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【摘要】简述西河电站110KV线路微机保护针对实际应用配置情况的选择，从系统发生故障时该保护动作实例，分析动作情况，提出改进措施。
【关键词】微机保護;配置;动作分析;改进措施
1.前言
西河水电站（以下简称西电）安装有两台单机为20MW的混流式水轮发电机组。110KV升压站采用单母线接线方式，如图1所示。其中113DL、114DL分别为两台机组并网点，111DL为110KV线路断路器。110KV高压线路采用的是南京自动化设备总厂WXB-11型微机保护装置。该装置设有高频、距离、零序、综重四种保护，而根据西电所上地方网保护匹配情况及网架实际状况，只投入了距离、零序保护。
图1
2.WXB-11保护配置情况分析
WXB-11线路微机保护装置采用多单片机并行工作式的硬件结构，装置设置了四个硬件完全相同的CPU插件，每个插件独立完成一种保护功能。四个插件中如有一个损坏，不影响其他三种保护的工作。由于每个单片机只承担一种保护功能，因而保护速度等指标有所提高。另外本装置各CPU插件设有自诊断程序，能够发现故障及时自诊断检出，并发出信号。
2.1 该保护装置设计配置情况
该保护装置设计有高频、距离、零序、综重四种保护。高频保护由CPU1实现，由高频距离和高频零序组成。其距离元件和零序方向元件与装置中距离保护和零序保护完全独立，提高了装置的可靠性。距离保护由CPU2实现，它是由三段式相间距离和三段式接地距离构成，分别用以切除相间故障和单项接地故障。零序保护由CPU3实现，由四段全项运行时的零序保护和两段非全项运行时的不灵敏段零序保护构成。综合重合闸保护由CPU4实现。
上述保护都能独立选项，相互之间没有依赖关系。跳闸出口开放回路采用三取二方式，任何一个CPU测量元件动作均需要另一个CPU的启动元件动作才能出口，因此任何一个CPU不正常都不会造成误跳闸，有效提高了保护装置的可靠性。该装置还具有故障滤波、故障测距等功能;并存储有多套保护定值可以根据网架变化而及时调用。
2.2 根据实际状况，该保护装置现场实际应用中的选择情况
该保护设置原设计按照西电电力通过110KV西大线上省电网的情况设置的，而实际上由于种种原因西电是通过110KV西大线在地方电网上运行，上网方式是从原上网线路110KV西永线中截取了一段T接在对侧电站大堡电站出口开关上，如图2所示，原西永线线路保护变成了现西大线线路保护。因而保护配置选择也做出了相应改变。
图2
首先看高频保护，高频保护是将线路两端电气量转换为高频电流信号，利用输电线路构成高频通道。将高频信号传送到对端进行比较来决定动作与否的一种继电保护。对于西电110KV输电线路，由于西大线线路对侧大堡电站没有装设与WXB-11型高频保护相匹配的保护装置，因此高频保护没有投入。
同时综重保护是当系统出现非永久性瞬时故障时，保护动作线路断电，经过短暂时间故障点电弧自动熄灭绝缘恢复后，自动合闸恢复系统运行。考虑到地方电网系统事故较多，网架薄弱;再加之本线路接永乐变电站段为防止线路被盗，一直带电。在此线路上发生故障，可能引起保护动作，容易混淆保护动作原因。作为发电厂从保护设备的角度考虑，没有投入综重保护。
其次由于地方110KV电网为中性点直接接地电网，正常运行及相间短路时没有零序电压和零序电流，当发生单相或两相接地短路故障时出现零序电压和零序电流。
因中性点直接接地电网发生接地短路时，故障点处零序电压最高，并逐步衰减至变压器中性点处即为零，所以110KV西大线路以零序电流保护作为线路接地短路的基本保护。当线路发生接地故障时产生的零序电流达到动作电流整定值及时限整定值，保护出口分闸111DL切断故障。同时为防止CT断线时零序电流保护误动，装置还设置了3U0突变量闭锁元件。
同时距离保护是反映故障点至保护安装处之间的距离，并根据距离的大小确定动作时限的保护。为满足电力系统稳定性对快速切断故障的要求，扩大保护范围提高灵敏性。因此110KV西大线路以距离保护和零序保护作为构成线路保护的主保护。
