于培杰　馬奇

摘要：文章介紹了某110kV變電站因GPS對(duì)時(shí)異常造成數(shù)字化主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，并對(duì)差動(dòng)保護(hù)裝置高、低壓側(cè)數(shù)據(jù)采集方式及同步情況進(jìn)行了介紹，著重剖析了SNTP對(duì)時(shí)異常造成差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，最后依據(jù)結(jié)論提出了相應(yīng)解決措施，防止此類(lèi)情況再次發(fā)生。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；主變；差動(dòng)保護(hù)；GPS對(duì)時(shí)；SNTP 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM772 文章編號(hào)：1009-2374（2015）03-0128-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0253

隨著數(shù)字化變電站不斷的投入運(yùn)行，數(shù)字化的保護(hù)也伴隨著在站內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，對(duì)該新型保護(hù)的特點(diǎn)進(jìn)行全面了解變得非常重要。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，如何正確分析其故障性質(zhì)及繼電保護(hù)的動(dòng)作行為，是確保電設(shè)備安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。

1 事故簡(jiǎn)介

2012年03月30日11時(shí)35分，該站2#主變壓器差動(dòng)保護(hù)在無(wú)故障的情況下動(dòng)作，主變壓器高、低壓側(cè)開(kāi)關(guān)112、102跳閘，10kV東母線失壓，接著低壓側(cè)母聯(lián)備自投保護(hù)動(dòng)作，合上母聯(lián)開(kāi)關(guān)100，沒(méi)有造成負(fù)荷損失。該變壓器保護(hù)為許繼電氣有限公司生產(chǎn)，為WBH-815B型數(shù)字化保護(hù)裝置。

事故時(shí)運(yùn)行方式：該110kV數(shù)字化變電站于2011年8月底投入運(yùn)行，故障前系統(tǒng)運(yùn)行方式如圖1。兩臺(tái)主變分裂運(yùn)行，低壓側(cè)母聯(lián)開(kāi)關(guān)100在分位，1#變壓器高壓側(cè)運(yùn)行于110kV西母，帶10kV西母負(fù)荷，開(kāi)關(guān)111、101在合位；2#變壓器高壓側(cè)運(yùn)行于110kV東母，帶10kV東母負(fù)荷，開(kāi)關(guān)112、102在合位。

2 保護(hù)動(dòng)作行為檢查

故障報(bào)文信息如下所示：

2#變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作信息

2012-03-30 11∶35∶34.904 ms 啟動(dòng)

比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作 5ms

A相差動(dòng)電流 1.482A

B相差動(dòng)電流 1.486A

C相差動(dòng)電流 1.455A

后臺(tái)機(jī)報(bào)文信息（10kV設(shè)備和后臺(tái)機(jī)時(shí)鐘不同步）

2012-03-30 11∶35∶34.905

2#主變比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作動(dòng)作 相對(duì)時(shí)間 5ms

2012-03-30 11∶35∶34.906

2#主變高后備，北112分 （112開(kāi)關(guān)跳開(kāi)）

2012-03-30 11∶35∶34.960

2#主變低后備，低斷路器返回 （102開(kāi)關(guān)跳開(kāi)）

2012-03-30 11∶24∶19.639

10kV母聯(lián)，備自投啟動(dòng)啟動(dòng) （備自投啟動(dòng)）

2012-03-30 11∶24∶24.642

10kV母聯(lián)，備投跳進(jìn)線二動(dòng)作動(dòng)作 （備投跳北102）

2012-03-30 11∶24∶24.643

10kV母聯(lián)，事故總信號(hào)合 （備自投動(dòng)作）

2#主變本體智能接口裝置SNTP通訊異常狀態(tài)動(dòng)作

2012-03-30 11∶35∶50.941

112智能接口裝置SNTP通訊異常告警動(dòng)作

2012-03-30 11∶35∶51.480

3 保護(hù)動(dòng)作原因分析

通過(guò)對(duì)后臺(tái)機(jī)報(bào)文分析，保護(hù)動(dòng)作時(shí)刻，站內(nèi)需要GPS對(duì)時(shí)的智能接口裝置均出現(xiàn)SNTP異常和秒脈沖中斷，SNTP即根據(jù)接受的時(shí)鐘源信息，按簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議，輸出同步信號(hào)的方式。

2#主變保護(hù)裝置所錄故障波形顯示，確實(shí)因高壓側(cè)和低壓側(cè)之間差流過(guò)大，超過(guò)保護(hù)定值（1.37A），導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查，故障發(fā)生時(shí)，天氣晴朗，無(wú)人員在2#變壓器一、二次設(shè)備上進(jìn)行工作，也未發(fā)現(xiàn)一次設(shè)備故障點(diǎn)。分析認(rèn)為GPS對(duì)時(shí)異常導(dǎo)致的裝置誤動(dòng)。

