供電系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)事故分析的基本思路

供電系統(tǒng)微機(jī)繼電保護(hù)事故分析的基本思路1

微機(jī)保護(hù)事故的原因分析

定值問題

整定計(jì)算的誤差

由于人們尚未透徹掌握設(shè)備的特性，很多數(shù)據(jù)依存于經(jīng)驗(yàn)值和估算值，繼電保護(hù)的定值不容易定準(zhǔn)，且因電力系統(tǒng)參數(shù)或元器件參數(shù)的標(biāo)幺值與實(shí)際值有出入，在兩者的差別比較大的狀況下，以標(biāo)幺值算出的定值較不準(zhǔn)確，使設(shè)定的定值在某些特定的故障狀況下失去靈敏性和可靠性。

制定、基建、技改主管部門應(yīng)及時、準(zhǔn)確地向保護(hù)計(jì)算人員提供有關(guān)計(jì)算參數(shù)(有些參數(shù)，如線路參數(shù)應(yīng)實(shí)測)、圖紙，施工部門在保護(hù)設(shè)備調(diào)試完畢后也應(yīng)及時將有關(guān)保護(hù)資料移交運(yùn)行部門。

人為整定錯誤

人為整定錯誤的狀況主要有：看錯數(shù)值；CT、PT變比計(jì)算錯誤；在微機(jī)保護(hù)菜單中找錯位置，定值區(qū)使用錯誤；運(yùn)行人員投錯壓板(聯(lián)結(jié)片)等，這些錯誤都曾造成事故的發(fā)生。產(chǎn)生上述狀況的主要原因?yàn)椋汗ぷ鞑蛔屑?xì)，檢查手段落后；有些微機(jī)保護(hù)裝置菜單制定不合理，過于繁瑣，人性化概念差等，容易造成現(xiàn)場操作人員的視覺失誤。從現(xiàn)場運(yùn)行角度出發(fā)，避免上述狀況發(fā)生的主要措施是在設(shè)備送電之前至少由2人再次校核裝置的定值。

裝置定值的漂移

(1)元器件老化及損壞

元器件的老化必定引起元器件特性的變化和元器件的損壞，不可逆轉(zhuǎn)地影響微機(jī)保護(hù)的定值，現(xiàn)場曾發(fā)生過因A/D轉(zhuǎn)換精度嚴(yán)重下降引發(fā)事故的情形。

(2)溫度與濕度的影響

電子元器件在不同的溫度與濕度下表現(xiàn)為不同的特性，在某些狀況下造成了定值的漂移。因此，微機(jī)保護(hù)的現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程中規(guī)定了微機(jī)保護(hù)運(yùn)行的環(huán)境溫度與濕度的范圍。

(3)定值漂移問題

現(xiàn)場運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)說明：如果定值的漂移不嚴(yán)重，一般不影響保護(hù)的特性；如果定值的偏差≤5%，則可忽略其影響；當(dāng)定值的偏差≥5%時，應(yīng)查明原因后才能投入運(yùn)行。變電站要強(qiáng)化定值的核對工作，且應(yīng)選擇運(yùn)行工況足夠優(yōu)良的裝置。

電源問題

逆變穩(wěn)壓電源問題

微機(jī)保護(hù)逆變電源的工作原理是，將輸入的220V或110V直流電源經(jīng)開關(guān)電路變成方波交流，再經(jīng)逆變器變成需要的+5V、±12V、+24V等電壓。其在現(xiàn)場容易發(fā)生的故障有以下幾種情形。

(1)紋波系數(shù)過高

變電站的直流供電系統(tǒng)正常供電時大都運(yùn)行于“浮充〞方式下。紋波系數(shù)是輸出中的交流電壓與直流電壓的比值。由于交流成分屬于高頻范疇，高頻幅值過高會影響設(shè)備的壽命，甚至造成邏輯錯誤或?qū)е卤Ｗo(hù)拒動，因此要求直流裝置有較高的精度。

