0引言
隨著我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)程度越來越強(qiáng)，單機(jī)容量越來越大，經(jīng)濟(jì)效益得到了極大的提高，同時(shí)也對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行和保護(hù)提出了更高的要求。為此，2002年初國(guó)家電力公司頒發(fā)了138號(hào)文《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求繼電保護(hù)實(shí)施細(xì)則》（以下簡(jiǎn)稱《反措實(shí)施細(xì)則》），對(duì)線路、母線、主變壓器及發(fā)電機(jī)變壓器組（以下簡(jiǎn)稱發(fā)變組）保護(hù)裝置提出了一些新的反措要求，提出對(duì)主變壓器及100MW以上機(jī)組實(shí)行雙主雙后雙套化配置，對(duì)繼電保護(hù)提出了更高的要求，為主設(shè)備保護(hù)的研究和發(fā)展提出了新的課題。為此，有關(guān)電力公司組織主設(shè)備保護(hù)研發(fā)運(yùn)行管理方面的專家，認(rèn)真學(xué)習(xí)和研討，并結(jié)合長(zhǎng)期主設(shè)備保護(hù)的實(shí)踐和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，為認(rèn)真落實(shí)《反措實(shí)施細(xì)則》提出了一整套解決方案，供主設(shè)備保護(hù)設(shè)計(jì)和制造等部門參考。
由于《反措實(shí)施細(xì)則》和以往的設(shè)計(jì)思路有較大的差別，因此在保證機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，必須采用與時(shí)俱進(jìn)、實(shí)事求是的態(tài)度認(rèn)真解決由此引起的相關(guān)技術(shù)問題。主設(shè)備保護(hù)，包括變壓器和發(fā)變組保護(hù)，因其設(shè)備本身的復(fù)雜性，保護(hù)品種眾多，如一套完整的300MW機(jī)組有三四十種主后備保護(hù)，電壓互感器（TV）、電流互感器（TA）有一二十組，保護(hù)出口信號(hào)達(dá)六七十種，工程中還有新上工程與改造工程之分，按《反措實(shí)施細(xì)則》實(shí)現(xiàn)雙主雙后雙套化配置后，會(huì)帶來許多設(shè)計(jì)、配置等問題，有的在執(zhí)行《反措實(shí)施細(xì)則》時(shí)由于對(duì)主設(shè)備保護(hù)復(fù)雜性不太了解，產(chǎn)生了認(rèn)識(shí)“誤區(qū)”。只有認(rèn)真分析《反措實(shí)施細(xì)則》，全面理解主設(shè)備保護(hù)配置，才能消除“誤區(qū)”，使主設(shè)備保護(hù)的安全性、可靠性真正得到全面提高。
1配置經(jīng)驗(yàn)回顧總結(jié)
一套完整的300MW機(jī)組保護(hù)，包含發(fā)電機(jī)保護(hù)、升壓主變壓器保護(hù)、高壓廠用變壓器（以下簡(jiǎn)稱高廠變）保護(hù)及并勵(lì)方式的勵(lì)磁變壓器保護(hù)。這些主要設(shè)備的保護(hù)按作用可分為短路故障保護(hù)和異常運(yùn)行保護(hù)。反應(yīng)短路故障的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，主保護(hù)是滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，以zui快速度有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備；后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。表1和表2對(duì)發(fā)電機(jī)和主變壓器保護(hù)作了簡(jiǎn)單描述和歸類。
