微机继电保护事故分类及处理方法

      

微机继电保护事故分类及处理方法
继电保护测试仪

[摘  要]继电保护测试仪分析了近10年来220kV及以下系统微机继电保护发生的多起事故,总结了事故发生的共性原因并对事故的种类进行了分类,结合现场实际,提出了分析与处理一般微机继电保护事故的基本思路和方法。实践表明,这些思路与方法具有普遍的实用性,有利于电网的安全稳定运行,且对其他类型保护亦具有借鉴价值。

 

[关键词]供电系统;微机继电保护;事故处理;思路;方法
上海日行电气有限公司在继电保护测试仪产品开发能力在国内同行业处于优势地位,形成了强有力的技术开发系统和持续创新的发展能力。多年来公司以自行研制继电保护测试仪、合作开发、技术引进等多种方式,开发了市场需要、技术含量高,代表国际、国内先进技术水平的新型绝缘材料,缩小了国内绝缘材料行业与国际先进水平的差距。开发并形成创新继电保护测试仪关键核心技术,使我公司品牌日趋强大!!!

1引言

10年来,微机保护在电力系统得到广泛应用。但微机继电保护装置的动作过程不像模拟式保护那样直观,造成了微机保护事故发生有其自身的特点。分析与总结微机继电保护事故处理特点的目的在于掌握一般规律,快速有效地处理事故,避免因继电保护原因引发电网或设备事故,确保电网的安全稳定运行。

2微机继电保护事故处理的一般原则

2.1继电保护测试仪科学的实事求是的态度

继电保护的事故的处理不仅涉及运行单位和个人,且一旦拒动或误动,必须查明原因,并力图找出问题的根源所在,以便彻底解决问题。这必将涉及到事故的责任者,甚至可能接受相当严厉的处罚。事故发生后的许多资料和信息都可能被修改或丢失,给事故分析带来较大难度甚至查不出原因,存在的问题无法得到解决,系统类似的设备无法吸取事故教训。因此,事故的调查组织者必须坚持科学的实事求是的态度。

2.2理论与实际相结合

继电保护的事故处理不仅涉及继电保护的原理及元器件,而且现场处理继电保护事故的经验表明:大部分继电保护事故的发生与处理过程与基建、安装、调试过程密切相关。掌握足够必要的微机继电保护基本原理及一般继电保护理论是分析和处理事故的首要条件,但足够的丰富的现场经验往往对准确分析与定性事故又起着关键作用。

3微机保护事故的种类及原因分析

3.1定值问题

3.1.1整定计算的误差

由于设备特性尚未被人们掌握透彻,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,且电力系统的参数或元器件的参数的标幺值与实际值有出入,有时两者的差别比较大,则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、图纸,施工部门在调试完保护设备后也应及时将有关保护资料移交运行部门。

3.1.2继电保护测试仪人为整定错误

人为整定的错误的情况主要表现为:看错数值;TATV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)等错误都曾造成事故的发生。产生上述情况的主要原因: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。从现场运行工况来看,避免上述情况发生的主要措施是在设备送电之前由至少两人再次进行装置定值的校核。

3.1.3装置定值的漂移

(1)元器件老化及损坏

元器件的老化积累必然引起元器件特性的变化和元器件的损坏,不可逆转的影响微机保护的定值,现场曾发生过因A/D转换精度下降严重引发事故的情形。

(2)温度与湿度的影响

微机保护的现场运行规程规定了微机保护运行的环境温度与湿度的范围。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。

(3)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,才能投入运行。变电站要加强定值的核对工作,且应选择有足够良好运行工况的装置。

3.2电源问题

3.2.1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220V110V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分成以下情形。

(1)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。纹波系数是指输出中的交流电压与直流电压的比值,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。因此要求直流装置要有较高的精度。

