譚學明 哈爾濱電業(yè)局繼電保護所，哈爾濱 150006

微機繼電保護技術(shù)探討

譚學明 哈爾濱電業(yè)局繼電保護所，哈爾濱 150006

本文根據(jù)筆者多年實際工程經(jīng)驗，分析電力系統(tǒng)微機繼電保護技術(shù)的技術(shù)特點、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

微機繼電保護技術(shù)；特點；常見故障；發(fā)展趨勢

繼電保護技術(shù)主要是針對電力系統(tǒng)故障和危及安全運行的異常工況,以探討其對策并采取反事故自動化措施。當電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時,在可能實現(xiàn)的最短時間和最小區(qū)域內(nèi),自動將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除,或發(fā)出信號由值班人員消除異常工況根源,以減輕或避免設(shè)備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響,其重要性可見一斑。繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用,其正常工作與否將對電力系統(tǒng)的運行造成重大影響,如何提高繼電保護裝置的可靠性也就成為人們?nèi)找骊P(guān)注的重要課題。

微機繼電保護指的是以數(shù)字式計算機(包括微型機)為基礎(chǔ)而構(gòu)成的繼電保護。微機保護裝置硬件包括微處理器(單片機)為核心,配以輸入、輸出通道,人機接口和通訊接口等。該系統(tǒng)廣泛應用于電力、鐵路、石化以及民用建筑等。

1.主要技術(shù)特點

研究和實踐證明,與傳統(tǒng)的繼電保護相比較,微機保護有許多優(yōu)點,其主要特點如下：

1.1 改善和提高繼電保護的動作特征和性能,動作正確率高。主要表現(xiàn)在能得到常規(guī)保護不易獲得的特性;其很強的記憶力能更好地實現(xiàn)故障分量保護。

1.2 可以方便地擴充其他輔助功能。如故障錄波、波形分析等,可以方便地附加低頻減載、自動重合閘、故障錄波、故障測距等功能。

1.3 由軟件實現(xiàn)的動作特性和保護邏輯功能不受溫度變化、電源波動、使用年限的影響。

1.4 簡潔可靠地獲取信息,通過串行口同 PC 通信就地或遠方控制。

1.5 采用標準的通信協(xié)議(開放的通信體系),使裝置能夠同上位機系統(tǒng)通信。

2.常見故障分析

2.1 硬件故障

主要有:按鍵失靈、顯示屏顯示不正常、插件損壞等等

可能的原因有:運行時間太久使得按鍵機械部分接觸不良導致按鍵失靈,或者是設(shè)備內(nèi)部連接線損壞導致按鍵失靈;顯示屏液晶面板受潮或受到損壞,顯示芯片損壞;插件問題可能是插件電路電容長時間運行損壞,電源芯片損壞等原因造成。

2.2 軟件故障

某變電所主變壓器保護運行時,所有報告均由人機對話模件收集顯示或打印機輸出。在運行過程中,出現(xiàn)過這種情況而無法解決:保護屏上顯示“有報告”,但人機對話模件上未顯示“報告”內(nèi)容,且打印機亦未工作。

2.3 安裝問題

安裝保護設(shè)備時要注意防高壓。安裝時要找廠家協(xié)商,在保護裝置入口或適當?shù)牡胤桨惭b防高壓裝置,防止高壓電竄入低壓回路,燒毀插件板。鶴礦熱電廠就曾燒壞過三個插件板。

在二次回路接線時要將電流互感器的二次接線和微機保護內(nèi)的二次接線一并考慮,否則可能出現(xiàn)電流互感器二次開路現(xiàn)象。有時廠家來的高壓開關(guān)柜電流互感器的內(nèi)部接線已經(jīng)完成,但個別出現(xiàn)反極性的情況,進而出現(xiàn)保護誤動,所以在調(diào)試時開關(guān)柜內(nèi)部接線也應檢查。

3.抗干擾

繼電保護的抗干擾是指繼電保護裝置在投入實際運行時,既不受周圍電磁環(huán)境的影響,又不影響周圍環(huán)境,并能按設(shè)計要求正常工作的能力。

按干擾的形態(tài)可分為共模干擾、差模干擾兩種。共模干擾發(fā)生于保護裝置電路中某點各導線對與接地或外殼之間的干擾;差模干擾是發(fā)生在電路各導線之間的干擾,是與信號傳遞途徑相同的一種干擾。保護裝置接收這種干擾的能力和接收信號的能力完全相同。

