器的誤跳閘事故中，都是起動了操作箱三相的跳閘出口繼電器TJR，從而直接跳三相。本次220kV斷路器21F、22F是直接跳三相，但5022斷路器的兩次跳閘都是先跳B相，重合后再跳三相，說明此次500kV斷路器誤跳有其特殊性第一，斷路器跳閘的主體不同，此地起動的是分相斷路器跳閘；第二，干擾信號起動的對象不同，此地起動的是跳躍閉鎖繼電器TBIJ ;第三，干擾信號流過的途徑不同，此地流過的是1133對地雜散電容，避開了跳閘線圈。所有這些統(tǒng)稱為解決斷路器跳閘問題的歷史突破，分析如下。(I)干擾信號通過的主要途徑是橫向雜散電容通道在跳閘回路中，經(jīng)過跳躍閉鎖繼電器的干擾信號主要有兩路通道第一路是1133回路對地的所謂橫向雜散電容，該電容(2=901^，為電源正極經(jīng)過C傳送來的干擾信號對地的泄露提供通道，設(shè)該回路電流為h。第二路是所謂的縱向跳閘線圈TQ，該線圈電阻R=500Q，為電源+極經(jīng)過C1來的干擾信號到-極的對地的泄露提供通道，設(shè)該回路電流為i2。由于TQ的電阻R=500Q，因此限制了該回路電流i2的強度。因此，經(jīng)過跳躍閉鎖繼電器的電流是以I1為主，是I1起動了跳躍閉鎖繼電器。
(2)干擾信號不可能起動跳閘線圈TQ直接跳閘由干擾信號產(chǎn)生的i2不可能起動跳閘線圈TQ直接跳閘，一方面i2的幅度受到R=500 Ω電阻的限制，數(shù)值有限；另一方面TQ的動作功率為10. 5W，不容易起動。(3)干擾信號起動了 5022斷路器分相跳閘回路的跳躍閉鎖繼電器TBIJ分析認(rèn)為，本次5022斷路器沒有起動三相跳閘回路，而是起動了分相跳閘回路；另外，干擾信號不是起動的跳閘出口繼電器TJR，而是起動了分相跳閘回路中的電流型跳躍閉鎖繼電器TB IJ ;并且起動的是跳躍閉鎖繼電器的電流保持回路，繼電器動作后其輔助接點保持，使跳閘回路導(dǎo)通，直到斷路器跳開。測試結(jié)果也表明了這一點，TBIJ的起動電流較低，返回電流與保持電流更低，易受干擾信號的影響，一有風(fēng)吹草動就會動作。(4)跳躍閉鎖繼電器TBIJ放大了干擾信號的負(fù)面作用TBIJ設(shè)計的目標(biāo)是保持保護(hù)等動作的狀態(tài)，此地卻保持了干擾信號的狀態(tài)，同時放大了干擾信號的負(fù)面作用?？梢姡瑪嗦菲鞯奶l是跳躍閉鎖繼電器保持回路充當(dāng)了起動跳閘回路造成的；是干擾信號電流I1的作用將跳躍閉鎖繼電器TBIJ誤起動，而且TBIJ起動并保持了動作的狀態(tài)，其動作邏輯與設(shè)計的出發(fā)點相違背。5、與其他斷路器的比較(I)與#3主變斷路器的比較兩次跳閘事件中，#3主變斷路器均未動作。究其原因，#3主變斷路器的保護(hù)屏及操作箱是改造后新安裝的設(shè)備，所采用的出口繼電器都已經(jīng)執(zhí)行了反事故措施，動作功率均大于兩瓦，不具備斷路器誤動的因素。(2)與220kV備用間隔的比較為了便于比較，對220kV備用間隔的雜散電容進(jìn)行了測試，結(jié)果是電容不到2nf，遠(yuǎn)小于本次誤動的21F斷路器雜散電容值95nf。側(cè)面證明21F斷路器的電容值嚴(yán)重超標(biāo)，為干擾信號入侵提供了通道。四·防范措施基于以上分析，重點采取以下防范措施，防止發(fā)生類似的斷路器誤動問題。I、降低斷路器控制回路雜散電容的指標(biāo)減少保護(hù)跳閘電纜的數(shù)量，能夠有效的降低雜散電容值。對雙重化配置的保護(hù)，采取A柜跳第一跳圈、B柜跳第二跳圈的原則，使并聯(lián)電纜的數(shù)量減少一半，由保護(hù)跳閘電纜產(chǎn)生的雜散電容指標(biāo)降低1/2，以削弱傳輸干擾信號的幅度；2、提高跳閘出口繼電器的動作功率將出口繼電器TJR的動作功率提高到2瓦以上，以提高出口繼電器的抗干擾能力。3、調(diào)整跳躍閉鎖繼電器TBIJ的保持電流在規(guī)定的跳躍閉鎖繼電器TBIJ的保持電流范圍內(nèi)取上限，將TBIJ保持電流提高到80%Ie=0. 35A，以提高TBIJ的抗干擾能力，Ie為跳躍閉鎖繼電器的額定電流。4、增加跳躍閉鎖繼電器TBIJ的電流動作時間將跳躍閉鎖繼電器TBIJ的電流動作時間增加到20ms，以躲過暫態(tài)以及工頻干擾對TBIJ的影響。上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)防變電站工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動的方法，其特征在于，至少包括以下措施中的一項 (1)降低斷路器控制回路雜散電容的指標(biāo)； 對雙重化配置的保護(hù)，采取A柜跳第一跳圈、B柜跳第二跳圈的原則，使并聯(lián)電纜的數(shù)量減少一半，由保護(hù)跳閘電纜產(chǎn)生的雜散電容指標(biāo)降低1/2 ； (2)提高跳躍閉鎖繼電器TBIJ的保持電流； 在規(guī)定的跳躍閉鎖繼電器TBIJ的保持電流范圍內(nèi)取上限，將TBIJ保持電流提高到80%Ie=0. 35A ；Ie為跳躍閉鎖繼電器的額定電流； (3)增加跳躍閉鎖繼電器TBIJ的動作時間； 將跳躍閉鎖繼電器TBIJ的電流動作時間增加到20ms。
2.如權(quán)利要求I所述的預(yù)防變電站工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動的方法，其特征在于，同時采用以上三項措施。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種預(yù)防變電站工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動的方法，至少包括以下3項措施(1)減少電纜數(shù)量，降低雜散電容的指標(biāo)；(2)將TBIJ保持電流提高到80%Ie=0．35A；(3)將跳躍閉鎖繼電器TBIJ的電流動作時間增加到20ms。若以上3項措施共同發(fā)揮作用，就能夠更好地解決變電站工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動作的問題。運行結(jié)果證明，采取措施后變電站工頻交流干擾導(dǎo)致跳躍閉鎖繼電器誤動作的問題得到徹底解決。由此避免了干擾導(dǎo)致的開關(guān)跳閘、設(shè)備大面積停電等故障，對保證電網(wǎng)的正常運行發(fā)揮了重要作用。
文檔編號H02H7/22GK102916405SQ20121046855
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者蘇文博, 王濤, 孫健, 劉延華, 呂強 申請人:山東電力集團公司電力科學(xué)研究院, 國家電網(wǎng)公司