輸煤6 kV電源二次系統(tǒng)改造與故障分析

江開拓

摘 要：某廠輸煤6 kV電源二次系統(tǒng)因設(shè)計問題，頻繁出現(xiàn)上位機運行設(shè)備無電流，皮帶無法啟動、無故跳閘等故障，因此決定對該電源二次系統(tǒng)進(jìn)行改造升級。對在改造過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的解決措施，以供參考。

關(guān)鍵詞：火電廠；輸煤6 kV電源 ；二次系統(tǒng)；綜保裝置

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）19-0034-02

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，自動化程度、微機化程度和集成度更高的技術(shù)和產(chǎn)品相繼被研發(fā)，實現(xiàn)了生產(chǎn)和管理的現(xiàn)代化，這也是火電廠生存和發(fā)展的必經(jīng)之路。

1 概述

某廠輸煤6 kV電源二次系統(tǒng)之前使用的是北京某科技公司生產(chǎn)的綜保裝置，因該類型綜保裝置及通訊管理機的系統(tǒng)設(shè)計問題，導(dǎo)致該電源二次系統(tǒng)運行不可靠、故障率較高，維護(hù)工作量很大，且因該電源設(shè)備已停產(chǎn)，備品備件無法采購，因此決定對其二次系統(tǒng)進(jìn)行改造。

二次系統(tǒng)改造后，采用的依舊是“保留關(guān)鍵硬接線+現(xiàn)場總線”技術(shù)，6 kV設(shè)備啟停控制指令、設(shè)備狀態(tài)反饋仍保留關(guān)鍵的硬接線I/O，其余信號均采用通訊的方式直接與組態(tài)軟件通信。這樣，既保證了設(shè)備運行的可靠性，又節(jié)省了大量的二次線纜，具備一定的經(jīng)濟(jì)性。改造后，二次系統(tǒng)具備完善的保護(hù)、測量、控制和監(jiān)視功能，為輸煤6 kV電氣系統(tǒng)的保護(hù)與控制提供了完整的解決方案，可有力保障系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行。

此次改造采用的所有綜保裝置均建立在一個統(tǒng)一的、通用的硬件及軟件平臺基礎(chǔ)上，各種功能均按模塊化設(shè)計，并同時配備有強大的診斷、調(diào)試工具。用戶可根據(jù)現(xiàn)場的實際需求，通過可視化的圖形邏輯編輯來定制各種保護(hù)、控制邏輯。綜保裝置具有高度的穩(wěn)定性、靈活性、可維護(hù)性及對不同現(xiàn)場情況的適應(yīng)性。

系統(tǒng)構(gòu)成方式為：綜保采集6 kV開關(guān)柜內(nèi)A、C相CT保護(hù)及測量電流，PT電壓等相關(guān)模擬量以及開關(guān)狀態(tài)各種數(shù)字量信息進(jìn)行設(shè)備運行狀況判斷。設(shè)備發(fā)生過電流、不對稱運行、短路、接地等故障時，能夠快速判別并有選擇性地切除故障設(shè)備電源，以免設(shè)備受到更大程度的損壞；同時，通過雙路現(xiàn)場總線LonWorks與通訊管理機通信，管理機進(jìn)行協(xié)議分析，數(shù)據(jù)拆包之后重新打包為Ethernet協(xié)議，經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)與上位機ECS-Powerctrol軟件通信，接收管理機的所有電氣數(shù)據(jù)，然后通過接口程序CspaServer.exe發(fā)送iFix組態(tài)程序需要的數(shù)據(jù)，供操作員監(jiān)視、判斷設(shè)備的運行狀態(tài)。操作員的設(shè)備啟停命令通過上位機組態(tài)畫面發(fā)送至輸煤系統(tǒng)PLC。參與邏輯判斷后，PLC通過DO輸出控制信號，通過硬接線直接控制斷路器；同時，斷路器的分、合閘狀態(tài)也直接通過硬接線輸出至PLC的DI，完成關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)視。

