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一、 前言:
微機繼電保(bǎo)護指的是以數字式計算機(包括微型機)為基礎而構(gòu)成的繼電保護.它與傳統的(de)繼(jì)電保護相(xiàng)比較具有(yǒu)以下(xià)特點:
(1)改善和提高繼電保護的動作特征和性能,動作正确率高。主要表現在(zài)能得到常(cháng)規保護不易獲得的特(tè)性(xìng);其很強的記憶力能更好地實現故障分量保護;可引進自動控制、新的數學理論和技術(shù)如自适應、狀态預(yù)測(cè)、模糊控制及人工神經網絡等,其(qí)運行正确率很(hěn)高也已在運行實踐中得到證明。抗幹擾介損測試儀廣泛适用于電力行業中變壓器、互感(gǎn)器、套管、電容器、避雷器等設備(bèi)的介(jiè)損測量。
(2)可(kě)以方便地(dì)擴充其他輔助(zhù)功能。如故障錄波、波(bō)形分析等,可以(yǐ)方便(biàn)地附加低頻(pín)減載、自動重合閘、故障錄波、故障測距等功能。
(3)工藝結(jié)構條件優越。體現在硬件比較通用,制造容易統一标準;裝置體積小,減少(shǎo)了盤(pán)位數量;功耗低。
(4)可(kě)靠性容易提高。體現在數字元件的特性不易受溫度變化、電(diàn)源波動、使用年限的影響,不(bú)易(yì)受元件更換的影響;且自檢和巡檢能力強,可用軟件方法檢(jiǎn)測主要元件、部件的工況(kuàng)以及(jí)功能軟件本身。
(5)使用靈(líng)活方便,人機界面(miàn)越來越友好。其維護(hù)調試也更方(fāng)便(biàn),從而縮短維修時間(jiān);同時依據運行經驗,在現場可通過軟件(jiàn)方法改變(biàn)特性、結構。
(6)可以進行遠方監控。微機(jī)保護裝置具有串行通信功能,與變電所微機(jī)監控系統的通信聯絡使微機保護具有遠方監控特性。繼電保護裝置投運(yùn)至(zhì)今已有三十餘年(nián),随着廠内(nèi)繼電設(shè)備的老化(huà),現有保(bǎo)護已不能滿足我廠的發展(zhǎn)需要。更新繼電保(bǎo)護裝置也尤為緊迫(pò)。基于此情況,我廠對母差、紅托(tuō)線微機保護、110kv、220Kv母線電壓互感器(qì)進行了改造并(bìng)取得了良好的(de)效果。
二(èr)、提出問題及解決方案(àn):
1. WMZ-41A型母差保護改造 母(mǔ)線保護是保證電網安(ān)全穩定運行(háng)的重(zhòng)要系統(tǒng)設備,它的安全(quán)性、可靠性、靈(líng)敏性和快速性對(duì)保證整個區域電(diàn)網的安全具有決定性的意義。在電網中廣泛應用(yòng)過的母聯電流比相(xiàng)式差動保護、電流相位比(bǐ)較式差動保護(hù)、比率制動式差動保護,而就适應母線運行方式、故障類型、過渡電阻等方面而言(yán),無(wú)疑是按分相電流(liú)差動原理構成的比率制動式母差保護效果好。但是随着電網微(wēi)機保(bǎo)護技術的普及和微機型母差保護的不斷完善,以中阻抗比率差動保(bǎo)護為代表的傳統型母差保護的局限性逐漸體現出(chū)來。從電(diàn)流回路、出口選擇的抗飽和能力等多方面,傳(chuán)統型的母差保護與(yǔ)微機母差保護(hù)相比已不可同日而語。下面通過對WMZ-41A微機(jī)母差保護在我(wǒ)廠的應用了(le)解,對出現的問題及改進方法做一介(jiè)紹。WMZ-41A是新型微機母(mǔ)線保護裝置。裝置采用整面闆背插式機箱結構,保持(chí)WMZ-41成熟的保護原理(lǐ)及算法,吸取WMZ-41多年(nián)成功的運行經驗,提高了(le)整體技術性能。由其構(gòu)成(chéng)的GZM-W41A系列微機母線保(bǎo)護櫃可适用于500kV及以下各種電壓等級、各種接(jiē)線方式的母線保(bǎo)護。其(qí)有如下特點(diǎn):
(1)WMZ-41A型微機母(mǔ)線保護裝置以32位主CPU為核心,CPU闆采用6層印制闆,貼裝工藝;模拟量轉換采用高精度16位(wèi)模(mó)數轉換器。
