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【摘要】本文首先从微机保护事故的原因深层次地分析定值、电源、电流互感器饱和、抗干扰、保护性能、插件绝缘、软件版本和高频收发信机所带来的问题。并从故障信息、检查方法和事故分析的注意事项等方面给出事故分析的基本思路,最后给出事故的分析技巧。
【关键词】微机保护;事故分析;分析技巧;基本方法
最近,电力系统发展日新月异,其保护方式大致经过了几代交替,从电磁式继电保护到集成式继电保护装置到微机保护。传统的电磁式继电器和集成电路式的保护方式基本上退出了历史的舞台,微机保护成为了现代电力系统的主流保护方式,并且也是数字化变电站和近期提出的智能化电网保护的基础。
1.微机保护事故的原因分析
1.1定值问题
1.1.1整定计算的误差。由于人们尚未透彻掌握设备的特性,很多数据依存于经验值和估算值,继电保护的定值不容易定准,且因电力系统参数或元器件参数的标幺值与实际值有出入,在两者的差别比较大的情况下,以标幺值算出的定值较不准确,使设定的定值在某些特定的故障情况下失去灵敏性和可靠性。设计、基建、技改主管部门应及时、准确地向保护计算人员提供有关计算参数(有些参数,如线路参数应实测)、图纸,施工部门在保护设备调试完毕后也应及时将有关保护资料移交运行部门。
1.1.2人为整定错误。人为整定错误的情况主要有:看错数值;CT、PT变比计算错误;在微机保护菜单中找错位置,定值区使用错误;运行人员投错压板(联结片)等,这些错误都曾造成事故的发生。产生上述情况的主要原因为:工作不仔细,检查手段落后;有些微机保护装置菜单设计不合理,过于繁琐,人性化概念差等,容易造成现场操作人员的视觉失误。从现场运行角度出发,避免上述情况发生的主要措施是在设备送电之前至少由2人再次校核装置的定值。
1.1.3装置定值的漂移。a)元器件老化及损坏。元器件的老化必然引起元器件特性的变化和元器件的损坏,不可逆转地影响微机保护的定值;b) 温度与湿度的影响。电子元器件在不同的温度与湿度下表现为不同的特性,在某些情况下造成了定值的漂移;c) 定值漂移问题。现场运行经验表明:如果定值的漂移不严重,一般不影响保护的特性;如果定值的偏差≤5%,则可忽略其影响;当定值的偏差≥5%时,应查明原因后才能投入运行。
1.2电源问题
1.2.1逆变稳压电源问题。微机保护逆变电源的工作原理是,将输入的220V或110V直流电源经开关电路变成方波交流,再经逆变器变成需要的+5V、±12V、+24V等电压。其在现场容易发生的故障有以下几种情形:a)纹波系数过高。变电站的直流供电系统正常供电时大都运行于“浮充”方式下。纹波系数是输出中的交流电压与直流电压的比值。由于交流成分属于高频范畴,高频幅值过高会影响设备的寿命,甚至造成逻辑错误或导致保护拒动,因此要求直流装置有较高的精度;b)输出功率不足或稳定性差。电源输出功率不足会造成输出电压下降。若电压下降过大,则会导致比较电路基准值的变化、充电电路时间变短等一系列问题,从而影响到微机保护的逻辑配合,甚至导致逻辑功能判断失误。尤其是在事故发生时,有出口继电器、信号继电器、重动继电器等相继动作,这就要求电源输出有足够的容量。如果在现场发生事故时,出现微机保护无法给出后台信号或是重合闸无法实现等现象,则应考虑电源的输出功率是否因元件老化而下降。
1.2.2直流熔丝的配置问题。现场熔丝的配置原则是,按照从负荷到电源,一级比一级熔断电流大,以便保证在直流电路发生短路或过载时熔丝的选择性。但是不同熔丝的底座没有区别,型号混乱,运行人员难以掌握,造成的后果是在回路发生过流时熔丝越级熔断。建议设计者对不同容量的熔丝选择不同的形式,以便于区别。同时,现行微机保护使用的直流熔丝和小型空气断路器的特性配合也值得很好地研究。
1.2.3带直流电源操作插件。微机保护的集成度很高,一套装置由几块插件组成,若在不停直流电源的情况下拔各种插件,可能会造成装置损坏或事故。因此现场应加强监督,必须做到一人操作一人监护,严禁带电插拔插件。
1.3抗干扰问题
运行经验表明:微机保护的抗干扰性能较差,对讲机和其他无线通讯设备在保护屏附近使用都会导致一些逻辑元件误动作。现场曾发生过在进行氩弧焊接时,电焊机的高频信号感应到保护电缆上使微机保护误跳闸的事故。因此要严格执行有关反事故技术措施,尽可能避免操作干扰、冲击负荷干扰、直流回路接地干扰等问题的发生。
1.4保护性能问题
保护性能问题主要包括两方面,即装置的功能和特性缺陷。有些保護装置在投入直流电源时出现误动;高频闭锁保护存在频拍现象时会误动;有些微机保护的动态特性偏离静态特性很远也会导致动作结果的错误。
