故障分量负序方向保护算法的改进唐绪峰1，代凤鸣2 (1.三峡开发总公司梯调中心(筹),湖北宜昌443002;
2.葛洲坝二江电厂,湖北宜昌443002) 摘要：通过对一次微机发电机匝间保护误动的有关数据进行分析，对故障分量负序方向保护在算法和逻辑的优化改进提出了一些建议。关键词：负序方向保护；发电机匝间保护；改进1事故简介发电机变压器单元接线联220kV母线。当一条220kV线路B相出口处遭雷击，线路保护动作50ms切除故障，重合不成功后三跳。同时，两台机组的匝间保护均误动作(匝间信号灯和突变方向灯均亮)，导致这两台机组解列灭磁停机。这两台机组的保护为微机发变组保护。对于微机型故障分量负序方向保护，滤取负序分量和基波分量是由软件来实现的，并且有频率跟踪技术自动适应系统频率的变化，这对防止保护在外部系统的暂态过程中误动有很大的作用。但如果保护的算法和逻辑存在缺陷，仍然会误动。2故障分量负序方向保护保护采用转子二次谐波电压故障分量与机端负序功率方向故障分量原理反应发电机内部不对称故障。由于保护反应的是故障分量，对于匝数较少的匝间故障或靠近中性点侧的相间故障也具有较高的灵敏度。动作判据为：式中：ΔIf2为转子二次谐波电流故障分量，ΔU2为机端负序电压故障分量。ΔS2为机端负序功率方向故障分量。保护以转子二次谐波电流突变量和负序电压突变量作为启动量。进入故障处理程序后，首先检测相电流，以判别发电机是解列状态还是并列状态，若是解列状态，仅需计算转子二次谐波电流突变量和负序电压突变量；若是并列状态，还需计算机端负序功率故障分量的方向，判别是系统故障还是发电机内部故障。保护各有关分量的算法如下： 3故障数据分析从保护报告及信号可以看出，保护是在线路故障切除时启动，进入了并列故障处理程序，由于突变方向ΔS2误动而判为正方向，导致保护误出口。因为保护记录下了故障前后机端电压电流的采样值，才得以对保护误动的原因做进一步的分析。从图1中可以看出，采样时刻的第9、10、11三点计算的ΔS2为正，保护判为区内故障，不可避免要动作。原因有两个：一是采样时刻的第9、10、11三点也正是线路切除故障的时刻，这从波形图中看得很清楚。此种暂态过程的采样数据将影响保护运算结果；二是计算ΔS2时取用机端电压电流的数据窗太长，达3个周波。而线路故障从发生到完全切除也只2.5个周波。也就是说，在计算ΔS2时至少有三点要用到两个暂态过程的采样数据，那么，计算的这三点ΔS2的结果就有很大的随机性，或正或负，如果保护正好在此时判ΔS2(两点)的方向时，保护就失去了方向性。从上述分析可以得出结论，该保护的突变负序方向组件在区外故障暂态过程中，特别是在切除区外故障暂态过程中容易误动作，说明它的算法和流程都存在缺陷，必须加以改进。4改进方案针对保护存在的问题，应从以下几个方面解决。(1)缩短计算ΔS2用的数据窗。一旦保护启动，就将启动前一周波的电流(压)作为负荷电流(压)并固定，作为突变量计算公式中的减数。ΔU(k)＝U(k)-U(mod(k/12)-12)。(2)尽量降低区外故障暂态过程数据对保护计算的影响。将保护启动后5ms的ΔI2(ΔU2)数据不用。即比原算法推迟10ms。(3)加大保护对ΔS2检测的次数，确保ΔS2确实为正方向时，保护才能出口。为此，在对ΔS2进行判断时由原来的判2点改为判连续4点。(4)在对ΔS2进行判断时如果连续2点非正，保护被闭锁1/2s。这样可以有效地防止切除外部故障时保护误动作。(5)如果保护既不出口，也未被闭锁，保护将不断计算，2/3个周波后，保护返回。(6)保护灵敏角改为75°。有利于减小非周期分量对保护的影响。采取以上措施后，对保护带来两方面的影响。一是保护的动作时间延长，总出口时间为35ms(原为20ms)。为了确保保护的正确动作，牺牲一点时间也是值得的；二是当外部故障时，如果保护还没有返回，又发生了内部故障，保护将拒动。这种几率很小。综合考虑，还是利大于弊。5结束语成套的微机发变组保护设备目前已得到广泛的应用。为了使这种保护更加成熟，我们要及时分析保护在运行中暴露出来的问题，举一反三，总结经验，在运行中不断完善。相信其高可靠性和优越的性价比将在电力生产中得到更广泛的应用。
