變電站中微機(jī)保護(hù)的應(yīng)用及其抗干擾措施研究

張亞東 趙 斌

（浙江省新昌縣供電局，浙江 新昌312500）

1 變電站微機(jī)保護(hù)的組成及特點(diǎn)

以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，將傳統(tǒng)變電站中的繼電保護(hù)、自動(dòng)控制和遠(yuǎn)動(dòng)、監(jiān)視控制等功能組合到一起，以一個(gè)由計(jì)算機(jī)硬件、功能性軟件以及數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的系統(tǒng)來代替，這個(gè)系統(tǒng)即被稱為變電站微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)。微機(jī)保護(hù)的一般由微型計(jì)算機(jī)、輸入輸出、數(shù)據(jù)采集、通信接口、電源以及人機(jī)接口等六個(gè)部分功能組成。相比于傳統(tǒng)變電站的繼電保護(hù)，微機(jī)保護(hù)特點(diǎn)如下：

①可靠性更高，軟硬件更加智能，具有很強(qiáng)的巡檢和自檢能力，一旦自動(dòng)檢測(cè)出硬件方面的故障，就會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)將其跳閘出口回路閉鎖。此外，軟件可以對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)并糾錯(cuò)，還可以對(duì)干擾進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別和排除；

②保護(hù)動(dòng)作具有更高的正確率，由于先進(jìn)控制技術(shù)的采用，不僅運(yùn)行的正確率得到了保障，而且故障分量保護(hù)也得以實(shí)現(xiàn)；

③功能的可擴(kuò)充性強(qiáng)，如自動(dòng)重合閘、故障測(cè)距、故障錄波以及波形分析等功能都可以很方便地進(jìn)行擴(kuò)充；

④良好的人機(jī)界面保證了微機(jī)保護(hù)的適用性和維護(hù)調(diào)試的便捷，在使用過程中可以通過軟件方法來對(duì)其結(jié)構(gòu)和特性進(jìn)行改變。此外，微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的硬件可以標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，通用性好，功耗也更加節(jié)能。

2 微機(jī)保護(hù)應(yīng)用中相關(guān)問題的探討

2.1 饋線出口處短路保護(hù)拒動(dòng)

饋線微機(jī)保護(hù)在實(shí)際運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)饋線出口處短路而使得保護(hù)拒動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致主變后備保護(hù)動(dòng)作，致使主變兩側(cè)開關(guān)及母聯(lián)跳閘的事故。對(duì)于這個(gè)問題，可以從兩個(gè)方面進(jìn)行解決。其一，對(duì)于微機(jī)保護(hù)，其應(yīng)該選擇合適的電流-電壓變換的負(fù)載，還需要校核其會(huì)不會(huì)引起TA飽和，在輸入電壓與電阻R的配合選擇方面也要慎重，以免LH飽和。除此之外，利用電抗變換器實(shí)現(xiàn)電流-電壓的變換也是一個(gè)比較合適的選擇，其能夠有效抑制衰減中的直流分量，不過也會(huì)放大高次諧波。同時(shí)，在微機(jī)保護(hù)模式上，應(yīng)盡可能采用分布式結(jié)構(gòu)。為盡量節(jié)省電纜投資和減少TA二次負(fù)載阻抗，可以將保護(hù)安裝于開關(guān)柜上。其二，對(duì)于TA，應(yīng)結(jié)合各變電站10 kV母線短路容量的實(shí)際情況來盡可能地選用大變比的保護(hù)專用TA。在必要時(shí)，為減少二次負(fù)擔(dān)，還可以將兩個(gè)準(zhǔn)確等級(jí)相近的副線圈串聯(lián)在一起使用。此外，增加10 kV限時(shí)速斷保護(hù)也是一種比較好的對(duì)策。

