湖南省電力有限公司超高壓變電公司 印 奇

電力系統(tǒng)是由發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等設(shè)備組成，只有保障設(shè)備的安全才能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。為實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全，監(jiān)控系統(tǒng)需接入反映設(shè)備健康狀態(tài)信息，對(duì)設(shè)備健康狀態(tài)開展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。接入的信息包括電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)參數(shù)，如發(fā)電機(jī)出力、母線電壓、有功負(fù)荷、無功負(fù)荷及電流等遙測(cè)信息，反映設(shè)備位置、故障和異常狀態(tài)的開關(guān)量信號(hào)即遙信信息，以及在線監(jiān)測(cè)和故障錄波等信息。接入監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備健康狀態(tài)信息是否全面、準(zhǔn)確、質(zhì)量可靠直接影響設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作效果，因此監(jiān)控系統(tǒng)接入設(shè)備健康狀態(tài)信息后，需開展調(diào)試驗(yàn)收、常態(tài)化校核工作，發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)信息錯(cuò)誤后，應(yīng)及時(shí)整改。

對(duì)500kV 水城變電站進(jìn)行投產(chǎn)啟動(dòng)調(diào)試時(shí)，采用220kV 水板Ⅱ線線路從板側(cè)變電站向220kV Ⅰ、Ⅱ母線充電，其中板側(cè)220kV 水板Ⅱ線間隔僅合上A 相斷路器，水城變220kV 水板Ⅱ線間隔A 相、B相、C 相斷路器均合上，220kV Ⅰ、Ⅱ母線之間的A、B、C 相母聯(lián)斷路器均合上，水城變220kV 運(yùn)行方式詳見圖1，通過該方式檢查水城變站內(nèi)設(shè)備絕緣水平，校核220kV 水板Ⅱ線線路相序、220kV 母線及母線電壓互感器一、二次相序是否準(zhǔn)確。

圖1 220kV 運(yùn)行方式示意圖

在此期間，監(jiān)控系統(tǒng)顯示的500kV 水城變電站220kV Ⅰ、Ⅱ母線電壓一次有效值分別為：UⅠA=UⅡA=134kV ；UⅠB=UⅡB=16kV ；UⅠC=UⅡC=30kV；3U0Ⅰ=3U0Ⅱ=312kV，如圖2所示。

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)顯示的220kV 母線電壓

其中，3U0Ⅰ、3U0Ⅱ的計(jì)算公式如下式（1）、（2）所示：

由公式（2）可知3U0Ⅰ=3U0Ⅱ≤UⅠ（Ⅱ）A+UⅠ（Ⅱ）B+UⅠ（Ⅱ）C=（134+16+30）kV=180kV，而監(jiān)控系統(tǒng)顯示3U0Ⅰ=3U0Ⅱ=312kV ＞180kV 與以上結(jié)論矛盾，說明母線電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

1 220kV 母線遙測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤原因分析

1.1 母線單相充電時(shí)，各相母線電壓相量分析

對(duì)500kV 水城變220kV 母線建立電路模型，考慮到220kV Ⅰ、Ⅱ母線通過母聯(lián)斷路器并聯(lián)，電路模型中可將220kV Ⅰ、Ⅱ母線等效為一條母線，等效母線A、B、C 相對(duì)地導(dǎo)納分別為YA、YB、YC，其計(jì)算公式如下式（3）～（5）：

其中，YAL、YBL、YCL分別為220kV 水板Ⅱ線A、B、C 相對(duì)地導(dǎo)納，YAⅠM、YBⅠM、YCⅠM、YAⅡM、YBⅡM、YCⅡM分別為220kV Ⅰ、Ⅱ母線A、B、C相對(duì)地導(dǎo)納。等效母線A、B、C 相相間導(dǎo)納分別為YAB、YBC、YAC，其計(jì)算公式如下式（6）～（8）：

