陳澤升

（國網新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山064309）

0 引言

潘家口電廠變頻器為高-高接線方式，2號機發(fā)變組保護改造前裝置型號為DRS COMPACT2，由于變頻器抽水啟動過程中產生大量諧波干擾，尤其以3次諧波為主，影響裝置內部對主變低壓側接地保護功能的邏輯判斷。改造前保護作用于報警，變頻器抽水啟動時會發(fā)報警信息，影響工作人員對事故的判斷，也會對值守人員的監(jiān)盤造成誤導。本文提出主變低壓側接地保護功能優(yōu)化，對2號機保護裝置進行改造，利用不同于目前裝置的邏輯算法，排除3次諧波分量對主變低壓側接地保護的干擾，根據設備試運后效果分析，同時優(yōu)化閉鎖邏輯，解決了變頻器抽水啟動該保護誤報警問題，實現主變低壓側接地保護功能正常投入和應用。

1 實施背景

潘家口電廠目前使用的繼電保護裝置是DRS COMPACT2系列產品，至今已運行11年之久，逐漸暴露出設備老化、超周期運行以及設計缺陷等問題，尤其以主變低壓側接地保護最為嚴重，幾年前出現過在變頻器抽水啟動過程中，由于3次諧波分量的干擾，造成主變低壓側接地保護動作，跳開主變高壓側開關的情況。為避免不正常動作事件的再次發(fā)生，目前潘家口電廠主變低壓側接地保護僅投入報警信號，但變頻器抽水啟動時仍會發(fā)出報警信息，在一定程度誤導值守人員的監(jiān)盤，也會影響工作人員對“主變低壓側接地保護”判斷的準確性。

根據現場統計，潘家口電廠變頻器抽水啟動過程中主變低壓側接地保護誤報警率較高，達到80%以上，如抽水啟動成功后不及時復歸報警信號，抽水運行中，若發(fā)生主變低壓側接地故障，將不能及時發(fā)現。鑒于該型號繼電保護裝置的特點，頻繁復歸此信號存在復歸按鈕卡澀后，裝置進入調試模式，容易引起保護誤動作跳閘，產生設備事件。主變低壓側接地保護報警及動作的正確性，直接影響主變設備的安全運行，因此研究主變低壓側接地保護功能邏輯的優(yōu)化，消除3次諧波分量造成的誤報警或誤動作，對保障機變組安全運行具有重要意義。

2 問題原因排查及功能優(yōu)化

采集變頻器啟動過程中保護裝置錄取的主變低壓側接地保護報警時的波形，如圖1所示，進行頻譜分析，查找報警原因。

圖1 主變低壓側接地保護報警時波形

從圖2波形頻譜分析結果可以看出，主要包含2種頻率分量，較大的頻率分量為150Hz電壓分量，其幅值約為74V（有效值52V），較小的頻率分量是55Hz分量，幅值約為13.4V（有效值9.47V）。主變低壓側接地保護整定的定值為：零序電壓動作值16V，報警的原理是因為所采用的相量算法，受3次諧波影響較大，相量計算結果超過定值而導致報警。

圖2 對波形頻譜分析結果

原裝置內部的邏輯計算設計時，沒有考慮3次諧波對此保護的干擾，在算法上只設置了報警及跳閘的定值，沒有區(qū)分工頻分量和其他諧波分量，導致潘家口電廠主變低壓側接地保護在變頻器啟動（變頻器輸出側斷路器05手車開關合位）時，由于零序電壓值達到動作值而發(fā)生誤報警及動作。

為消除3次諧波分量對主變低壓側接地保護的影響，重新設計保護邏輯，在此基礎上使用改進后的相量算法，在計算過程中，區(qū)分出工頻分量和其他諧波分量，在改造后PCS-985GW裝置中，只需考慮工頻零序分量的電壓值即可，通過裝置計算，零序電壓不再受3次諧波的干擾。為達到優(yōu)化的效果，裝置中引入全波傅氏算法來進行計算，這種算法的優(yōu)勢在于，計算后能很好的濾除3次諧波，從而消除3次諧波對主變低壓側接地保護的影響。

將改造前變頻器啟動過程中的波形重新錄入優(yōu)化后的保護裝置，在整個啟動過程中的波形下，主變低壓側接地保護未發(fā)出報警及跳閘信號，但需要進一步通過改造后試運來驗證。

3 結合現場優(yōu)化閉鎖邏輯

保護改造后試運，通過觀察裝置仍然一定程度存在上述問題，不能完全排除3次諧波干擾，即零序電壓會升高到保護啟動值，但未達到報警延時，為了保證徹底解決主變低壓側接地保護誤發(fā)報警信號的情況，同時設計一套閉鎖方式，即：變頻器抽水啟動過程（05手車開關合位）中，將主變低壓側接地保護可靠閉鎖，而變頻器不啟動（05手車開關分位）時，此保護正常投入。

改造后的保護裝置對程序采用非開放式，即不能擅自修改閉鎖邏輯。如果只修改控制字，將是一個非常復雜的過程，即在變頻器啟動（05手車開關合位）時將控制字設置在“0”，在變頻器不啟動（05手車開關分位）時將控制字設置在“1”，這個方法不能解決此問題，還可能造成其他問題的出現。如果要解決此問題，需增加閉鎖邏輯，就要從軟件程序上入手，將05手車開關合位信號接入裝置，在裝置收到05手車開關合位信號時，不啟動主變低壓側接地保護功能，在裝置沒有收到05手車開關合位信號時，此保護功能正常投入，程序設計邏輯框圖如圖3所示。

圖3 程序設計邏輯框圖

4 實施效果

本文通過優(yōu)化保護功能及閉鎖邏輯解決了此問題，投運后主變低壓側接地保護再無誤報警現象發(fā)生。

5 總結

使用高-高接線方式的變頻器，在抽水啟動過程中不可避免的出現3次、5次及多次諧波的干擾，其中以3次諧波為主，由于3次諧波的零序特性，使變頻器啟動過程中零序電壓達到主變低壓側接地保護定值，而使此保護受干擾誤報警動作現象。本文提出的保護功能及閉鎖邏輯優(yōu)化很好地解決了主變低壓側接地保護誤報警問題，對存在類似問題的其他單位提供了一個很好的借鑒材料，同時提高本廠保護裝置的動作正確性。