66 kV母线有功功率不平衡原因分析及处理

张 旭

(国网新疆电力有限公司检修公司，乌鲁木齐 830002)

0 引 言

在发电厂和变电站中，母线是其重要组成部分之一，是汇集电能和分配电能的重要设备，在数据测量及计算中，母线上有功功率在理论上应是平衡的[1]。母线有功功率不平衡量直接反映出电网的运行状况，在电网正常运行时应控制在合理的范围之内[2]。

正常情况下，母线的损耗主要包括母线本身、一次导线及断路器的电阻消耗。电压互感器以及电流互感器的精度误差引起的相位差在变电站一次设备设计阶段都已考虑，对母线的功率不平衡影响可以忽略。变电站引起母线功率不平衡的原因是多方面的，主要是由于站内采集设备引起的[3]，尤其对于智能变电站来说，合并单元、测控装置及后台监控参数设置都可能导致监控的数据出现问题[4]。在文献[5]中也提出了变电站内母线功率不平衡问题主要是由于测控装置数据采集、通讯网关机数据发送不同步、电压电流互感器二次转化、测控装置采集精度及遥测死区值等原因导致的。

1 66 kV母线有功功率不平衡现状

某750 kV变电站属于智能变电站，变电站内采用三层两网结构，过程层内设备主要有合并单元、智能终端[6]，其中合并单元主要用于电压电流的采样，智能终端主要用于断路器的跳闸及告警信号的采集[7]。2020年4月，调度及站内监控系统发现某750 kV变电站66 kVⅡ母母线监控页面上出现了-15.27 MW的有功功率不平衡量，变电站内66 kVⅡ母母线为单母线运行，母线上支路分别为5号电抗器、6号电抗器、7号电抗器、2号主变压器66 kV侧、2号所用变及5号电容器，66 kV母线主接线图如图1所示。

图1 66 kV母线主接线图

母线有功功率不平衡量为输入母线的有功电能和输出母线的有功电能之差，即是电源有功电能与负载有功电能之差，其计算式为

ΔW=ΣW1-ΣW2

式中：ΔW为电能平衡误差值；ΣW1为有功潮流流入母线的各线路有功电能之和；ΣW2为有功潮流流出母线的各线路有功电能之和。

2 66 kV母线有功功率不平衡原因分析

对现场的母线上各支路有功功率和无功功率等数据进行统计，如表1所示。

表1 母线及支路数据统计Table 1 Statistics of bus and branch data

由上述数据得出，66 kV母线上无功功率是大致平衡的，有功功率主要出现在2号主变压器66 kV侧，而变电站内负载有功功率主要在2号所用变侧，由于2号所用变只是对站内二次设备进行供电，负载有功功率很小，只有0.05 MW，因此可以忽略不计，7号电抗出现-0.14 MW的有功功率，可能是由于测控装置测控误差导致的，其数值在正常的误差范围之内，因此，可以确定是由于2号主变压器66 kV侧数据出现问题导致的站内有功功率不平衡。

其他750 kV变电站主变66 kV侧数据，如表2所示。

表2 750 kV变电站66 kV侧数据Table 2 Data of 66 kV side in 750 kV substation

通过表2数据分析得出，由于主变66 kV侧属于电源有功电能，2号所用变属于负载有功电能，2号所用变侧负载很小，甚至可以忽略不计，因此2号主变压器66 kV侧都是无功功率的输出，即从主变66 kV侧送往66 kV母线，其电压与电流之间的角度差为-90°左右，功率因数cosφ接近于0。

对现场2号主变压器66 kV侧电压与电流之间角度进行进一步检查，结果如表3所示。

表3 2号主变压器66 kV侧电压电流角度Table 3 Voltage and current angles of 66 kV side in No.2 main transformer

通过表3数据发现，2号主变保护A与2号主变低压侧测控装置内电压与电流之间的角度差为-97°，而2号主变保护B与2号主变低压侧计量装置内电压与电流之间的角度差为正常的-90°，计量装置数据是通过相位伏安表得到的，而2号主变保护A与2号主变低压侧测控装置内的数据是通过2号主变66 kV侧A套合并单元得到的。现场对A套合并单元中的66 kVⅡ母母线电压与2号主变66 kV侧电流角度用相位伏安表进行测试，得出电压与电流之间角度差为-90°，因此，可以得出电压与电流的角度相位差是由于66 kV母线电压合并单元与2号主变66 kV侧电流合并单元之间数据同步异常导致的。

3 66kV母线有功功率不平衡处理

对2号主变66 kV侧A套电流合并单元配置文件进行检查发现，2号主变66 kV侧A套电流合并单元通过级联从66 kV母线电压合并单元取得66 kV母线电压数据。检查2号主变66 kV侧A套合并单元配置参数发现，由于66 kVⅡ母母线电压合并单元与2号主变66 kV侧电流合并单元的额定延迟参数设置不当，导致合并单元的电压电流的角度出现相位差，修改参数后，2号主变保护A套、低压侧测控及后台显示正常，66 kV母线有功功率恢复平衡。

对于过程层设备存在合并单元、智能终端设备的智能变电站，当站内母线存在功率不平衡时，可以借鉴此案例的检查分析过程进行总结，处理流程如图2所示。

图2 母线功率不平衡处理流程

4 结 语

通过对某750 kV变电站66 kV母线有功功率不平衡的现象进行分析，找出有功功率不平衡的原因，解决了66 kV母线有功功率不平衡的问题，同时也解决了2号主变保护A套内低压侧电压电流采样异常的问题，避免了当母线发生故障时2号主变低压侧后备保护出现误动或者拒动的隐患。

此类现象也警示继电保护人员需要在二次设备投运前核对合并单元、保护装置、测控装置等设备的参数，保证设备上传至监控系统的数据正确无误，并定期开展母线功率平衡检查工作，确保监控系统数据的正确性和完整性。