按照有關(guān)技術(shù)規(guī)程及反措條例，各大電力設(shè)計(jì)院幾十年的經(jīng)驗(yàn)積累，主設(shè)備保護(hù)有過幾次的“四統(tǒng)一”典型設(shè)計(jì)。1999年電力規(guī)劃設(shè)計(jì)總院聯(lián)合六大設(shè)計(jì)院編制的300MW機(jī)組數(shù)字保護(hù)典型設(shè)計(jì)方案，具有以下顯著特點(diǎn)。
1.1大機(jī)組主保護(hù)雙重化且回路獨(dú)立
當(dāng)發(fā)電機(jī)與主變壓器之間沒有斷路器時(shí)，裝設(shè)發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)、變壓器縱差保護(hù)以及發(fā)變組大差動(dòng)保護(hù)。若它們之間有斷路器，發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)和主變壓器差動(dòng)保護(hù)分別裝設(shè)雙套。從而發(fā)電機(jī)和主變壓器的主保護(hù)都是雙重化的。
配置時(shí)，發(fā)電機(jī)縱差、主變壓器差動(dòng)及高廠變差動(dòng)與發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)置于不同的柜體，且它們的TA二次回路設(shè)計(jì)時(shí)也予以獨(dú)立，即從輸入回路到出口回路同一元件的雙重化的主保護(hù)回路*獨(dú)立，保護(hù)的可靠性得到了保證。
1.2后備保護(hù)保護(hù)機(jī)組本身
有關(guān)規(guī)程明確指出，大機(jī)組所在電廠一般出線為220kV及以上電壓等級(jí)，這些母線和線路均要求配置雙套快速主保護(hù)，其近后備保護(hù)也比較完善，不再需要發(fā)變組保護(hù)為其提供遠(yuǎn)后備。因此發(fā)變組保護(hù)的后備保護(hù)，其作用僅僅是作為發(fā)變組主保護(hù)的后備保護(hù)，且是*的。
1.3加強(qiáng)主保護(hù)、簡(jiǎn)化后備保護(hù)
由于在大機(jī)組上推廣了主保護(hù)雙重化，后備保護(hù)動(dòng)作機(jī)會(huì)大大減少。近幾年保護(hù)裝置運(yùn)行情況分析表明，發(fā)電機(jī)、變壓器各種后備保護(hù)正確動(dòng)作率比較低，如低阻抗保護(hù)，正確動(dòng)作率僅30％。一些專家特別提出了加強(qiáng)主保護(hù)、簡(jiǎn)化后備保護(hù)的意見。實(shí)踐也表明，這是一條簡(jiǎn)明實(shí)用的原則，兼顧了保護(hù)可靠性和安全性的要求。
1.4主后備保護(hù)回路獨(dú)立
按有關(guān)規(guī)程發(fā)變組保護(hù)中的后備保護(hù)是近后備作用，是當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)再起保護(hù)作用的。為提高其可靠性，主保護(hù)和后備保護(hù)宜做到回路彼此獨(dú)立。
在工程設(shè)計(jì)時(shí)，差動(dòng)保護(hù)用TA與后備保護(hù)用TA是獨(dú)立的，它們的其他保護(hù)回路也*獨(dú)立。晶體管型和集成電路型保護(hù)用硬件搭建，主后備保護(hù)回路*獨(dú)立顯而易見，“四統(tǒng)一”數(shù)字保護(hù)典型設(shè)計(jì)中主后備保護(hù)分別置于不同的柜中，全部回路*獨(dú)立。
結(jié)合以上幾點(diǎn)可以知道，對(duì)于發(fā)電機(jī)相間故障，配置有2套*獨(dú)立的主保護(hù)和與之又獨(dú)立的后備保護(hù)（變壓器保護(hù)也是如此），這種配置稱為“雙主一后”配置原則，保護(hù)的可靠性得到了充分保證。
實(shí)際工程中，以上幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)得到了設(shè)計(jì)制造部門的廣泛認(rèn)可，甚至100MW機(jī)組保護(hù)大都也是這樣的配置原則。