綜保升級過程中發(fā)生過通訊不暢、程控?zé)o法操作、誤報控制回路斷線、測量數(shù)據(jù)不對應(yīng)、綜保內(nèi)部繼電器抖動等故障，本文著重對故障處理措施進(jìn)行分析。

1.1 通訊改造

因為此次系統(tǒng)改造升級處于機組運行期間，無法全面停運設(shè)備進(jìn)行檢修，只能逐一更換，因此會出現(xiàn)新、舊設(shè)備同步運行問題。由于舊設(shè)備現(xiàn)場總線為485協(xié)議，無法與Lonworks匹配，不能同時在一條總線上收發(fā)數(shù)據(jù)，因此只能將舊綜保裝置一條現(xiàn)場總線（A網(wǎng)）離線，退出運行，并將新裝置挨個接入該總線，預(yù)留出B網(wǎng)線纜，以備舊裝置全部退出后組雙網(wǎng)。

實際改造過程中發(fā)生過數(shù)次新、舊綜保裝置通訊異常問題，經(jīng)總結(jié)，有以下幾個原因：①舊裝置拆除后，誤將通訊線纜線號管套錯，導(dǎo)致新裝置接入舊裝置的運行總線中，新、舊裝置通訊均不正常。②新、舊裝置甩開的一組通訊線未做好絕緣措施，有虛接現(xiàn)象，導(dǎo)致舊、新裝置總線短路，無通訊。逐個隔離檢查后，通訊正常。③新裝置地址設(shè)置錯誤，與后臺軟件的設(shè)置不相符，或者與同一總線其他設(shè)備重復(fù)，導(dǎo)致通訊異常。④后臺軟件設(shè)置綜保裝置類型參數(shù)時，因選型錯誤，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸異常。這是因為各綜保裝置雖然使用規(guī)約相同，但數(shù)據(jù)打包格式不同，拆包必須采取相同的協(xié)議。在后臺軟件中將裝置設(shè)置為相同類型，下發(fā)至通訊管理機后，通訊正常。⑤數(shù)據(jù)不匹配。接下來詳細(xì)分析改造后綜保裝置數(shù)據(jù)的采集過程以及在后臺軟件中工程值系數(shù)的計算方法，還原出設(shè)備一次系統(tǒng)的實際運行參數(shù)。該裝置測量范圍為1.2倍CT/PT額定值（默認(rèn)定值CT二次額定值為5 A），將采集到的電流、電壓模擬信號經(jīng)14位AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供CPU運算和數(shù)據(jù)傳輸。因此，以6 kV電源開關(guān)使用變比為200∶1的CT為例，如果綜保裝置傳輸至后臺的

數(shù)值為a，則一次值為： ，即

一次電流的工程值系數(shù)為0.292 968 75.采用此系列綜保裝置，工程值系數(shù)僅與開關(guān)CT變比有關(guān)。一次電壓的工程值算法與一次電流相似，不同之處為PT額定電壓為100 V，變比為60∶1，此處不再舉例說明。

1.2 二次系統(tǒng)接線改造

因設(shè)備設(shè)計制造集成度要求，保護(hù)裝置內(nèi)的STJ動作功率只有0.3 W，對于長距離的控制線纜來說，極易受到工頻信號的干擾，之前就出現(xiàn)過使用此類型綜保裝置，設(shè)備因干擾導(dǎo)致跳閘的事故。因此，在此次二次系統(tǒng)改造中，需對輸煤皮帶事故按鈕、就地操作箱所在的跳閘回路加裝大功率繼電器。

大功率繼電器是二次系統(tǒng)的接口設(shè)備，可與保護(hù)裝置、安全自動裝置等設(shè)備連接，實現(xiàn)開入隔離、開出重動功能。該元件的特點是啟動功率大（大于5 W）、抗干擾能力強（啟動時間不小于25 ms）。經(jīng)過一段時間的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)輸煤電氣系統(tǒng)故障明顯減少。

