非固定連接主接線方式的母線槽的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活，但相應(yīng)的母差保護(hù)必須切換其差流回路和出口回路，使其與運(yùn)行方式保持一致。為減少人工干預(yù)(繁瑣并容易失誤)，無論是集成電路還是微機(jī)母差保護(hù)都引入刀閘輔助接點(diǎn)，據(jù)此確定運(yùn)行方式，切換內(nèi)部回路。這個(gè)方法直接有效，但難以消除繼電保護(hù)專業(yè)人員的擔(dān)憂，即:在現(xiàn)有刀閘輔助接點(diǎn)和其引入環(huán)節(jié)并非十分可靠的情況下，如何保證母差保護(hù)的正確動(dòng)作?為此，繼電保護(hù)研究人員做了兩方面的探索:一種方法是同時(shí)引入每一副刀閘的常開接點(diǎn)和常閉接點(diǎn)，以兩對接點(diǎn)的組合來判別刀閘狀態(tài)，這不但占用了大量開入通道和電纜，而且只能消除引入環(huán)節(jié)造成的錯(cuò)誤，而不能解決由刀閘輔助接點(diǎn)一次設(shè)備的損壞而導(dǎo)致的錯(cuò)誤;第二種嘗試是摒棄刀閘輔助接點(diǎn)，利用微機(jī)的計(jì)算功能，通過負(fù)荷電流計(jì)算來判別母線槽運(yùn)行方式，但由于等電流元件(雙回線或同一電廠中出力相同的發(fā)電機(jī))和空載、輕載元件的存在，這種嘗試仍未成功。
本文提出了一套新的方案:在微機(jī)保護(hù)平臺(tái)上，以刀閘輔助接點(diǎn)為主，以各單元負(fù)荷電流的計(jì)算來校驗(yàn)刀閘輔助接點(diǎn)的正確性并自動(dòng)糾正其錯(cuò)誤。每副刀閘仍引入一對接點(diǎn)，由微機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算電流瞬時(shí)值，根據(jù)電流判據(jù)，將穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)判斷相結(jié)合，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正輔助接點(diǎn)的錯(cuò)誤，減輕運(yùn)行人員的負(fù)擔(dān)，提高母差保護(hù)動(dòng)作的正確率。
1刀閘輔助接點(diǎn)的出錯(cuò)方式及其對母差保護(hù)的影響
1.1刀閘輔助接點(diǎn)出錯(cuò)方式的分類
這里說的刀閘輔助接點(diǎn)出錯(cuò)是指:在保護(hù)裝置及其外部接線經(jīng)校驗(yàn)正確、投入運(yùn)行后，由于刀閘一次設(shè)備、引入電纜和端子或裝置內(nèi)部開入通道的原因，使微機(jī)讀入的運(yùn)行方式與實(shí)際運(yùn)行方式不一致。由此可將刀閘輔助接點(diǎn)出錯(cuò)方式歸納為以下3類:
a.刀閘主接點(diǎn)已閉合而輔助接點(diǎn)讀入仍為0(閉合為1，開斷為0)，稱之為接點(diǎn)不良。
b.刀閘主接點(diǎn)已開斷而輔助接點(diǎn)讀入仍為1(閉合為1，開斷為0)，稱之為接點(diǎn)粘連。
c.讀入值在0、1間翻轉(zhuǎn)不定，稱之為接點(diǎn)抖動(dòng)。
1.2刀閘輔助接點(diǎn)出錯(cuò)對母差保護(hù)的影響
在非固定連接主接線方式中，以雙母線槽接線方式最為典型，以下分析均以雙母線槽為例。
由刀閘輔助接點(diǎn)形成的母線槽運(yùn)行方式字，在微機(jī)母差保護(hù)中是用來計(jì)算各段母線槽分差(小差)電流、切換各單元出口回路的，其結(jié)果只對保護(hù)的選擇性產(chǎn)生影響。而區(qū)分母線槽區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障則是由不受母線槽運(yùn)行方式影響的總差(大差)電流來判別。下面是雙母線槽運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的情況。
1.2.1接點(diǎn)不良對母差保護(hù)的影響
接點(diǎn)不良表現(xiàn)為兩種情況:
a.某一單元已投入運(yùn)行，而保護(hù)未將其電流互感器(TA)電流加入相應(yīng)差流回路。若該單元是電源或?qū)?cè)有電源的負(fù)荷，則可能造成保護(hù)拒動(dòng)(故障就發(fā)生在這段母線槽上)或失去選擇性。若該單元是空載或輕載負(fù)荷，則對保護(hù)無大的影響。