2.2 保護(hù)定值修改與切換

在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，調(diào)度中心常常要根據(jù)需要在各饋線之間進(jìn)行"轉(zhuǎn)供電"操作，這是提高電網(wǎng)供電可靠性及運(yùn)行安全性的必要措施。這個(gè)"轉(zhuǎn)供電"的過程中就使得各饋線的運(yùn)行參數(shù)發(fā)生很大的改變，而調(diào)度人員就必須根據(jù)事先計(jì)算好的各種運(yùn)行參數(shù)條件下對(duì)饋線的保護(hù)整定值（如過流與速斷電流定值等）進(jìn)行重新整定。這個(gè)重新整定的過程自然不能讓保護(hù)人員隨時(shí)去現(xiàn)場(chǎng)操作，可以采用在旁代線路保護(hù)中配備多路定值區(qū)的思路，使得饋線的保護(hù)也具有多路定值存貯功能。這樣就可以在饋線參數(shù)改變時(shí)將保護(hù)定值切換至預(yù)先設(shè)置的定值區(qū)運(yùn)行。而且這一功能的實(shí)現(xiàn)既可以通過調(diào)度員遠(yuǎn)方實(shí)現(xiàn)切換，也可以由值班員操作。

2.3 定期檢修的問題

由于微機(jī)保護(hù)具有運(yùn)行可靠而且維護(hù)簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，因此傳統(tǒng)繼電保護(hù)的定檢模式對(duì)其并不適用，甚至?xí)蟠鬁p弱微機(jī)保護(hù)的運(yùn)行效率。所以對(duì)微機(jī)保護(hù)的檢修有以下考慮：①與一次設(shè)備臨時(shí)停電的時(shí)間相結(jié)合，一般以2年為一個(gè)周期進(jìn)行一次經(jīng)保護(hù)啟動(dòng)跳合開關(guān)的整組試驗(yàn)；②以3到4年為一個(gè)周期，進(jìn)行一次只涉及出口回路的正確性、數(shù)據(jù)采樣回路的零漂和精度的檢驗(yàn)；③以6至8年為一個(gè)周期，進(jìn)行一次模擬現(xiàn)場(chǎng)的各種故障進(jìn)行聯(lián)動(dòng)開關(guān)試驗(yàn)的全面的保護(hù)檢修。

2.4 微機(jī)保護(hù)裝置維護(hù)中各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)問題

在變電站中，自動(dòng)化系統(tǒng)一般分屬于通信、保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)等專業(yè)部門負(fù)責(zé)。其中，通信和遠(yuǎn)動(dòng)專業(yè)之間的聯(lián)系是比較緊密的，而保護(hù)專業(yè)與上述兩個(gè)專業(yè)雖然在工作上有很多交集，但是界面分工還是很清楚的。但隨著微機(jī)保護(hù)越來越廣泛的應(yīng)用以及對(duì)可靠性、穩(wěn)定性要求的不斷提高，可以預(yù)見，在未來保護(hù)人員工作的重心應(yīng)該是對(duì)系統(tǒng)事故缺陷的分析和處理上，而不再是保護(hù)設(shè)備的校驗(yàn)維護(hù)。因此，將來變電站內(nèi)保護(hù)、通信與遠(yuǎn)動(dòng)應(yīng)建立統(tǒng)一的管理模式，如統(tǒng)一納入自動(dòng)化專業(yè)以培養(yǎng)綜合素質(zhì)的自動(dòng)化人員。并且還要由調(diào)度中心來統(tǒng)一管理綜合自動(dòng)化部門，這樣就可以有效地提高自動(dòng)化故障處理的質(zhì)量和效率。

3 變電站微機(jī)保護(hù)的干擾源分析

隨著電壓等級(jí)的不斷升高，變電站內(nèi)電磁干擾愈發(fā)嚴(yán)重，其對(duì)二次回路的不良影響也不斷顯現(xiàn)。不良影響可分為非破壞性和破壞性兩種，前者以各種電磁波、靜電、高壓瞬變脈沖為主，主要對(duì)微機(jī)處理器等較為敏感部件的正常運(yùn)行造成影響，主要表現(xiàn)為使處理器不斷復(fù)位、內(nèi)部數(shù)據(jù)出錯(cuò)、程序出現(xiàn)亂碼以及通信錯(cuò)誤等，雖然不會(huì)造成不可恢復(fù)的損壞，但會(huì)導(dǎo)致微機(jī)保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)等嚴(yán)重后果。而在干擾消除后，微機(jī)保護(hù)會(huì)恢復(fù)正常工作。而破壞性干擾則包括雷擊、各種高頻阻尼衰減振蕩波等，這種干擾會(huì)在極短時(shí)間內(nèi)釋放出巨大能量，將對(duì)敏感器件造成毀滅性的損害。

