供電系統(tǒng)微機繼電保護事故分析的基本思路

供電系統(tǒng)微機繼電保護事故分析的基本思路1

微機保護事故的原因分析

定值問題

整定計算的誤差

由于人們尚未透徹掌握設備的特性，很多數(shù)據(jù)依存于經(jīng)驗值和估算值，繼電保護的定值不容易定準，且因電力系統(tǒng)參數(shù)或元器件參數(shù)的標幺值與實際值有出入，在兩者的差別比較大的狀況下，以標幺值算出的定值較不準確，使設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、技改主管部門應及時、準確地向保護計算人員提供有關計算參數(shù)(有些參數(shù)，如線路參數(shù)應實測)、圖紙，施工部門在保護設備調(diào)試完畢后也應及時將有關保護資料移交運行部門。

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變比計算錯誤；在微機保護菜單中找錯位置，定值區(qū)使用錯誤；運行人員投錯壓板(聯(lián)結片)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為：工作不仔細，檢查手段落后；有些微機保護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)場運行角度出發(fā)，避免上述狀況發(fā)生的主要措施是在設備送電之前至少由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，不可逆轉地影響微機保護的定值，現(xiàn)場曾發(fā)生過因A/D轉換精度嚴重下降引發(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，微機保護的現(xiàn)場運行規(guī)程中規(guī)定了微機保護運行的環(huán)境溫度與濕度的范圍。

(3)定值漂移問題

現(xiàn)場運行經(jīng)驗說明：如果定值的漂移不嚴重，一般不影響保護的特性；如果定值的偏差≤5%，則可忽略其影響；當定值的偏差≥5%時，應查明原因后才能投入運行。變電站要強化定值的核對工作，且應選擇運行工況足夠優(yōu)良的裝置。

電源問題

逆變穩(wěn)壓電源問題

微機保護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備的壽命，甚至造成邏輯錯誤或導致保護拒動，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。假設電壓下降過大，則會導致比較電路基準值的變化、充電電路時間變短等一系列問題，從而影響到微機保護的邏輯配合，甚至導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)微機保護無法給出后臺信號或是重合閘無法實現(xiàn)等現(xiàn)象，則應合計電源的輸出功率是否因元件老化而下降。

應強化對逆變電源的現(xiàn)場管理，按規(guī)程要求對逆變電源進行定期檢驗。長期施行說明，逆變電源的運行壽命一般在4～6年，到期應及時改換。

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)行微機保護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

微機保護的集成度很高，一套裝置由幾塊插件組成，假設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)場應強化監(jiān)督，必須做到一人操作一人監(jiān)護，嚴禁帶電插拔插件。

電流互感器飽和問題

作為繼電保護的測量裝置，CT對二次系統(tǒng)的運行起著關鍵的作用。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，已影響到繼電保護裝置動作的正確性?，F(xiàn)場因CT飽和而使饋線保護拒動、主變后備保護越跳主變?nèi)齻乳_關的事故時有發(fā)生。由于數(shù)字式繼電器采納微型計算機實現(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

有的微機保護中采納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，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

在微機保護中，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，假設輸入信號大于VFC的最高轉換電平，則產(chǎn)生截頂飽和。假設保護算法中需連續(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1800Hz，即每周期進行36點采樣，要做到這一點，特別是在中壓電力系統(tǒng)的微機保護裝置中是不經(jīng)濟的。

防止CT飽和的方法與對策

對CT飽和問題，從故障分析和運行制定的經(jīng)驗來看，主要是采用分列運行的方式或采用串聯(lián)電抗器來限制短路電流；采用增大保護級CT的變比以及用保護安裝處可能出現(xiàn)的最大短路電流和互感器的負載能力與飽和倍數(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

運行經(jīng)驗說明：微機保護的抗干擾性能較差，對講機和其他無線通訊設備在保護屏四周使用都會導致一些邏輯元件誤動作?，F(xiàn)場曾發(fā)生過在進行氬弧焊接時，電焊機的高頻信號感應到保護電纜上使微機保護誤跳閘的事故。因此要嚴格執(zhí)行有關反事故技術措施，盡可能避免操作干擾、沖擊負荷干擾、直流回路接地干擾等問題的發(fā)生。