WXB-11型线路保护装置距离保护由三段式相间距离和三段式接地距离构成，分别用以切断相间故障和单相接地故障。当110KV西大线路发生故障后，该装置距离保护启动，CPU2插件中相电流突变量元件启动，再由两相差突变量元件选相。当判断为相间故障时执行相间距离逻辑，当判断为接地故障时执行接地距离逻辑。根据选相结果计算故障环路的测量阻抗，若故障为三相短路时，阻抗继电器在偏移三段内，立即发永跳令分闸111DL切断故障;若发生单相接地故障，保护同时计算两个健全相对地及相间阻抗，当任一阻抗的电阻分量突变后至整定时限持续不变，确认健全相又发生故障，保护出口分闸111DL切断故障。且在本线路任何保护动作跳闸时，距离保护均给出测量结果。
3.保护动作情况分析
110KV西大线WXB-11型线路微机保护装置投运以来，保护动作正确可靠，故障测距基本准确，能有效反映出故障信息，方便分析、查找、迅速处理故障。
但投运以来的长期实践发现，在微机保护动作跳线路出口开关111DL时，不能联跳发变组出口开关113DL、114DL，则机组不能在调速器作用下迅速关回导叶，拉回空载;带负荷较高时往往使机组过速停机，对电站高转速机组受创较重。
从保护设备的角度考虑，需在微机保护动作跳线路出口开关111DL的同时，联跳发变组出口开关113DL、114DL。当微机保护动作跳线路开关全站甩负荷时，运行机组步进电机调速器读取发变组出口开关跳闸信息，调速器作用迅速关回导叶，使机组拉回空载。为有效解决存在的问题，我认为可以将线路微机保护与发变组保护做有机联系，特提出线路微机保护动作时联跳发变组出口开关的技术改进措施。 4.技术改进措施
4.1 技术改进实施方案
WXB-11型线路微机保护通过11#插件上三跳切机接点实现。分别引至微机保护装置端子N86、N88。如图3所示：
图3
可将此接点分别引入西电两台机组出口开关跳闸回路，即可实现微机保护动作联跳发变组出口开关的要求。如图4所示：
图4
4.2 可行性分析
首先，让我们认识运行机组甩负荷时对机组各部件造成的严重危害。机组甩负荷时，由于水力转矩及惯性作用，造成机组转速急剧升高，而机组转速升高又导致机组电压的升高，机组电压的升高使机组各部绝缘受损，减少使用寿命;同时机组转速升高使机组转动部件离心力急剧增加，从而增加机组的振动与摆度，导致机组各部件轴承损坏，基础螺丝松动，涡壳及尾水管产生裂纹等，给机组造成很大的机械损伤。因而需极力避免过速事件的发生。
从地方电网实际运行情况看，由于地方电网网架薄弱，系统事故较为频繁，微机保护动作几率较高，从西电机组实际状况来看，机组属于高水头高转速（额定转速为600转/分）机组，经常过速对机组极为不利。
而西电保护原配置情况是，线路微机保护与发变组保护互相独立，线路微机保护动作，网上负荷全部甩掉，由于机械惯性作用机组频率突升。而此时机组出口断路器不跳闸，机组调速器只能判断此种现象为频率波动，调节速度不能满足导叶回关，而人为判断操作根本来不及。发生此类事故时，只有当高负荷运行机组过速值达到过速保护动作整定值时，运行机组才能过速保护动作紧急事故停机。由此可见，实现微机保护动作同时联跳发变组出口开关，即可有效防止线路事故时造成的机组频繁过速;又可在机组负荷不高时由于调速器同时作用，维持机组空载运行，有效防止人为误判断和误操作。充分证明此项技术改进是必要可行的。
4.3 可靠性论证
西电机组配套的微机調速器是PBT-100型步进电机式微机调速器，它是读取发变组出口开关113（114）DL跳闸信号时，步进电机迅速作用于机械开限、电气开限自动压回空载开度，使导叶迅速回关，维持机组空载运行。实现技术改进后，当线路故障，微机保护动作跳111DL的同时联跳发变组113（114）DL，机组调速器读取113（114）DL跳闸信息，迅速参与调节将机组自动压回空载开度。这就将线路微机保护与机组保护有机联系起来，有效防止了机组遭受频繁过速重创。
前面谈到西电保护原配置情况是，线路微机保护与发变组保护相互独立。在实现技术改进后，原保护配置情况没有根本性变化，既不会对线路微机保护与发变组保护造成任何其他影响，又顺利实现了微机保护动作联跳发变组开关。保障了此项技术改进的安全可靠性。
5.结束语
目前微机保护装置受条件制约还没有充分发挥其功能。装置为保证当某一保护功能退出时不影响QDJ三取二闭锁正常工作，高频、综重保护插件投入运行状态，但其保护压板在退出位置。若西电机组直接上省网，则高频、综重保护投入，本装置成为一套功能完备的保护。若西电机组继续在地方电网上运行，建议将T接线处空载的线路截断，确保装置保护动作的正确性。