按干擾的危害性可分兩種,一是引起保護裝置不正確動作的干擾,低頻差模常屬于這一類。二是引起設(shè)備損壞的干擾。由于高壓網(wǎng)絡(luò)的操作或雷電引起的高頻振蕩,最容易造成保護裝置元件和二次回路的損壞。這種干擾常屬于共模干擾。

減少各種干擾對繼電保護或其它二次設(shè)備影響,可以考慮采取以下措施。

3.1 硬件抗干擾

屏蔽和隔離相結(jié)合。電磁屏蔽是通過切斷電磁能量從空間傳播的路徑來消除電磁干擾的。保護柜用鐵質(zhì)材料做成,以實現(xiàn)對電場和磁場的屏蔽,在電場很強的場合,可以考慮在鐵殼內(nèi)加裝銅網(wǎng)襯里或用鋁板做屏蔽體。隔離既可使測控裝置與現(xiàn)場保持信號聯(lián)系,又不直接發(fā)生電的聯(lián)系。

3.2 軟件抗干擾

接入RC濾波器。對于微機保護,在印制板布線設(shè)計時應使強、弱信號電路之間有一定的距離,避免平行,在每芯片的電源與零序之間應加抗干擾電容,在交流和直流入口處應接入RC濾波器等。

對外部二次回路的設(shè)計采取必要的抗干擾措施。如降低干擾源和干擾對象之間的耦合電容和電感;降低屏蔽層的阻抗值;降低二次回路附近的電氣值等等。

此外,保護裝置的模擬輸入量之間存在著某些可以利用的規(guī)律。如果由于干擾導致輸入采樣值出錯,可以取消不能通過檢查的采樣值,等干擾脈沖過去,數(shù)據(jù)恢復正常后再恢復工作。

4.微機保護的發(fā)展

微機保護裝置在國內(nèi)應用已有近二十年歷史了,微機保護產(chǎn)品的發(fā)展也經(jīng)歷了幾代,可以說,無論是國際品牌或國內(nèi)知名品牌,其保護產(chǎn)品從原理到生產(chǎn)技術(shù)都已經(jīng)非常成熟了。但是這些微機繼保裝置還是或多或少的存在一些缺陷,時代的發(fā)展,技術(shù)的進步,對微機保護也提出了更高的要求。

4.1 更趨自動化、智能化

隨著我國智能電網(wǎng)概念的提出和相關(guān)技術(shù)標準的制定,智能電網(wǎng)相應配套的關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)也需要加快研發(fā)速度。

對于繼電保護技術(shù)來講,一方面,可以深入挖掘智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進化規(guī)劃模糊邏輯等在微機保護方面的應用前景,將技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,以解決常規(guī)技術(shù)難以解決的實際問題。

4.2 提高微機保護的設(shè)備管理和事件記錄功能

現(xiàn)在的微機保護,除了應完成保護、測控、通信一體化功能外,還應能提供被保護設(shè)備的日常管理和事件記錄。這些設(shè)備管理包括斷路器的分閘、合閘次數(shù),累計故障次數(shù)、斷路器動作時間監(jiān)視、斷路器開斷電流水平,斷路器觸頭壽命、設(shè)備累計停電時間、設(shè)備累計運行時間、設(shè)備檢修記錄、分區(qū)段平均負荷電流、日最大負荷電流、日平均負荷電流、累計電度等。對變壓器保護測控裝置,如果有油溫、壓力等模擬量接入,還可進一步監(jiān)視變壓器的其它運行工況。

隨著我國智能化電網(wǎng)建設(shè)的一步步深入, 繼電保護技術(shù)在電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展形勢中，必定會綜合各種學科的發(fā)展，跨入更加廣闊的發(fā)展空間，由原來的數(shù)字時代躍升為信息化時代，增強電力企業(yè)發(fā)展的安全性。

[1]方大千.實用繼電保護技術(shù)[M].北京:人了郵電出版社,2003.10

[2]周曉義.微機保護可能出現(xiàn)的問題及解決方法,江西煤炭科技,2009,2期, 60～61

[3]李瓊,康靈芳.微機保護常見故障分析,甘肅科技縱橫,2009,38卷,4期, 39～40

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.22.055