微機繼電保護設備運行分析及狀態檢修的探討

劉緯釗

摘 要：本文分析了微機繼電保護運行及狀態檢修的含義，和研究現狀。通過討論繼電保護實施狀態檢修的客觀條件，得出了繼電保護狀態檢修模式4大狀態，及結合案例分析了微機成套裝置缺陷和處理方法，給出了其常見的故障，以供同行參考。

關鍵詞：狀態檢修；客觀條件；缺陷；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.113

1 狀態檢修概述

1.1 含義

狀態檢修Condition Based Maintenance（CBM），是指根據先進的狀態監測和診斷技術提供的設備狀態信息，判斷設備的異常，預知設備的故障，在故障發生前進行檢修的方式，即根據設備的健康狀態來安排檢修計劃，實施設備檢修。狀態檢修的概念就是在設備的運行狀況在一定時期內有可靠的保證措施（其他監測手段：如在線監測設備的發熱，運行參數，運行中測試絕緣油及氣體分析數據）及 依據（歷次的檢修、調試、試驗情況良好）的情況下，適當延長或縮短（如果數據不良也可能縮短）檢修周期，根據設備的運行工況和絕緣狀態進行檢修的一種做法。

1.2 現狀

就目前形勢來看，檢修工作想要很好地開展下去，還是存在很大的問題的。主要原因有二：一是因為某些管理部門并沒有把對電氣設備的定期檢修納入考核之中，只是強調一些規程是否執行到位；二是因為管理者本身的問題，不懂得跳出規定，不想給自己找多于的事情做，只是做好本職工作。這兩個原因是檢修工作不能很好開展的最大的阻礙。

2 繼電保護實施狀態檢修的客觀條件

對于傳統的繼電保護、安全自動裝置及二次回路接線的檢修是存在著一些局限性的。傳統的保護檢驗規程是根據靜態型繼電器設計的，但現在大多使用的是數字式保護，數字式保護和傳統的保護不盡相同，其使用的檢修規程也和傳統的不一樣，而且傳統的保護檢驗規程也并沒有考慮到數字檢驗的特點，所以對于數字式保護就不能繼續用傳統的檢修規程了。

而且就當前的狀況來看，讓設備停止運行來檢修是比較困難的。其主要原因就是電網主接線的方式，想要讓設備停止運行得到全面的檢修更是難上加難。而且在實際情況中，一臺半斷路器接線方式的線路保護想要停電檢修，其要突破的阻礙有太多了，涉及到的范圍也太廣了，停電檢修一次，要克服很多困難，并且克服了這些困難，還不一定能夠定期檢修。付出的代價太高了。

很多時候停電檢修涉及到多個方面，所以會選擇帶電校驗保護，但實際上帶點校驗保護是具有一定的風險的。所以，在實際操作過程中，設備能夠按照相關規定完成全面檢修是十分困難的。這不僅是對于傳統保護而言的，更是對于數字式保護而言的。數字式保護依賴于軟件編程，而它的特性也很大程度上取決于軟件編程，其檢驗規程也是根據其特性而定的。傳統的檢驗規程所確定的那些合理的檢驗項目，在新技術中是不太適用的。就以數字式保護為例，其本身的自檢功能就已經很強了，能夠對設備狀態進行一個比較可靠的診斷，不需要再人為地去停電檢修。這樣一來，檢修的效率得以提高，檢修所要花費的代價也大大縮小，設備也能夠得到定期的檢修，安全能夠得到保障，在投入使用時也能夠放心。

3 繼電保護狀態檢修模式分析

3.1 正常狀態

如果設備處于正常狀態，那它的各項指標都會非常正常，不管是運行狀態，還是各種檢測數據都是非常正常的。當然，在檢測中并不是每項數據都非常完美，某些數據還是可能會存在偏差，但這都是在正常范圍內的，并不會影響設備的運行，所以設備還是處于正常狀態的。

3.2 可疑狀態

設備處于可疑狀態是非常不穩定的。在這種狀態下，設備的運行狀態可能會出現問題也可能不會出現問題。這種狀態在檢測中，主要有三種表現：第一種找不到具體的原因，但設備的運行狀況就是不正常；第二種檢測到的某一項數據表明可能會異常；第三種異常已經存在，只是沒有表現出來或表現得不明顯。一旦出現了上述幾種情況，檢修人員就需要做進一步的排查了，及時處理，及時預防，避免造成更大的損失。

3.3 可靠度下降的狀態

這種狀態是比可以狀態要表現得明顯的狀態，能夠很明顯地發現異常狀況。在這種情況下，一般而言是可以判斷出具體是哪一個部位出現了問題，不過為了在處理時能夠更加有針對性，檢修人員也可以做進一步的排查，明確出現異常的原因，然后有針對性地采取措施處理。當設備處于可靠度下降的狀態時，只要及時采取了措施，就不會發展成更加嚴重的狀態。

3.4 危險狀態

當設備處于危險狀態時，顧名思義，已經嚴重影響到了設備的運行并且隨時可能發生事故。這種情況下就需要停止設備的運行了。

根據上述設備的四種狀態，可以得出，在對設備狀態進行檢修時要有一定的規劃，不能盲目檢驗，是要進行管理的。這種管理是非常有必要的，它不僅可以有針對性地對設備進行檢修，還可以制定出一個管理計劃，在實踐中積累經驗，也可以逐漸嘗試突破，讓檢修變得更加有針對性，實現應該修的時候才修，正常的時候就不檢修了，這樣一來就可以節省大量的人力物力財力了。除此之外，還可以通過實踐，提升專業人員的整體素質，招納專業人士，擴大專業隊伍，讓檢修人員能夠不斷學習新知識新技術，電力企業的人員隊伍也會更加龐大。