(2)輸出功率不夠或穩(wěn)定性差

電源輸出功率不夠會造成輸出電壓下降。假設(shè)電壓下降過大，則會導(dǎo)致比較電路基準(zhǔn)值的變化、充電電路時間變短等一系列問題，從而影響到微機(jī)保護(hù)的邏輯配合，甚至導(dǎo)致邏輯功能判斷失誤。尤其是在事故發(fā)生時，有出口繼電器、信號繼電器、重動繼電器等相繼動作，這就要求電源輸出有足夠的容量。如果在現(xiàn)場發(fā)生事故時，出現(xiàn)微機(jī)保護(hù)無法給出后臺信號或是重合閘無法實(shí)現(xiàn)等現(xiàn)象，則應(yīng)合計(jì)電源的輸出功率是否因元件老化而下降。

應(yīng)強(qiáng)化對逆變電源的現(xiàn)場管理，按規(guī)程要求對逆變電源進(jìn)行定期檢驗(yàn)。長期施行說明，逆變電源的運(yùn)行壽命一般在4～6年，到期應(yīng)及時改換。

直流熔絲的配置問題

現(xiàn)場熔絲的配置原則是，按照從負(fù)荷到電源，一級比一級熔斷電流大，以便保證在直流電路發(fā)生短路或過載時熔絲的選擇性。但是不同熔絲的底座沒有區(qū)別，型號混亂，運(yùn)行人員難以掌握，造成的后果是在回路發(fā)生過流時熔絲越級熔斷。

建議制定者對不同容量的熔絲選擇不同的形式，以便于區(qū)別。同時，現(xiàn)行微機(jī)保護(hù)使用的直流熔絲和小型空氣斷路器的特性配合也值得很好地研究。

帶直流電源操作插件

微機(jī)保護(hù)的集成度很高，一套裝置由幾塊插件組成，假設(shè)在不停直流電源的狀況下拔各種插件，可能會造成裝置損壞或事故。因此現(xiàn)場應(yīng)強(qiáng)化監(jiān)督，必須做到一人操作一人監(jiān)護(hù)，嚴(yán)禁帶電插拔插件。

電流互感器飽和問題

作為繼電保護(hù)的測量裝置，CT對二次系統(tǒng)的運(yùn)行起著關(guān)鍵的作用。隨著系統(tǒng)短路電流急劇增加，在中低壓系統(tǒng)中CT飽和問題日益特別，已影響到繼電保護(hù)裝置動作的正確性。現(xiàn)場因CT飽和而使饋線保護(hù)拒動、主變后備保護(hù)越跳主變?nèi)齻?cè)開關(guān)的事故時有發(fā)生。由于數(shù)字式繼電器采納微型計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，其主要工作電源僅有5V左右，數(shù)據(jù)采集部分的有效電平范圍也僅有10V左右，因此能有效處理的信號范圍更小，CT飽和對數(shù)字式繼電器的影響將更大。

對輔助判據(jù)的影響

有的微機(jī)保護(hù)中采納IA+IB+IC=3I0(自產(chǎn)零序電流等于外接零序電流)作為CT回路斷線和數(shù)據(jù)采集回路故障的輔助判據(jù)，這作為正常運(yùn)行時的閉鎖措施是非常有效的，但在故障且CT飽和時，就會使保護(hù)誤閉鎖，引起拒動。

對基于工頻分量算法的影響

在CT飽和時，工頻分量與飽和角有關(guān)，故數(shù)字式繼電器的動作將受到影響。

對不同的數(shù)據(jù)采集方法的影響

在微機(jī)保護(hù)中，數(shù)據(jù)采集有2種比較典型的方法：VFC法和A/D法。由于VFC方法采集到的數(shù)據(jù)是信號在2個讀數(shù)間隔中的平均值，假設(shè)輸入信號大于VFC的最高轉(zhuǎn)換電平，則產(chǎn)生截頂飽和。假設(shè)保護(hù)算法中需連續(xù)5次的故障電流數(shù)據(jù)才能可靠動作，且飽和角為60。，則采樣頻率必須高達(dá)1800Hz，即每周期進(jìn)行36點(diǎn)采樣，要做到這一點(diǎn)，特別是在中壓電力系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)裝置中是不經(jīng)濟(jì)的。

防止CT飽和的方法與對策

對CT飽和問題，從故障分析和運(yùn)行制定的經(jīng)驗(yàn)來看，主要是采用分列運(yùn)行的方式或采用串聯(lián)電抗器來限制短路電流；采用增大保護(hù)級CT的變比以及用保護(hù)安裝處可能出現(xiàn)的最大短路電流和互感器的負(fù)載能力與飽和倍數(shù)來確定CT的變比；采用縮短CT二次電纜長度及加大二次電纜截面，防止CT飽和。

