自動化微機保護設備設計中的問題分析

目前，自動化微機保護技術和裝置已經(jīng)逐步發(fā)展成熟，被廣泛應用到各個電力系統(tǒng)以及主元件的保護中，在穩(wěn)定電力輸送、提升電力輸送的安全等級方面發(fā)揮著巨大的作用，同時也是電力系統(tǒng)中的主要技術系統(tǒng)之一。自動化微機保護裝置在各個電壓等級的電力系統(tǒng)中都有廣泛的應用，尤其是在110kV無人值守的自動化變電站設備中更是得到了廣泛的推廣和發(fā)展，有效解決了傳統(tǒng)人工控制模式的弊端，促進了電力系統(tǒng)的穩(wěn)步前進。但是，由于舊有的保護模式以及二次回路設計思路仍然廣泛存在于變電站控制系統(tǒng)中，導致自動化微機保護設備在設

計和運行過程中仍然存在諸多問題。

1、對微機保護設備設計中幾個關鍵問題的探索

1.1 主變保護

1.1.1 110kV電路中二次回路混用問題探索

在110kV電力系統(tǒng)中主保護與備用保護過程是獨立完成的，相互之間幾乎不存在，但是從保護系統(tǒng)裝置的基本結構和功能進行考量，主保護中的差動保護和本體非電量保護之間的直流電源和出口回路在設計過程中都是混在一起的，這無疑增大了系統(tǒng)優(yōu)化設計的難題，給自動化微機保護的設計和實施帶來一定的障礙。一方面主變電路和非電量電路共用一個電氣開關，一旦該電氣開關發(fā)生故障，將使得主變保護和非電量保護同時失去效用，另一方面，電量保護與非電量保護之間也存在出口回路共用的現(xiàn)象，且這兩種電路之間存在相互影響、相互制約的關系，一出口回路出現(xiàn)故障，將連帶著另一出口回路也會出現(xiàn)保護效用失靈的問題，這將給變電站系統(tǒng)的正常運行和電力能源的安全輸送帶來嚴重的困擾。因此為了提升自動控制系統(tǒng)的安全等級必須采取相應的技術手段將電源與出口回路獨立分開，從而降低相互之間的影響。

1.1.2 主變后備電路的探索

在實際應用中主變10kV電路中僅安裝10kV電壓過流保護必然無法滿足電路整體速動性的要求，在保護整定中，三卷主變10kV側過流保護時間一般整定為2.5s或是3s，而雙卷主變10kV不需要設置過流保護裝置。同時由于10kV短線路不斷增加，導致離變電所較近區(qū)域內(nèi)的故障發(fā)生頻率也逐漸增大，給變電站系統(tǒng)的正常維護帶來嚴重的威脅。

另外，由于開關據(jù)動或是保護據(jù)動等因素的影響，常常導致短路電流長時間的沖擊變壓器設備系統(tǒng)，給變壓器系統(tǒng)元器件造成*的傷害，容易引發(fā)一系列的安全問題。因此為了保障設備的安全運行，保護變電站系統(tǒng)在長時間工作情況下不受來自內(nèi)部系統(tǒng)的短路電流沖擊，應該在10kV側增設一套*電流速斷保護裝置，不僅起到了對10kV電路母線以及饋線電流的保護作用，同時也降低了對變壓器的沖擊作用。

1.2 饋線出口處短路以及保護據(jù)動問題的相關探討

通過查閱大量的相關資料以及文獻，總結出引起因饋線出口處短路保護據(jù)動引起主變后備保護動作跳母聯(lián)及主變兩側開關問題事故的主要原因有以下兩個方面。

1）電流互感器的響應特征不良。就電流互感器來說，其變比的設計是按照負載電流的大小和傳輸特性來確定的，但是當饋線電路出現(xiàn)故障時，短路電流將非常大，一旦故障電流的倍數(shù)超過其10%的誤差曲線所確定的一次電流倍數(shù)時，將導致變比誤差大于10%，同時電流倍數(shù)越大，變比誤差也越大，這就給變電器的實際工作帶來的大的誤差，將直接影響到電力能源的穩(wěn)定輸送。對于靈敏度較低的保護電路來說，速斷保護將導致?lián)訂栴}的發(fā)生，但是靈敏度較高的*過流保護裝置仍舊可以保持正常工作。但是在實際控制系統(tǒng)中不僅需要考慮短路電流的穩(wěn)定值，還需要將大容量電力系統(tǒng)中逐漸衰減的非周期分量。另外，直流分量對TA的勵磁使得工作磁通量劇增，這樣電路的穩(wěn)定電路將超過額定電流的本多倍，從而導致TA二次電流波形的嚴重失真，從而造成過流保護的據(jù)動操作。

