光學(xué)電流互感器在電力系統(tǒng)應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理方法

1、光 學(xué) 電 流 互 感 器 OCT (Optical Current Trans-ducer 與傳統(tǒng)電流互感器相比 , 具有絕緣性能優(yōu)良 、 無(wú)暫態(tài)磁飽和問(wèn)題 、 動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍大 、 頻率相應(yīng)寬 、 抗電磁干擾強(qiáng) 、 安全性能好 、 體積小 、 重量輕 、 易與數(shù)字設(shè)備接口等優(yōu)點(diǎn) 1。江陵換流站直流系統(tǒng)及交流濾波器中就大量采 用了 OCT 技術(shù) 。 但由于使用經(jīng)驗(yàn)不足 , 導(dǎo)致在試運(yùn) 行期間發(fā)生多起交流濾波器保護(hù)動(dòng)作跳閘事件 , 本 文以江陵換流站交流濾波器保護(hù)動(dòng)作為例介紹 OCT 在應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理方法 。1事故情況簡(jiǎn)介具體情況如下 :a. 2004年 2月 9日 63號(hào)交流濾波器母線(xiàn)

2、差動(dòng) 保護(hù)動(dòng)作跳閘 ;b. 2004年 2月 12日 62號(hào)交流濾波器母線(xiàn)差 動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘 ;c. 2004年 2月 13日 5622交流濾波器差 動(dòng) 保 護(hù)動(dòng)作跳閘 ;d. 2004年 2月 13日 5632交流濾波器差動(dòng)保 護(hù)動(dòng)作跳閘 ;e. 2004年 2月 19日 5611交流濾波器差 動(dòng) 保 護(hù)動(dòng)作跳閘 。在以上 5次保護(hù)動(dòng)作頻繁跳閘過(guò)程中 , 一次設(shè) 備沒(méi)有出現(xiàn)任何異常現(xiàn)象 , 設(shè)備制造商 ABB 公司負(fù) 責(zé)人解釋 :跳閘均是由交流濾波器 OCT 測(cè)量回路出 現(xiàn)異常引起 。2案例描述2.1交流濾波器母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作原因分析及處理 a. 2月 9日 63號(hào)交流濾波器母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作

3、跳閘情況分析 。01:025632ACF 跳 閘 , 5252、 5253開(kāi) 關(guān) 跳 閘 , 5622ACF 自 動(dòng) 投 運(yùn) , 直 流 系 統(tǒng) 300MW 運(yùn) 行 正 常 。事件記錄顯示屏顯示如下信號(hào) :01:02:57956F1B AC FILTER PROTECTION Z1BUS DIFFERENTIAL TRIP PHASE A (交流濾波 器母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)跳閘 , 動(dòng)作相為 A 相 ;01:02:57991A1AC YARD BREAKER WA. W1.Q2OPENED (跳開(kāi) 5252開(kāi)關(guān) ;01:02:57992A1AC YARD BREAKER WA. W1.Q3OPEN

4、ED (跳開(kāi) 5253開(kāi)關(guān) 。從故障錄波圖上可以看到 , A 相差動(dòng)電流和電 流 I_DIFF_L1的有效值持續(xù)越限 (當(dāng)時(shí)差動(dòng)電流越 限整定值的變化為 100 103A 時(shí)間達(dá) 22ms (差流 動(dòng)作延時(shí)定值是 15ms 。 因此 , 該保護(hù)的軟件功能 正常實(shí)現(xiàn) 。 事后 , ABB 技術(shù)人員檢查一次設(shè)備 , 認(rèn)為 一次設(shè)備沒(méi)有問(wèn)題 , 問(wèn)題出在 OCT 測(cè)量采集信號(hào)的 準(zhǔn)確性上 , 采取的處理措施是將濾波器母線(xiàn)差動(dòng) 保 護(hù)的動(dòng)作延時(shí)定值 由 15ms 改 為 25ms , 以 求 可 更 大程度地躲過(guò)由于測(cè)量不準(zhǔn)確而引起的保護(hù)誤動(dòng) 。b. 2月 12日 62號(hào)交流濾波器母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)動(dòng) 作跳