其中，YABL、YBCL、YACL分別為220kV 水板Ⅱ線A、B、C 相相間導(dǎo)納，YABⅠM、YBCⅠM、YACⅠM、YABⅡM、YBCⅡM、YACⅡM、YAⅠMBⅡM、YBⅠMCⅡM、YAⅠMCⅡM、YAⅡMBⅠM、YBⅡMCⅠM、 YAⅡMCⅠM分別為220kV Ⅰ、Ⅱ母線A、B、C 相相間導(dǎo)納。以上導(dǎo)納包括電壓互感器各相二次回路對(duì)地電容及相間電容導(dǎo)納折算到一次側(cè)的導(dǎo)納[2]。忽略220kV A 相電源內(nèi)阻抗，并假設(shè)A 相電壓相角為0°，相當(dāng)于220kVA 相母線上并接了一個(gè)134kV ∠0°的恒壓交流電源。綜上所述，220kV 母線等效電路圖如圖3所示，根據(jù)結(jié)點(diǎn)電壓法[3]，結(jié)合220kV 母線等效電路圖，得出以下方程組式（9）～（11）：

圖3 220kV 母線等效電路圖

其中，YA、YB、YC、YAB、YBC、YAC的電導(dǎo)部分值很小，計(jì)算時(shí)可以忽略，其導(dǎo)納的值和輻角主要由電納部分決定，考慮到電納主要是電容，因此輻角均接近90°，即、、相位角接近，可認(rèn)為三個(gè)相量近似同相。可以明顯看出＜1和＜1，即UA＞UB且UA＞UC，、一次有效值之間的大小關(guān)系，取決于YCYAB與YBYAC模值之間的大小關(guān)系，如果|YCYAB|＞|YBYAC|則UB＞UC，反之UB小于UC，在、、近似同相的情況下，由公式（1）可知3U0的值接近UA、UB、UC的代數(shù)和。

1.2 電力監(jiān)控系統(tǒng)獲取母線遙測(cè)數(shù)據(jù)原理

集控站電力監(jiān)控系統(tǒng)獲取220kV 母線電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)的原理示意圖如圖4所示，從圖4可知：220kV電壓互感器利用電磁感應(yīng)原理，將較高的220kV 母線電壓一次值，轉(zhuǎn)化為較低的電壓互感器二次繞組輸出的二次值，其中a1s、b1s、c1s 分別為A、B、C 相電壓互感器的測(cè)量繞組，其兩端分別輸出A、B、C 相母線電壓二次值，ads、bds、cds 分別為A、B、C 相電壓互感器的測(cè)量開口三角繞組，通過將三個(gè)繞組首尾串聯(lián)，獲取220kV 母線電壓3U0的二次值，也稱開口三角電壓。

圖4 電力監(jiān)控系統(tǒng)獲取母線電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)原理圖

通過不同的電纜將220kV 電壓互感器二次繞組輸出的A、B、C 相母線電壓二次值和220kV 母線電壓3U0的二次值接入220kV 母線測(cè)控裝置交流輸入端子，220kV 母線測(cè)控裝置對(duì)接入的二次值進(jìn)行采樣，利用算法計(jì)算采樣交流量的二次有效值，并將計(jì)算得到的二次有效值乘以電壓互感器繞組變比，得到母線電壓一次有效值。

測(cè)控裝置通過網(wǎng)線將母線電壓一次有效值，按照IEC61850通信規(guī)約傳送至站端MMS 網(wǎng)（500kV變電站站控層MMS 網(wǎng)分A、B 網(wǎng)，此處分析時(shí)簡(jiǎn)化為單網(wǎng)），變電站監(jiān)控系統(tǒng)通過MMS 網(wǎng)獲取220kV 母線電壓數(shù)據(jù)并展示。遠(yuǎn)動(dòng)機(jī)通過MMS 網(wǎng)獲取220kV 母線電壓數(shù)據(jù)，并通過電力通信網(wǎng)按照104通信規(guī)約將數(shù)據(jù)傳送給集控站監(jiān)控系統(tǒng)展示。

1.3 母線遙測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤原因分析

通過1.1、1.2兩小節(jié)的分析，可知集控站監(jiān)控系統(tǒng)顯示的220kV Ⅰ、Ⅱ母線電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的原因可能有以下幾種：

一是電壓互感器本體存在異常情況，造成電壓互感器繞組實(shí)際變比與銘牌變比不一致，造成測(cè)控裝置按銘牌變比將電壓互感器二次值換算成的一次值與實(shí)際一次值不一致。

二是電壓互感器二次回路接線錯(cuò)誤，如開口三角電壓回路A、B、C 相繞組未按正確方式串聯(lián)，造成開口三角電壓數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，集控站監(jiān)控系統(tǒng)顯示的220kV 母線3U0電壓一次值數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