作者简介：赵勇（1972—），男，四川人，助理工程师，主要研究方向：电气工程自动化。
【关键词】微机保護;配置;动作分析;改进措施
1.前言
西河水电站（以下简称西电）安装有两台单机为20MW的混流式水轮发电机组。110KV升压站采用单母线接线方式，如图1所示。其中113DL、114DL分别为两台机组并网点，111DL为110KV线路断路器。110KV高压线路采用的是南京自动化设备总厂WXB-11型微机保护装置。该装置设有高频、距离、零序、综重四种保护，而根据西电所上地方网保护匹配情况及网架实际状况，只投入了距离、零序保护。
图1
2.WXB-11保护配置情况分析
WXB-11线路微机保护装置采用多单片机并行工作式的硬件结构，装置设置了四个硬件完全相同的CPU插件，每个插件独立完成一种保护功能。四个插件中如有一个损坏，不影响其他三种保护的工作。由于每个单片机只承担一种保护功能，因而保护速度等指标有所提高。另外本装置各CPU插件设有自诊断程序，能够发现故障及时自诊断检出，并发出信号。
2.1 该保护装置设计配置情况
该保护装置设计有高频、距离、零序、综重四种保护。高频保护由CPU1实现，由高频距离和高频零序组成。其距离元件和零序方向元件与装置中距离保护和零序保护完全独立，提高了装置的可靠性。距离保护由CPU2实现，它是由三段式相间距离和三段式接地距离构成，分别用以切除相间故障和单项接地故障。零序保护由CPU3实现，由四段全项运行时的零序保护和两段非全项运行时的不灵敏段零序保护构成。综合重合闸保护由CPU4实现。
上述保护都能独立选项，相互之间没有依赖关系。跳闸出口开放回路采用三取二方式，任何一个CPU测量元件动作均需要另一个CPU的启动元件动作才能出口，因此任何一个CPU不正常都不会造成误跳闸，有效提高了保护装置的可靠性。该装置还具有故障滤波、故障测距等功能;并存储有多套保护定值可以根据网架变化而及时调用。
2.2 根据实际状况，该保护装置现场实际应用中的选择情况
该保护设置原设计按照西电电力通过110KV西大线上省电网的情况设置的，而实际上由于种种原因西电是通过110KV西大线在地方电网上运行，上网方式是从原上网线路110KV西永线中截取了一段T接在对侧电站大堡电站出口开关上，如图2所示，原西永线线路保护变成了现西大线线路保护。因而保护配置选择也做出了相应改变。
图2
首先看高频保护，高频保护是将线路两端电气量转换为高频电流信号，利用输电线路构成高频通道。将高频信号传送到对端进行比较来决定动作与否的一种继电保护。对于西电110KV输电线路，由于西大线线路对侧大堡电站没有装设与WXB-11型高频保护相匹配的保护装置，因此高频保护没有投入。
同时综重保护是当系统出现非永久性瞬时故障时，保护动作线路断电，经过短暂时间故障点电弧自动熄灭绝缘恢复后，自动合闸恢复系统运行。考虑到地方电网系统事故较多，网架薄弱;再加之本线路接永乐变电站段为防止线路被盗，一直带电。在此线路上发生故障，可能引起保护动作，容易混淆保护动作原因。作为发电厂从保护设备的角度考虑，没有投入综重保护。
其次由于地方110KV电网为中性点直接接地电网，正常运行及相间短路时没有零序电压和零序电流，当发生单相或两相接地短路故障时出现零序电压和零序电流。
因中性点直接接地电网发生接地短路时，故障点处零序电压最高，并逐步衰减至变压器中性点处即为零，所以110KV西大线路以零序电流保护作为线路接地短路的基本保护。当线路发生接地故障时产生的零序电流达到动作电流整定值及时限整定值，保护出口分闸111DL切断故障。同时为防止CT断线时零序电流保护误动，装置还设置了3U0突变量闭锁元件。
同时距离保护是反映故障点至保护安装处之间的距离，并根据距离的大小确定动作时限的保护。为满足电力系统稳定性对快速切断故障的要求，扩大保护范围提高灵敏性。因此110KV西大线路以距离保护和零序保护作为构成线路保护的主保护。
WXB-11型线路保护装置距离保护由三段式相间距离和三段式接地距离构成，分别用以切断相间故障和单相接地故障。当110KV西大线路发生故障后，该装置距离保护启动，CPU2插件中相电流突变量元件启动，再由两相差突变量元件选相。当判断为相间故障时执行相间距离逻辑，当判断为接地故障时执行接地距离逻辑。根据选相结果计算故障环路的测量阻抗，若故障为三相短路时，阻抗继电器在偏移三段内，立即发永跳令分闸111DL切断故障;若发生单相接地故障，保护同时计算两个健全相对地及相间阻抗，当任一阻抗的电阻分量突变后至整定时限持续不变，确认健全相又发生故障，保护出口分闸111DL切断故障。且在本线路任何保护动作跳闸时，距离保护均给出测量结果。