b.某一單元倒閘過程中，兩把刀閘都已閉合，而保護(hù)裝置沒有切換入互聯(lián)狀態(tài)。由于此時(shí)兩條母線槽已經(jīng)將兩把刀閘連在一起，部分電流流過刀閘而不經(jīng)過母聯(lián)TA，如果仍然判分差電流選擇切除母線槽，將降低保護(hù)靈敏度或延長故障切除時(shí)間。
1.2.2接點(diǎn)粘連對母差保護(hù)的影響
接點(diǎn)粘連也分兩種情況:
a.某一單元已投入運(yùn)行，而保護(hù)未將其電流互感器(TA)電流加入相應(yīng)差流回路。若該單元是電源或?qū)?cè)有電源的負(fù)荷，則可能造成保護(hù)拒動(dòng)(故障就發(fā)生在這段母線槽上)或失去選擇性。若該單元是空載或輕載負(fù)荷，則對保護(hù)無大的影響。
b.某一單元倒閘過程中，兩把刀閘都已閉合，而保護(hù)裝置沒有切換入互聯(lián)狀態(tài)。由于此時(shí)兩條母線槽已經(jīng)將兩把刀閘連在一起，部分電流流過刀閘而不經(jīng)過母聯(lián)TA，如果仍然判分差電流選擇切除母線槽，將降低保護(hù)靈敏度或延長故障切除時(shí)間。
1.2.2接點(diǎn)粘連對母差保護(hù)的影響
接點(diǎn)粘連也分兩種情況:
a.倒閘過程結(jié)束，拉開其中一把刀閘而其接點(diǎn)粘連，保護(hù)裝置仍處在互聯(lián)(非選擇)方式，一旦發(fā)生區(qū)內(nèi)故障，將擴(kuò)大故障切除范圍。
b.某一單元開關(guān)斷開，退出運(yùn)行，刀閘拉開而接點(diǎn)粘連。在該單元下一次投入前不影響保護(hù)運(yùn)行，但當(dāng)該單元再次投入于另一條母線槽上時(shí)，母差保護(hù)誤入互聯(lián)方式，其結(jié)果同上。
1.2.3接點(diǎn)抖動(dòng)對母差保護(hù)的影響
接點(diǎn)抖動(dòng)是由觸點(diǎn)接觸不良或其他原因造成。如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，它對保護(hù)的影響就取決于故障發(fā)生時(shí)輔助接點(diǎn)的狀態(tài)，如果恰好此時(shí)與主接點(diǎn)不符，其現(xiàn)象就是接點(diǎn)不良或接點(diǎn)粘連中的一種。
通過以上分析可知，輔助接點(diǎn)的錯(cuò)誤雖然不會(huì)造成保護(hù)誤動(dòng)，但將導(dǎo)致拒動(dòng)或擴(kuò)大故障切除范圍。為防止上述后果發(fā)生，應(yīng)充分發(fā)揮微機(jī)保護(hù)計(jì)算與自檢的優(yōu)勢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正接點(diǎn)的錯(cuò)誤。
2新方案對微機(jī)保護(hù)平臺(tái)的要求
微機(jī)平臺(tái)要能在每個(gè)采樣間隔內(nèi)完成大差和小差電流瞬時(shí)值的計(jì)算，能夠在完成差動(dòng)保護(hù)計(jì)算量的同時(shí)完成本方案的判斷過程。
保護(hù)裝置的電流測量精度越高，使用本方案的效果也越好。
由于裝置對母線槽運(yùn)行方式自校正，所以要有人機(jī)界面告知運(yùn)行人員現(xiàn)有接點(diǎn)狀態(tài)、出錯(cuò)位置、糾正結(jié)果。
由于倒閘過程的特殊性，設(shè)一中央信號(hào)“母線槽互聯(lián)”，在兩段母線槽互聯(lián)時(shí)點(diǎn)亮，倒閘結(jié)束母線槽分開時(shí)熄滅。另設(shè)一中央信號(hào)“接點(diǎn)出錯(cuò)”，用于在發(fā)現(xiàn)刀閘輔助接點(diǎn)錯(cuò)誤時(shí)提醒值班人員。
為方便保護(hù)投入時(shí)輔助接點(diǎn)的檢修，可以在保護(hù)屏上強(qiáng)制設(shè)置刀閘接點(diǎn)位置。
3刀閘輔助接點(diǎn)出錯(cuò)的判據(jù)
3.1有電流而無刀閘接點(diǎn)
首先想到的是:某單元TA電流不為00，而該單元兩把刀閘都開斷，則該單元必然是接點(diǎn)不良。即:
其中im是m單元流過的電流瞬時(shí)值；ε是大于0的正數(shù)；Sm1是m單元Ⅰ母刀閘狀態(tài)，
閉合為1，開斷為0；Sm2是m單元Ⅱ母刀閘狀態(tài)，閉合為1，開斷為0。