2《反措實(shí)施細(xì)則》要求及分析
2.1目的要求
《反措實(shí)施細(xì)則》2.11條指出，繼電保護(hù)雙重化配置是防止因保護(hù)裝置拒動(dòng)而導(dǎo)致系統(tǒng)事故的有效措施，同時(shí)又可大大減少由于保護(hù)裝置異常、檢修等原因造成一次設(shè)備停運(yùn)現(xiàn)象。雙套化配置的保護(hù)裝置之間不應(yīng)該有任何電氣，每套保護(hù)裝置的交流電壓、交流電流應(yīng)分別取自TV和TA互相獨(dú)立的繞組，還應(yīng)充分考慮到運(yùn)行和檢修時(shí)的安全，當(dāng)運(yùn)行中的一套保護(hù)因異常需要退出或檢修時(shí)，不影響另一套保護(hù)正常運(yùn)行。
《反措實(shí)施細(xì)則》對(duì)100MW及以上容量的發(fā)變組數(shù)字保護(hù)特別提出了在雙重化前提下的雙套化配置要求。每套保護(hù)均含完整的主保護(hù)及后備保護(hù)，能反應(yīng)被保護(hù)設(shè)備的各種故障及異常狀態(tài)，并能動(dòng)作于跳閘或信號(hào)。
歸納起來有以下2點(diǎn)：
a.必須配置雙套保護(hù)且相互獨(dú)立；
b.每一套主后備保護(hù)必須完整，且能真正承擔(dān)主后備保護(hù)功能，以備獨(dú)立運(yùn)行。
可以看出，《反措實(shí)施細(xì)則》提出“一套”的概念就是一整套能夠承擔(dān)機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行的保護(hù)裝置。在一套內(nèi)，必須具有完整的差動(dòng)保護(hù)配置和后備保護(hù)配置，并且差動(dòng)保護(hù)和后備保護(hù)必須能真正完成相應(yīng)的功能，即規(guī)程指出的，主保護(hù)是短路故障的快速保護(hù)，后備保護(hù)當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)還能起保護(hù)作用。
2.2TA，TV的配置要求
《反措實(shí)施細(xì)則》明確指出雙重化的雙套保護(hù)之間不應(yīng)有電氣，TA及TV要相互獨(dú)立。但在一套保護(hù)裝置中的主后備保護(hù)的TA是否要獨(dú)立，按照雙套化實(shí)施的初衷是為了讓每一套保護(hù)能獨(dú)立運(yùn)行，則規(guī)程要求它們宜相互獨(dú)立以提高其可靠性。但由于雙套化配置，這樣要求將會(huì)使TA回路數(shù)增加至難以接受。因此，結(jié)合國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，考慮到TA回路較簡(jiǎn)單可靠，一套保護(hù)的主后備保護(hù)可共用TA回路。這樣在每一電壓等級(jí)側(cè)只需要配置2組TA回路，分別供2套保護(hù)用。
但在廠變高壓側(cè)還存在問題。*，廠變高壓側(cè)在沒有實(shí)行雙套化時(shí)，就需配置2組保護(hù)用TA，一組大變比TA是按主變壓器短路容量校核的，供主變差動(dòng)或發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)用；另一組小變比TA按廠變短路容量校核，供廠變差動(dòng)及其后備保護(hù)用。雙套化后，按每套保護(hù)獨(dú)立原則，廠變高壓側(cè)保護(hù)用TA就需配置4組，還有錄波用TA和計(jì)量用TA，成本高，沒有安裝空間。解決方法之一是大小變比TA合二為一，用一個(gè)中間變比值TA代替，這還需各方面專家計(jì)算論證。
關(guān)于TV配置，要做到每套保護(hù)交流電壓取自獨(dú)立的TV，方法一是直接增加TV數(shù)，成本翻倍；方法二是增加一個(gè)二次繞組，使TV二次側(cè)由2個(gè)增加到3個(gè)繞組，這在新上工程可行，改造工程更換TV不太現(xiàn)實(shí)；方法三是配置熔斷器，相對(duì)簡(jiǎn)單，但改造工程時(shí)也須重新鋪設(shè)電纜，在3Uo零序電壓回路上也不適宜。
