自動化微機(jī)保護(hù)設(shè)備設(shè)計中的問題分析

目前，自動化微機(jī)保護(hù)技術(shù)和裝置已經(jīng)逐步發(fā)展成熟，被廣泛應(yīng)用到各個電力系統(tǒng)以及主元件的保護(hù)中，在穩(wěn)定電力輸送、提升電力輸送的安全等級方面發(fā)揮著巨大的作用，同時也是電力系統(tǒng)中的主要技術(shù)系統(tǒng)之一。自動化微機(jī)保護(hù)裝置在各個電壓等級的電力系統(tǒng)中都有廣泛的應(yīng)用，尤其是在110kV無人值守的自動化變電站設(shè)備中更是得到了廣泛的推廣和發(fā)展，有效解決了傳統(tǒng)人工控制模式的弊端，促進(jìn)了電力系統(tǒng)的穩(wěn)步前進(jìn)。但是，由于舊有的保護(hù)模式以及二次回路設(shè)計思路仍然廣泛存在于變電站控制系統(tǒng)中，導(dǎo)致自動化微機(jī)保護(hù)設(shè)備在設(shè)

計和運行過程中仍然存在諸多問題。

1、對微機(jī)保護(hù)設(shè)備設(shè)計中幾個關(guān)鍵問題的探索

1.1 主變保護(hù)

1.1.1 110kV電路中二次回路混用問題探索

在110kV電力系統(tǒng)中主保護(hù)與備用保護(hù)過程是獨立完成的，相互之間幾乎不存在，但是從保護(hù)系統(tǒng)裝置的基本結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行考量，主保護(hù)中的差動保護(hù)和本體非電量保護(hù)之間的直流電源和出口回路在設(shè)計過程中都是混在一起的，這無疑增大了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的難題，給自動化微機(jī)保護(hù)的設(shè)計和實施帶來一定的障礙。一方面主變電路和非電量電路共用一個電氣開關(guān)，一旦該電氣開關(guān)發(fā)生故障，將使得主變保護(hù)和非電量保護(hù)同時失去效用，另一方面，電量保護(hù)與非電量保護(hù)之間也存在出口回路共用的現(xiàn)象，且這兩種電路之間存在相互影響、相互制約的關(guān)系，一出口回路出現(xiàn)故障，將連帶著另一出口回路也會出現(xiàn)保護(hù)效用失靈的問題，這將給變電站系統(tǒng)的正常運行和電力能源的安全輸送帶來嚴(yán)重的困擾。因此為了提升自動控制系統(tǒng)的安全等級必須采取相應(yīng)的技術(shù)手段將電源與出口回路獨立分開，從而降低相互之間的影響。

1.1.2 主變后備電路的探索

在實際應(yīng)用中主變10kV電路中僅安裝10kV電壓過流保護(hù)必然無法滿足電路整體速動性的要求，在保護(hù)整定中，三卷主變10kV側(cè)過流保護(hù)時間一般整定為2.5s或是3s，而雙卷主變10kV不需要設(shè)置過流保護(hù)裝置。同時由于10kV短線路不斷增加，導(dǎo)致離變電所較近區(qū)域內(nèi)的故障發(fā)生頻率也逐漸增大，給變電站系統(tǒng)的正常維護(hù)帶來嚴(yán)重的威脅。

另外，由于開關(guān)據(jù)動或是保護(hù)據(jù)動等因素的影響，常常導(dǎo)致短路電流長時間的沖擊變壓器設(shè)備系統(tǒng)，給變壓器系統(tǒng)元器件造成*的傷害，容易引發(fā)一系列的安全問題。因此為了保障設(shè)備的安全運行，保護(hù)變電站系統(tǒng)在長時間工作情況下不受來自內(nèi)部系統(tǒng)的短路電流沖擊，應(yīng)該在10kV側(cè)增設(shè)一套*電流速斷保護(hù)裝置，不僅起到了對10kV電路母線以及饋線電流的保護(hù)作用，同時也降低了對變壓器的沖擊作用。