判據(jù)(1)直觀簡潔，并能確定刀閘出錯(cuò)位于哪一個(gè)單元，但適用面窄，且無法確定如何糾正錯(cuò)誤。
3.2兩段母線槽分差電流之和等于總差電流
由于刀閘輔助接點(diǎn)是用來計(jì)算分差(小差)電流的，所以可用小差電流的計(jì)算結(jié)果
來校驗(yàn)運(yùn)行方式的正確性。穩(wěn)態(tài)情況下小差電流處于平衡狀態(tài)，即：
判據(jù)(2)有局限性，所有下列情況該判據(jù)都不適用:a.發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，小差電流不平衡;
b.發(fā)生區(qū)外故障而TA飽和時(shí)，小差電流不平衡;c.TA斷線時(shí)，也使小差電流不為0;
d.倒閘過程中兩條母線槽經(jīng)刀閘相連，而刀閘上有電流。
由于電流的原因造成小差不平衡，同樣也會(huì)影響到大差。在刀閘輔助接點(diǎn)正確的情況下，大差等于小差之和，即:
需要注意的是，當(dāng)一個(gè)單元兩把刀閘都閉合時(shí)其電流不能重復(fù)計(jì)入小差，即該電流計(jì)入了Ⅰ母小差，則不參與Ⅱ母小差的計(jì)算，反之亦然。式(3)作為本文提出的校驗(yàn)刀閘輔助接點(diǎn)正確性的通用判據(jù)，無論母線槽運(yùn)行方式如何變化，流經(jīng)母線槽的電流如何變化，都可以用此判據(jù)。只要刀閘出錯(cuò)的單元TA有電流，就能夠發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。
3.3母線槽是否處于互聯(lián)的判斷
判據(jù)(3)雖然在母線槽互聯(lián)時(shí)適用，但它不能判別母線槽是否處于互聯(lián)狀態(tài)。這是非常重要的，因?yàn)槟妇€槽互聯(lián)時(shí)需將保護(hù)切換至非選擇狀態(tài)(只以大差判據(jù)作為出口依據(jù)，發(fā)生區(qū)內(nèi)故障則將兩段母線槽全部切除)。母線槽互聯(lián)時(shí)，電流在兩條母線槽上的分布如圖1所示。
發(fā)生區(qū)內(nèi)故障時(shí)，則在故障段母線槽小差電流中加上故障電流ip0從以上分析可知，除非極特殊的電流分配，流經(jīng)刀閘的電流不為0，所以此時(shí)兩段母線槽的小差電流均不為0，而且滿足判據(jù)(3)。因此母線槽互聯(lián)的判據(jù)就是:
3.4接點(diǎn)抖動(dòng)的判據(jù)
實(shí)際運(yùn)行中，對同一副刀閘在一個(gè)時(shí)段內(nèi)不可能重復(fù)多次操作。可以對刀閘變位的情況作統(tǒng)計(jì)，當(dāng)同一接點(diǎn)短時(shí)間內(nèi)變化多次時(shí)，即可判其接點(diǎn)抖動(dòng)。
3.5用瞬時(shí)值判斷的實(shí)時(shí)性
為了能實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正刀閘輔助接點(diǎn)的錯(cuò)誤，必須用瞬時(shí)值來計(jì)算大差和小差電流。考慮到在電流波形過零點(diǎn)±30°范圍內(nèi)，電流瞬時(shí)值的大小可能不滿足判據(jù)的靈敏度，所以最多不超過(20/6)ms就能根據(jù)以上判據(jù)判斷出接點(diǎn)錯(cuò)誤并糾正。
4如何確定出錯(cuò)接點(diǎn)并糾正錯(cuò)誤在討論這個(gè)問題前，先作兩個(gè)假設(shè):
a.每個(gè)出錯(cuò)單元的電流都能被檢測到;
b.在同一時(shí)刻(20/6ms內(nèi))，只發(fā)生一次接點(diǎn)錯(cuò)誤。
關(guān)于這兩個(gè)假設(shè)的合理性在第5節(jié)中將專門予以說明。
4.1穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的判斷流程