1.3 輸煤皮帶無法啟動

在此次改造過程中，單向皮帶回路較清晰，出現(xiàn)問題能很快解決。涉及單條皮帶正反轉(zhuǎn)時，出現(xiàn)的問題較多。

改造至#5A皮帶時，在傳動過程中發(fā)現(xiàn)皮帶開關(guān)在試驗位就地合閘后立即跳閘。檢查回路接線無誤，綜保無保護(hù)跳閘信號，但跳閘回路一直維持有跳閘信號。更換綜保裝置、6 kV電源開關(guān)均無法解決。偶然去控制室，發(fā)現(xiàn)該皮帶機務(wù)仍在工作，就地將開關(guān)拉起，停信號一直處于發(fā)送狀態(tài)，所以開關(guān)合閘后立即跳閘。

改造至#8A皮帶時，改造接線完成，開關(guān)試驗、傳動過程中，發(fā)現(xiàn)皮帶遠(yuǎn)方正反轉(zhuǎn)均無法啟動。該路為燃煤進(jìn)出煤場皮帶，使用2臺6 kV真空斷路器分別控制上煤和卸煤，各開關(guān)的合閘回路串入另一開關(guān)的合閘輔助觸點的常閉節(jié)點，實現(xiàn)相互合閘閉鎖。同時，兩開關(guān)柜分別取一對合閘輔助觸電的常開節(jié)點，并聯(lián)后串入一中間繼電器，供就地皮帶制動器啟動使用。

故障解決：檢查開關(guān)合閘回路正常；檢查至中間繼電器時，發(fā)現(xiàn)一根電線誤接至開關(guān)合閘輔助觸點旁一空端子，無法構(gòu)成環(huán)路，導(dǎo)致該中間繼電器在開關(guān)合閘后無法啟動。

1.4 綜保裝置報控制回路斷線、開關(guān)偷跳

因ABB真空斷路器開關(guān)內(nèi)設(shè)置有防跳回路，根據(jù)“二十五項反措要求”，取消綜保裝置內(nèi)部防跳回路，使用綜保裝置與6 kV電源開關(guān)配合判斷控制回路斷線或者開關(guān)偷跳。當(dāng)HWJ、TWJ狀態(tài)同為分時，判斷為控制回路斷線；開關(guān)處于合閘位時，TWJ狀態(tài)為合，則判斷為開關(guān)偷跳。但因綜保裝置與開關(guān)配合問題，需要調(diào)節(jié)回路中的電阻值，以保證開關(guān)分閘時TWJ能可靠吸合、合閘時HWJ吸合。調(diào)節(jié)電阻值需要拆開開關(guān)和綜保裝置，操作不便，因此，在誤報開關(guān)控制回路斷線或開關(guān)偷跳時，采取在二者TWJ判斷回路上串入開關(guān)分閘位置輔助觸點的常開節(jié)點，該問題得到解決。

涉及單開關(guān)帶雙電機運行時，每一臺電機均設(shè)置一綜保。在兩綜保上均接入TWJ信號時，開關(guān)合閘后，各綜保裝置、開關(guān)內(nèi)部均出現(xiàn)繼電器抖動現(xiàn)象，這同樣是回路電阻值匹配問題。將兩綜保TWJ信號均接入時，相當(dāng)于綜保回路并聯(lián)后與開關(guān)串聯(lián)，阻值減小一半，開關(guān)合閘防跳繼電器吸合，防跳動作后又無法保持，防跳繼電器又釋放，導(dǎo)致防跳繼電器、綜保內(nèi)部TWJ抖動。將該無開關(guān)綜保解除TWJ回路后，抖動問題得以解決。

2 結(jié)論

輸煤6 kV電源二次系統(tǒng)的改造，特別是新型綜保裝置的應(yīng)用，徹底解決了原二次系統(tǒng)設(shè)備落后、可靠性差、二次回路復(fù)雜凌亂、自動化水平低、維護(hù)工作量大等問題，為防止故障擴(kuò)大、提高機組安全運行水平等發(fā)揮了積極作用。另外，保護(hù)配置全面、記憶功能強大，為今后準(zhǔn)確分析事故、制訂防范措施提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]袁志強.6 kV廠用電系統(tǒng)微機綜合保護(hù)測控裝置改造及應(yīng)用[G]//全國火電100～200 MW級機組技術(shù)協(xié)作會2008年年會論文集，2008.

