淺談電力系統(tǒng)二次回路及繼電保護(hù)調(diào)試

吳飛

【摘 要】隨著電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，微機型繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用越來越廣泛，而電力系統(tǒng)二次調(diào)試是一個相對復(fù)雜的過程。本文針對電力系統(tǒng)二次回路及繼電保護(hù)調(diào)試進(jìn)行了具體分析，供繼電保護(hù)人員參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】繼電保護(hù)；二次回路；調(diào)試

【中圖分類號】F407.61

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

【Abstract】With the rapid development of electric power system， the microcomputer relay protection device type used more widely， and power system secondary debugging is a relatively complex process. This article in view of the power system and the secondary circuit relay protection commissioning a concrete analysis for the relay protection personnel for reference.

【Key words】Relay protection；The secondary circuit；Debugging

1. 電力系統(tǒng)二次回路調(diào)試

1.1 準(zhǔn)備工作階段。

（1）全面掌握整個變電站系統(tǒng)的各種設(shè)備，主要內(nèi)容如綜合自動化裝置的安裝方式，保護(hù)屏、電度表屏、直流屏、交流屏等的數(shù)量和主要功能的相關(guān)控制操作；（2）掌握一次主接線，檢查其運行狀態(tài)和各間隔實際位置是否正常；（3）檢查二次設(shè)備的外觀，如接線是否折斷、脫落，屏內(nèi)元件有沒有保持好，裝置外觀有沒有損壞等；（4）檢查各屏電源接法有沒有符合相關(guān)規(guī)定要求，無誤后對裝置逐一上電，以判斷裝置反應(yīng)是否正確，之后借助軟件組態(tài)查看、設(shè)置裝置地址；（5）接連各設(shè)備之間通訊線，進(jìn)行調(diào)試，當(dāng)所有裝置通訊都運行正常時，最后在后臺機可觀察到裝置上送數(shù)據(jù)。

1.2 二次回路調(diào)試階段。

變電站的調(diào)試階段內(nèi)容包括一次、二次系統(tǒng)的電纜連接、保護(hù)功能等的全面校驗和調(diào)試。由于保護(hù)調(diào)試不是單獨存在的，因此本文也結(jié)合其他內(nèi)容分析變電站二次回路調(diào)試內(nèi)容。

1.2.1 電纜連接的調(diào)試。一次、二次系統(tǒng)電纜連接的檢查調(diào)試，其內(nèi)容主要有：（1）斷路器控制回路的調(diào)試，主要檢查控制回路、斷路器位置指示燈顏色是否正確，若發(fā)現(xiàn)控制斷路器位置指示燈紅綠燈全亮或熄滅，應(yīng)馬上關(guān)閉控制直流電源，并查找原因；（2）控制信號回路按常規(guī)站方法安裝調(diào)試，經(jīng)過前期的安裝及二次回路調(diào)試，以就地智能終端箱為中心，確保斷路器、刀閘、主變本體等控制信號回路到智能終端控制及采集端子的正確性，為后期聯(lián)調(diào)掃清障礙；（3）其它如信號回路，包括斷路器運行狀態(tài)信號、事故跳閘信號與事故預(yù)告信號。

1.2.2 斷路器本身信號和操動機構(gòu)信號調(diào)試。對于液壓操動機構(gòu)，檢驗壓力信號是否齊全，如：時間顯示或報警是否正確；對于彈簧操動機構(gòu)及帶SF6氣體閉鎖的斷路器，應(yīng)檢驗彈簧未儲能及SF6氣體閉鎖接點及信號是否正確，因為在未儲能或SF6氣體低于閉鎖值時，由于儲能限位開關(guān)接點及SF6閉鎖接點串接在合閘回路中，相應(yīng)接點斷開用以閉鎖合閘回路，禁止斷路器合閘。

1.2.3 開關(guān)量狀態(tài)。查看后臺機SOE事件名稱，斷路器、刀閘狀態(tài)等顯示是否正確。如果狀態(tài)與實際不符合，原因一般為斷路器、刀閘輔助觸點常開、常閉接反。可改正后臺機遙信量組態(tài)或更改電纜接線，但值得注意的是改后臺機遙信量特性組態(tài)“常開”為“常閉”時，要適當(dāng)改動調(diào)度端。

