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

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 、 無暫態(tài)磁飽和問題 、 動態(tài)測量范圍大 、 頻率相應(yīng)寬 、 抗電磁干擾強 、 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 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)驗不足 , 導(dǎo)致在試運 行期間發(fā)生多起交流濾波器保護動作跳閘事件 , 本 文以江陵換流站交流濾波器保護動作為例介紹 OCT 在應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及處理方法 。1事故情況簡介具體情況如下 :a. 2004年 2月 9日 63號交流濾波器母線

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

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

4、ED (跳開 5253開關(guān) 。從故障錄波圖上可以看到 , A 相差動電流和電 流 I_DIFF_L1的有效值持續(xù)越限 (當(dāng)時差動電流越 限整定值的變化為 100 103A 時間達 22ms (差流 動作延時定值是 15ms 。 因此 , 該保護的軟件功能 正常實現(xiàn) 。 事后 , ABB 技術(shù)人員檢查一次設(shè)備 , 認為 一次設(shè)備沒有問題 , 問題出在 OCT 測量采集信號的 準(zhǔn)確性上 , 采取的處理措施是將濾波器母線差動 保 護的動作延時定值 由 15ms 改 為 25ms , 以 求 可 更 大程度地躲過由于測量不準(zhǔn)確而引起的保護誤動 。b. 2月 12日 62號交流濾波器母線差動保護動 作跳

5、閘情況分析 。05:045611、 5612ACF 跳閘 , 5221、 5222開 關(guān) 跳 閘 , 5631、 5632ACF 自動投運 , 直流系統(tǒng) 450MW 運 行正常 。 事件記錄顯示屏顯示如下信號 :05:04:52987F2A AC FILTER PROTECTION Z2BUS DIFFERENTIAL TRIP PHASE A (交流濾波 器母線差動保護啟動跳閘 , 動作相為 A 相 ;05:04:54021A2AC YARD BREAKER WA. W4.Q2OPENED (跳開 5222開關(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 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)擾動而使交流濾波器差動保護 跳閘事件 , 對 OCT 在電力系統(tǒng)現(xiàn)場運行中使用出現(xiàn)的問題進行了研究 , 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 、 信號傳送板 ; 提高 定值 , 躲過導(dǎo)致故障的尖脈沖 ; 以及通過修改軟件 , 在軟件中判斷過濾掉尖脈沖 。 并根據(jù)實踐

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 ; 開關(guān) ; 跳閘 中圖分類號 :TM 452+.93文獻標(biāo)識碼 :B文章編號 :1006-6047(2006 07-0101-03收稿日期 :2005-08-22修回日期 :2006-01-04電 力 自 動 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 相差動電流和電 流 I_DIFF_L1的有效值持續(xù)越限 (當(dāng)時差動電流越 限整定值的變化為 100 103A 時間達 38ms (差流 動作延

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

9、 運行正常 。 事件記錄顯示 屏顯示如下信號 :19:47:59126F2A AC FILTER PROTECTIONZ2.Z11DIFFERENTIAL CURRENT TRIP PHASE C (5611交流濾波器差動保護動作跳閘 , 動作相為 C 相 ;從 故 障 錄 波 圖 上 可 以 看 到 , C 相 差 動 電 流 I_DIFF_L1的有效值持續(xù)越限值為 112193A (當(dāng)時 差動電流越限整定值為 100A , 時間達 252ms (差 流動作延時定值是 250ms 。 因此 , 該保護的軟件 功能正確實現(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 產(chǎn)生差動電流來啟動跳閘 。 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)定沒有突變量 , 于是懷疑是 OCT 的測量回路出現(xiàn)異常 。 于是 , ABB 技術(shù)人員在 2月 20日對 AFP1/2/3軟件進行了重 載 , 新軟件增加了對濾波器 OCT 的濾波采集 , 當(dāng)啟 動故障錄波時會采集 OCT 的電流量 (Z1-T1/T2/T3/T4, Z2-T1/T2/T3, Z3-T1/T2/T3/T4 。更新軟件后通過測試發(fā)現(xiàn) :在正常運行時 OCT 采集的電

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

12、00A , 此時雖然尖脈沖已經(jīng)消失 , 但 保護仍然會啟動跳閘 , 實際上這種情況屬于保護誤 動作 2-3。4解決辦法為避免上述情況有以下 3種方案 :a. 修改所有的傳輸過程中的接口板 、信號傳送 板 , 提高整個信號傳輸回路的穩(wěn)定性 , 避免出現(xiàn)瞬時 尖脈沖的情況 ;b. 提高定值 , 直至能夠躲掉該尖脈沖 ;c. 通過修改軟件 , 在軟件中判斷過濾該尖脈沖 。 對于方案 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 板 , 仍然無法避免交流濾波器保護誤跳閘的情況 , 如 果要想進一步優(yōu)化 , 就需要更改電路板的設(shè)計 , 在目 前這種情況下

13、, 要想短時間內(nèi)實現(xiàn)是不現(xiàn)實的 。方案 b 是一個典型的治標(biāo)不治本的方案 , 定值 太高會降低保護的靈敏度 , 有可能真的發(fā)生故障了 保護也不能動作 。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行時過濾掉測量回路中產(chǎn)生 的尖脈沖 , 同時在真正出現(xiàn)故障時也能夠準(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 軟件 , 新軟件邏輯如圖 2所示 。從圖中可以看出 :新軟件增加了一個瞬時值的 判斷條件 , 20A , ,第 26卷電 力 自 動 化 設(shè) 備圖 1原交流濾波器差動保護軟件邏輯圖Fig.1The original so

14、ftware logic of ACfilter differential protection實測差動電流I_DIFF 1差動跳 閘出口DIFF_TRIPI_DIFF_REF2400A I_DIFF_REF1延時跳閘值 100A 0.0555520個采樣周期的值取和 T_DIFF_REF1跳閘延時 250ms Delay 60MSEC20個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保護軟件邏輯圖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 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判別該時刻的差動電流 I_DIFF 瞬時值也同時大于 100A 才能動作出口 。 這樣就幾乎可以完全避免瞬 時出現(xiàn)尖脈沖而造成保護誤動作 8-10。 參考文獻 :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 , 2001, 28(2 :14-18.SHANG Qiu-feng , WANG Ren-zhou , YANG Yi-han. Application o

19、f optical current transducer in electric power system J . Journal of North China Electric Power University , 2001, 28(2 :14-18. 2易本順 , 劉延冰 , 阮芳 . 光學(xué)電流傳感器現(xiàn)場運行性能分析 J . 中國電機工程學(xué)報 , 1997, 17(2 :138-140.YI Ben-shun , LIU Yan-bing , RUAN Fang. Analysis of capabilities of optical current transducer in local

20、e running J . Proceedings of the CSEE , 1997, 17(2 :138-140.3易本順 . 光電式互感器的研究和發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 J . 武漢大學(xué)學(xué)報 , 2002, 27(1 :57-62.YI Ben-shun. Research and development of optical current transducer and its application in power system J . Wuhan Uni-versity Journal , 2002, 27(1 :57-62.4王政平 , 康崇 , 張雪原 , 等 . 光學(xué)

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