匝間保護(hù)若采用零序電壓原理，須在機(jī)端設(shè)立一個(gè)TV，其一次中性點(diǎn)與發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)相連。若需雙套化，須再增加一組這樣的TV繞組，方法同上。
2.3主后備保護(hù)其他回路的獨(dú)立要求
按表1、表2可知，這里的主后備保護(hù)是指發(fā)電機(jī)內(nèi)部相間短路時(shí)差動(dòng)主保護(hù)和過流（或復(fù)合電壓過流）等后備保護(hù)，變壓器內(nèi)部相間和接地短路時(shí)差動(dòng)主保護(hù)和各側(cè)繞組過流（或復(fù)合電壓過流）等相間短路后備保護(hù)及零序過流等接地短路后備保護(hù)。按照雙套化配置要求，每套保護(hù)含有完整的主后備保護(hù)，使其可以單獨(dú)運(yùn)行，這必然要求每套保護(hù)中的主后備保護(hù)回路彼此獨(dú)立，以提高可靠性。TA二次回路因成本昂貴，且認(rèn)為其可靠性較高，主后備保護(hù)共用一組TA。但保護(hù)裝置內(nèi)的主后備保護(hù)回路必須獨(dú)立，因?yàn)檫@些回路一般包含電源、濾波、采樣、出口等，遠(yuǎn)比TA回路復(fù)雜，見圖1。主后備保護(hù)共用保護(hù)回路的后果是，若因上述保護(hù)共用回路出現(xiàn)問題使主保護(hù)拒動(dòng)，后備保護(hù)也會(huì)拒動(dòng)，根本不滿足規(guī)程對(duì)主后備保護(hù)的要求。
對(duì)于目前個(gè)別的主后備保護(hù)一體化設(shè)計(jì)思想，即把發(fā)變組保護(hù)都做在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，主后備保護(hù)共用一組TA、一套電源和CPU硬件系統(tǒng)，若需雙重化再?gòu)?fù)制一套。這種配置嚴(yán)重違背了繼電保護(hù)有關(guān)規(guī)程，也不符合《反措實(shí)施細(xì)則》有關(guān)條例。因?yàn)檫@樣的雙套化配置，其每一套都是不完整的。在2套并列運(yùn)行且都正常時(shí)，只是2套中的主保護(hù)能真正起作用（在主后備保護(hù)原理上互補(bǔ)的保護(hù)區(qū)內(nèi)除外），若其中一套主保護(hù)硬件回路出現(xiàn)問題，共用此回路的后備保護(hù)也有問題，實(shí)際上是“雙主無后”的配置，可靠性不如*獨(dú)立的“雙主一后”配置方案。若因某種原因，需一套保護(hù)單獨(dú)運(yùn)行，同樣的分析道理可以知道，此時(shí)只是其中主保護(hù)能真正起作用。這樣后備保護(hù)不管是雙套運(yùn)行還是單套運(yùn)行，結(jié)果都是形同虛設(shè)，只有誤動(dòng)的機(jī)會(huì)。
2.4主保護(hù)雙重化配置要求
配置發(fā)電機(jī)差動(dòng)、變壓器差動(dòng)和發(fā)變組差動(dòng)保護(hù)，從功能上分析已經(jīng)使發(fā)電機(jī)和變壓器主保護(hù)雙重化，這也是《反措實(shí)施細(xì)則》頒布前對(duì)于發(fā)變組單元接線主保護(hù)雙重化的配置原則?，F(xiàn)在的問題是*雙套化后，每套保護(hù)內(nèi)是否還需要這樣的雙重化配置或全部發(fā)電機(jī)變壓器均雙重化配置。本文認(rèn)為因某種原因若需要一套保護(hù)獨(dú)立運(yùn)行，其運(yùn)行的時(shí)間可能較長(zhǎng)，大機(jī)組單套保護(hù)還是需要這樣主保護(hù)雙重化配置，容量可以從300MW以上開始。當(dāng)然，這里的主保護(hù)雙重化，必須做到保護(hù)回路的相互獨(dú)立，否則毫無意義。
2.5一些特殊保護(hù)只能配置單套
目前轉(zhuǎn)子接地保護(hù)大多采用注入式和乒乓式，由于保護(hù)原理的要求，這兩種保護(hù)均不能雙套化，否則會(huì)相互影響導(dǎo)致測(cè)量失誤。若采用一套運(yùn)行一套備用，需要時(shí)再相互切換的方式，必須在設(shè)計(jì)時(shí)考慮好回路，保證帶電切換時(shí)的安全性和保護(hù)裝置的可靠性。