抗干擾問題

運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)說明：微機(jī)保護(hù)的抗干擾性能較差，對講機(jī)和其他無線通訊設(shè)備在保護(hù)屏四周使用都會導(dǎo)致一些邏輯元件誤動作?，F(xiàn)場曾發(fā)生過在進(jìn)行氬弧焊接時，電焊機(jī)的高頻信號感應(yīng)到保護(hù)電纜上使微機(jī)保護(hù)誤跳閘的事故。因此要嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)反事故技術(shù)措施，盡可能避免操作干擾、沖擊負(fù)荷干擾、直流回路接地干擾等問題的發(fā)生。

保護(hù)性能問題

保護(hù)性能問題主要包括兩方面，即裝置的功能和特性缺陷。有些保護(hù)裝置在投入直流電源時出現(xiàn)誤動；高頻閉鎖保護(hù)存在頻拍現(xiàn)象時會誤動；有些微機(jī)保護(hù)的動態(tài)特性偏離靜態(tài)特性很遠(yuǎn)也會導(dǎo)致動作結(jié)果的錯誤。在事故分析時，應(yīng)充分合計(jì)到上述2種性能之間的偏差。

插件絕緣問題

微機(jī)保護(hù)裝置的集成度高，布線密度大。在長期運(yùn)行過程中，由于靜電作用使插件的接線焊點(diǎn)四周聚集大量靜電塵埃，在外界條件同意時，會在兩焊點(diǎn)之間形成導(dǎo)電通道，從而引起裝置故障或者事故的發(fā)生。

軟件版本問題

由于裝置自身的質(zhì)量或程序漏洞問題只有在現(xiàn)場運(yùn)行過一段相當(dāng)長的時間后才能發(fā)現(xiàn)，因此繼電保護(hù)人員應(yīng)將保護(hù)調(diào)試、檢驗(yàn)、故障分析中發(fā)現(xiàn)的不正?；虿豢煽楷F(xiàn)象及時向上級或廠商反饋。

高頻收發(fā)信機(jī)問題

在220kV線路保護(hù)運(yùn)行中，收發(fā)信機(jī)存在的問題仍然是造成縱聯(lián)保護(hù)不正確動作的主要因素。主要問題是元器件損壞、抗干擾性能差等。目前各制造廠生產(chǎn)的收發(fā)信機(jī)基本上都出過問題，因此，一定要重視收發(fā)信機(jī)的生產(chǎn)質(zhì)量。應(yīng)注意校核繼電保護(hù)通信設(shè)備(光纖、微波、載波)傳輸信號的可靠性和冗余度，防止因通信設(shè)備的問題而引起保護(hù)不正確動作。另外，高頻保護(hù)的收發(fā)信機(jī)工作不正常，也是高頻保護(hù)不正確動作的原因之一，如收發(fā)信機(jī)元件損壞、收發(fā)信機(jī)起動發(fā)信信號產(chǎn)生缺口、高頻通道受強(qiáng)干擾誤發(fā)信、收發(fā)信機(jī)故障、收發(fā)信機(jī)內(nèi)連線錯誤、忘投收發(fā)信機(jī)電源、收發(fā)信機(jī)不能起到閉鎖作用、區(qū)外故障時誤動等。

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微機(jī)保護(hù)事故分析的基本思路

正確、充分地利用微機(jī)提供的故障信息

對常常發(fā)生的簡單事故是容易排除的，但也有少數(shù)故障僅憑經(jīng)驗(yàn)是難以解決的，對此應(yīng)采用正確的方法和步驟。

正確對待人為事故

有些繼電保護(hù)事故發(fā)生后，按照現(xiàn)場的信號指示無法找到故障原因，或者斷路器跳閘后沒有信號指示，無法界定是人為事故或是設(shè)備事故。這種狀況的發(fā)生往往與工作人員的重視程度不夠、措施不利等原因有關(guān)。人為事故必須如實(shí)反映，以便正確分析和判斷，避免浪費(fèi)時間。