4 微機成套裝置分析

本文以高港泵站微機保護系統為例，該保護系統采用的保護測控裝置是一整套的，主要是保護樞紐主機。該保護系統的配置：1臺WDZ-430 綜合保護和1臺WDZ-431 差動保護測控裝置（每臺主機都是如此配備），自2003年投入使用以來，還沒有發生過事故，保護效果還是比較好的。該微機綜合保護系統，主要結構有5個，分別是數據通信管理機、主變保護、PT 監控保護、進線保護、電動機保護等。

4.1 裝置特性

速度：采用先進的32 位嵌入式微處理器，多CPU 結構，以之來提升計算能力和處理速度。

測量功能：采用每周波采樣48 點的16 位采樣芯片，可將監控量精度、保護量精度、功率、電度分別達到0.2%、1%、0.5%、0.5%，也能提供累計脈沖電度的接入端給裝設電度表的用戶。

資源：錄波數據最多可記錄8min，其包括的模擬量、開入量、開出量分別為12、16、12 路，均為每周波48 點，又可記錄故障錄波的起迄點。

可靠性：全密封嵌入式機箱設計可起到、防塵、抗振動作用；CPLD技術可在抗干擾前提下減少邏輯元件。

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免調試：完善的軟、硬件自檢，以高穩定、高精度器件保證運行精度。

設計：菜單化顯示、操作簡便直觀，具備人機交互性、顯示內容依據相關性和就近性、采用旋轉鼠標控制。

4.2 監控裝置

該電動機微機保護主要包括過熱禁止再啟動保護、欠壓保護、長啟動保護、低電壓保護、零序過流保護、正序過流保護、速斷保護、差動保護等。

（1）差動保護：采用”比率制動原理”避免干擾，同時也有CT 斷線閉鎖功能。其保護判據為：差動電流Icd 和制動電流Izd 分別體現為I 機端和I 中性點的和與差。以差動電流Icd≥差動速斷整定值Isdd 作為差動速斷的動作判據，以Izd>比率制動特性拐點電流Iz 時Icd≥差動啟動值cdi+比率制動系數k（Izd-Iz），Izd< 時Icd≥cdi>

（2）速斷保護。采用比較保護整定的速斷定值與采集A，B，C 三相的電流值的方式完成，一旦實測值大于定值，保護動作即可跳閘。其將原定值設置為電動機啟動過程中速斷定值，啟動完成后自動降至原定值一半。

（3）過熱保護。該裝置考慮到了一系列效應，能夠對不同的反時限特性曲線加以模擬，一旦實測電流值超過過熱定值，就可在預定時間后做出反應。

（4）低電壓保護。啟動低電壓保護延時的條件是低電壓保護定值同時大于電動機的三個相間電壓，后者以計算輸入的三相相電壓得出。

4.3 缺陷及處理

（1）在試驗時，通常系統顯示的值和實際值之間是有一點誤差的，所以在調試保護系統之前，還需要做一個校準，但這個校準也是有一個范圍的，如果測量值沒有超出±0.5%的范圍，保護值沒有超出±2.5%的范圍，是不需要校準的，因為這是屬于正常的波動范圍，是正常現象。但是，一旦超過了，就需要馬上校準了，不然影響會有點大。

（2）在進行電流量的保護調試時，需要控制好相位角度。一般而言，相位角度應該設置成機端相位角度為0°中性點相位為180°，這中設置才是正確的相位角度。

（3）在低電壓保護實驗中，會出現三相電壓降低到整定值，經延時保護不動作的現象。這種情況極大程度是因為裝置采集的斷路器斷開了，而且首要判據也顯示是斷路器合閘，這個時候輸入斷路器合閘時的信號就可以了。

（4）實驗時要注意保護判據的正確運用，保護判據并不一定完全正確，也會出現錯誤的情況，如果在錯誤的情況下，將之當成正確的，那么引起的問題可就大了，會誤認為設備出現了故障，然后就開始去具體檢修，這樣浪費的人力物力財力就太多了。

（5）在調試好之后，還要檢查是否合格，檢查之后還要對一些關鍵數據進行復查，避免在具體應用中出現故障。

4.4 故障

（1）CPU插件出現故障，插件和背板接觸有問題，顯示DSP 控制板和CPU 插件之間通信中斷。

（2）鼠標操縱異常，在操縱保護裝置時出現一定的問題，導致難以操縱或不能操縱。

（3）設計出現問題，跳合閘操作箱設計有問題，這個出現了故障之后，就導致跳合閘失控。

（4）保護裝置集中裝設在中控室，各個機組離中控室的距離都比較遠，傳送過來的信息也因為距離過遠有所損失，所以數據的誤差也比較大。

（5）通信接口不匹配，監控上位機和微機保護裝置不是同一個廠家，為了連接這兩個裝置，需要使用轉換器，但是轉化器的使用給日后的檢修又帶來了阻礙。

參考文獻：

[1]李智.微機保護裝置控制回路缺陷分析[J].農村電氣化，2010（03）.