1.2 饋線出口處短路以及保護(hù)據(jù)動問題的相關(guān)探討

通過查閱大量的相關(guān)資料以及文獻(xiàn)，總結(jié)出引起因饋線出口處短路保護(hù)據(jù)動引起主變后備保護(hù)動作跳母聯(lián)及主變兩側(cè)開關(guān)問題事故的主要原因有以下兩個方面。

1）電流互感器的響應(yīng)特征不良。就電流互感器來說，其變比的設(shè)計是按照負(fù)載電流的大小和傳輸特性來確定的，但是當(dāng)饋線電路出現(xiàn)故障時，短路電流將非常大，一旦故障電流的倍數(shù)超過其10%的誤差曲線所確定的一次電流倍數(shù)時，將導(dǎo)致變比誤差大于10%，同時電流倍數(shù)越大，變比誤差也越大，這就給變電器的實際工作帶來的大的誤差，將直接影響到電力能源的穩(wěn)定輸送。對于靈敏度較低的保護(hù)電路來說，速斷保護(hù)將導(dǎo)致?lián)訂栴}的發(fā)生，但是靈敏度較高的*過流保護(hù)裝置仍舊可以保持正常工作。但是在實際控制系統(tǒng)中不僅需要考慮短路電流的穩(wěn)定值，還需要將大容量電力系統(tǒng)中逐漸衰減的非周期分量。另外，直流分量對TA的勵磁使得工作磁通量劇增，這樣電路的穩(wěn)定電路將超過額定電流的本多倍，從而導(dǎo)致TA二次電流波形的嚴(yán)重失真，從而造成過流保護(hù)的據(jù)動操作。

2）微機(jī)保護(hù)自身模擬量采樣回路異常問題。在電力系統(tǒng)中變電站的模擬采量是通過壓頻轉(zhuǎn)換中VFC中的A/D轉(zhuǎn)換機(jī)完成的，同時限幅器的運用有效的降低了A/D轉(zhuǎn)換信號的溢出。因此在發(fā)生嚴(yán)重系統(tǒng)故障的過程中輸入的模擬量被削去波頂，進(jìn)而出現(xiàn)較大的計算誤差。另外造成微機(jī)數(shù)據(jù)計算和采集系統(tǒng)中出現(xiàn)嚴(yán)重失真問題的主要原因是輔助變換器LH在zui大短路電流的條件下容易飽和，同時二次設(shè)備的短路電流也超過了LH的臨界飽和值，造成嚴(yán)重的二次電流失真問題，同時在電阻上出現(xiàn)的二次電壓也將出現(xiàn)失真的現(xiàn)象。

2、自動化微機(jī)保護(hù)設(shè)備設(shè)計具體問題和改進(jìn)措施

2.1 自動劃設(shè)備中各專業(yè)之間協(xié)調(diào)與管理

從當(dāng)前電力系統(tǒng)的具體管理模式而言，變電所的自動化設(shè)備的管理工作需要分別由保護(hù)、通信、遠(yuǎn)動等專業(yè)部門進(jìn)行負(fù)責(zé)管理，同時各部門之間需要加強合作和交流，共同完成電力系統(tǒng)的控制和管理。通常情況下通訊和遠(yuǎn)動部門之間的較為密切，但同時與保護(hù)部門之間具有明確的分工。隨著電氣自動化控制系統(tǒng)的不斷完善與發(fā)展，無人值守與管理模式逐漸成為當(dāng)前變電系統(tǒng)中的主要工作形式，傳統(tǒng)的分管部門之間的工作界限也逐漸開始相互滲透，加強了各部門之間的交流和溝通。因此當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)遙控誤動、通訊狀態(tài)故障等問題時，控制中心無法準(zhǔn)確判斷故障發(fā)生位置處于保護(hù)、通信、遠(yuǎn)動等專業(yè)部中的哪一具體部門，因此為了探明故障發(fā)生位置與原因必須分派幾名工作人員深入控制現(xiàn)場一線進(jìn)行故障排查工作，使得下場的調(diào)動和協(xié)調(diào)工作缺乏合理性。因此在未來的管理模式中應(yīng)該將保護(hù)、通信、遠(yuǎn)動等等專業(yè)部門納入到機(jī)電一體化的系統(tǒng)控制模式中，培養(yǎng)具備多種專業(yè)知識和工作能力的高素質(zhì)人才，并成立綜合控制系統(tǒng)將所有的工作部門進(jìn)行統(tǒng)一化管理，從而有效提升故障處理質(zhì)量和效率。