保護性能問題

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

插件絕緣問題

微機保護裝置的集成度高，布線密度大。在長期運行過程中，由于靜電作用使插件的接線焊點四周聚集大量靜電塵埃，在外界條件同意時，會在兩焊點之間形成導電通道，從而引起裝置故障或者事故的發(fā)生。

軟件版本問題

由于裝置自身的質量或程序漏洞問題只有在現(xiàn)場運行過一段相當長的時間后才能發(fā)現(xiàn)，因此繼電保護人員應將保護調(diào)試、檢驗、故障分析中發(fā)現(xiàn)的不正常或不可靠現(xiàn)象及時向上級或廠商反饋。

高頻收發(fā)信機問題

在220kV線路保護運行中，收發(fā)信機存在的問題仍然是造成縱聯(lián)保護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)信機基本上都出過問題，因此，一定要重視收發(fā)信機的生產(chǎn)質量。應注意校核繼電保護通信設備(光纖、微波、載波)傳輸信號的可靠性和冗余度，防止因通信設備的問題而引起保護不正確動作。另外，高頻保護的收發(fā)信機工作不正常，也是高頻保護不正確動作的原因之一，如收發(fā)信機元件損壞、收發(fā)信機起動發(fā)信信號產(chǎn)生缺口、高頻通道受強干擾誤發(fā)信、收發(fā)信機故障、收發(fā)信機內(nèi)連線錯誤、忘投收發(fā)信機電源、收發(fā)信機不能起到閉鎖作用、區(qū)外故障時誤動等。

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微機保護事故分析的基本思路

正確、充分地利用微機提供的故障信息

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)驗是難以解決的，對此應采用正確的方法和步驟。

正確對待人為事故

有些繼電保護事故發(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。人為事故必須如實反映，以便正確分析和判斷，避免浪費時間。

充分利用故障錄波和時間記錄

微機事件記錄、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鍵。假設通過一、二次系統(tǒng)的全面檢查，發(fā)現(xiàn)一次系統(tǒng)故障使繼電保護正確動作，則不存在繼電保護事故處理的問題。假設判斷故障出在繼電保護上，應盡量維持原狀，做好記錄，做出故障處理計劃后再開展工作，以避免原始狀況的破壞給事故處理帶來不必要的麻煩。

運用正確的檢查方法

逆序檢查法

如果利用微機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，應注意從事故發(fā)生的結果出發(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出現(xiàn)誤動時。

順序檢查法

該方法是利用檢驗調(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、保護性能檢查等順序進行。這種方法主要用于微機保護出現(xiàn)拒動或者邏輯出現(xiàn)問題的事故處理中。

整組試驗法

此方法的主要目的是檢查保護裝置的動作邏輯、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，再結合其他方法進行檢查。

事故分析的注意事項

對試驗電源的要求

在進行微機保護試驗時，要求使用單獨的電源，并核實試驗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；繼電保護測試儀、移相器、三相調(diào)壓器應注意其性能穩(wěn)定。

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提升繼電保護事故分析能力的途徑

掌握必要的理論知識

電子技術知識

由于電網(wǎng)中微機保護的使用越來越多，作為一名繼電保護工，掌握必要的電子技術及微機保護知識是當務之急。

微機保護的原理和組成

為了能依據(jù)保護及自動裝置產(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保護的基本知識，必須全面掌握和了解保護的基本原理和性能，熟記微機保護的邏輯框圖，熟悉電路原理和元件功能。

具備相關技術資料

要順利地進行繼電保護事故的分析及處理，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。

運用正確的檢查方法

一般繼電保護事故的原因往往經(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，應當引起充分重視。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，對裝置進行全面的檢查。

掌握微機保護事故分析的技巧

在微機保護的事故分析中，以往的經(jīng)驗是非常寶貴的，它能幫助工