1.5插件绝缘问题
微机保护装置的集成度高,布线密度大。在长期运行过程中,由于静电作用使插件的接线焊点周围聚集大量静电尘埃,在外界条件允许时,会在两焊点之间形成导电通道,从而引起装置故障或者事故的发生。
2.微机保护事故分析的基本思路
2.1正确、充分地利用微机提供的故障信息
对经常发生的简单事故是容易排除的,但也有少数故障仅凭经验是难以解决的,对此应采取正确的方法和步骤。
2.1.1正确对待人为事故。有些继电保护事故发生后,按照现场的信号指示无法找到故障原因,或者断路器跳闸后没有信号指示,无法界定是人为事故或是设备事故。这种情况的发生往往与工作人员的重视程度不够、措施不力等原因有关。人为事故必须如实反映,以便正确分析和判断,避免浪费时间。
2.1.2充分利用故障录波和时间记录。微机事件记录、故障录波图形、装置灯光显示信号是事故处理的重要依据,根据有用信息作出正确判断是解决问题的关键。若通过一、二次系统的全面检查,发现一次系统故障使继电保护正确动作,则不存在继电保护事故处理的问题。若判断故障出在继电保护上,应尽量维持原状,做好记录,做出故障处理计划后再开展工作,以避免原始状况的破坏给事故处理带来不必要的麻烦。
2.2运用正确的检查方法
2.2.1逆序检查法。如果利用微机事件记录和故障录波不能在短时间内找到事故发生的根源时,应注意从事故发生的结果出发,一级一级往前查找,直到找到根源为止。
2.2.2顺序检查法。该方法是利用检验调试的手段来寻找故障的根源,按外部检查、绝缘检测、定值检查、电源性能测试、保护性能检查等顺序进行。这种方法主要用于微机保护出现拒动或者逻辑出现问题的事故处理中。
2.2.3整组试验法。此方法的主要目的是检查保护装置的动作逻辑、动作时间是否正常。用此方法往往可以在很短的时间内再现故障,并判明问题的根源。
参考文献
[1]王梅义主编.四统一高压线路继电保护装置原理设计.第一版.北京:水利电力出版社,1990
[2]洪佩孙,许正亚.输变电线路距离保护.第1版.北京水利电力出版社,1989
[3]王维俭,电气主设备继电保护原理与应用.北京:中国电力出版社,1996
[4]江苏省电力工业局.变电运行技能培训教材(220KV变电所).北京.:中国电力出版社,1995
[5]毛锦庆主编,电力系统继电保护.实用技术问答/国家电力调度通信中心编 (第二版).北京:中国电力出版社.1999.11
【关键词】微机保护;事故分析;分析技巧;基本方法
最近,电力系统发展日新月异,其保护方式大致经过了几代交替,从电磁式继电保护到集成式继电保护装置到微机保护。传统的电磁式继电器和集成电路式的保护方式基本上退出了历史的舞台,微机保护成为了现代电力系统的主流保护方式,并且也是数字化变电站和近期提出的智能化电网保护的基础。
1.微机保护事故的原因分析
1.1定值问题
1.1.1整定计算的误差。由于人们尚未透彻掌握设备的特性,很多数据依存于经验值和估算值,继电保护的定值不容易定准,且因电力系统参数或元器件参数的标幺值与实际值有出入,在两者的差别比较大的情况下,以标幺值算出的定值较不准确,使设定的定值在某些特定的故障情况下失去灵敏性和可靠性。设计、基建、技改主管部门应及时、准确地向保护计算人员提供有关计算参数(有些参数,如线路参数应实测)、图纸,施工部门在保护设备调试完毕后也应及时将有关保护资料移交运行部门。
1.1.2人为整定错误。人为整定错误的情况主要有:看错数值;CT、PT变比计算错误;在微机保护菜单中找错位置,定值区使用错误;运行人员投错压板(联结片)等,这些错误都曾造成事故的发生。产生上述情况的主要原因为:工作不仔细,检查手段落后;有些微机保护装置菜单设计不合理,过于繁琐,人性化概念差等,容易造成现场操作人员的视觉失误。从现场运行角度出发,避免上述情况发生的主要措施是在设备送电之前至少由2人再次校核装置的定值。
1.1.3装置定值的漂移。a)元器件老化及损坏。元器件的老化必然引起元器件特性的变化和元器件的损坏,不可逆转地影响微机保护的定值;b) 温度与湿度的影响。电子元器件在不同的温度与湿度下表现为不同的特性,在某些情况下造成了定值的漂移;c) 定值漂移问题。现场运行经验表明:如果定值的漂移不严重,一般不影响保护的特性;如果定值的偏差≤5%,则可忽略其影响;当定值的偏差≥5%时,应查明原因后才能投入运行。
1.2电源问题
