岳珂
（四川川投田湾河开发有限责任公司 四川成都 600015）
摘要：随着微机继电保护的广泛应用，其微机保护的硬件的工作原理也需要引起特别关注，通过一起微机母线差动保护误动的案例，分析了微机继电保护的模数转换系统当相邻两个通道的前一个通道模拟量超过一定幅值时切换到后一个通道时会使后一个通道误差很大，并提出了改进措施，为同类型的微机母线保护提供了有益的借鉴。
关键词：保护动作；差动误动；模数转换；完善产品
引言
仁宗海水电厂是四川田湾河流域的龙头水电厂，装机容量240MW（单机容量120MW），2009年11月第一台机组投入商业运行。仁宗海电厂220KV开关站主接线方式：只有一段母线，母线上挂有1号主变间隔、2号主变间隔、母线PT间隔、仁田线间隔、金仁线间隔，如图1所示。220KV母线保护为双重配置，两套保护都配置的是WMH-800型单机箱型的保护装置，保护配置有母线差动、失灵和电压闭锁。
1 事件经过
2011年10月28日7点，仁宗海电厂在进行仁宗海开关站母线全停电倒闸操作，运行人员在依次把1号主变间隔、2号主变间隔、金仁线间隔分别断开后，2011年10月28日7点57分在进行仁田线断路器分闸操作后随即报220KV母线保护（WMH-800单机箱型）A、B套差动保护动作，保护出口，但此时站内220KV母线相关间隔都已退出，所以无间隔跳闸发生。
图2 微机保护硬件示意图
3）把相关数据资料给生产厂家后，厂家根据数据分析给出的回复：差动动作的原因是由于I1a电流的增大，而I1a电流的增大是受3U0的影响，当3U0电压采样值大于100V时对I1a电流通道的影响比较大。该电厂采用的保护装置为WMH-800母差保护装置（一个机箱），采样通道的排列顺序为Ua、Ub、Uc、3U0、I1a、I1b、………。每个模拟量经交流变换、低通滤波和采样保持后，由多路转换开关切换后接入A/D。多路转换开关是由数字信号控制模拟信号通断的一种电路，在两个模拟通道的切换过程中，如果前一通道的模拟量值超过一定的范围，切换间隔时间前一通道在A/D转换回路产生的电压信号不能完全放电，就会对下一通道的采样产生影响。所以确定问题出在低通滤波和多路模拟开关上。
3 原因分析
1）微机保护的数据采集系统主要是模拟量输入变换与低通滤波回路、采样保持与多路转换、模数转换（A/D）系统等功能模块，其作用是完成将所检测的模拟输入量（如：电流、电压）准确的转换为微机所需的数字量，如图2所示。微机保护要从被保护设备的电流互感器、电压互感器取得电流、电压信号（5A或1A、100V）进一步变换为±5V或±10V范围内的电压信号，供微机保护的模数转换芯片使用。
2）简化起见，分析一个两用通道的模数转换系统，电路图如图3所示。
图3中R1、R2、R11、R22是滤波电阻，阻值是4KΩ；C1、C2、C11、C22是滤波电容，容量0.047μF；R3是多路模拟开关的等效电阻，约为300Ω；C3是多路模拟开关和运算放大器引脚及其连线对地的分布电容，约为100pF，而C3正是引起这种现象的主要原因。
当通道1切换到通道2时，C3电压为通道1反馈的电压，由于R22>>R3，切换后短时间内主要是C3向C22充电。因C22>>C3，C3上电压变化的时间常数主要是由C3和R3决定，约为0.03μS。加上多路模拟开关的切换时间，切换后不到2μS时间内C22和C3的电压便基本平衡。这时C3上的电荷大多数转移到C22上，使C22和C3的电压都基本一致。这之后，C22和C3通过R22和R11向C11和信号源放电，其时间常数主要有C22，C11，R22，R11决定，约数百微秒。这就说明了多路模拟开关的输出电压跌落到一定程度后有一个衰减速度变慢的现象。
所以，当模拟量超过一定范围的一个通道切换到另一个通道后，多路模拟开关和运算放大器引脚及其连线对地分布电容上的电压与输入电压不同，便会引起滤波电容上电容的一些变化，而滤波电容一些变化的衰减速度很慢，最终造成分布电容不能被完全放电使得A/D转换的存在一定的误差。
4 解决措施及结论
由分析可见，要解决问题必须改变电路。电厂母线保护是已经投运的设备，想改变电路，不仅费时、费事、还将增加其成本；所以现在为避免此类事件发生，可将3U0相邻的第一个电流间隔备用，对应的CT变比改为0。将第一个间隔电流接入其它备用间隔，CT变比做对应修改，出口回路也做相应修改将可避免此类事件。因此希望相关继电保护生产厂家注意到此类情况，在进行修改及完善产品之前不能将同类型的产品供应给用户，给用户及电网带来不必要的损失。
参考文献：
[1]赵建文，付周兴。电力系统微机继电保护技术。中国电力出版社，2009.
[2]尹秋帆，郭乐。模数转换系统通道间相互影响的原因及消除方法【J】。电力自动化设备。2003，23（3）；70-71.
作者简介：
岳珂（1981-），男，成都人，工程师，现从事继电保护运行维护工作。
论文作者:岳珂
论文发表刊物:《电力设备》2015年5期供稿
论文发表时间:2015/12/21
标签：母线论文; 通道论文; 电压论文; 间隔论文; 微机论文; 多路论文; 电容论文; 《电力设备》2015年5期供稿论文;