5、閘情況分析 。05:045611、 5612ACF 跳閘 , 5221、 5222開(kāi) 關(guān) 跳 閘 , 5631、 5632ACF 自動(dòng)投運(yùn) , 直流系統(tǒng) 450MW 運(yùn) 行正常 。 事件記錄顯示屏顯示如下信號(hào) :05:04:52987F2A AC FILTER PROTECTION Z2BUS DIFFERENTIAL TRIP PHASE A (交流濾波 器母線(xiàn)差動(dòng)保護(hù)啟動(dòng)跳閘 , 動(dòng)作相為 A 相 ;05:04:54021A2AC YARD BREAKER WA. W4.Q2OPENED (跳開(kāi) 5222開(kāi)關(guān) ;:04:A2AC WA. 光學(xué)電流互感器在電力系統(tǒng)應(yīng)用中出 現(xiàn) 的 問(wèn) 題 及

6、 處 理 方 法張宇嬌 1, 程炯 2(1. 三峽大學(xué) 電氣信息學(xué)院 , 湖北 宜昌 443002;2. 國(guó)家電網(wǎng)公司宜昌超高壓管理處 , 湖北 宜昌 443005摘要 :由于光學(xué)電流互感器 OCT (Optical Current Transducer 出現(xiàn)擾動(dòng)而使交流濾波器差動(dòng)保護(hù) 跳閘事件 , 對(duì) OCT 在電力系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中使用出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了研究 , 結(jié)合換流站 OCT 數(shù)據(jù)采集 原理分析了事故發(fā)生時(shí)的設(shè)備故障原因 , 從而得出 3種解決方案 , 即修改接口板 、 信號(hào)傳送板 ; 提高 定值 , 躲過(guò)導(dǎo)致故障的尖脈沖 ; 以及通過(guò)修改軟件 , 在軟件中判斷過(guò)濾掉尖脈沖 。 并根據(jù)實(shí)踐

7、找到各 種方法的可行性 , 最終提出可靠的處理方案 。 關(guān)鍵詞 :光學(xué)電流互感器 ; 交流濾波器 ; 開(kāi)關(guān) ; 跳閘 中圖分類(lèi)號(hào) :TM 452+.93文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 :B文章編號(hào) :1006-6047(2006 07-0101-03收稿日期 :2005-08-22修回日期 :2006-01-04電 力 自 動(dòng) 化 設(shè) 備Electric Power Automation Equipment第 26卷第 7期 2006年 7月從故障錄波圖上可以看到 , A 相差動(dòng)電流和電 流 I_DIFF_L1的有效值持續(xù)越限 (當(dāng)時(shí)差動(dòng)電流越 限整定值的變化為 100 103A 時(shí)間達(dá) 38ms (差流 動(dòng)作延

8、時(shí)定值是 25ms 。 因此 , 該保護(hù)的軟件功能 正常實(shí)現(xiàn) 。 事后 , ABB 技術(shù)人員檢查一次設(shè)備 , 認(rèn)為 一次設(shè)備沒(méi)有問(wèn)題 , 問(wèn)題仍然出在 OCT 的測(cè)量采集 信號(hào)的準(zhǔn)確性上 , 采取的處理措施是將濾波器母線(xiàn) 差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作延時(shí)定值由 25ms 又改為 15ms ; 同 時(shí) 差 動(dòng) 電 流 越 限 值 RES_DIFF_REF 的 動(dòng) 作 初 始 值 由 100A 改為 500A , 以求可以更大程度地躲過(guò)由于 測(cè)量不準(zhǔn)確而引起的保護(hù)誤動(dòng) 。2.2交流濾波器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘情況分析2月 19日 19:475611ACF 跳閘 , 5631ACF 自動(dòng) 投運(yùn) , 直流系統(tǒng) 450MW