充分利用故障錄波和時間記錄

微機(jī)事件記錄、故障錄波圖形、裝置燈光顯示信號是事故處理的重要依據(jù)，依據(jù)有用信息作出正確判斷是解決問題的關(guān)鍵。假設(shè)通過一、二次系統(tǒng)的全面檢查，發(fā)現(xiàn)一次系統(tǒng)故障使繼電保護(hù)正確動作，則不存在繼電保護(hù)事故處理的問題。假設(shè)判斷故障出在繼電保護(hù)上，應(yīng)盡量維持原狀，做好記錄，做出故障處理計(jì)劃后再開展工作，以避免原始狀況的破壞給事故處理帶來不必要的麻煩。

運(yùn)用正確的檢查方法

逆序檢查法

如果利用微機(jī)事件記錄和故障錄波不能在短時間內(nèi)找到事故發(fā)生的根源時，應(yīng)注意從事故發(fā)生的結(jié)果出發(fā)，一級一級往前查找，直到找到根源為止。這種方法常用在保護(hù)出現(xiàn)誤動時。

順序檢查法

該方法是利用檢驗(yàn)調(diào)試的手段來尋找故障的根源，按外部檢查、絕緣檢測、定值檢查、電源性能測試、保護(hù)性能檢查等順序進(jìn)行。這種方法主要用于微機(jī)保護(hù)出現(xiàn)拒動或者邏輯出現(xiàn)問題的事故處理中。

整組試驗(yàn)法

此方法的主要目的是檢查保護(hù)裝置的動作邏輯、動作時間是否正常。用此方法往往可以在很短的時間內(nèi)再現(xiàn)故障，并判明問題的根源。如出現(xiàn)異常，再結(jié)合其他方法進(jìn)行檢查。

事故分析的注意事項(xiàng)

對試驗(yàn)電源的要求

在進(jìn)行微機(jī)保護(hù)試驗(yàn)時，要求使用單獨(dú)的電源，并核實(shí)試驗(yàn)電源是否滿足三相為正序和對稱的電壓，并檢查其正弦波及中性線是否優(yōu)良，電源容量是否足夠等要素。

對儀器儀表的要求

萬用表、電壓表、示波器等取電壓信號的儀器必須選用具有高輸入阻抗者；繼電保護(hù)測試儀、移相器、三相調(diào)壓器應(yīng)注意其性能穩(wěn)定。

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提升繼電保護(hù)事故分析能力的途徑

掌握必要的理論知識

電子技術(shù)知識

由于電網(wǎng)中微機(jī)保護(hù)的使用越來越多，作為一名繼電保護(hù)工，掌握必要的電子技術(shù)及微機(jī)保護(hù)知識是當(dāng)務(wù)之急。

微機(jī)保護(hù)的原理和組成

為了能依據(jù)保護(hù)及自動裝置產(chǎn)生的現(xiàn)象，分析故障或事故發(fā)生的原因，迅速確定故障部位，工作人員必須具備微機(jī)保護(hù)的基本知識，必須全面掌握和了解保護(hù)的基本原理和性能，熟記微機(jī)保護(hù)的邏輯框圖，熟悉電路原理和元件功能。

具備相關(guān)技術(shù)資料

要順利地進(jìn)行繼電保護(hù)事故的分析及處理，離不開諸如檢修規(guī)程、裝置使用與技術(shù)說明書、調(diào)試大綱和調(diào)試記錄、定值通知單、整組調(diào)試記錄，二次回路接線圖等資料。

運(yùn)用正確的檢查方法

一般繼電保護(hù)事故的原因往往經(jīng)過簡單的檢查就能查出。如果經(jīng)過常規(guī)檢查仍不能發(fā)現(xiàn)故障原因，則說明該故障較為隱蔽，應(yīng)當(dāng)引起充分重視。此時可采納逐級逆向檢查法，即從故障現(xiàn)象的暴露點(diǎn)入手去分析原因，由故障原因判別故障范圍；如果仍不能確定故障原因，就采納順序檢查法，對裝置進(jìn)行全面的檢查。

掌握微機(jī)保護(hù)事故分析的技巧

在微機(jī)保護(hù)的事故分析中，以往的經(jīng)驗(yàn)是非常寶貴的，它能幫助工