對(duì)于其他注入式保護(hù)，如定子注入式接地保護(hù)，因其能在啟停機(jī)時(shí)對(duì)定子繞組起到單相接地故障檢測(cè)，國(guó)外應(yīng)用十分普遍，國(guó)內(nèi)有的部門也在研究開發(fā)，若要求雙套化，也存在同樣問題。
非全相保護(hù)和失靈啟動(dòng)保護(hù)，《反措實(shí)施細(xì)則》給出了詳細(xì)的構(gòu)成原理，只是非常復(fù)雜，并且提出這兩種保護(hù)由于其重要性只配置一套。
這些只能運(yùn)行一套的保護(hù)，如何與雙套化運(yùn)行的其他保護(hù)配合，設(shè)計(jì)運(yùn)行部門也應(yīng)予以關(guān)注。
2.6雙套化后對(duì)保護(hù)裝置的性能要求
雙套化配置后，保護(hù)數(shù)量翻了一倍，誤動(dòng)的機(jī)率增加了一倍，對(duì)保護(hù)裝置的防誤動(dòng)性能提出了*的要求，否則機(jī)組保護(hù)的正確動(dòng)作率會(huì)更低。同樣對(duì)于防拒動(dòng)而言，由于存在每套保護(hù)單獨(dú)運(yùn)行的要求，每套保護(hù)的防拒動(dòng)性能要求也一點(diǎn)沒有降低。這些都給主設(shè)備保護(hù)研發(fā)制單位提出了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。如何應(yīng)用《反措實(shí)施細(xì)則》更好地為電力系統(tǒng)服務(wù)，是設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行部門共同關(guān)心的課題。
2.7數(shù)字保護(hù)N-2的可靠性要求
《反措實(shí)施細(xì)則》從保護(hù)機(jī)組安全的角度提出了雙套化要求，其實(shí)質(zhì)是全面提高保護(hù)的安全性和可靠性，將原來數(shù)字保護(hù)已有的N-1硬件可靠性的要求提高到N-2的水平。在《反措實(shí)施細(xì)則》實(shí)施以前，數(shù)字保護(hù)已經(jīng)全面推廣N-1可靠性要求。在單一裝置硬件故障時(shí)，不會(huì)使機(jī)組失去保護(hù)，不會(huì)影響機(jī)組運(yùn)行?！斗创雽?shí)施細(xì)則》實(shí)施后，將大機(jī)組保護(hù)可靠性的要求提高到N-2，充分反映國(guó)家電力公司對(duì)大型機(jī)組運(yùn)行安全性的重視。
3數(shù)字保護(hù)雙套化實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案
3.1數(shù)字保護(hù)配置上的幾個(gè)“誤區(qū)”
數(shù)字保護(hù)和傳統(tǒng)保護(hù)相比有許多特點(diǎn)，其中之一是信息共享，同一套硬件系統(tǒng)可以完成多個(gè)保護(hù)功能甚至全部保護(hù)功能。但由于此特點(diǎn)，用同一硬件實(shí)現(xiàn)的各保護(hù)存在“一損俱損”的現(xiàn)象，主保護(hù)因某一回路故障（如電源）而拒動(dòng)，后備保護(hù)也起不了替補(bǔ)作用，可靠性顯然不如傳統(tǒng)積木式組合的保護(hù)高。但也沒有必要一套硬件僅完成一種保護(hù)功能。要辯證合理地利用數(shù)字保護(hù)的硬件系統(tǒng)，做到硬件某一回路損壞時(shí)，保護(hù)仍能滿足規(guī)程需要即可。
因此在數(shù)字保護(hù)執(zhí)行雙套化要求時(shí)，應(yīng)該防犯以下幾種“誤區(qū)”。
a.“誤區(qū)”1：同樣的保護(hù)置于同一套硬件系統(tǒng)之中。由于通道、數(shù)據(jù)、軟件均相同，其計(jì)算結(jié)果必然相同，起不了互補(bǔ)的作用，效果只等同于一套該保護(hù)。