9、 運(yùn)行正常 。 事件記錄顯示 屏顯示如下信號(hào) :19:47:59126F2A AC FILTER PROTECTIONZ2.Z11DIFFERENTIAL CURRENT TRIP PHASE C (5611交流濾波器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘 , 動(dòng)作相為 C 相 ;從 故 障 錄 波 圖 上 可 以 看 到 , C 相 差 動(dòng) 電 流 I_DIFF_L1的有效值持續(xù)越限值為 112193A (當(dāng)時(shí) 差動(dòng)電流越限整定值為 100A , 時(shí)間達(dá) 252ms (差 流動(dòng)作延時(shí)定值是 250ms 。 因此 , 該保護(hù)的軟件 功能正確實(shí)現(xiàn) 。 事后 , ABB 技術(shù)人員檢查一次設(shè)備 ,得出同樣結(jié)論 , 當(dāng)時(shí)并

10、未采取任何措施 。3案例分析首先 , 分析在一次設(shè)備均正常的情況下為何會(huì) 產(chǎn)生差動(dòng)電流來(lái)啟動(dòng)跳閘 。 察看電流互感器取量 , 發(fā)現(xiàn) ABB 的故障錄波軟件中沒(méi)有采集濾波器 OCT 的電流量 , 而其他的電流量均保持穩(wěn)定沒(méi)有突變量 , 于是懷疑是 OCT 的測(cè)量回路出現(xiàn)異常 。 于是 , ABB 技術(shù)人員在 2月 20日對(duì) AFP1/2/3軟件進(jìn)行了重 載 , 新軟件增加了對(duì)濾波器 OCT 的濾波采集 , 當(dāng)啟 動(dòng)故障錄波時(shí)會(huì)采集 OCT 的電流量 (Z1-T1/T2/T3/T4, Z2-T1/T2/T3, Z3-T1/T2/T3/T4 。更新軟件后通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn) :在正常運(yùn)行時(shí) OCT 采集的電

11、流量會(huì)在某一時(shí)刻產(chǎn)生一尖脈沖 , 有時(shí)該 尖脈沖的值很大 , 瞬時(shí)值達(dá)到幾千安培 。 觀察到當(dāng) 該組濾波器未投運(yùn)時(shí) , 有時(shí)也可產(chǎn)生一瞬時(shí)值達(dá) 到 幾千安培的尖脈沖 , 持續(xù)時(shí)間很短 , 約為 1 2ms 。下面分析差動(dòng)保護(hù)取量回路中對(duì)采集到的差動(dòng) 電流值是如何計(jì)算的 , 參見(jiàn)圖 1。保 護(hù) 采 集 到 的 電 流 是 交 流 電 流 , 其 瞬 時(shí) 值 由 OCT 采樣后經(jīng)過(guò)電路板直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 , 該值通 過(guò)軟件計(jì)算得到電流的有效值或平均值 。 圖中的每 個(gè)采樣周期時(shí)間為 50ms , 20個(gè)采樣周期就是 1s 。若正常運(yùn)行時(shí) OCT 采集的電流量會(huì)在某一時(shí) , ( , 于跳閘定值 (1

12、00A , 此時(shí)雖然尖脈沖已經(jīng)消失 , 但 保護(hù)仍然會(huì)啟動(dòng)跳閘 , 實(shí)際上這種情況屬于保護(hù)誤 動(dòng)作 2-3。4解決辦法為避免上述情況有以下 3種方案 :a. 修改所有的傳輸過(guò)程中的接口板 、信號(hào)傳送 板 , 提高整個(gè)信號(hào)傳輸回路的穩(wěn)定性 , 避免出現(xiàn)瞬時(shí) 尖脈沖的情況 ;b. 提高定值 , 直至能夠躲掉該尖脈沖 ;c. 通過(guò)修改軟件 , 在軟件中判斷過(guò)濾該尖脈沖 。 對(duì)于方案 a , ABB 技術(shù)人員在處理交流濾波器 跳閘的情況 , 已經(jīng)更換了傳輸回路中的接口板或信號(hào) 板 , 仍然無(wú)法避免交流濾波器保護(hù)誤跳閘的情況 , 如 果要想進(jìn)一步優(yōu)化 , 就需要更改電路板的設(shè)計(jì) , 在目 前這種情況下

