主变保护

抽水蓄能电站不同于常规水电站，其上库通常为人工开挖且无径流汇入，在调试初期无水可用（即缺少动力源），因此，必须要求电网向电站提供电力，保证安全可靠的厂用电和SFC电源，以完成首台机组的水泵工况调试进而完成上库蓄水。鉴此，倒送电试验势必成为抽水蓄能电站机组整组调试的第一步。 抽水蓄能电站倒送电试验是电站升压站、高压电缆（或GIL）、主变等配电设备受电并网的过程，相关保护装置（线路保护、主变保护、母线保护）带负荷校验是其中非常重要的步骤。然而，由于抽水蓄能电站的厂用电设计负载较低，不能提供上述保护装置校验所需的电流，且电站内部也无法形成环流，在以往的抽水蓄能电站倒送电试验中，主变保护、母线保护都未进行带负荷校验，对于那些仅有单回出线的电站，甚至连线路保护也未进行带负荷校验。 抽水蓄能电站高压配电设备的保护装置未带负荷校验而投入运行，将可能引发断路器误动或拒动，对电站和电网都产生较大的安全隐患。 本项目提出了一种利用外置式电容负载完成抽水蓄能电站高压配电设备保护装置带负荷校验的技术方法，彻底解决了抽水蓄能电站并网的安全隐患。

随着继电保护技术的更新换代，智能变电站中变压器保护的组成、布置、传统变电站相比产生了较大的变化,对一.次设备(断路器、隔离开关等)进行控制的智能终端采用就地布置的方式，安装各个电压等级的设备区内，与主变保护装置本体则利用光纤进行数字化的信息交互,即主变三侧开关和母联开关的智能终端分别布置在三个电压等级的设备区内，而主变保护装置仍布置在保护室内(见图1)，这样的设计有利于提高信息处理的速度及可靠性，却给主表保护调试工作带来不小的麻烦。以往传统变电站中进行主变保护跳闸矩阵的试验工作时，只需在主变保护屏前即可完成加试验量-测量跳闸出口电位一记录试验结果的一- 系列工作，试验人员两人，试验时间较短。而智能站中，由于智能终端的就地布置方式，做跳闸矩阵试验时，只能1人在主变保护装置处加试验量，1 人在后台记录试验结果同时将每次跳开的开关重新合上，另3人分别在各电压等级设备区观察相应开关的动作情况，并且按复归按钮为下一次试验做准备，增加了人员配置，也增加了开关分合次数，同时大大降低了工作效率。因此智能变电站主变保护跳闸矩阵试验需要一种新的工具或试验方法能够避免开关实际动作，从而降低试验时间和减少试验人员数量。 该技术成果填补了智能变电站中分布式布置保护装置校验仪器的空白，已获得国家发明专利和国家实用新型专利授权证书，取得了巨大的经济效益和社会效益。基于光纤传输的分布式跳闸矩阵校验仪的成功研制，对智能变电站主变保护的稳定可靠运行起到了重要作用。缩短了保护校验时间，使主变保护能够更早地投运，从而缩短了停电时间，保障了社会用电需求。

2014年3月110kV仙庵站母线PT断线，由于风电场上网导致主供轻载造成备投误动，合上备用开关又由于开关分位没有判PT断线造成距离加速误动，造成该站和两个风电场失压；500kV榕江站合上线路开关时，由于电压空开没有投入，导致距离保护加速误动作；某500kV站合上变高开关也因为电压空开没有投入，导致距离保护加速误动作。现有备自投PT断线判据在轻载时失效。保护在开关分位时，没有判PT断线，当备自投、遥控、手动合闸时都会引起手合加速动作，现有保护无法满足既要合闸于故障跳闸又要合闸于PT断线闭锁保护的矛盾。按照《静态备用电源自动投入装置技术条件》的要求，“当电压互感器二次回路断线时，装置不应动作，并发出断线信号”。而按目前各主流厂家备自投的逻辑设计，在主供线路轻载时均无法防止PT断线导致的装置误动。按照GB/T 14285—2006《继电保护和安全自动装置技术规程》4.1.11条款要求，“保护在电压断线、失压时，应发告警信号，并闭锁可能误动作的保护”。而按目前各主流厂家线路和主变保护的逻辑设计，在开关分位时二次空开跳闸，合上开关将导致装置加速误动。随着绿色能源的大量投入使用而导致主供线路轻载现象突出。现有的备自投装置、线路及主变保护在PT断线时自身和配合上都存在问题，希望通过深入分析并提出新的PT三相断线判据，解决上述家族性隐患是本项目研究的重点，同时在开关击穿和防止PT断线过流保护误动提出措施。