3.保护动作情况分析
110KV西大线WXB-11型线路微机保护装置投运以来，保护动作正确可靠，故障测距基本准确，能有效反映出故障信息，方便分析、查找、迅速处理故障。
但投运以来的长期实践发现，在微机保护动作跳线路出口开关111DL时，不能联跳发变组出口开关113DL、114DL，则机组不能在调速器作用下迅速关回导叶，拉回空载;带负荷较高时往往使机组过速停机，对电站高转速机组受创较重。
从保护设备的角度考虑，需在微机保护动作跳线路出口开关111DL的同时，联跳发变组出口开关113DL、114DL。当微机保护动作跳线路开关全站甩负荷时，运行机组步进电机调速器读取发变组出口开关跳闸信息，调速器作用迅速关回导叶，使机组拉回空载。为有效解决存在的问题，我认为可以将线路微机保护与发变组保护做有机联系，特提出线路微机保护动作时联跳发变组出口开关的技术改进措施。 4.技术改进措施
4.1 技术改进实施方案
WXB-11型线路微机保护通过11#插件上三跳切机接点实现。分别引至微机保护装置端子N86、N88。如图3所示：
图3
可将此接点分别引入西电两台机组出口开关跳闸回路，即可实现微机保护动作联跳发变组出口开关的要求。如图4所示：
图4
4.2 可行性分析
首先，让我们认识运行机组甩负荷时对机组各部件造成的严重危害。机组甩负荷时，由于水力转矩及惯性作用，造成机组转速急剧升高，而机组转速升高又导致机组电压的升高，机组电压的升高使机组各部绝缘受损，减少使用寿命;同时机组转速升高使机组转动部件离心力急剧增加，从而增加机组的振动与摆度，导致机组各部件轴承损坏，基础螺丝松动，涡壳及尾水管产生裂纹等，给机组造成很大的机械损伤。因而需极力避免过速事件的发生。
从地方电网实际运行情况看，由于地方电网网架薄弱，系统事故较为频繁，微机保护动作几率较高，从西电机组实际状况来看，机组属于高水头高转速（额定转速为600转/分）机组，经常过速对机组极为不利。
而西电保护原配置情况是，线路微机保护与发变组保护互相独立，线路微机保护动作，网上负荷全部甩掉，由于机械惯性作用机组频率突升。而此时机组出口断路器不跳闸，机组调速器只能判断此种现象为频率波动，调节速度不能满足导叶回关，而人为判断操作根本来不及。发生此类事故时，只有当高负荷运行机组过速值达到过速保护动作整定值时，运行机组才能过速保护动作紧急事故停机。由此可见，实现微机保护动作同时联跳发变组出口开关，即可有效防止线路事故时造成的机组频繁过速;又可在机组负荷不高时由于调速器同时作用，维持机组空载运行，有效防止人为误判断和误操作。充分证明此项技术改进是必要可行的。
4.3 可靠性论证
西电机组配套的微机調速器是PBT-100型步进电机式微机调速器，它是读取发变组出口开关113（114）DL跳闸信号时，步进电机迅速作用于机械开限、电气开限自动压回空载开度，使导叶迅速回关，维持机组空载运行。实现技术改进后，当线路故障，微机保护动作跳111DL的同时联跳发变组113（114）DL，机组调速器读取113（114）DL跳闸信息，迅速参与调节将机组自动压回空载开度。这就将线路微机保护与机组保护有机联系起来，有效防止了机组遭受频繁过速重创。
前面谈到西电保护原配置情况是，线路微机保护与发变组保护相互独立。在实现技术改进后，原保护配置情况没有根本性变化，既不会对线路微机保护与发变组保护造成任何其他影响，又顺利实现了微机保护动作联跳发变组开关。保障了此项技术改进的安全可靠性。
5.结束语
目前微机保护装置受条件制约还没有充分发挥其功能。装置为保证当某一保护功能退出时不影响QDJ三取二闭锁正常工作，高频、综重保护插件投入运行状态，但其保护压板在退出位置。若西电机组直接上省网，则高频、综重保护投入，本装置成为一套功能完备的保护。若西电机组继续在地方电网上运行，建议将T接线处空载的线路截断，确保装置保护动作的正确性。
作者简介：赵勇（1972—），男，四川人，助理工程师，主要研究方向：电气工程自动化。