變電站微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的若干問(wèn)題分析

摘要：近幾年，國(guó)家電網(wǎng)進(jìn)行了較大規(guī)模的自動(dòng)化技術(shù)改造，與之相關(guān)的無(wú)人值守化以及綜合自動(dòng)化這樣的工程都與二次繼保系統(tǒng)施工相關(guān)聯(lián)，涉及到不同變電站的具體施工。文章結(jié)合工作實(shí)際，對(duì)變電站微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的問(wèn)題分析。

關(guān)鍵詞：變電站；微機(jī)保護(hù)；線路保護(hù)；電容組保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）28-0103-03＼

變電站微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)是一種復(fù)雜并且特殊的系統(tǒng)，在系統(tǒng)的配置和裝置中，由于各個(gè)變電站的具體設(shè)備情況以及舊變電站改造過(guò)程中涉及相關(guān)的用戶利益，部分二次繼保設(shè)備改造會(huì)在帶電或者部分帶電的情況下進(jìn)行。

1 微機(jī)保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)

1.1 硬件

變電站微機(jī)保護(hù)的裝置主要由電源模塊、輸入輸出模塊、主模塊和管理模塊構(gòu)成。電源模塊的主要構(gòu)成又包括兩個(gè)寬穩(wěn)壓范圍、開關(guān)穩(wěn)壓電源（高抗干擾模塊式）以及部分外接組件。電源電壓模塊的主要作用是將外加的常規(guī)電壓220V轉(zhuǎn)化為單元內(nèi)其他模塊所需要的電壓。輸入模塊則主要是將現(xiàn)場(chǎng)送來(lái)的二次額定電壓值及電流值的交流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，以便于適合單片機(jī)系統(tǒng)A/D采樣的低電壓信號(hào)。輸出模塊是將主模塊中的24V分合閘控制信號(hào)隔離并擴(kuò)大，使其能直接驅(qū)動(dòng)斷路器的分合閘。單元裝置的核心就是主模塊，它能完成設(shè)備運(yùn)行參數(shù)采集、開關(guān)狀態(tài)檢測(cè)和操作、相關(guān)的各種自動(dòng)控制和繼電保護(hù)等。并且單片機(jī)的上位機(jī)通訊和與外部設(shè)備交換信息都是由主模塊進(jìn)行管理。而管理模塊主要是實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，完成操作運(yùn)行過(guò)程中的指示和先關(guān)數(shù)據(jù)的顯示，必要時(shí)候進(jìn)行故障報(bào)警。

1.2 軟件

保護(hù)系統(tǒng)軟件能夠在故障全過(guò)程中對(duì)繼電器的運(yùn)行進(jìn)行計(jì)算，保障裝置的可靠性和動(dòng)作速度。軟件可以自動(dòng)調(diào)整和校正變壓器各側(cè)的電流平衡，簡(jiǎn)化電流二次接線。同時(shí)軟件還具備GPS時(shí)間校對(duì)、保護(hù)動(dòng)作事件、故障錄波記錄、軟壓板投退等功能，這些功能都在正常運(yùn)行的情況下由主程序自動(dòng)運(yùn)行。

2 微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)分析

2.1 高壓變電站的微機(jī)保護(hù)布置

由于筆者日常接觸的都是500kV的高壓變電站，現(xiàn)代變電站監(jiān)控系統(tǒng)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部通訊網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代化，變電所的通訊網(wǎng)絡(luò)是建立分散和分布式系統(tǒng)的紐帶。而建立好的分散分布式系統(tǒng)具有各個(gè)智能電子設(shè)備分工明確、各自獨(dú)立的特征，任何單獨(dú)的電子設(shè)備失效，不會(huì)影響整個(gè)綜合的二次系統(tǒng)，有效地分散了危險(xiǎn)。高壓變電所的繼電保護(hù)裝置要保證電所與電網(wǎng)安全，在目前的技術(shù)條件下就要實(shí)現(xiàn)完全獨(dú)立的繼電保護(hù)功能，于是，分散系統(tǒng)中就要將測(cè)控裝置和集中組屏故障錄波器進(jìn)行分散布置。