(2)输出功率不足或稳定性差

电源输出功率的不足会造成输出电压下降,若电压下降过大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要求电源输出有足够的容量。如果现场发生事故时,微机保护有时无法给出后台信号或是重合闸无法实现等现象时,应考虑电源的输出功率是否因元件老化而下降。对逆变电源应加强现场管理,在定期检验时一定要按规程进行逆变电源检验。长期实践表明,逆变电源的运行寿命一般在46年,到期应及时更换。

3.2.2直流熔丝的配置问题

现场的熔丝配置是按照从负荷到电源一级比一级熔断电流大的原则配置的,以便保证在直流电路上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,造成的后果是回路上过流时熔丝越级熔断,建议设计者应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值得很好的研究。

3.2.3带直流电源操作插件

特别指出的是微机保护的集成度很高,一套装置由几块插件组成,现场发生过多起在不停直流电源的情况下拔各种插件造成装置损坏或事故。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。

3.3 TA饱和问题

作为继电保护测量TA对二次系统的运行起关键作用,随着系统短路电流急剧增加,在中低压系统中电流互感器的饱和问题日益突出,已影响到继电保护装置动作的正确性。现场因馈线保护因电流互感器饱和而拒动,主变后备保护越跳主变三侧开关的事故时有发生。由于数字式继电器采用微型计算机实现,其主要工作电源仅有5V左右,数据采集部分的有效电平范围也仅有10V左右,因此能有效处理的信号范围更小,电流互感器的饱和对数字式继电器的影响将更大。

3.3.1继电保护测试仪对辅助判据的影响

有的微机保护中采用IA+IB+IC=3I0(自产零序电流等于外接零序电流)作为电流互感器回路断线和数据采集回路故障的辅助判据,这作为正常运行时的闭锁措施是非常有效的,但在故障且TA饱和时,就会使保护误闭锁,引起拒动。

3.3.2对基于工频分量算法的影响

TA饱和时,工频分量与饱和角有关,故数字式继电器的动作将受到影响。

3.3.3.对不同的数据采集方法的影响

在微机保护中,数据采集有2种比较典型的方法:VFC法和A/D法。由于VFC方法采集到的数据是信号在2个读数间隔中的平均值,若输入信号大于VFC的蕞高转换电平,则产生截顶饱和。若保护算法中需连续5次的故障电流数据才能可靠动作,且饱和角为60°,则采样频率必须高达1800Hz,即每周期进行36点采样,做到这一点特别在中压电力系统的微机保护保护装置中是不经济的。

3.3.4防止TA饱和的方法与对策

TA饱和问题,从故障分析和运行设计的经验来看,主要采取分列运行的方式或采取串联电抗器的做法来限制短路电流运行限制短路电流;采取增大保护级TA的变比以及用保护安装处可能出现的蕞大短路电流和互感器的负载能力与饱和倍数来确定TA的变比;采取缩短TA二次电缆长度及加大二次电缆截面;保护安装在开关厂的方法有效减小二次回路阻抗,防止TA饱和。 

3.4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的使用会导致一些逻辑元件误动作。现场曾发生过电焊机在进行氩弧焊接时,高频信号感应到保护电缆上使微机保护误跳闸的事故发生。新安装、基建、技改都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。

3.5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。有些保护装置在投入直流电源时出现误动;高频闭所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。在事故分析时应充分考虑到上述两者性能之间的偏差。

3.6插件绝缘问题

微机保护装置的集成度高,布线紧密。长期运行后,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,两焊点之间形成了导电通道,从而引起装置故障或者事故的发生。

3.7软件版本问题

由于装置自身的质量或程序漏洞问题只有在现场运行过相当一段时间后才能发现。因此,继电保护人员在保护调试、检验、故障分析中发现的不正常或不可靠现象应及时向上级或厂商反馈情况。

3.8高频收发信机问题

220 kV线路保护运行中,属于收发信机问题仍然是造成纵联保护不正确动作的主要因素,主要问题是元器件损坏、抗干扰性能差等,出问题的收发信机基本上都包括了目前各制造厂生产的收发信机。因此,收发信机的生产质量一定要重视起来。应注意校核继电保护通信设备(光纤、微波、载波)传输信号的可靠性和冗余度,防止因通信设备的问题而引起保护不正确动作。另外,高频保护的收发信机的不正常工作,也是高频保护不正确动作的原因之一。如:收发信机元件损坏,收发信机起动发信信号产生缺口,高频通道受强干扰误发信,收发信机故障,收发信机内连线错误,忘投收发信机电源,收发信机不能起到闭锁作用,区外故障时误动等。

