探析微機(jī)繼電保護(hù)在水利泵站中的應(yīng)用

白志剛

摘 要：為了保障水利泵站的安全運(yùn)行，本文闡述了微機(jī)保護(hù)的主要特征以及水利泵站采用常規(guī)繼電保護(hù)裝置存在的主要問題，結(jié)合某工程，對微機(jī)繼電保護(hù)裝置在水利泵站中的應(yīng)用進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：微機(jī)保護(hù)；特征；水利泵站；繼電保護(hù)裝置；問題；應(yīng)用

一、微機(jī)保護(hù)的主要特征

微機(jī)保護(hù)的特征主要表現(xiàn)為：（1）選擇性和靈敏性高。采用高性能的單片機(jī)，由于計(jì)算和邏輯功能較強(qiáng)，故而可以將保護(hù)時限級差縮短為0.3s左右。（2）可靠性高。各種保護(hù)靠軟件實(shí)現(xiàn)，避免了保護(hù)拒動問題。自檢又可以避免保護(hù)誤動。（3）速動性。故障切除的時間等于繼電保護(hù)裝置動作時間與斷路器跳閘時間之和?？焖俚厍谐收?，可以提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少對用電單位的影響，迅速恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。（3）保護(hù)配置靈活合理。借助運(yùn)算和邏輯處理來進(jìn)行合理電動機(jī)保護(hù)，同時也增多了保護(hù)功能。（5）可以傳輸數(shù)據(jù)通信，可遠(yuǎn)程遙控?？蓪?shí)現(xiàn)同上位機(jī)的通信功能，以此來將保護(hù)情況及自檢報(bào)告等立即上傳。（6）調(diào)試便捷，維護(hù)簡單。省去了單個繼電器校驗(yàn)。

二、水利泵站采用常規(guī)繼電保護(hù)裝置存在的主要問題分析

水利泵站采用常規(guī)繼電保護(hù)裝置存在的問題主要有：繼電保護(hù)動作缺乏應(yīng)有的靈敏性，尤其是0.7s以上的保護(hù)的時限級差難以有效切除故障；控制電纜較多，保護(hù)回路設(shè)計(jì)復(fù)雜；每臺電動機(jī)的保護(hù)往往都會因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜而不得不配置大量控制電纜和電磁型繼電器，故而接線也頗復(fù)雜；電磁繼電器自身問題和故障較多。

三、微機(jī)繼電保護(hù)裝置在水利泵站中的應(yīng)用分析

結(jié)合某水利泵站，對微機(jī)繼電保護(hù)裝置在水利泵站中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1、某工程概況。某水利樞紐工程是實(shí)現(xiàn)引、排、航目標(biāo)的控制建筑物，采用閘站結(jié)合布置，主要包括泵站、節(jié)制閘、調(diào)度閘、送水閘等水工建筑物及110kV專用變電所等設(shè)施，其中泵站安裝立式開敞式軸流泵9臺套，葉輪直徑3.0M，配2000kW高壓同步電機(jī)，總裝機(jī)容量18000KW，單機(jī)抽水能力34m3/s，采用雙向X型流道，通過閘門調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)抽排結(jié)合，雙向運(yùn)用，底層流道可自流引江160m3/s。

某微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)采用某電氣自動化有限公司提供的成套保護(hù)測控裝置，為樞紐主機(jī)提供保護(hù)，每臺主電機(jī)配置WDZ-430綜合保護(hù)和WDZ-431差動保護(hù)測控裝置（主要用于2000KW電機(jī)）各1臺配合使用，其使用以來一直安全可靠，未出現(xiàn)過安全事故。該微機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)，主要結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)通信管理機(jī)、主變保護(hù)、PT監(jiān)控保護(hù)、進(jìn)線保護(hù)、電動機(jī)保護(hù)之類。

2、微機(jī)繼電保護(hù)裝置的基本特性分析。主要表現(xiàn)為：（1）速度。采用先進(jìn)的32位嵌入式微處理器，多CPU結(jié)構(gòu)，以之來提升計(jì)算能力和處理速度。（2）可靠性：全密封嵌入式機(jī)箱設(shè)計(jì)可起到、防塵、抗振動作用；CPLD技術(shù)可在抗干擾前提下減少邏輯元件。（3）測量功能：采用每周波采樣48點(diǎn)的16位采樣芯片，可將監(jiān)控量精度、保護(hù)量精度、功率、電度分別達(dá)到0.2%、1%、0.5%、0.5%，也能提供累計(jì)脈沖電度的接入端給裝設(shè)電度表的用戶。（4）資源：錄波數(shù)據(jù)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(diǎn)，又可記錄故障錄波的起迄點(diǎn)。（5）免調(diào)試：完善的軟、硬件自檢，以高穩(wěn)定、高精度器件保證運(yùn)行精度。（6）設(shè)計(jì)：菜單化顯示、操作簡便直觀，具備人機(jī)交互性、顯示內(nèi)容依據(jù)相關(guān)性和就近性、采用旋轉(zhuǎn)鼠標(biāo)控制。

3、微機(jī)繼電保護(hù)監(jiān)控裝置的分析。該電動機(jī)微機(jī)保護(hù)主要包括過熱禁止再啟動保護(hù)、欠壓保護(hù)、長啟動保護(hù)、低電壓保護(hù)、零序過流保護(hù)、正序過流保護(hù)、速斷保護(hù)、差動保護(hù)等。（1）速斷保護(hù)。采用比較保護(hù)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(shí)測值大于定值，保護(hù)動作即可跳閘。其將原定值設(shè)置為電動機(jī)啟動過程中速斷定值，啟動完成后自動降至原定值一半。（2）差動保護(hù)：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(hù)判據(jù)為：差動電流Icd和制動電流Izd分別體現(xiàn)為I機(jī)端和I中性點(diǎn)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(jù)，以Izd>比率制動特性拐點(diǎn)電流Iz時Icd≥差動啟動值cdi+比率制動系數(shù)k（Izd-Iz），Izd