穩(wěn)態(tài)運(yùn)行是指沒有區(qū)內(nèi)、區(qū)外故障發(fā)生，差動(dòng)判據(jù)也未啟動(dòng)的時(shí)段。保護(hù)投入運(yùn)行后，微機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)的大差和小差電流瞬時(shí)值(差動(dòng)保護(hù)也需要)。首先判別是否有兩把刀閘同時(shí)閉合的單元，用判據(jù)(4)來驗(yàn)證。如果此時(shí)母線槽的確處于互聯(lián)狀態(tài)，則保護(hù)進(jìn)入非選擇性方式，并點(diǎn)亮“母線槽互聯(lián)”信號(hào)。如果不是，則嘗試將該單元的電流加入Ⅰ母或Ⅱ母的母差回路，如能使兩段小差都為0，該單元就連在這段母線槽上;否則，將該單元連于刀閘后合的那段母線槽，顯示出錯(cuò)信息，點(diǎn)亮“接點(diǎn)出錯(cuò)”信號(hào)。
如果沒有兩把刀閘同時(shí)閉合的單元，則不斷用判據(jù)(⑶來校驗(yàn)刀閘輔助接點(diǎn)。一旦發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，啟動(dòng)判據(jù)(1)，對各單元電流進(jìn)行巡檢，即可找到有電流卻兩把刀閘都未閉合的單元。嘗試將該單元的電流計(jì)入Ⅰ母和Ⅱ母的母差回路。若聯(lián)于Ⅰ母時(shí)滿足判據(jù)(3)，則可判定該單元Ⅰ母刀閘接點(diǎn)不良，上報(bào)該信息，并按此修改運(yùn)行方式字;若聯(lián)于Ⅱ母時(shí)滿足判據(jù)(3)，則可判定該單元Ⅱ母刀閘接點(diǎn)不良，與上述情況類似處理。4.2暫態(tài)過程時(shí)的判斷暫態(tài)過程是指母線槽發(fā)生區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障，差動(dòng)判據(jù)啟動(dòng)，保護(hù)還未出口的時(shí)段。暫態(tài)過程中各單元的電流都要發(fā)生變化，形成新的平衡，而判據(jù)(1)、判據(jù)(3)、判據(jù)(4)在暫態(tài)過程都能適用，因此利用暫態(tài)過程中的電流值重新對刀閘輔助接點(diǎn)作一次校驗(yàn)是對穩(wěn)態(tài)判別的有益補(bǔ)充。這樣做也使保護(hù)具備了在接點(diǎn)出錯(cuò)同時(shí)發(fā)生故障時(shí)正確動(dòng)作的能力。對接點(diǎn)錯(cuò)誤的判斷方法與穩(wěn)態(tài)時(shí)一樣，關(guān)鍵是發(fā)現(xiàn)接點(diǎn)錯(cuò)誤時(shí)，要立即用新的運(yùn)行方式字修正原先的小差電流，重新用差動(dòng)判據(jù)決定保護(hù)的動(dòng)作行為。
5對兩點(diǎn)假設(shè)的說明
5.1為什么說接點(diǎn)出錯(cuò)單元的電流能被檢測到
隨著微機(jī)采樣技術(shù)不斷提高，裝置固有的測量誤差不斷減小，使用高分辨率的A/D完全可以精確測量10mA量級(jí)的電流。所以大多數(shù)輕載單元的電流都足以被檢測到，而且只要其對側(cè)有電源，在發(fā)生母線槽故障時(shí)其電流也足夠大，對于空載單元，誤切或不切對系統(tǒng)或設(shè)備都沒有影響。對那些開關(guān)已斷開的單元也是一個(gè)道理。
5.2在同一時(shí)刻只發(fā)生一次刀閘輔助接點(diǎn)錯(cuò)誤
由于每個(gè)刀閘輔助接點(diǎn)及其引入環(huán)節(jié)都相對獨(dú)立，同一個(gè)原因不會(huì)造成多個(gè)接點(diǎn)錯(cuò)誤(開入正電源消失除外，此時(shí)裝置閉鎖)。對判據(jù)⑴，只有同一單元的兩個(gè)刀閘輔助接點(diǎn)同時(shí)出錯(cuò)才失效;對判據(jù)(3)，只有對空載單元的接點(diǎn)出錯(cuò)不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，但這不影響其對第2次出錯(cuò)的校正。隨著一次設(shè)備制造水平的不斷提高和二次接線的規(guī)范，同時(shí)出現(xiàn)兩次接點(diǎn)錯(cuò)誤的概率很小。
6總結(jié)
本文提出的方案雖然沒有解除母線槽保護(hù)裝置為實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式自適應(yīng)對刀閘輔助接點(diǎn)的依賴，但它將刀閘輔助接點(diǎn)與電流識(shí)別兩種方法的優(yōu)勢結(jié)合起來，最大限度地使母線槽保護(hù)在接點(diǎn)出錯(cuò)時(shí)也能正常運(yùn)行、正確動(dòng)作，減少了運(yùn)行值班人員的負(fù)擔(dān)，提高了母線槽保護(hù)投運(yùn)率和動(dòng)作正確率。