13、, 要想短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)是不現(xiàn)實(shí)的 。方案 b 是一個(gè)典型的治標(biāo)不治本的方案 , 定值 太高會(huì)降低保護(hù)的靈敏度 , 有可能真的發(fā)生故障了 保護(hù)也不能動(dòng)作 。因此 , 比較可行的方案是修改軟件邏輯 , 新的軟 件必須要能夠在正常運(yùn)行時(shí)過(guò)濾掉測(cè)量回路中產(chǎn)生 的尖脈沖 , 同時(shí)在真正出現(xiàn)故障時(shí)也能夠準(zhǔn)確快速 地切除故障 4-7。4月 8日 , ABB 技術(shù)人員重載 AFP1/2/3主機(jī) 軟件 , 新軟件邏輯如圖 2所示 。從圖中可以看出 :新軟件增加了一個(gè)瞬時(shí)值的 判斷條件 , 20A , ,第 26卷電 力 自 動(dòng) 化 設(shè) 備圖 1原交流濾波器差動(dòng)保護(hù)軟件邏輯圖Fig.1The original so

14、ftware logic of ACfilter differential protection實(shí)測(cè)差動(dòng)電流I_DIFF 1差動(dòng)跳 閘出口DIFF_TRIPI_DIFF_REF2400A I_DIFF_REF1延時(shí)跳閘值 100A 0.0555520個(gè)采樣周期的值取和 T_DIFF_REF1跳閘延時(shí) 250ms Delay 60MSEC20個(gè)采樣周期的值取平均 H q -20圖 2修改后的交流濾波器差動(dòng)保護(hù)軟件邏輯圖Fig.2The improved software logic of ACfilter differential protectionI_DIFF 1DIFF_TRIPI_DIF

15、F_REF2I_DIFF_REF10.05555T_DIFF_REF1Delay 60MSEC& q-20中 英 文 摘 要 編 寫(xiě) 要 求Issues and solutions of optical current transducer used in power systemZHANG Yu-jiao 1, CHENG Jiong 2(1. Three Gorge University , Yichang 443002, China ; 2. Yichang Extra-HVDC OperationAdministrator Company of State Grid Corporati

16、on , Yichang 443005, China Abstract :Because of disturbances of the OCT (Optical Current Transducer , the AC filter differential protection tripped improperly. Issues of the OCT application in power systems are researched , and the failure cause is analyzed combined with the OCT data acquisition pri

17、nciple in a converter station. Three solutions are achieved :the improvement of interface board and signal transmission board ; the modification of settings to avoid the spike pulse leading to fault ; the software enhancement to filter the spike pulse. Their feasibilities are discussed and a reliabl

18、e scheme is presented. Key words :optical current transducer ; AC filter ; breaker ; trip判別該時(shí)刻的差動(dòng)電流 I_DIFF 瞬時(shí)值也同時(shí)大于 100A 才能動(dòng)作出口 。 這樣就幾乎可以完全避免瞬 時(shí)出現(xiàn)尖脈沖而造成保護(hù)誤動(dòng)作 8-10。 參考文獻(xiàn) :1尚秋峰 , 王仁洲 , 楊以涵 . 光學(xué)電流互感器及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 J . 華北電力大學(xué)學(xué)報(bào) , 2001, 28(2 :14-18.SHANG Qiu-feng , WANG Ren-zhou , YANG Yi-han. Application o

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