4、微機(jī)保護(hù)裝置應(yīng)用的主要故障分析。結(jié)合某微機(jī)保護(hù)裝置的WDZ-430系列，（1）CPU插件故障：顯示DSP控制板和CPU插件之間通信中斷，原因在于插件與背板接觸方面的問題。（2）鼠標(biāo)異常，包括跳動過快、顯示器上鼠標(biāo)突然消失等，以至于難以有效操控保護(hù)裝置。（3）跳合閘操作箱（與裝置配套）設(shè)計(jì)不合理，容易因?yàn)楣收隙b控跳合閘失靈。（4）保護(hù)裝置集中裝設(shè)在中控室，以至于不得不從各個機(jī)組高壓柜傳送采集的各種模擬量至中控室，由于彼此距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)致出現(xiàn)二次電氣參數(shù)采集路徑不應(yīng)由地延長、線損過大，從而加大采集的電氣參數(shù)和其實(shí)際值之間出現(xiàn)較大誤差。（5）因?yàn)楸O(jiān)控上位機(jī)與微機(jī)保護(hù)裝置并非同一生產(chǎn)廠家，故而容易發(fā)生通信接口不配套的問題，以至于不得不加裝通訊轉(zhuǎn)換器，造成日后檢修困難。

5、加強(qiáng)微機(jī)保護(hù)裝置改進(jìn)分析。主要表現(xiàn)為：（1）由于計(jì)算機(jī)監(jiān)控與微機(jī)保護(hù)的各生產(chǎn)廠家設(shè)備沒有設(shè)置統(tǒng)一規(guī)格的通訊接口，故而在采購過程中應(yīng)注意其通訊接口的彼此相匹配問題。（2）微機(jī)保護(hù)應(yīng)被看作泵站綜合自動化中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，泵站管理和運(yùn)行人員有必要提升此方面相關(guān)技術(shù)的培訓(xùn)，達(dá)到對其的熟悉掌握，并且有效適應(yīng)現(xiàn)場要求。（3）盡最大可能將微機(jī)保護(hù)裝置安裝在高壓開關(guān)柜內(nèi)，從而有效降低由于二次線路過長和相應(yīng)的線損增加導(dǎo)致的采樣值誤差。（4）不斷改進(jìn)技術(shù)。為了有效保證微機(jī)保護(hù)裝置能夠正常運(yùn)行，其實(shí)驗(yàn)和運(yùn)行人員必須詳細(xì)了解保護(hù)的硬軟件設(shè)計(jì)，但因?yàn)楦鞣N原因，為數(shù)眾多的微機(jī)保護(hù)廠家往往極少提供技術(shù)方面的資料，以至于缺陷處理、日常維護(hù)活動都會依賴廠家，尤其是主要部件的損壞更是需要廠家及時協(xié)助，造成了很大程度的運(yùn)行不便，因此需要不斷改進(jìn)相關(guān)技術(shù)。

6、微機(jī)保護(hù)裝置調(diào)試時的注意事項(xiàng)。結(jié)合某微機(jī)保護(hù)裝置的4WDZ-430系列進(jìn)行分析。（1）實(shí)驗(yàn)時要注意保護(hù)判據(jù)運(yùn)用，以免由于錯誤而誤認(rèn)為故障。（2）調(diào)試保護(hù)功能前，應(yīng)首先檢查顯示值與輸入值之間可能出現(xiàn)的誤差，一旦測量值和保護(hù)值分別超過±0.5%和±2.5%誤差，就要立即校準(zhǔn)精度。（3）有關(guān)電流量的保護(hù)調(diào)試進(jìn)行時，要注意相位角度問題。正確的設(shè)置為機(jī)端相位角度和中性點(diǎn)相位分別設(shè)為0°和180°。（4）低電壓保護(hù)實(shí)驗(yàn)中若三相電壓降低至整定值之后，經(jīng)延時保護(hù)不動作的話，最可能的原因是裝置采集的斷路器處于位置信號斷開狀態(tài)下，而其首要判據(jù)為斷路器合閘，此時輸入斷路器合閘時的信號即可。（5）調(diào)試檢查合格后，要將該保護(hù)功能的投退情況、保護(hù)定值大小再次檢查，以免機(jī)組運(yùn)行時誤動。

結(jié)束語

綜上所述，隨著科技的進(jìn)步以及社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使得微機(jī)繼電保護(hù)裝置在在水利泵站中的應(yīng)用日益廣泛，并且越來越重要，為了保障微機(jī)繼電保護(hù)裝置的安全運(yùn)行，對微機(jī)繼電保護(hù)裝置在水利泵站中的應(yīng)用進(jìn)行分析具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]季海濤等.微機(jī)自動化在水利泵站中的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2011（06）

[2]張旭芬.某大型供水泵站的繼電保護(hù)二次回路設(shè)計(jì)[J].讀寫算，2016（24）

[3]張恒恒.水利泵站自動化及工程應(yīng)用[J].科技展望，2015（4）

[4]徐斐.繼電保護(hù)優(yōu)化技術(shù)在大型設(shè)備上的新應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2014（21）