微機繼電技術分析

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編者按：本論文主要從主要技術特點；常見故障分析；抗干擾；微機保護的發(fā)展等進行講述，包括了改善和提高繼電保護的動作特征和性能,動作正確率高、可以方便地擴充其他輔助功能、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、硬件抗干擾、軟件抗干擾、更趨自動化、智能化、提高微機保護的設備管理和事件記錄功能等，具體資料請見：

論文關鍵詞:微機保護故障抗干擾

論文摘要:文章結合筆者多年實際工程經(jīng)驗,介紹了我國微機繼電保護技術的特點,針對目前我國微機保護的常見故障和抗干擾技術進行了分析,對微機繼保未來的發(fā)展提出了相關看法。

繼電保護技術主要是針對電力系統(tǒng)故障和危及安全運行的異常工況,以探討其對策的反事故自動化措施。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,以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區(qū)供電的影響,其重要性可見一斑。

微機繼電保護指的是以數(shù)字式計算機(包括微型機)為基礎而構成的繼電保護。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、石化、礦山冶煉、鐵路以及民用建筑等。

本文根據(jù)筆者多年實際工程經(jīng)驗分析一下電力系統(tǒng)微機繼電保護技術的技術特點、現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。

1.主要技術特點

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。

(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。

(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。

(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。

(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

(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)軟件故障[1]

某變電所主變壓器采用的是WBZ-1201D,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。

(3)安裝問題[2]

安裝保護設備時要注意防高壓。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。二是引起設備損壞的干擾。由于高壓網(wǎng)絡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備影響,可以考慮采取以下措施。

(1)硬件抗干擾

屏蔽和隔離相結合。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。

(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)知名廠家,其保護產(chǎn)品從原理到生產(chǎn)技術都已經(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,技術的進步,對微機保護也提出了更高的要求。

(1)更趨自動化、智能化

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

對于繼電保護技術來講,一方面,可以深入挖掘智能技術如神經(jīng)網(wǎng)絡、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,將技術轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,以解決常規(guī)技術難以解決的實際問題。

(2)提高微機保護的設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備的日常管理和事件記錄。這些設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、設備累計停電時間、設備累計運行時間、設備檢修記錄、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。

5.結語

隨著我國智能化電網(wǎng)建設的一步步深入,變電站綜合自動化技術的提高,數(shù)字式微機測控保護裝置逐漸取代了傳統(tǒng)模式,同時由傳統(tǒng)的保護、測控單一實現(xiàn)方式向整合型轉(zhuǎn)化即在同一平臺上實現(xiàn)微機保護、測量監(jiān)控及設備的管理和傳動。

可以預見,未來的微機保護系統(tǒng)將會使更加人性化、自動化、智能化,將會為確保我國電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,確保國民經(jīng)濟的快速持續(xù)增長發(fā)揮更大的作用。

參考文獻:

[1]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.

[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.