[2]侯子良.推廣應(yīng)用現(xiàn)場總線系統(tǒng) 全面實現(xiàn)火電廠數(shù)字化[J].中國電力，2004，37（03）.

〔編輯：劉曉芳〕

改造至#8A皮帶時，改造接線完成，開關(guān)試驗、傳動過程中，發(fā)現(xiàn)皮帶遠(yuǎn)方正反轉(zhuǎn)均無法啟動。該路為燃煤進(jìn)出煤場皮帶，使用2臺6 kV真空斷路器分別控制上煤和卸煤，各開關(guān)的合閘回路串入另一開關(guān)的合閘輔助觸點的常閉節(jié)點，實現(xiàn)相互合閘閉鎖。同時，兩開關(guān)柜分別取一對合閘輔助觸電的常開節(jié)點，并聯(lián)后串入一中間繼電器，供就地皮帶制動器啟動使用。

故障解決：檢查開關(guān)合閘回路正常；檢查至中間繼電器時，發(fā)現(xiàn)一根電線誤接至開關(guān)合閘輔助觸點旁一空端子，無法構(gòu)成環(huán)路，導(dǎo)致該中間繼電器在開關(guān)合閘后無法啟動。

1.4 綜保裝置報控制回路斷線、開關(guān)偷跳

因ABB真空斷路器開關(guān)內(nèi)設(shè)置有防跳回路，根據(jù)“二十五項反措要求”，取消綜保裝置內(nèi)部防跳回路，使用綜保裝置與6 kV電源開關(guān)配合判斷控制回路斷線或者開關(guān)偷跳。當(dāng)HWJ、TWJ狀態(tài)同為分時，判斷為控制回路斷線；開關(guān)處于合閘位時，TWJ狀態(tài)為合，則判斷為開關(guān)偷跳。但因綜保裝置與開關(guān)配合問題，需要調(diào)節(jié)回路中的電阻值，以保證開關(guān)分閘時TWJ能可靠吸合、合閘時HWJ吸合。調(diào)節(jié)電阻值需要拆開開關(guān)和綜保裝置，操作不便，因此，在誤報開關(guān)控制回路斷線或開關(guān)偷跳時，采取在二者TWJ判斷回路上串入開關(guān)分閘位置輔助觸點的常開節(jié)點，該問題得到解決。

涉及單開關(guān)帶雙電機運行時，每一臺電機均設(shè)置一綜保。在兩綜保上均接入TWJ信號時，開關(guān)合閘后，各綜保裝置、開關(guān)內(nèi)部均出現(xiàn)繼電器抖動現(xiàn)象，這同樣是回路電阻值匹配問題。將兩綜保TWJ信號均接入時，相當(dāng)于綜保回路并聯(lián)后與開關(guān)串聯(lián)，阻值減小一半，開關(guān)合閘防跳繼電器吸合，防跳動作后又無法保持，防跳繼電器又釋放，導(dǎo)致防跳繼電器、綜保內(nèi)部TWJ抖動。將該無開關(guān)綜保解除TWJ回路后，抖動問題得以解決。

2 結(jié)論

輸煤6 kV電源二次系統(tǒng)的改造，特別是新型綜保裝置的應(yīng)用，徹底解決了原二次系統(tǒng)設(shè)備落后、可靠性差、二次回路復(fù)雜凌亂、自動化水平低、維護(hù)工作量大等問題，為防止故障擴(kuò)大、提高機組安全運行水平等發(fā)揮了積極作用。另外，保護(hù)配置全面、記憶功能強大，為今后準(zhǔn)確分析事故、制訂防范措施提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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[2]侯子良.推廣應(yīng)用現(xiàn)場總線系統(tǒng) 全面實現(xiàn)火電廠數(shù)字化[J].中國電力，2004，37（03）.