1.2.4 主變壓器本體信號的檢查。主變壓器測溫電阻通常應(yīng)有三根出線，以提高測溫的精度，其中兩根為補償從主變壓器到主控室電纜本身的電阻，接測溫電阻一端，另一根接測溫電阻另一端。建議在測溫裝置上也應(yīng)按該方式連接，以避免測出的溫度不準(zhǔn)。其它就是檢查主變壓器溫度、壓力釋放、瓦斯、油位等信號在保護(hù)裝置及后臺機上顯示的狀態(tài)、時間是否正確，現(xiàn)在一般來說本體及有載重瓦斯、冷卻器全停是發(fā)信并跳主變各側(cè)斷路器，其它只發(fā)信號不跳閘。尤其是瓦斯保護(hù)，即指利用氣體形成的壓力動作的保護(hù)，其原理為：由于變壓器用變壓器油作冷卻和絕緣介質(zhì)，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，變壓器油和其他絕緣物就會因短路電流所產(chǎn)生的電弧而分解，同時大量氣體將產(chǎn)生，而這整個過程中可利用這些氣體形成的沖力或壓力可使其保護(hù)動作。

1.2.5 功能調(diào)試檢查。主要檢查內(nèi)容包括：

（1）保護(hù)裝置定值、精度及傳動斷路器調(diào)試：在后臺機上應(yīng)報開關(guān)變位信息、保護(hù)動作信息及顯示動作時刻數(shù)據(jù)。具體做法：根據(jù)繼電保護(hù)系統(tǒng)調(diào)試相關(guān)調(diào)試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)試?yán)^電保護(hù)裝置及定值執(zhí)入，進(jìn)行模擬量、開關(guān)量測試；進(jìn)行故障模擬，測試保護(hù)裝置動作的正確性。

（2）監(jiān)控部分功能的調(diào)試：檢查后臺并遙控斷路器、電動刀閘及主變壓器分接頭是否正確無誤。如若裝置帶同期功能時，應(yīng)找準(zhǔn)線路側(cè)電壓和母線側(cè)電壓基準(zhǔn)點。若遙控斷路器不成功，通常有幾個主要原因：斷路器位置不能在后臺機上正確顯示；控制回路接線不正確；斷路器處合閘保險未給上或直流屏合閘電源未合；裝置遠(yuǎn)方/就地切換開關(guān)在就地位置；裝置未采到遠(yuǎn)方/就地切換開關(guān)位置；控制回路未上電或測控裝置未接通；相應(yīng)遙控壓板未投入；遙控點執(zhí)入錯誤等。同時要求監(jiān)控廠家按最終完整一次系統(tǒng)圖紙做好監(jiān)控一次系統(tǒng)圖，進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)信息詳細(xì)核對，并將模擬量、脈沖量系數(shù)設(shè)置正確，并按要求進(jìn)行設(shè)計、組態(tài)，做到系統(tǒng)圖、歷史報表、實時報表、網(wǎng)絡(luò)圖等圖表的完整準(zhǔn)確。

（3）遠(yuǎn)動功能的調(diào)試：投運前要先和調(diào)度端協(xié)調(diào)以下技術(shù)內(nèi)容：準(zhǔn)確的通訊速率；通訊方式為同步或異步；通道為模擬方式或數(shù)字方式；調(diào)度端站址和本站站址；調(diào)度端遙控序號為10進(jìn)制或16進(jìn)制；幀功能碼（一般按標(biāo)準(zhǔn)CDT規(guī)約即可）；向調(diào)度端提供遙測、遙信、遙控、遙脈信息表；電度量數(shù)量、順序及名稱；遙測量數(shù)量、順序及名稱，頻率數(shù)據(jù)采用格式（普通模擬量或BCD碼）；遙控量數(shù)量、順序及名稱；遙信量數(shù)量、順序及名稱。為了避免數(shù)據(jù)傳送出錯，或甚至無法進(jìn)行通訊，因此以上各項協(xié)調(diào)內(nèi)容應(yīng)與調(diào)度端完全一致。在調(diào)試過程中，要分別調(diào)試變電站上行信息和下行信息。上行信息包括調(diào)度端反映遙信量應(yīng)正確，模擬量反映正確，電度量正確，SOE量、遙信變位能正確捕捉。下行信息有調(diào)度端遙控斷路器、刀閘正確，遙調(diào)主變檔位正確；需要調(diào)度端校時應(yīng)校時正確。