4 變電站微機(jī)保護(hù)抗干擾措施

4.1 正確使用屏蔽電纜

二次控制回路的控制電纜均采用KVVP2-22型屏蔽電纜，在電纜兩端的屏蔽層上均用4mm2的多股軟銅線緊緊纏繞數(shù)圈并固定旋緊。同時(shí)將電纜屏蔽層的接地線可靠連接至各保護(hù)屏的接地小銅排上，開關(guān)柜處則經(jīng)端子箱內(nèi)的接地點(diǎn)接到電纜溝中的接地銅排上，以實(shí)現(xiàn)電纜屏蔽層的兩端同時(shí)接地。這樣可以使控制電纜被母線暫態(tài)電流產(chǎn)生的磁通包圍時(shí)，在屏蔽層感應(yīng)出屏蔽電流并抵消由母線暫態(tài)電流所帶來的影響，還能降低因地電位升高而生成的暫態(tài)感應(yīng)電壓。

4.2 禁止交直流回路共用同一根電纜

在變電站的設(shè)計(jì)和施工過程中，一定要充分考慮交流回路可能對(duì)直流回路造成的干擾，嚴(yán)禁交直流回路共用一根電纜或者并排相鄰敷設(shè)。否則交流和直流回路之間會(huì)產(chǎn)生較大的互感，從而干擾到直流回路。就曾經(jīng)有變電站發(fā)生過交流竄入直流回路造成保護(hù)誤動(dòng)和設(shè)備損壞的惡性事故，危害極大。

4.3 電流互感器二次回路一點(diǎn)接地

若電流互感器二次回路兩端都有接地點(diǎn)，則兩個(gè)接地點(diǎn)之間會(huì)構(gòu)成并聯(lián)回路從而減小流過電流線圈的電流，造成保護(hù)拒動(dòng)；而在接地故障發(fā)生時(shí)，兩個(gè)接地點(diǎn)之間的工頻電位差會(huì)產(chǎn)生額外電流造成保護(hù)誤動(dòng)。因此，在國(guó)網(wǎng)公司頒布的相關(guān)技術(shù)規(guī)程中就對(duì)電流互感器二次回路的接地點(diǎn)作出明確規(guī)定，只允許有一個(gè)接地點(diǎn)且需要在配電裝置附近經(jīng)端子排接地。

4.4 電壓互感器二次回路和三次回路相互獨(dú)立

微機(jī)保護(hù)的二、三次回路中性線應(yīng)相互獨(dú)立，否則其自產(chǎn)的零序電壓3U0會(huì)受到三次回路3U0的影響，導(dǎo)致接地零序方向保護(hù)反方向誤動(dòng)和正方向拒動(dòng)等情況發(fā)生。通過對(duì)傳統(tǒng)電壓互感器二、三次回路的中性線公用一根電纜的方式進(jìn)行改造可以大大降低了保護(hù)裝置的誤動(dòng)率。

結(jié)語(yǔ)

隨著微機(jī)保護(hù)在變電站中越來越廣泛的應(yīng)用，其相比與傳統(tǒng)繼電保護(hù)的優(yōu)越性得以進(jìn)一步體現(xiàn)。同時(shí)也要大力開展對(duì)應(yīng)用過程中諸如保護(hù)整定值問題以及變電站內(nèi)各種干擾的抑制與消除問題的研究，以提高微機(jī)保護(hù)動(dòng)作的可靠性、準(zhǔn)確性、可選擇性以及抗干擾能力。

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