變電站中微機保護的應(yīng)用及其抗干擾措施研究

張亞東 趙 斌

（浙江省新昌縣供電局，浙江 新昌312500）

1 變電站微機保護的組成及特點

以微型計算機為基礎(chǔ)，將傳統(tǒng)變電站中的繼電保護、自動控制和遠動、監(jiān)視控制等功能組合到一起，以一個由計算機硬件、功能性軟件以及數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的系統(tǒng)來代替，這個系統(tǒng)即被稱為變電站微機保護系統(tǒng)。微機保護的一般由微型計算機、輸入輸出、數(shù)據(jù)采集、通信接口、電源以及人機接口等六個部分功能組成。相比于傳統(tǒng)變電站的繼電保護，微機保護特點如下：

①可靠性更高，軟硬件更加智能，具有很強的巡檢和自檢能力，一旦自動檢測出硬件方面的故障，就會發(fā)出報警信號，同時將其跳閘出口回路閉鎖。此外，軟件可以對輸入的數(shù)據(jù)進行檢驗并糾錯，還可以對干擾進行自動識別和排除；

②保護動作具有更高的正確率，由于先進控制技術(shù)的采用，不僅運行的正確率得到了保障，而且故障分量保護也得以實現(xiàn)；

③功能的可擴充性強，如自動重合閘、故障測距、故障錄波以及波形分析等功能都可以很方便地進行擴充；

④良好的人機界面保證了微機保護的適用性和維護調(diào)試的便捷，在使用過程中可以通過軟件方法來對其結(jié)構(gòu)和特性進行改變。此外，微機保護系統(tǒng)的硬件可以標準化生產(chǎn)，通用性好，功耗也更加節(jié)能。

2 微機保護應(yīng)用中相關(guān)問題的探討

2.1 饋線出口處短路保護拒動

饋線微機保護在實際運行中經(jīng)常會出現(xiàn)饋線出口處短路而使得保護拒動，進而導(dǎo)致主變后備保護動作，致使主變兩側(cè)開關(guān)及母聯(lián)跳閘的事故。對于這個問題，可以從兩個方面進行解決。其一，對于微機保護，其應(yīng)該選擇合適的電流-電壓變換的負載，還需要校核其會不會引起TA飽和，在輸入電壓與電阻R的配合選擇方面也要慎重，以免LH飽和。除此之外，利用電抗變換器實現(xiàn)電流-電壓的變換也是一個比較合適的選擇，其能夠有效抑制衰減中的直流分量，不過也會放大高次諧波。同時，在微機保護模式上，應(yīng)盡可能采用分布式結(jié)構(gòu)。為盡量節(jié)省電纜投資和減少TA二次負載阻抗，可以將保護安裝于開關(guān)柜上。其二，對于TA，應(yīng)結(jié)合各變電站10 kV母線短路容量的實際情況來盡可能地選用大變比的保護專用TA。在必要時，為減少二次負擔(dān)，還可以將兩個準確等級相近的副線圈串聯(lián)在一起使用。此外，增加10 kV限時速斷保護也是一種比較好的對策。

2.2 保護定值修改與切換

在電網(wǎng)運行過程中，調(diào)度中心常常要根據(jù)需要在各饋線之間進行"轉(zhuǎn)供電"操作，這是提高電網(wǎng)供電可靠性及運行安全性的必要措施。這個"轉(zhuǎn)供電"的過程中就使得各饋線的運行參數(shù)發(fā)生很大的改變，而調(diào)度人員就必須根據(jù)事先計算好的各種運行參數(shù)條件下對饋線的保護整定值（如過流與速斷電流定值等）進行重新整定。這個重新整定的過程自然不能讓保護人員隨時去現(xiàn)場操作，可以采用在旁代線路保護中配備多路定值區(qū)的思路，使得饋線的保護也具有多路定值存貯功能。這樣就可以在饋線參數(shù)改變時將保護定值切換至預(yù)先設(shè)置的定值區(qū)運行。而且這一功能的實現(xiàn)既可以通過調(diào)度員遠方實現(xiàn)切換，也可以由值班員操作。

2.3 定期檢修的問題

由于微機保護具有運行可靠而且維護簡便的特點，因此傳統(tǒng)繼電保護的定檢模式對其并不適用，甚至?xí)蟠鬁p弱微機保護的運行效率。所以對微機保護的檢修有以下考慮：①與一次設(shè)備臨時停電的時間相結(jié)合，一般以2年為一個周期進行一次經(jīng)保護啟動跳合開關(guān)的整組試驗；②以3到4年為一個周期，進行一次只涉及出口回路的正確性、數(shù)據(jù)采樣回路的零漂和精度的檢驗；③以6至8年為一個周期，進行一次模擬現(xiàn)場的各種故障進行聯(lián)動開關(guān)試驗的全面的保護檢修。