4.微机保护事故处理的基本思路

4.1正确充分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,但对少数故障仅凭经验是难以解决的,应采取正确的方法和步骤进行。

4.1.1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、等原因造成。人为事故必须如实反映,以便分析和避免浪费时间。

4.1.2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。

4.2运用正确的检查方法

4.2.1继电保护测试仪逆序检查法

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,一极一级往前查找,直到找到根源为止。这种方法常应用在保护出现误动时。

4.2.2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。这种方法主要应用于微机保护出现拒动或者逻辑出现问题的事故处理中

4.2.3运用整组试验法

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,往往可以用很短的时间再现故障,并判明问题的根源。如出现异常,再结合其他方法进行检查。

4.3事故处理的注意事项

4.3.1对试验电源的要求

在进行微机保护试验事要求使用单独的供电电源,并核实用电试验电源是否满足三相为正序和对称的电压,并检查其正弦波及中性线是否良好,电源容量是否足够等要素。

4.3.2对仪器仪表的要求

万用表、电压表、示波器等取电压信号的仪器必须选用具有高输入阻抗者。继电保护测试仪、移相器、三相调压器应注意其性能稳定。

5.提高继电保护事故处理能力的途径

掌握和了解继电保护故障和事故处理的基本类型和思路是提高继电保护故障和事故处理水平的重要条件,同时要加强下述几个问题。

5.1掌握足够必要的理论知识

5.1.1电子技术知识

由于电网中微机保护的使用越来越多,作为一名继电保护工作者,学好电子技术及微机保护知识是当务之急。

5.1.2微机保护的原理和组成

为了根据保护及自动装置产生的现象分析故障或事故发生的原因,迅速确定故障部位,工作人员必须具备微机保护的基本知识,必须全面掌握和了解保护的基本原理和性能,熟记微机保护的逻辑框图,熟悉电路原理和元件功能。

5.2具备相关技术资料

要顺利进行继电保护事故处理,离不开诸如检修规程、装置使用与技术说明书、调试大纲和调试记录、定值通知单、整组调试记录,二次回路接线图等资料。

5.3运用正确的检查方法

一般继电保护事故往往经过简单的检查就能够被查出,如果经过一些常规的检查仍未发现故障元件,说明该故障较为隐蔽,应当引起充分重视,此时可采用逐级逆向检查法,即从故障现象的暴露点入手去分析原因,由故障原因判别故障范围。如果仍不能确定故障原因,就采用顺序检查法,对装置进行全面的检查。

5.4掌握微机保护事故处理技巧

在微机保护的事故处理中,以往的经验是非常宝贵的,它能帮助工作人员快速消除重复发生的故障,但技能更为重要,现针对微机保护的特点总结如下。

5.4.1替代法

该方法是指用规格相同、功能相同、性能良好的插件或元件替代被怀疑而不便测量的插件或元件。

5.4.2继电保护测试仪对比法

该方法是将故障装置的各种参数或以前的检验报告进行比较,差别较大的部位就是故障点。

5.4.3模拟检查法

该方法是指在良好的装置上根据原理图(一般由厂家配合)对其部位进行脱焊、开路或改变相应元件参数,观察装置有无相同的故障现象出现,若有相同的故障现象出现,则故障部位或损坏的元件被确认。

结语

本文从微机保护自身特点和现场实际经验出发,结合长期处理继电保护事故和故障的经验和方法,对微机保护发生事故或故障的共性原因进行了一般性分类,并在一定范围内总结了处理事故的思路及方法,介绍了提高处理事故和故障能力的基本途径。实践表明,上述思路和方法具备一定的实用性和可操作性。

继电保护测试仪 

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