3.1 主變差動(dòng)保護(hù)裝置高低壓數(shù)據(jù)采集及同步

如圖2所示，主變兩側(cè)的電流值分別經(jīng)高壓側(cè)合并器DMU-802和低壓側(cè)智能單元DTI-801合并成SMV9-2報(bào)文后，上送至交換機(jī)，再由交換機(jī)傳送給保護(hù)裝置。目前由于這兩種設(shè)備硬件差異，在對(duì)時(shí)秒脈沖（PPS）的處理上略有不同。

當(dāng)對(duì)時(shí)裝置GPS-801一直處于衛(wèi)星同步時(shí)，將輸出脈寬為200ms的秒脈沖，失去衛(wèi)星同步時(shí)將按自身晶振計(jì)時(shí)，輸出脈寬為1us的秒脈沖，如圖3所示。因衛(wèi)星同步時(shí)輸出秒脈沖和GPS裝置按自身晶振計(jì)時(shí)輸出秒脈沖的上升沿在一定情況下可能存在一定的誤差△T。對(duì)DTI-801來(lái)說(shuō)，1us的秒脈沖在硬件上無(wú)法有效識(shí)別，而DMU-802可以正常識(shí)別，這就導(dǎo)致GPS裝置發(fā)生故障后，DTI-801設(shè)備將按裝置自身晶振進(jìn)行守時(shí)處理，和GPS裝置故障前的PPS節(jié)拍保持一致，并按此時(shí)節(jié)拍輸出SMV_1，而DMU-802將按1us脈寬的PPS節(jié)拍輸出SMV_2，如圖3所示：

3.2 保護(hù)動(dòng)作原因

查看GPS對(duì)時(shí)裝置配置時(shí)，發(fā)現(xiàn)電口和光口均配置有SNTP對(duì)時(shí)，并且全部連接到對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)。接著對(duì)連接到主鐘電口的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行抓包，發(fā)現(xiàn)主鐘、備鐘對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)形成了環(huán)路，此情況下因網(wǎng)絡(luò)流量過(guò)大，容易對(duì)電口造成沖擊，從而引起GPS裝置故障，造成智能接口裝置SNTP頻繁對(duì)時(shí)異常。從而導(dǎo)致該段時(shí)間，保護(hù)裝置接收到高、低壓側(cè)的兩路SMV報(bào)文中，同一點(diǎn)號(hào)的報(bào)文并不是同一時(shí)刻所采樣到的電流值，而是存在△T的時(shí)間差，如圖4所示。而保護(hù)裝置仍按同時(shí)刻報(bào)文給予對(duì)齊處理，從而導(dǎo)致某一時(shí)刻差流過(guò)大，超過(guò)了保護(hù)定值，致使差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

因△T的大小具有偶然性，若其足夠大，將使保護(hù)閉鎖，若其小于一定范圍內(nèi)，保護(hù)則不閉鎖。這也說(shuō)明，GPS對(duì)時(shí)裝置發(fā)生那么多故障并導(dǎo)致SNTP異常，僅這一次造成差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析，GPS對(duì)時(shí)裝置故障引起SNTP頻繁對(duì)時(shí)異常時(shí)，合并器DMU-802和智能單元DTI-801兩種硬件在對(duì)時(shí)秒脈沖（PPS）處理上的差異。造成差動(dòng)保護(hù)裝置接收到高低壓側(cè)同一點(diǎn)號(hào)的報(bào)文并不是同一時(shí)刻所采樣的電流值，而是存在時(shí)間差。而裝置仍按同時(shí)刻報(bào)文處理，從而導(dǎo)致保護(hù)裝置某一時(shí)刻差流過(guò)大，造成保護(hù)動(dòng)作。為杜絕此類(lèi)問(wèn)題再次發(fā)生，聯(lián)合廠家采取以下措施：一是對(duì)GPS對(duì)時(shí)裝置進(jìn)行重新配置，僅光口配置SNTP對(duì)時(shí)，電口不再配置，避免因主鐘、備鐘對(duì)時(shí)網(wǎng)絡(luò)形成環(huán)路，因網(wǎng)絡(luò)流量過(guò)大引起GPS裝置故障；二是對(duì)GPS對(duì)時(shí)裝置進(jìn)行程序升級(jí)，使其發(fā)生故障或重啟時(shí)，若沒(méi)有同步到衛(wèi)星時(shí)間，則不輸出秒脈沖。采取措施后，截至目前此型號(hào)保護(hù)裝置未再誤動(dòng)過(guò)。

參考文獻(xiàn)

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[3] 馮軍.智能變電站原理及測(cè)試技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2011.

作者簡(jiǎn)介：于培杰（1980-），男，河南周口人，安陽(yáng)供電公司工程師，研究方向：電力系統(tǒng)繼電保護(hù)；馬奇

（1986-），男，河南周口人，鄭州供電公司助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：陳 倩）