(2)采用帶比率制動特性的(de)完全(quán)電流差動判據,利用采樣值算(suàn)法及突變(biàn)量算(suàn)法實現快速母線差(chà)動保護,采用同步識别法抗TA飽和(hé)措施,有效地消除了TA飽和(hé)對差動保護的不利影(yǐng)響。在母(mǔ)線區内故障時,保護迅速出口。而區外(wài)故障時,保護可靠不誤動。
(3)自動跟蹤、識别雙母線運(yùn)行方式,并可适應于母聯(lián)帶出線、旁路兼母聯(lián)、母線兼旁路等各種(zhǒng)特殊(shū)運行(háng)方式。對系(xì)統(tǒng)并列、解列或出線倒閘過程中的各種運行(háng)狀态,均能(néng)确保母線安全運行。
(4)配置中文打印(yìn)機,可打印定值報告、采樣報告、自檢(jiǎn)報告及故障報告(gào);其中故(gù)障報(bào)告可記錄近8次故障,有(yǒu)三(sān)種打印格(gé)式如(rú):簡明故障報告,采樣值故障報告,波形故障報(bào)告。
(5)多種(zhǒng)可選的通信接口(RS485/RS422/RS232及以太網口)以及GPS對時功能(néng)。多層布(bù)線印刷電路闆工藝,抗幹擾能力強(通(tōng)過IEC 60255-22-4标準規(guī)定的Ⅳ級(4kV±10%)快速(sù)瞬變幹擾試驗和IEC 60255-22-2标準規定的(de)Ⅳ級(空間放電15kV,接觸放電8kV)靜電放(fàng)電試驗)。 現(xiàn)有WMZ-41A型母差(chà)保護中需(xū)要對母(mǔ)聯開關加裝I、II母隔離刀(dāo)閘輔助(zhù)接點。由于母聯開關隔離刀閘輔助接點已無空接點,而是用合閘位置繼電器、跳閘位置繼電(diàn)器的(de)空接點代替,在倒母線操作時(shí),運行(háng)按常規先取下母聯開關操作(zuò)保險(這樣是為了防止倒閘操作過程中,母聯開關跳閘)從而使木聯合、跳位繼電器全部(bù)返(fǎn)回,造成母差保護頻發“識别錯誤”光字信(xìn)号。 針對這種現象,繼電保護班與(yǔ)運行人員協商,在倒母線操(cāo)作中,由運行人員先将母差保(bǎo)護屏上(shàng)模拟母聯位置的I、II母手動小開關都置于手合位置,在取下母聯開關操作保險。這樣可防止“識别錯誤”信号的頻發,帶刀閘母(mǔ)線操作(zuò)完後,在将母聯I、II母小開關切(qiē)至自(zì)動位置。 110kV WMZ-41A型微機母線(xiàn)保護投入運(yùn)行後不久,裝置頻發“電壓突變”信号,“電壓突變”将開放母差保護跳閘的一個(gè)條件,這樣,隻有差電流超限,差動就會動作出口;以上這(zhè)種情況,很可能造成母差(chà)保護的誤動,為主設備的安全運(yùn)行造成嚴重隐患。 為(wéi)了杜絕保護基于此情況的母差保(bǎo)護誤動,經過查看采樣數據,利用兩點乘積法檢查(chá)發現,母差保護數據采集系統中的計時芯片,在采集中(zhōng)并不是每一個周波(bō)都按20點觸發晶(jīng)振脈沖,而有時按一個周波24點采樣,多采(cǎi)4個點,造成本周波電壓的采樣值與前一個周波電壓的對(duì)應采樣(yàng)值比較中産生一(yī)個ΔU的差值,當這個(gè)ΔU累(lèi)加超過電壓突(tū)變門檻值時從而造成“電壓突變”信号頻發,更換計時芯片後,問題得到了解決(jué)。
2.紅托線微(wēi)機保護更新 根據220KV及以上線路保護雙重化要求及紅托線原有WXB-11、15型(xíng)已運行近十年,将紅托線微機保護(hù)換型為許繼産WXH-802型保護(hù)和南瑞(ruì)産RCS-931B型保護(hù),其中RCS-931B保護中光纖縱(zòng)差保護為紅廠一套光纖保護(hù)。 WXH-802由綜合距(jù)離方向元件(jiàn)和零序(xù)方向元件構成全線速動主保護,由三段式相間距(jù)離和接地距離以及六段零(líng)序電流方向保護(hù)構成(chéng)後備保護;并(bìng)配有綜合重合閘。相對于前有保(bǎo)護具有以下特(tè)點:
(1)采用32位DSP作為保護CPU,數據處理能力強,可靠性高, 16位A/D作為數(shù)據采集,保護測量精度(dù)高(gāo),每個CPU有獨立的A/D,A/D自動校準,不(bú)需要零漂及刻度調整。