三是電壓互感器二次回路UN（相電壓中性線）未可靠接地，造成UN對(duì)地電壓不為0，測(cè)控裝置采集的并非相電壓回路對(duì)地電壓值，獲取的二次相電壓有效值不準(zhǔn)確，集控站監(jiān)控系統(tǒng)顯示的220kV 母線電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

四是傳輸電壓互感器二次分相電壓和開口三角電壓的電纜芯線共用一根電纜[4]或UN（相電壓中性線）與ULN（開口三角電壓回路地電壓芯線）共用電纜芯線[5]，造成二次分相電壓與開口三角電壓電纜芯線之間相互干擾，集控站監(jiān)控系統(tǒng)顯示的220kV母線電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

五是傳輸電壓互感器二次電壓回路電纜頭未認(rèn)真按照標(biāo)準(zhǔn)工藝進(jìn)行制作，屏蔽接地不可靠，造成系統(tǒng)的強(qiáng)電磁場(chǎng)對(duì)電壓互感器二次電壓回路產(chǎn)生干擾電壓，集控站監(jiān)控系統(tǒng)顯示的220kV 母線電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

六是測(cè)控裝置交流采樣插件或采樣計(jì)算邏輯存在缺陷，造成測(cè)控裝置上送的220kV 母線電壓數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。

七是測(cè)控裝置中電壓互感器的變比參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，造成測(cè)控裝置按變比參數(shù)將電壓互感器二次值換算成的一次值與實(shí)際一次值不一致。

八是集控站監(jiān)控系統(tǒng)母線遙測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)關(guān)聯(lián)不正確，如關(guān)聯(lián)的為其他間隔的遙測(cè)數(shù)據(jù)。

2 現(xiàn)場(chǎng)檢查處理

依據(jù)第1節(jié)分析的可能造成母線電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的原因開展下述現(xiàn)場(chǎng)檢查：

一是電壓互感器出廠時(shí)進(jìn)行了出廠試驗(yàn)，現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試人員開展了交接試驗(yàn)，兩份試驗(yàn)報(bào)告均顯示電壓互感器實(shí)際變比與銘牌變比一致，誤差在標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍。電壓互感器按照廠家說明書及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工安裝，無施工造成的電壓互感器本體缺陷?，F(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試人員用萬用表檢查220kV 母線電壓互感器分相電壓、開口三角電壓二次值，分別為Ua=60.9V、Ub=7.3V、Uc=13.6、Ul=141.7V，其中相電壓繞組的變比為220kV/100V，開口三角繞組電壓變比為220/kV/100V，將二次值乘以變比，獲得220kV 母線電壓一次值為UⅠA=UⅡA=134kV ；UⅠB=UⅡB=16kV ；UⅠC=UⅡC=30kV；3U0Ⅰ=3U0Ⅱ=180kV，其中3U0Ⅰ、3U0Ⅱ的電壓一次值與監(jiān)控系統(tǒng)顯示的不一致。

二是現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試人員對(duì)電壓互感器二次回路開展檢查，與設(shè)計(jì)圖紙核對(duì)，確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)電壓互感器二次回路接線正確，無寄生回路。

三是現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試人員對(duì)電壓互感器二次回路施工工藝進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)電壓互感器二次回路UN（相電壓中性線）未可靠接地、傳輸電壓互感器二次分相電壓和開口三角電壓的電纜芯線共用一根電纜、UN（相電壓中性線）與ULN（開口三角電壓回路地電壓芯線）共用電纜芯線、電壓互感器二次電壓回路電纜頭屏蔽接地不可靠等現(xiàn)象，電壓互感器二次回路嚴(yán)格安裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。

四是現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試人員對(duì)220kV 測(cè)控裝置開展了調(diào)試試驗(yàn)，試驗(yàn)報(bào)告顯示交流采樣插件和采樣計(jì)算邏輯無問題。對(duì)測(cè)控裝置中電壓互感器的變比參數(shù)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)開口三角繞組變比參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，裝置中變比設(shè)置為220kV/100V，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際變比為220/kV/100V，將變比參數(shù)設(shè)置調(diào)整為正確值。

五是集控站監(jiān)控系統(tǒng)和站端監(jiān)控系統(tǒng)顯示的220kV 母線電壓大小數(shù)據(jù)一致，投產(chǎn)調(diào)試前，集控站與現(xiàn)場(chǎng)開展過遙測(cè)對(duì)點(diǎn)，監(jiān)控系統(tǒng)母線遙測(cè)數(shù)據(jù)點(diǎn)關(guān)聯(lián)正確。