（4）其它功能：a.聲音報警功能：對斷路器、刀閘等開關(guān)量加聲音報警功能；對保護(hù)動作信息加聲音報警功能。b打印功能的調(diào)試：要求打印機設(shè)置正確，打印圖形、報表完整美觀，大小合適。

1.3帶負(fù)荷測試。

主要是差動保護(hù)極性校驗和帶方向保護(hù)的方向校驗。主變壓器及線路帶上一定負(fù)荷后，才能判斷出保護(hù)極性。具體為：其一，可通過對各側(cè)各相電流的大小和角度分析差動極性做出六角圖或參看采樣數(shù)據(jù)中的差流數(shù)據(jù)的大小判斷差動極性（電流0.5A以上）是否正確；其二，帶方向保護(hù)的線路帶上一定負(fù)荷之后，通過對保護(hù)裝置的測量及實時采樣值，將同一時刻相電壓與同相電流之間的電壓電流數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可判斷該線路是送出還是送進(jìn)負(fù)荷，是為感性、容性、還是純阻性負(fù)荷等等。同時也驗證了二次接線的正確性，從而確保設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

2. 繼電保護(hù)調(diào)試

2.1 繼電保護(hù)裝置，主要分三個基本部分，其相應(yīng)作用為：（l）邏輯部分，是判斷被保護(hù)設(shè)備的工作狀態(tài)，以決定保護(hù)是否應(yīng)該動作；（2）測量部分，是測量被保護(hù)設(shè)備工作狀態(tài)的一個或幾個有關(guān)的電氣量；（3）執(zhí)行部分，是執(zhí)行保護(hù)裝置所承擔(dān)的任務(wù)。簡言之，繼電保護(hù)裝置是能反映被保護(hù)設(shè)備的故障或不正常運行狀態(tài)并使斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種保護(hù)裝置。在電力系統(tǒng)中，當(dāng)被保護(hù)設(shè)備出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時，保護(hù)裝置能發(fā)出信號，以便值班人員及時采取有效措施，從而恢復(fù)設(shè)備正常運行；當(dāng)被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障時，繼電保護(hù)能使故障設(shè)備免于繼續(xù)遭受破壞。

2.2 變壓器保護(hù)。

變壓器的繼電保護(hù)配置主要有主保護(hù)（差動保護(hù)、瓦斯保護(hù)）；后備保護(hù)（距離、零序、間隙、過負(fù)荷保護(hù)等）。具體的如：（1）變壓器差動保護(hù)：對于變壓器，由于瓦斯保護(hù)無法反應(yīng)變壓器油箱外部故障，因此除了應(yīng)裝設(shè)反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障最靈敏而快速的瓦斯保護(hù)外，還應(yīng)裝設(shè)以反映油箱外部電源側(cè)套管及引出線故障的電流型快速差動保護(hù)，兩者互相配合，從而構(gòu)成變壓器的主保護(hù)；（2）變壓器后備保護(hù)：為了反應(yīng)變壓器因內(nèi)部或外部短路引起的過電流，同時作為變壓器本身故障的后備保護(hù)。