〔編輯：劉曉芳〕

改造至#8A皮帶時，改造接線完成，開關(guān)試驗、傳動過程中，發(fā)現(xiàn)皮帶遠(yuǎn)方正反轉(zhuǎn)均無法啟動。該路為燃煤進(jìn)出煤場皮帶，使用2臺6 kV真空斷路器分別控制上煤和卸煤，各開關(guān)的合閘回路串入另一開關(guān)的合閘輔助觸點的常閉節(jié)點，實現(xiàn)相互合閘閉鎖。同時，兩開關(guān)柜分別取一對合閘輔助觸電的常開節(jié)點，并聯(lián)后串入一中間繼電器，供就地皮帶制動器啟動使用。

故障解決：檢查開關(guān)合閘回路正常；檢查至中間繼電器時，發(fā)現(xiàn)一根電線誤接至開關(guān)合閘輔助觸點旁一空端子，無法構(gòu)成環(huán)路，導(dǎo)致該中間繼電器在開關(guān)合閘后無法啟動。

1.4 綜保裝置報控制回路斷線、開關(guān)偷跳

因ABB真空斷路器開關(guān)內(nèi)設(shè)置有防跳回路，根據(jù)“二十五項反措要求”，取消綜保裝置內(nèi)部防跳回路，使用綜保裝置與6 kV電源開關(guān)配合判斷控制回路斷線或者開關(guān)偷跳。當(dāng)HWJ、TWJ狀態(tài)同為分時，判斷為控制回路斷線；開關(guān)處于合閘位時，TWJ狀態(tài)為合，則判斷為開關(guān)偷跳。但因綜保裝置與開關(guān)配合問題，需要調(diào)節(jié)回路中的電阻值，以保證開關(guān)分閘時TWJ能可靠吸合、合閘時HWJ吸合。調(diào)節(jié)電阻值需要拆開開關(guān)和綜保裝置，操作不便，因此，在誤報開關(guān)控制回路斷線或開關(guān)偷跳時，采取在二者TWJ判斷回路上串入開關(guān)分閘位置輔助觸點的常開節(jié)點，該問題得到解決。

涉及單開關(guān)帶雙電機運行時，每一臺電機均設(shè)置一綜保。在兩綜保上均接入TWJ信號時，開關(guān)合閘后，各綜保裝置、開關(guān)內(nèi)部均出現(xiàn)繼電器抖動現(xiàn)象，這同樣是回路電阻值匹配問題。將兩綜保TWJ信號均接入時，相當(dāng)于綜保回路并聯(lián)后與開關(guān)串聯(lián)，阻值減小一半，開關(guān)合閘防跳繼電器吸合，防跳動作后又無法保持，防跳繼電器又釋放，導(dǎo)致防跳繼電器、綜保內(nèi)部TWJ抖動。將該無開關(guān)綜保解除TWJ回路后，抖動問題得以解決。

2 結(jié)論

輸煤6 kV電源二次系統(tǒng)的改造，特別是新型綜保裝置的應(yīng)用，徹底解決了原二次系統(tǒng)設(shè)備落后、可靠性差、二次回路復(fù)雜凌亂、自動化水平低、維護(hù)工作量大等問題，為防止故障擴(kuò)大、提高機組安全運行水平等發(fā)揮了積極作用。另外，保護(hù)配置全面、記憶功能強大，為今后準(zhǔn)確分析事故、制訂防范措施提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]袁志強.6 kV廠用電系統(tǒng)微機綜合保護(hù)測控裝置改造及應(yīng)用[G]//全國火電100～200 MW級機組技術(shù)協(xié)作會2008年年會論文集，2008.

[2]侯子良.推廣應(yīng)用現(xiàn)場總線系統(tǒng) 全面實現(xiàn)火電廠數(shù)字化[J].中國電力，2004，37（03）.

〔編輯：劉曉芳〕