如根據(jù)配置要求，需要配置2套發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)，設(shè)計(jì)時(shí)此2套發(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)避免放置于同一硬件中。因?yàn)樵谕挥布蟹胖迷俣嗟陌l(fā)電機(jī)差動(dòng)保護(hù)，如果是相同原理，也只相當(dāng)于配置了一套。
b.“誤區(qū)”2：同一硬件系統(tǒng)中放置主后備全套保護(hù)。由于在一套硬件中完成的所有保護(hù)都共享該套硬件，如硬件發(fā)生故障可能失去所有的保護(hù)。在享有數(shù)字保護(hù)大資源的同時(shí)，也必須意識(shí)到數(shù)字保護(hù)大資源所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。國(guó)內(nèi)外大都實(shí)行楊奇遜院士提出的多層硬件系統(tǒng)分解這種風(fēng)險(xiǎn)辦法，這能更好地為變壓器和發(fā)電機(jī)等一次設(shè)備服務(wù)。
為了說明這種風(fēng)險(xiǎn)的存在，以一種情況為例。如果一機(jī)組從保護(hù)配置安全性、可靠性出發(fā)，需要配置30種保護(hù)，但如果采用圖2（a）的方法，將全部30種保護(hù)都置于一套硬件中，顯然不能夠獨(dú)立地承擔(dān)保護(hù)機(jī)組安全的重任，因?yàn)樵倏煽康挠布矔?huì)發(fā)生故障，一旦某一硬件回路發(fā)生故障，機(jī)組將*失去保護(hù)功能。采用規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)、分解風(fēng)險(xiǎn)的方法將同樣的30種保護(hù)合理地分布于2個(gè)不同硬件系統(tǒng)中，如圖2（b）所示，不但實(shí)現(xiàn)同樣的保護(hù)配置，而且能*規(guī)程的要求。
3.21x4模式實(shí)現(xiàn)雙套化
數(shù)字保護(hù)的硬軟件技術(shù)發(fā)展很快，許多制造主設(shè)備保護(hù)的公司都具備了將全套保護(hù)置于同一硬件系統(tǒng)的能力。這時(shí)很容易忽視一些原則，使得有些保護(hù)配置方法表面上看起來雙套化了，而仔細(xì)推敲卻違背《反措實(shí)施細(xì)則》。如圖3所示是一種極容易引起概念模糊的方案。圖中，假如某300MW發(fā)電機(jī)組需要30種保護(hù)，現(xiàn)將全套保護(hù)置于同一硬件系統(tǒng)，如A柜所示，然后又復(fù)制到B柜。
表面看，保護(hù)品種數(shù)目滿足了雙套化的要求，因?yàn)樵贏，B柜中都包含機(jī)組所需的30種保護(hù)配置。但是，其中的任何一個(gè)柜（A柜或B柜）都不能單獨(dú)成為滿足規(guī)程要求的保護(hù)裝置，因此，圖3并不是《反措實(shí)施細(xì)則》中真正意義上的“雙套”配置，其實(shí)是剛滿足規(guī)程要求的“一套”配置。
主后備保護(hù)一體化裝置要實(shí)現(xiàn)《反措實(shí)施細(xì)則》的雙套方案，必須按照?qǐng)D4的解決方法。即采用A，B，C，D4個(gè)工程柜的方案。A，B柜構(gòu)成完整的一套，C，D柜構(gòu)成另一套，合起來組成雙套配置。將圖4的模式簡(jiǎn)稱為1x4模式，該模式適用于主后備保護(hù)一體化裝置。
僅用A，B，C3個(gè)柜也不能滿足獨(dú)立雙套要求。因?yàn)閺谋Ｗo(hù)品種組合看A，B，C柜方案滿足雙套要求了，但由于現(xiàn)場(chǎng)不可能提供*獨(dú)立的3套TA及TV，A，B，C柜中必有一個(gè)柜（如C柜）的TA，TV和其他的一個(gè)柜（如A柜）或2個(gè)柜（A，B柜）公用，當(dāng)公用回路發(fā)生故障時(shí)，仍然達(dá)不到《反措實(shí)施細(xì)則》規(guī)定的可停柜檢修的目的。
顯然圖4的解決方案占用了大量的柜空間，成本高，同時(shí)TA必須承擔(dān)2個(gè)柜（如A，B柜）的負(fù)載，TA大量復(fù)用，一定程度上降低了保護(hù)的安全性，在實(shí)際應(yīng)用中并不可取。