傳統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)布置方式基本上采用的是集中布置方式，將繼電器屏和控制屏等全部集中在控制室，所有的信號(hào)都由控制電纜引入控制室，這樣布置的好處是便于運(yùn)行方式的維護(hù)，但是很容易使控制電纜引入傳導(dǎo)類的強(qiáng)干擾。隨著技術(shù)的發(fā)展和認(rèn)識(shí)的推進(jìn)，分散布置已經(jīng)是現(xiàn)在廣泛采用的方式，它主要是將保護(hù)和監(jiān)控裝置直接布置到被控制的對(duì)象旁邊，在有效地削弱傳導(dǎo)類干擾的前提下，還能減少設(shè)備的占地面積，大大縮短了電纜以及相關(guān)的投資。分散布置的方式起初只是在110kV的變電站進(jìn)行改造，現(xiàn)在500kV的高壓變電站基本上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了分散布置的方式。

2.2 抗干擾問(wèn)題

變電站主變微機(jī)保護(hù)的工作電流很低，在輸入和輸出時(shí)容易因?yàn)榛芈反M(jìn)干擾引起誤動(dòng)和拒動(dòng)誤發(fā)信號(hào)，保護(hù)會(huì)利用光耦模件將干擾信號(hào)隔離，同時(shí)也會(huì)對(duì)外部輸入的開關(guān)量轉(zhuǎn)換成CPU可以接受的弱電電平。為了避免長(zhǎng)電纜串入干擾，跳閘輸出和信號(hào)引出都經(jīng)非電量輸出，引入和引出的電纜都是屏蔽電纜，抗干擾能力得到了極大加強(qiáng)。保護(hù)在投入運(yùn)行中還是能通過(guò)保護(hù)系統(tǒng)有效阻止干擾，保證設(shè)備以及電網(wǎng)的運(yùn)行安全。

2.3 運(yùn)行情況

在微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中，電流和電壓的實(shí)時(shí)采樣值、變壓器的差動(dòng)電流和開關(guān)的輸入量狀態(tài)都可以顯示，現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)及調(diào)試就很方便了，但是這些數(shù)據(jù)也只是在主菜單上顯示，不能打印，數(shù)據(jù)的檢查只能到現(xiàn)場(chǎng)，管理和分析工作也就相應(yīng)的滯后。相關(guān)的存儲(chǔ)報(bào)告也不能很好地保存，新的報(bào)告會(huì)在第一時(shí)間刷新舊的報(bào)告，不能選擇性地存儲(chǔ)有用的報(bào)告，刪除無(wú)用報(bào)告也只能將所有報(bào)告整體刪除，提取有用信息的難度也加大了。保護(hù)起動(dòng)時(shí)還要面臨的一個(gè)問(wèn)題就是，當(dāng)保護(hù)起動(dòng)時(shí)在間隔較短的時(shí)間又一次起動(dòng)就會(huì)更新資料，從而無(wú)法分析后一次起動(dòng)的原因，給運(yùn)行分析和事故分析帶來(lái)相應(yīng)的阻礙。這些問(wèn)題的解決還是要依賴于軟件的更新，只有對(duì)相關(guān)的軟件進(jìn)行更換才能消除問(wèn)題，保證系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

3 微機(jī)保護(hù)配置問(wèn)題

變電站微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的自動(dòng)化和智能化水平較高，在二次繼保系統(tǒng)的施工中，保護(hù)系統(tǒng)的相關(guān)配置也面臨一些需要調(diào)整的地方。

3.1 變壓器保護(hù)