2.4 微機保護裝置維護中各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)問題

在變電站中，自動化系統(tǒng)一般分屬于通信、保護、遠動等專業(yè)部門負責(zé)。其中，通信和遠動專業(yè)之間的聯(lián)系是比較緊密的，而保護專業(yè)與上述兩個專業(yè)雖然在工作上有很多交集，但是界面分工還是很清楚的。但隨著微機保護越來越廣泛的應(yīng)用以及對可靠性、穩(wěn)定性要求的不斷提高，可以預(yù)見，在未來保護人員工作的重心應(yīng)該是對系統(tǒng)事故缺陷的分析和處理上，而不再是保護設(shè)備的校驗維護。因此，將來變電站內(nèi)保護、通信與遠動應(yīng)建立統(tǒng)一的管理模式，如統(tǒng)一納入自動化專業(yè)以培養(yǎng)綜合素質(zhì)的自動化人員。并且還要由調(diào)度中心來統(tǒng)一管理綜合自動化部門，這樣就可以有效地提高自動化故障處理的質(zhì)量和效率。

3 變電站微機保護的干擾源分析

隨著電壓等級的不斷升高，變電站內(nèi)電磁干擾愈發(fā)嚴重，其對二次回路的不良影響也不斷顯現(xiàn)。不良影響可分為非破壞性和破壞性兩種，前者以各種電磁波、靜電、高壓瞬變脈沖為主，主要對微機處理器等較為敏感部件的正常運行造成影響，主要表現(xiàn)為使處理器不斷復(fù)位、內(nèi)部數(shù)據(jù)出錯、程序出現(xiàn)亂碼以及通信錯誤等，雖然不會造成不可恢復(fù)的損壞，但會導(dǎo)致微機保護誤動或拒動等嚴重后果。而在干擾消除后，微機保護會恢復(fù)正常工作。而破壞性干擾則包括雷擊、各種高頻阻尼衰減振蕩波等，這種干擾會在極短時間內(nèi)釋放出巨大能量，將對敏感器件造成毀滅性的損害。

4 變電站微機保護抗干擾措施

4.1 正確使用屏蔽電纜

二次控制回路的控制電纜均采用KVVP2-22型屏蔽電纜，在電纜兩端的屏蔽層上均用4mm2的多股軟銅線緊緊纏繞數(shù)圈并固定旋緊。同時將電纜屏蔽層的接地線可靠連接至各保護屏的接地小銅排上，開關(guān)柜處則經(jīng)端子箱內(nèi)的接地點接到電纜溝中的接地銅排上，以實現(xiàn)電纜屏蔽層的兩端同時接地。這樣可以使控制電纜被母線暫態(tài)電流產(chǎn)生的磁通包圍時，在屏蔽層感應(yīng)出屏蔽電流并抵消由母線暫態(tài)電流所帶來的影響，還能降低因地電位升高而生成的暫態(tài)感應(yīng)電壓。

4.2 禁止交直流回路共用同一根電纜

在變電站的設(shè)計和施工過程中，一定要充分考慮交流回路可能對直流回路造成的干擾，嚴禁交直流回路共用一根電纜或者并排相鄰敷設(shè)。否則交流和直流回路之間會產(chǎn)生較大的互感，從而干擾到直流回路。就曾經(jīng)有變電站發(fā)生過交流竄入直流回路造成保護誤動和設(shè)備損壞的惡性事故，危害極大。

4.3 電流互感器二次回路一點接地

若電流互感器二次回路兩端都有接地點，則兩個接地點之間會構(gòu)成并聯(lián)回路從而減小流過電流線圈的電流，造成保護拒動；而在接地故障發(fā)生時，兩個接地點之間的工頻電位差會產(chǎn)生額外電流造成保護誤動。因此，在國網(wǎng)公司頒布的相關(guān)技術(shù)規(guī)程中就對電流互感器二次回路的接地點作出明確規(guī)定，只允許有一個接地點且需要在配電裝置附近經(jīng)端子排接地。

4.4 電壓互感器二次回路和三次回路相互獨立

微機保護的二、三次回路中性線應(yīng)相互獨立，否則其自產(chǎn)的零序電壓3U0會受到三次回路3U0的影響，導(dǎo)致接地零序方向保護反方向誤動和正方向拒動等情況發(fā)生。通過對傳統(tǒng)電壓互感器二、三次回路的中性線公用一根電纜的方式進行改造可以大大降低了保護裝置的誤動率。

結(jié)語

隨著微機保護在變電站中越來越廣泛的應(yīng)用，其相比與傳統(tǒng)繼電保護的優(yōu)越性得以進一步體現(xiàn)。同時也要大力開展對應(yīng)用過程中諸如保護整定值問題以及變電站內(nèi)各種干擾的抑制與消除問題的研究，以提高微機保護動作的可靠性、準確性、可選擇性以及抗干擾能力。

[1]林啟偉.自動化變電站微機保護若干問題探討[J].繼電器，2002，30(11):48-50.

[2]彭紅海，周有慶，王洪濤，等.微機保護裝置抗干擾技術(shù)的研究 [J].高電壓技術(shù)，2007，33(10):49-52.

[3]鐘成元，石雪梅.變電站微機保護裝置抗干擾的幾點外部措施[J].高壓電技術(shù)，2007，33(1):196-197.