3.32+2模式實(shí)現(xiàn)雙套化
數(shù)字保護(hù)技術(shù)的發(fā)展，高集成的硬件完成主后備全套保護(hù)是容易的，但存在巨大的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)該從滿足規(guī)程要求出發(fā)，采用主后備保護(hù)分布配置規(guī)避高集成度帶來的風(fēng)險(xiǎn)。
長(zhǎng)期以來，在主設(shè)備保護(hù)中形成了“強(qiáng)化主保護(hù)，簡(jiǎn)化后備保護(hù)”的設(shè)計(jì)思想，其指導(dǎo)思想是強(qiáng)化機(jī)組中起主導(dǎo)作用的主保護(hù)，如差動(dòng)、定子接地、過電壓、失磁等，簡(jiǎn)化起后備作用的保護(hù)。同時(shí)指出，由于機(jī)組的故障非常復(fù)雜，實(shí)際故障過程遠(yuǎn)沒有分析準(zhǔn)確完整，因此，鼓勵(lì)不同原理和方案的互補(bǔ)型保護(hù)同時(shí)應(yīng)用，zui大限度地保護(hù)機(jī)組安全。
同時(shí)，主保護(hù)和后備保護(hù)的合理分開和相互獨(dú)立，有利于保護(hù)的安全性。
針對(duì)某300MW機(jī)組，單套需要配備發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)、變壓器差動(dòng)、發(fā)變組差動(dòng)、發(fā)電機(jī)裂相差動(dòng)、單元件橫差、過電壓、過勵(lì)磁、負(fù)序過流、反時(shí)限負(fù)序過流等保護(hù)。下面分析如何從可靠性角度分配所配置的保護(hù)。
由于發(fā)變組差動(dòng)和發(fā)電機(jī)差動(dòng)、變壓器差動(dòng)保護(hù)之間存在互補(bǔ)性；發(fā)電機(jī)裂相差動(dòng)和單元件橫差保護(hù)之間存在互補(bǔ)性；過電壓和過勵(lì)磁之間存在互補(bǔ)性；負(fù)序過流、反時(shí)限負(fù)序過流之間存在互補(bǔ)性；等，如果在保護(hù)配置時(shí)照顧到保護(hù)原理之間的這種互補(bǔ)，在總配置不變的條件下，可以達(dá)到以*的配置完成zui可靠的機(jī)組保護(hù)的目的。
圖5是這一設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)（圖5（a）為滿足《反措實(shí)施細(xì)則》的一套完整保護(hù)，（b）為滿足《反措實(shí)施細(xì)則》的另一套保護(hù)）。在A柜中，采用兩層獨(dú)立的硬件系統(tǒng)，在A柜的一個(gè)硬件系統(tǒng)中分配有發(fā)電機(jī)差動(dòng)、變壓器差動(dòng)、發(fā)電機(jī)裂相差動(dòng)、過電壓、負(fù)序過流等保護(hù)，而在另外一個(gè)硬件系統(tǒng)中分配有發(fā)變組差動(dòng)、單元件橫差、過勵(lì)磁、反時(shí)限負(fù)序過流等保護(hù)。當(dāng)A柜中任何一層硬件系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，快速保護(hù)依然存在，并且后備保護(hù)也存在，這時(shí)仍然是一套主后備完整的保護(hù)。再加上B柜的相同配置，依然有獨(dú)立的三重快速保護(hù)對(duì)機(jī)組起保護(hù)作用。因此對(duì)機(jī)組的保護(hù)仍然是十分安全和可靠的。將圖5模式簡(jiǎn)稱為2+2模式，該模式適用于主后備保護(hù)分布配置的裝置。
不同原理的兩套保護(hù)實(shí)現(xiàn)雙套化鼓勵(lì)采用不同原理的產(chǎn)品共同構(gòu)成滿足《反措實(shí)施細(xì)則》雙套化的解決方案，對(duì)機(jī)組更安全。
3.BB，Siemens雙套化方案