2.3 線路保護(hù)。

線路的繼電保護(hù)配置主要有距離保護(hù)、方向保護(hù)、高頻保護(hù)、自動重合閘等。（1）距離保護(hù)：根據(jù)故障點到保護(hù)安裝處的距離（阻抗）發(fā)出跳閘命令；（2）方向保護(hù)：根據(jù)故障電流的方向，有選擇性的發(fā)出跳閘命令；（3）高頻保護(hù)：利用弱電高頻信號傳遞故障信號來進(jìn)行選擇性跳閘；（4）自動重合閘：對于一些瞬時性故障（雷擊、架空線閃路等）故障迅速切除后，不發(fā)生永久性故障，此時再進(jìn)行合閘，可以繼續(xù)保證供電。重合一次后不允許再重合的稱為一次重合閘，允許再重合一次的稱為二次重合閘（一般很少使用）；同時還分為單重、三重、綜重及停用四種重合閘方式。有了重合閘功能之后，在發(fā)生故障后，繼電保護(hù)先不考慮保護(hù)整定時間，馬上進(jìn)行跳閘，跳閘后，再進(jìn)行重合閘，重合后故障不能切除，然后再根據(jù)繼電保護(hù)整定時間進(jìn)行跳閘，此種重合閘為前加速重合閘。發(fā)生事故后繼電保護(hù)先根據(jù)保護(hù)整定時間進(jìn)行保護(hù)跳閘，然后進(jìn)行重合閘，重合閘不成功無延時迅速發(fā)出跳閘命令，此種重合閘稱為后加速重合閘。

2.4 備用電源自投裝置。

備用電源自投：兩路或多路電源進(jìn)線供電時，當(dāng)一路斷電，其供電負(fù)荷可由其它電源供電，也就是要進(jìn)行電源切換。自投方式有：利用橋斷路器或母聯(lián)斷路器進(jìn)行自投的（用于多路電源同時運行）和進(jìn)線電源自投（一路電源為主供，其它路電源為熱備用）等多種形式。對于不允許供電電源并列運行的還應(yīng)加自投閉鎖。

2.5 弧光保護(hù)。

為了有效抑制35kV和10kV母線和斷路器故障引起主變壓器損壞事故的發(fā)生，最新要求在110kV變電站35kV和10kV開關(guān)柜配置弧光保護(hù)，作為35kV和10kV母線的快速母線保護(hù)。（1）弧光保護(hù)應(yīng)接入主變中/低壓側(cè)電流作為輔助判別元件，即弧光+電流綜合判據(jù)，以防止誤動。電流判別元件采用三相電流檢測方式，整定值應(yīng)按躲過該主變實際最大負(fù)荷電流整定，動作后瞬時跳開主變進(jìn)線斷路器；（2）弧光保護(hù)出口跳閘繼電器應(yīng)滿足啟動功率不小于5W、動作電壓介于55%～70% Ue、動作時間不小于10ms的反措要求；（3）弧光保護(hù)應(yīng)至少能提供“弧光保護(hù)動作”、“弧光保護(hù)故障”的硬接點信號至計算機監(jiān)控系統(tǒng)。同時為了避免弧光保護(hù)無選擇性跳閘，簡化二次回路，要求110kV變電站35kV和10kV母線采取分列運行方式。

3. 調(diào)試收尾階段

調(diào)試結(jié)束后，根據(jù)運行期間反映出的問題進(jìn)行相關(guān)消缺處理。值得注意的是，事后要做好數(shù)據(jù)備份，即計算機監(jiān)控軟件信息，還要做好和變電站資料的整理交接。至此，綜合自動化變電站的現(xiàn)場調(diào)試工作結(jié)束。最后強調(diào)要抓好繼電保護(hù)的驗收工作，繼電保護(hù)調(diào)試完畢，還要進(jìn)行嚴(yán)格自檢、專業(yè)驗收，再提交驗收單由相關(guān)單位組織保護(hù)所、運行、生產(chǎn)三個部門進(jìn)行保護(hù)整組及斷路器跳合試驗，最后合格并確認(rèn)拆動的接線、標(biāo)志、元件、壓板已恢復(fù)正常，現(xiàn)場清理處理干凈后，才能在驗收單上簽字。

4. 結(jié)語

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和改進(jìn)，它不僅在硬件上經(jīng)歷了多次更新?lián)Q代，在軟件技術(shù)上也日臻完善，現(xiàn)場施工與調(diào)試越來越復(fù)雜，這就要求我們調(diào)試、驗收人員應(yīng)對整個變電站的各種保護(hù)裝置等掌握明了，不斷提高理論能力和調(diào)試經(jīng)驗，從而能熟練地完成整個調(diào)試、驗收過程，保證電力系統(tǒng)設(shè)備的安全、可靠、穩(wěn)定運行。

[文章編號]1619-2737（2018）06-12-880