變壓器的保護(hù)分為主動(dòng)保護(hù)和后備保護(hù)。兩種保護(hù)的裝置要求不一樣。主動(dòng)保護(hù)需要配置速斷、差動(dòng)、溫度和瓦斯等保護(hù)，同時(shí)能進(jìn)行35kV側(cè)斷路器液壓裝置的故障監(jiān)測(cè)，油溫測(cè)量和風(fēng)扇控制也是必不可少。微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)要在具有非電量保護(hù)的情況下，才能接受變壓器發(fā)出的信號(hào)，將所接受的信號(hào)作為事故記錄，啟動(dòng)裝置的跳閘繼電器，并且將動(dòng)作信息打印出來(lái)，通過(guò)信息管理機(jī)傳遞給監(jiān)控

系統(tǒng)。后備保護(hù)裝置的配置和主動(dòng)保護(hù)的大不相同，雖然都是進(jìn)行變壓器的保護(hù)，但是使用的裝置和原理卻大相徑庭。后備裝置的主要保護(hù)功能范圍是過(guò)流、零序過(guò)壓、零序過(guò)流、負(fù)序過(guò)流、過(guò)負(fù)荷、過(guò)勵(lì)磁及間隙過(guò)流重合閘等的保護(hù)。該保護(hù)系統(tǒng)要在完成上述保護(hù)任務(wù)的同時(shí)完成運(yùn)行參數(shù)測(cè)量、狀態(tài)監(jiān)視及控制。在進(jìn)行上述一系列保護(hù)工作的時(shí)候?qū)⒐收蠒r(shí)的相關(guān)波形進(jìn)行記錄。后備保護(hù)裝置的信息傳輸主要利用CAN總線，聯(lián)接通訊單元的上位機(jī)，向調(diào)度中心傳輸信息。

3.2 線路保護(hù)

變電站中微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行的線路保護(hù)是一套將電流保護(hù)、電壓保護(hù)和三相重合閘相結(jié)合的線路保護(hù)。在這套保護(hù)裝置中，進(jìn)行配置就要考慮使用兩個(gè)CPU插件。其中的一個(gè)插件要滿足32位微機(jī)處理器構(gòu)成保護(hù)和重合閘的功能單元，另外一個(gè)CPU則是總線不出芯片的單片機(jī)，以此構(gòu)成通用的人機(jī)接口單元，只有滿足兩個(gè)CPU的線路保護(hù)裝置才是完備的保護(hù)裝置。線路的保護(hù)中，主要是由具體反映相間故障的三段式相間電流保護(hù)，還能反映小電阻的接地系統(tǒng)需要的零序電流保護(hù)。這項(xiàng)微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)也能在重合閘和TV斷線上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)。線路的微機(jī)保護(hù)可以進(jìn)行低頻減載，進(jìn)行遙測(cè)、遙控和遙信的操作，也能在運(yùn)行穩(wěn)定的前提下，完善自檢功能。

3.3 電容器組保護(hù)

該微機(jī)保護(hù)裝置的保護(hù)范圍很廣，電容器保護(hù)主要是電流速斷、過(guò)電流、過(guò)電壓和低電壓、不平衡電壓等的保護(hù)。與其他的保護(hù)裝置一樣，在電容器微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)中也配置了相應(yīng)的系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)測(cè)量、狀態(tài)監(jiān)視和控制等一系列監(jiān)控功能。變電站微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的配置，要根據(jù)設(shè)備的不同而采用不同的軟件，但是變電站中涉及到的許多運(yùn)行參數(shù)的記

錄和監(jiān)控則是每個(gè)保護(hù)系統(tǒng)中必不可少的配置。

變電站保護(hù)裝置的微機(jī)化程度會(huì)不斷增強(qiáng)，這也從側(cè)面指出，在二次繼電器保護(hù)的改造中，施工的質(zhì)量和人員技術(shù)要求將越來(lái)越高，要高質(zhì)量地完成相關(guān)工作，就要不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)，不折不扣地落實(shí)相關(guān)措施。

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作者簡(jiǎn)介：黃盛超（1980-），男，廣東東莞人，廣東電網(wǎng)公司東莞供電局變電管理二所500kV莞城站助理工程師，研究方向：電力運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：周 瓊）