随着经济发展，主变容量的逐步增大，若要满足第2条原则，需过流定值要大于1.2倍的主变额定电流（假设为3500A）。而若要满足第4条原则，需过流定值要小于一个电流值（假设为2000A），那么既要大于3500又要小于2000，发生矛盾，定值无法取值。也就是当作为10kV出线远后备保护保证灵敏度（第4条）与供电可靠性（第2条）有冲突时，我们自行规定按照供电可靠性考虑（即按第2条躲过主变10kV侧额定电流,也就是取值3500A,但此时不满足第4条原则）。而现有电网目前相对薄弱，10kV线路平均长度约18公里，线路末端故障时，如出现开关拒动，因故障电流相对较小（假设为2000A），配置的主变低后备复压闭锁过流保护（假设为3500A，因为故障电流2000<3500,没有达到动作值）无法动作，故障一直持续并扩大，引发更为严重的设备事故。为解决这一技术难题，需要深入研究大容量主变的供电能力与线路远后备保护灵敏度之间的矛盾。所以，开展突变量启动在大容量主变保护中的应用研究。

变电站的设备屏往往具有多路跳闸出口，尤其是母线保护、主变保护、低周减载、振荡解列等保护及自动装置的设备屏，其具备的跳闸出口数量有几十条之多。而在实际工作中往往需要在相关一次设备不停电的情况下进行定期检验、升级等工作，调试人员只能利用万用表逐个地测量出口压板电位变化，来验证保护及自动化设备动作逻辑是否合理、出口是否正确。用方用表进行测试，存在的问题很多：如单人不易操作、费时费力：使用过程中，容易出现用错挡位造成直流短路或接地，甚至误跳开关设备等。如果出口压板在15个以上的话，整个测试过程将持续几十分钟时间，有的保护十秒钟就已经整组复归了，必须重新加入测试数据才能进行测量，这样更增加了测试的时间。有时因为出口端子的相似性，可能造成测错出口，从而得出错误的结果，经判定后还要重新进行测试，这也是试验过程中经常遇到的问题。复杂的母差保护，有多达二十几种试验逻辑，每一种逻辑都有不同的出口方式，用万用表需要测量上千次压板电位变化，工作量巨大。 本次科技项目的研究目的是设计一款多路出口监视仪，批量判断设备屏的出口压板的出口状态，并通过发光二极管直观地显示出来。本项目可用于变电站内的继电保护装置设备屏。该多路出口监视仪基本能解决继电保护装置出口回路定检时间过长问题。项目创新点：实现了保护小室继电保护装置出口状态的同时监测，一台多路出口监视仪同时监测12路跳闸出口状态，通过级联更可连接24路、36路跳阀出口状态的同时监测。

该项目从根本上解决了主变保护（包括综自及数字化）的极性测试问题，准确、快速、直观地反映极性正确与否。它缩短了工作时间，提高了工作效率，杜绝了人工误判断，降低了电网事故风险。该项目集合目前全部变压器的接线方式和大部分主流厂家主变保护原理的计算后台。现场测试分析不受技能水平高低的限制，只需通过观察主变各侧相位补偿后的失量关系，便可给出正确的结论。依靠技术创新提升了工作效率，缩短了设备投运测试时间，提高了电网安全可靠运行水平。测试分析报告一改往常单一数据表格的形式，升级为不仅有数据还有图形与差流大小形式多样的新报告格式，给审核、查询以及培训都带来一定益处。该成果2013年12月申请计算机软件著作权，2014年5月27获得国家知识产权局计算机软件著作权登记证书授权。在中电联EPTC数据库全国电力职工技术成果进行检索，未找到相应的内容，具有推广价值。

7月7日，山西大同110千伏西韩岭变电站1号主变保护传动结束，标志着山西电网首台110千伏变压器带电更换继电保护装置工作圆满完成。