1.2.1逆变稳压电源问题。微机保护逆变电源的工作原理是,将输入的220V或110V直流电源经开关电路变成方波交流,再经逆变器变成需要的+5V、±12V、+24V等电压。其在现场容易发生的故障有以下几种情形:a)纹波系数过高。变电站的直流供电系统正常供电时大都运行于“浮充”方式下。纹波系数是输出中的交流电压与直流电压的比值。由于交流成分属于高频范畴,高频幅值过高会影响设备的寿命,甚至造成逻辑错误或导致保护拒动,因此要求直流装置有较高的精度;b)输出功率不足或稳定性差。电源输出功率不足会造成输出电压下降。若电压下降过大,则会导致比较电路基准值的变化、充电电路时间变短等一系列问题,从而影响到微机保护的逻辑配合,甚至导致逻辑功能判断失误。尤其是在事故发生时,有出口继电器、信号继电器、重动继电器等相继动作,这就要求电源输出有足够的容量。如果在现场发生事故时,出现微机保护无法给出后台信号或是重合闸无法实现等现象,则应考虑电源的输出功率是否因元件老化而下降。
1.2.2直流熔丝的配置问题。现场熔丝的配置原则是,按照从负荷到电源,一级比一级熔断电流大,以便保证在直流电路发生短路或过载时熔丝的选择性。但是不同熔丝的底座没有区别,型号混乱,运行人员难以掌握,造成的后果是在回路发生过流时熔丝越级熔断。建议设计者对不同容量的熔丝选择不同的形式,以便于区别。同时,现行微机保护使用的直流熔丝和小型空气断路器的特性配合也值得很好地研究。
1.2.3带直流电源操作插件。微机保护的集成度很高,一套装置由几块插件组成,若在不停直流电源的情况下拔各种插件,可能会造成装置损坏或事故。因此现场应加强监督,必须做到一人操作一人监护,严禁带电插拔插件。
1.3抗干扰问题
运行经验表明:微机保护的抗干扰性能较差,对讲机和其他无线通讯设备在保护屏附近使用都会导致一些逻辑元件误动作。现场曾发生过在进行氩弧焊接时,电焊机的高频信号感应到保护电缆上使微机保护误跳闸的事故。因此要严格执行有关反事故技术措施,尽可能避免操作干扰、冲击负荷干扰、直流回路接地干扰等问题的发生。
1.4保护性能问题
保护性能问题主要包括两方面,即装置的功能和特性缺陷。有些保護装置在投入直流电源时出现误动;高频闭锁保护存在频拍现象时会误动;有些微机保护的动态特性偏离静态特性很远也会导致动作结果的错误。
1.5插件绝缘问题
微机保护装置的集成度高,布线密度大。在长期运行过程中,由于静电作用使插件的接线焊点周围聚集大量静电尘埃,在外界条件允许时,会在两焊点之间形成导电通道,从而引起装置故障或者事故的发生。
2.微机保护事故分析的基本思路
2.1正确、充分地利用微机提供的故障信息
对经常发生的简单事故是容易排除的,但也有少数故障仅凭经验是难以解决的,对此应采取正确的方法和步骤。
2.1.1正确对待人为事故。有些继电保护事故发生后,按照现场的信号指示无法找到故障原因,或者断路器跳闸后没有信号指示,无法界定是人为事故或是设备事故。这种情况的发生往往与工作人员的重视程度不够、措施不力等原因有关。人为事故必须如实反映,以便正确分析和判断,避免浪费时间。
2.1.2充分利用故障录波和时间记录。微机事件记录、故障录波图形、装置灯光显示信号是事故处理的重要依据,根据有用信息作出正确判断是解决问题的关键。若通过一、二次系统的全面检查,发现一次系统故障使继电保护正确动作,则不存在继电保护事故处理的问题。若判断故障出在继电保护上,应尽量维持原状,做好记录,做出故障处理计划后再开展工作,以避免原始状况的破坏给事故处理带来不必要的麻烦。
2.2运用正确的检查方法
2.2.1逆序检查法。如果利用微机事件记录和故障录波不能在短时间内找到事故发生的根源时,应注意从事故发生的结果出发,一级一级往前查找,直到找到根源为止。
2.2.2顺序检查法。该方法是利用检验调试的手段来寻找故障的根源,按外部检查、绝缘检测、定值检查、电源性能测试、保护性能检查等顺序进行。这种方法主要用于微机保护出现拒动或者逻辑出现问题的事故处理中。
2.2.3整组试验法。此方法的主要目的是检查保护装置的动作逻辑、动作时间是否正常。用此方法往往可以在很短的时间内再现故障,并判明问题的根源。
参考文献
[1]王梅义主编.四统一高压线路继电保护装置原理设计.第一版.北京:水利电力出版社,1990
[2]洪佩孙,许正亚.输变电线路距离保护.第1版.北京水利电力出版社,1989
[3]王维俭,电气主设备继电保护原理与应用.北京:中国电力出版社,1996
[4]江苏省电力工业局.变电运行技能培训教材(220KV变电所).北京.:中国电力出版社,1995
[5]毛锦庆主编,电力系统继电保护.实用技术问答/国家电力调度通信中心编 (第二版).北京:中国电力出版社.1999.11