通過以上檢查處理，監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)變?yōu)閁ⅠA=UⅡA=133kV ；UⅠB=UⅡB=15kV ；UⅠC=UⅡC=29kV；3U0Ⅰ=3U0Ⅱ=179kV，詳情如圖5所示。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)處理后，監(jiān)控系統(tǒng)顯示的母線電壓數(shù)據(jù)

其中，3U0Ⅰ、3U0Ⅱ的一次有效值大小與2.1節(jié)相量分析的結(jié)果一致，即3U0的值接近UA、UB、UC的代數(shù)和。

3 結(jié)論

通過對(duì)500kV 水城變投產(chǎn)調(diào)試，以220kV 線路對(duì)側(cè)變電站為電源點(diǎn)對(duì)水城變220kV 母線分相充電核相時(shí)，220kV 母線電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤問題的分析和處理，可得出以下結(jié)論：

一是造成此次220kV 母線電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的原因?yàn)?20kV 母線測(cè)控裝置開口三角電壓繞組變比參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤，設(shè)置的變比參數(shù)是實(shí)際變比的倍，造成監(jiān)控系統(tǒng)顯示的3U0電壓為312kV，是實(shí)際值179kV 的倍。

二是變電站投產(chǎn)調(diào)試過程中，以220kV 線路對(duì)側(cè)變電站為電源點(diǎn)對(duì)220kV 母線分相充電，通過檢查充電相電壓互感器二次值和監(jiān)控系統(tǒng)充電相電壓一次值是否比另外兩相均大，并接近額定相電壓值，可判斷線路、220kV 母線、220kV 電壓互感器一次、220kV 電壓互感器二次相序、測(cè)控裝置變比參數(shù)設(shè)置及監(jiān)控系統(tǒng)220kV 母線各相電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)是否正確。

三是以220kV 線路對(duì)側(cè)變電站為電源點(diǎn)對(duì)220kV 母線分相充電，通過檢查監(jiān)控系統(tǒng)220kV母線3U0的值接近UA、UB、UC的代數(shù)和，可判斷220kV 電壓互感器開口三角電壓二次回路接線、測(cè)控裝置變比參數(shù)設(shè)置及監(jiān)控系統(tǒng)220kV 母線3U0電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)是否正確。

四是以220kV 線路對(duì)側(cè)變電站為電源點(diǎn)對(duì)220kV 母線分相充電時(shí)，不能以非充電相母線與充電相母線之間的距離大小來判斷非充電相母線感應(yīng)電壓大小，如此次在對(duì)500kV 水城變220kVA 相母線進(jìn)行充電時(shí)，與A 相母線距離近的B 相母線感應(yīng)電壓15kV 反小于C 相母線感應(yīng)電壓29kV，需綜合考慮母線對(duì)地電容、相間電容及充電線路對(duì)地電容、相間電容，按照2.1節(jié)的分析結(jié)果，比較YCYAB與YBYAC模值大小關(guān)系來判斷。

4 工作改善建議

結(jié)合此次220kV 母線電壓遙測(cè)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤事件，為了進(jìn)一步提高接入設(shè)備健康狀態(tài)信息質(zhì)量，更好地開展設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)控工作，提出以下工作改善建議：一是安裝調(diào)試單位應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開展一次、二次、在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝調(diào)試及自驗(yàn)收工作，確保接入集控站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備健康狀態(tài)信息全面、準(zhǔn)確、質(zhì)量可靠。二是集控站監(jiān)控人員既要對(duì)新建變電站、新建間隔開展設(shè)備健康狀態(tài)信息集中驗(yàn)收工作，又要利用變電站投產(chǎn)調(diào)試、設(shè)備倒閘操作、設(shè)備異常、設(shè)備故障跳閘的機(jī)會(huì)，結(jié)合事件應(yīng)有的內(nèi)在邏輯，深入分析系統(tǒng)遙信、遙測(cè)、在線監(jiān)測(cè)、故障錄波數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，常態(tài)化開展設(shè)備健康狀態(tài)信息校核工作。三是運(yùn)維檢修單位對(duì)集控站監(jiān)控人員反饋的錯(cuò)誤設(shè)備健康狀態(tài)信息，應(yīng)結(jié)合檢修計(jì)劃及時(shí)進(jìn)行處置。