ABB構(gòu)成一套保護(hù)經(jīng)常采用Reg216+216C或Reg216+316方式，因此構(gòu)成滿足《反措實(shí)施細(xì)則》的解決方案，見圖6。
Siemens在規(guī)避高集成風(fēng)險(xiǎn)方面一直做得比較好，在分配保護(hù)時(shí)已經(jīng)將保護(hù)分置于不同的硬件回路中，這樣能更好地保護(hù)機(jī)組安全。當(dāng)然，硬件過于分散成本會(huì)大大提高，安全性的提高也不再明顯。
3.6如何判定雙套化滿足《反措實(shí)施細(xì)則》
從上面的多項(xiàng)分析可以看出，各種雙套化方案是否滿足《反措實(shí)施細(xì)則》，不僅要看配置的數(shù)目，還需具體分析，數(shù)字保護(hù)必須要規(guī)避高集成度帶來的風(fēng)險(xiǎn)。更簡(jiǎn)單的判別方法是，在進(jìn)行保護(hù)方案設(shè)計(jì)時(shí)將設(shè)計(jì)過程分成兩部分完成。
a.在保護(hù)配置設(shè)計(jì)時(shí)，以一套保護(hù)設(shè)計(jì)為指導(dǎo)思想，此時(shí)設(shè)計(jì)應(yīng)*原規(guī)程要求，考核這一套能否長(zhǎng)期、獨(dú)立、完整、安全地完成保護(hù)功能。如能夠，則這就是完整的一套保護(hù)裝置。
b.將上述的一套再重復(fù)配置，即雙套化。
經(jīng)過以上兩步考慮，可以zui大限度地規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，避免一些認(rèn)識(shí)上的誤區(qū)。
4結(jié)論
《反措實(shí)施細(xì)則》提出了雙套化的配置要求，且每套保護(hù)必須具有完整的獨(dú)立的主后備保護(hù)配置，同時(shí)要求每套保護(hù)之間電氣上要*分開和獨(dú)立，提高對(duì)機(jī)組的保護(hù)能力以及單套保護(hù)裝置獨(dú)立運(yùn)行能力。對(duì)實(shí)現(xiàn)上述目的的實(shí)現(xiàn)過程，應(yīng)該加強(qiáng)設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、管理各部門協(xié)調(diào)完善，使保護(hù)裝置真正做到安全可靠，為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行作出貢獻(xiàn)。就此分析得出以下幾點(diǎn)結(jié)論。
a.2個(gè)和多個(gè)相同保護(hù)置于同一數(shù)字保護(hù)硬件中，效果等同于一個(gè)保護(hù)。
b.主后備全套保護(hù)置于一套硬件系統(tǒng)，實(shí)際上是一套不完整的保護(hù)，不能起到主后備作用，是不符合規(guī)程要求的。
c.主后備保護(hù)一體化裝置的雙套化不滿足《反措實(shí)施細(xì)則》的要求。
d.2+2模式適用于大容量主設(shè)備繼電保護(hù)，它滿足《反措實(shí)施細(xì)則》雙套化要求，滿足繼電保護(hù)規(guī)程要求。
e.《反措實(shí)施細(xì)則》實(shí)際上將數(shù)字保護(hù)原來推行的N-1的可靠性要求，提高到了N-2，以保證機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
f.數(shù)字保護(hù)應(yīng)全面分析保護(hù)配置和保護(hù)裝置可靠性的關(guān)系，以保證機(jī)組的安全。
建議雙套后TA，TV的共用及保護(hù)的增多帶來的其他管理、運(yùn)行問題應(yīng)引起足夠關(guān)注，要組織專題研究。
另外，對(duì)新建工程和改造工程需區(qū)別對(duì)待。對(duì)那些做不到電氣上*獨(dú)立的雙套保護(hù)的改造工程，就不應(yīng)強(qiáng)求雙主雙后雙套化配置，而應(yīng)集思廣益充分做好單套保護(hù)的安全性和可靠性，否則會(huì)給運(yùn)行和管理帶來許多不便。
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