2.2 定期檢查系統(tǒng)問題

2.2.1 微機(jī)自動控制系統(tǒng)特點

通過查閱大量的相關(guān)文獻(xiàn)可以總結(jié)出微機(jī)自動控制系統(tǒng)具有如下幾方面的特點。

1）可以選擇出口回路來實現(xiàn)完成出口插件的闊擴(kuò)展工作，但是出口插件必須采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，否則將給系統(tǒng)內(nèi)部的統(tǒng)一控制帶來一定的技術(shù)難題。

2）計算機(jī)系統(tǒng)中的CPU部件主要負(fù)責(zé)對系統(tǒng)產(chǎn)生的各個電量之間的邏輯關(guān)系進(jìn)行分析判斷，進(jìn)而可以實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。

3）通常由數(shù)據(jù)采樣來決定電量大小，同時這一基本特性簡化了計算機(jī)控制操作流程，提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，為工業(yè)用電和生活用電提供了安全技術(shù)保障。目前，在自動化微機(jī)繼電保護(hù)程序的定期檢擦工作中，其基本工作還是基于傳統(tǒng)的晶體管型以及電磁型的檢測方式完成的，從長遠(yuǎn)的角度考慮這種檢測手段和方式對于變電站自動化微機(jī)繼電功能的發(fā)揮是極為不利的，也與未來電力系統(tǒng)自動化和集約化的發(fā)展趨勢相違背，必須針對定期監(jiān)測的周期和方式問題探究合理的解決措施。

2.2.2 微機(jī)自動控制改進(jìn)措施

針對變電站微機(jī)繼電器機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)的工作特點和檢測項目以及周期中存在的主要問題，可以采取以下方式進(jìn)行解決。首先，微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)斷電的現(xiàn)象，因此在檢測過程中可以重點針對斷電事故發(fā)生的位置、周期等進(jìn)行綜合的分析與評定，并以兩年為一周期實施一次整機(jī)試驗，并將關(guān)鍵部位的開關(guān)以及繼電器啟動調(diào)合開關(guān)等作為主要的維護(hù)焦點。同時根據(jù)現(xiàn)行的變電要求，需要至少一年之內(nèi)進(jìn)行一次。其次，為了保證控制精度和控制質(zhì)量必須在三四年之內(nèi)對微機(jī)保護(hù)部分進(jìn)行檢測。其檢測項目通常為數(shù)據(jù)采樣回路的精度以及零漂。zui后，針對自動化微機(jī)繼電器控制系統(tǒng)中存在的種種問題，需要在六到八年之內(nèi)對微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)實施模擬檢測，即模擬保護(hù)系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種設(shè)備和控制問題，探索出合理的技術(shù)解決方案。

自動化微機(jī)控制技術(shù)作為先進(jìn)控制技術(shù)的典型代表，在電力控制系統(tǒng)中得到了廣泛的研究與應(yīng)用，有效地提升了電力系統(tǒng)的輸電穩(wěn)定性與安全性，為國家工業(yè)生產(chǎn)和民眾日常生活提供了穩(wěn)定的電力保障。同時針對自動化微機(jī)保護(hù)裝置中設(shè)計規(guī)范、管理規(guī)定等存在的主要問題，應(yīng)該重點加強新技術(shù)的研發(fā)與推廣工作，提升自動控制的質(zhì)量和效率，從而為我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展提供完備的。