(2)保護中采用自适應振蕩判(pàn)據及自适(shì)應數據濾波器,增設了适用于弱電源側的保(bǎo)護邏輯。
(3)保護動作事件(jiàn)可連續記錄16次,具體記(jì)錄發信、停信、收信及保護(hù)各種(zhǒng)動作情況,每次可記錄故障前2周和故障後8周(zhōu)采(cǎi)樣數據,報告(gào)全漢化輸出,可體現保護動作的測(cè)量值(zhí)與整(zhěng)定值,采樣數據可波形輸出(chū)也可采樣值輸出,采用80186芯片作為(wéi)人機(jī)對話(MMI),LCD采用全漢化顯示。
(4)硬件存儲容量大(dà),可存儲多(duō)達100次保護事(shì)件報告(gào)記錄。裝置的任何(hé)操作,如裝置上電、修改定值等均有記(jì)錄。具有RS-422/485或LonWorks總線網絡。可直接同微機監控或保護管理機相連。
(5)具有完善、靈活(huó)的後台分(fèn)析軟件,便于事故後分析,機箱結構采用(yòng)6U結構。CPU采用先進的表面貼裝技術;裝置強弱電回路、開入開出(chū)回路(lù)合(hé)理布局(jú)。提高了裝置的(de)抗幹擾能力。RCS-931B型保護本裝置為由微機實現的數字式超高壓線路成套快速保護(hù)裝置,可用(yòng)作220kV及以上電壓等級輸電線路的主保護及後備保護(hù)。由三段(duàn)式相間和接(jiē)地距離及四個延時段零序方向過流構(gòu)成全套後備保護,RCS-931D 以RCS-931A 為基礎,僅将零序Ⅲ段方向過流保護改為零序反時限方向(xiàng)過流保護。RCS-931A/B/D 保護有分(fèn)相出口,配有自動重合閘(zhá)功能, 對單或雙母線接線的開關實(shí)現單相重合、三相重合和(hé)綜合重合(hé)閘。RCS-931XS 适用(yòng)于串聯電容補償(cháng)的輸電系(xì)統。具有設有分相電流差動和零序電流差動繼電器全線速跳功(gōng)能。通(tōng)道自動監測,通信誤碼率在線顯示(shì),通道故障自動閉鎖差動保護。紅托(tuō)線ZTZ-12 S分(fèn)相操作箱中按照繼電保(bǎo)護(hù)二十五相反措要求配置了(le)兩組跳閘(zhá)回路,因紅托線斷(duàn)路器仍為單跳閘線圈,新疆(jiāng)電力(lì)設(shè)計院(yuàn)在(zài)圖紙中也(yě)按單跳回路設計的。所以在這次(cì)改造過程中,希望完善雙跳閘回路,等(děng)斷路器更換後實現開關的雙(shuāng)跳功能。在保護換型過程中 ,我(wǒ)們依據反措要(yào)求,通過獨立分(fèn)配電源(yuán)的(de)方法(fǎ),将WXH-802和(hé)RES-931B保護分别由兩組獨立的直流電(diàn)源保險供電,并按下圖将兩組電源保(bǎo)險分别接入(rù)兩套操作回路和(hé)兩套保護(hù)裝置中,利用許繼ZFS-12S分相操(cāo)作箱中兩套獨(dú)立(lì)的操作回路實現保護雙跳功能,之間(jiān)完全沒有電聯系。從(cóng)而防止寄生回路造成兩套保護之間的(de)電氣幹擾。在(zài)紅托線投運後,在(zài)一次倒母(mǔ)線操作過程中,由于紅托線(xiàn)隔離開關未斷開,造成Ⅰ、Ⅱ母二次電壓由紅托線電壓切(qiē)換(huàn)回路互聯,在運行倒(dǎo)閘操作中220KVⅡ母TV受到(dào)沖擊,220KVⅡ母電壓互感器B相空氣(qì)開關跳閘,造成紅托線電壓切換箱ZYQ12S中兩塊電路闆(pǎn)燒(shāo)壞。經檢查發現,兩塊燒壞的電(diàn)路闆中,均為電壓切換回路中(zhōng)的N相回路。由于紅廠母線電壓互感(gǎn)器 B相(xiàng)為保(bǎo)安接地,當Ⅰ母TV中B相空氣小開關斷開後,UBI電壓恢複(fú)到57.7V,UNⅠ=0,而Ⅱ母(mǔ)TV正常,則UBⅡ=0V,UNⅡ=57.7V。由(yóu)于隔離刀(dāo)閘輔助接點原因,造成1YQJ、2YQJ均(jun1)閉合(造成互聯),緻(zhì)使UNⅠ、UNⅡ之間(jiān)有電勢差,而UNⅠ、UNⅡ之間回路中(zhōng)為死連接方(fāng)式未經(jīng)空氣(qì)小開關,導(dǎo)緻電壓切(qiē)換箱(xiāng)燒損。 