2）微機保護自身模擬量采樣回路異常問題。在電力系統(tǒng)中變電站的模擬采量是通過壓頻轉換中VFC中的A/D轉換機完成的，同時限幅器的運用有效的降低了A/D轉換信號的溢出。因此在發(fā)生嚴重系統(tǒng)故障的過程中輸入的模擬量被削去波頂，進而出現(xiàn)較大的計算誤差。另外造成微機數(shù)據(jù)計算和采集系統(tǒng)中出現(xiàn)嚴重失真問題的主要原因是輔助變換器LH在zui大短路電流的條件下容易飽和，同時二次設備的短路電流也超過了LH的臨界飽和值，造成嚴重的二次電流失真問題，同時在電阻上出現(xiàn)的二次電壓也將出現(xiàn)失真的現(xiàn)象。

2、自動化微機保護設備設計具體問題和改進措施

2.1 自動劃設備中各專業(yè)之間協(xié)調(diào)與管理

從當前電力系統(tǒng)的具體管理模式而言，變電所的自動化設備的管理工作需要分別由保護、通信、遠動等專業(yè)部門進行負責管理，同時各部門之間需要加強合作和交流，共同完成電力系統(tǒng)的控制和管理。通常情況下通訊和遠動部門之間的較為密切，但同時與保護部門之間具有明確的分工。隨著電氣自動化控制系統(tǒng)的不斷完善與發(fā)展，無人值守與管理模式逐漸成為當前變電系統(tǒng)中的主要工作形式，傳統(tǒng)的分管部門之間的工作界限也逐漸開始相互滲透，加強了各部門之間的交流和溝通。因此當系統(tǒng)中出現(xiàn)遙控誤動、通訊狀態(tài)故障等問題時，控制中心無法準確判斷故障發(fā)生位置處于保護、通信、遠動等專業(yè)部中的哪一具體部門，因此為了探明故障發(fā)生位置與原因必須分派幾名工作人員深入控制現(xiàn)場一線進行故障排查工作，使得下場的調(diào)動和協(xié)調(diào)工作缺乏合理性。因此在未來的管理模式中應該將保護、通信、遠動等等專業(yè)部門納入到機電一體化的系統(tǒng)控制模式中，培養(yǎng)具備多種專業(yè)知識和工作能力的高素質(zhì)人才，并成立綜合控制系統(tǒng)將所有的工作部門進行統(tǒng)一化管理，從而有效提升故障處理質(zhì)量和效率。

2.2 定期檢查系統(tǒng)問題

2.2.1 微機自動控制系統(tǒng)特點

通過查閱大量的相關文獻可以總結出微機自動控制系統(tǒng)具有如下幾方面的特點。

1）可以選擇出口回路來實現(xiàn)完成出口插件的闊擴展工作，但是出口插件必須采用統(tǒng)一的標準，否則將給系統(tǒng)內(nèi)部的統(tǒng)一控制帶來一定的技術難題。

2）計算機系統(tǒng)中的CPU部件主要負責對系統(tǒng)產(chǎn)生的各個電量之間的邏輯關系進行分析判斷，進而可以實現(xiàn)系統(tǒng)的自動控制。

3）通常由數(shù)據(jù)采樣來決定電量大小，同時這一基本特性簡化了計算機控制操作流程，提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，為工業(yè)用電和生活用電提供了安全技術保障。目前，在自動化微機繼電保護程序的定期檢擦工作中，其基本工作還是基于傳統(tǒng)的晶體管型以及電磁型的檢測方式完成的，從長遠的角度考慮這種檢測手段和方式對于變電站自動化微機繼電功能的發(fā)揮是極為不利的，也與未來電力系統(tǒng)自動化和集約化的發(fā)展趨勢相違背，必須針對定期監(jiān)測的周期和方式問題探究合理的解決措施。

2.2.2 微機自動控制改進措施

針對變電站微機繼電器機械保護系統(tǒng)的工作特點和檢測項目以及周期中存在的主要問題，可以采取以下方式進行解決。首先，微機保護系統(tǒng)在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)斷電的現(xiàn)象，因此在檢測過程中可以重點針對斷電事故發(fā)生的位置、周期等進行綜合的分析與評定，并以兩年為一周期實施一次整機試驗，并將關鍵部位的開關以及繼電器啟動調(diào)合開關等作為主要的維護焦點。同時根據(jù)現(xiàn)行的變電要求，需要至少一年之內(nèi)進行一次。其次，為了保證控制精度和控制質(zhì)量必須在三四年之內(nèi)對微機保護部分進行檢測。其檢測項目通常為數(shù)據(jù)采樣回路的精度以及零漂。zui后，針對自動化微機繼電器控制系統(tǒng)中存在的種種問題，需要在六到八年之內(nèi)對微機保護系統(tǒng)實施模擬檢測，即模擬保護系統(tǒng)中出現(xiàn)的各種設備和控制問題，探索出合理的技術解決方案。

自動化微機控制技術作為先進控制技術的典型代表，在電力控制系統(tǒng)中得到了廣泛的研究與應用，有效地提升了電力系統(tǒng)的輸電穩(wěn)定性與安全性，為國家工業(yè)生產(chǎn)和民眾日常生活提供了穩(wěn)定的電力保障。同時針對自動化微機保護裝置中設計規(guī)范、管理規(guī)定等存在的主要問題，應該重點加強新技術的研發(fā)與推廣工作，提升自動控制的質(zhì)量和效率，從而為我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展提供完備的。