針對以上情(qíng)況将燒損電壓切換箱更換,并經試驗正常,投入運行(háng)。并計(jì)劃分别停運220KV箱Ⅰ、Ⅱ母PT,将其N相加裝空氣(qì)小開關。如将B相空氣小開關去除改(gǎi)為死連接。則不能預防TV二次反(fǎn)充電,同時如果TV二次繞組中性點擊穿保(bǎo)險擊穿後(hòu),勢必造成B相短路,也會對(duì)TV一次(cì)繞組帶來嚴(yán)重影響(xiǎng)。同時在TV的UNⅠ、UNⅡ回路上分别加裝一個空氣小開關,可有效防止電壓切換(huàn)箱再次燒壞(huài)。改造後電壓切換回路:在RCS-931B型保護調試過程中發現,斷路器在分閘狀态(tài)下,模(mó)拟各種短路故障時,保護均加速出口。如做距離保護I段,保護加速(sù),報告顯示阻抗I段、阻(zǔ)抗II、III段出口(kǒu),做零(líng)序保護(hù)I段,保護加速出口。并且在做接地距離保護時,保護動作報告中(zhōng)顯示沒有故障測距。以(yǐ)上問題在(zài)<>和(hé)<>中均未明确說明。 在經過多次反(fǎn)複實踐發現,在RCS-931B型保護調試(shì)模拟故障過程中,因線路在停運狀态,斷(duàn)路器(qì)已跳(tiào)開,控(kòng)制開(kāi)關KK也在斷開位置。此時加入故障量,保護盤手(shǒu)合于線路近距離故障點上,故保護加速跳閘,因此在微機保護試驗台進行故障模拟時,應先将(jiāng)線路斷路器置于合閘位,即合(hé)後KK在接通狀态,或将分相操作(zuò)箱中合位繼電器(HWJ)拔(bá)出,這樣做(zuò)試驗就不會出(chū)現保護加速的(de)問題(tí)了。對于模拟接地(dì)故障距離保護沒有測距的問題,我們(men)經過反複試驗(yàn)發現:我們試驗所用的微機保護試驗台在加故障量時(shí)原為我們手動(dòng)切斷(duàn)故障量(liàng)的(de)輸出,這對于以毫秒計算的微機保護來講誤差太大,所以将保護跳閘出口回路的空接點(diǎn)(如:跳A、跳B、跳C)分别引入微機保護試驗(yàn)台的開關量輸入(rù)接口,在模拟接地故障時,通過保護跳閘時輸出空接點來(lái)切斷試驗台輸出故(gù)障量,這樣(yàng)在做接地(dì)保護時就能正确動作,并(bìng)在報告中(zhōng)顯示準(zhǔn)确的測距了。
3.110kV、220KV母線電壓互感器改造 原有的(de)110kV、220kV電壓互感B相接地點均在就地開關(guān)箱中,不符(fú)合繼電保護二十(shí)五項反措要求(qiú),電(diàn)壓互感器的二次(cì)繞組也為保護和(hé)測量共用,并且共用一個擊穿保險。不論保護還是儀表,那個回路沖擊(jī)電壓互感(gǎn)器的二次繞組,都會造成二次(cì)繞組空氣小開關跳開或(huò)擊穿保險擊穿,造成保護失壓,同時關口表測量損失。 為解決這一問題,在更換新的大容量電磁式電壓互(hù)感中(zhōng),加有兩組獨立的二次繞組,将保護和測量回路分開,互不影響,可有效(xiào)防止(zhǐ)關口表失(shī)壓,同時将兩組繞組分(fèn)别經不同的擊(jī)穿保險接地,既防止了(le)TV過壓,又防(fáng)止了兩繞(rào)組之間産(chǎn)生幹擾。 在執行反措方面:将電壓互感器就地開關箱的B相接地點拆除,并用四平方截面電纜(可有效(xiào)防止傳輸壓降)分别引至主(zhǔ)控制室,經小(xiǎo)母線用2×4平方銅導線(xiàn)引至主控電纜夾層接地銅牌,保(bǎo)證(zhèng)接地點等電位(有效防止懸浮地電位的産生)。将開關場至控制室TV電纜更換為4平方電纜,減(jiǎn)小了線損,提高了電壓質量。電(diàn)壓互感器的測(cè)量等級也(yě)由原來的0.5級(jí)提高到(dào)0.2級,提高了測量精度。
三.結束語
以上在(zài)技術改造中出現的問(wèn)題,經過思考解決,經(jīng)過(guò)現場運行中得到了驗證。對我廠電力(lì)系統的(de)安(ān)全運行起到了促進作用。因水平有限、時間(jiān)倉促,中間的錯誤與不足懇請各位專家批評(píng)指教。
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