變壓器保護(hù)裝置的運(yùn)行與異常處理

摘要：變壓器是根據(jù)電磁原理制造的一種輸變電設(shè)備，除了一定數(shù)量的輸電變壓器外，還有大量運(yùn)行在電力系統(tǒng)末端的配電變壓器，其數(shù)量和總?cè)萘克嫉谋壤艽?，是配電網(wǎng)中不可缺少的主要設(shè)備，分布面非常廣泛。目前電力系統(tǒng)采用了大量基于數(shù)字化技術(shù)的新型繼電保護(hù)技術(shù)和裝置。從PCS-978（主機(jī)）主變壓器保護(hù)裝置、PCS-978S（從機(jī)）主變壓器保護(hù)裝置、PCS-974主變壓器非電量保護(hù)裝置三個(gè)方面闡述了變壓器保護(hù)裝置與異常處理這個(gè)主題。

關(guān)鍵詞：變壓器；保護(hù)裝置；運(yùn)行；異常處理

中圖分類號(hào)：TM41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）30-0119-02

一、PCS-978（主機(jī)）主變壓器保護(hù)裝置

PCS-978系列數(shù)字式變壓器保護(hù)適用于110kV及以上電壓等級(jí)，需要提供雙套主保護(hù)、雙套后備保護(hù)的各種接線方式的變壓器。PCS-978裝置是新一代全面支持?jǐn)?shù)字化變電站的保護(hù)裝置，裝置可支持電子式互感器和常規(guī)互感器。

1.PCS-978變壓器保護(hù)裝置保護(hù)配置和功能

（1）保護(hù)配置。PCS-978裝置中可提供一臺(tái)變壓器所需要的全部電量保護(hù)，主保護(hù)和后保護(hù)可共用同一TA。這些保護(hù)包括：縱差保護(hù)、差動(dòng)速斷、工頻變化量差動(dòng)、復(fù)合電壓閉鎖方向過(guò)電流、零序方向過(guò)電流、零序過(guò)電壓、間隙零序過(guò)電流；還包括以下異常警告功能：過(guò)負(fù)荷報(bào)警、過(guò)載閉鎖有載調(diào)壓、差流異常報(bào)警、差動(dòng)回路TA斷線、TA異常報(bào)警和TV異常報(bào)警。

（2）性能特征。一是高性能的通用型硬件，實(shí)時(shí)計(jì)算。采用32位微處理器+4DSP的硬件結(jié)構(gòu)，多個(gè)處理器并行工作，32位微處理器負(fù)責(zé)人機(jī)接口、后臺(tái)通信、打印等功能，4個(gè)DSP負(fù)責(zé)保護(hù)運(yùn)算與出口邏輯。高性能的硬件保證了裝置在每一個(gè)采樣間隔對(duì)所有繼電器進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。裝置采用32位高性能的CPU和DSP、內(nèi)部高速總線、智能I/O，硬件和軟件均采用模塊化設(shè)計(jì)，靈活可配置，具有通用、易于擴(kuò)展、易于維修的特點(diǎn)。二是獨(dú)立的啟動(dòng)元件。啟動(dòng)+保護(hù)動(dòng)作出口跳閘方式，杜絕保護(hù)裝置硬件故障引起的誤動(dòng)。三是強(qiáng)電磁兼容性。整體面板、全封閉機(jī)箱，強(qiáng)弱電嚴(yán)格分開(kāi)，取消傳統(tǒng)背板配線方式，同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)上也采取相應(yīng)的抗干擾措施，裝置的抗干擾能力大大提高，對(duì)外的電磁輻射也滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，四是雙主、雙后備保護(hù)的配置原則，真正實(shí)現(xiàn)一臺(tái)裝置完成所有的主保護(hù)、后備保護(hù)功能。五是獨(dú)特的差動(dòng)二次電流相位調(diào)整方法。采用D-Y變換調(diào)整變壓器各側(cè)TA二次電流相位，因此故障相、非故障相具有名值特征，勵(lì)磁涌流閉鎖判據(jù)可以實(shí)現(xiàn)分相制動(dòng)。六是可選擇勵(lì)磁涌流判別原理。提供了二次諧波原理和波形識(shí)別原理兩種方法識(shí)別勵(lì)磁涌流，可經(jīng)整定選擇使用任何一種原理或同時(shí)使用兩種原理。七是高靈敏度的工頻變化量差動(dòng)保護(hù)。利用工頻故障分量構(gòu)成的工頻變化量差動(dòng)保護(hù)，不受負(fù)荷電流影響，靈敏度高，抗TA飽和能力強(qiáng)。八是可靠的縱差保護(hù)。采用初始帶制動(dòng)的縱差差動(dòng)特性，并有TA飽和判據(jù)。九是可靠的差動(dòng)回路TA異常判據(jù)功能。另外，還有強(qiáng)大的通信功能、完善的事件記錄功能。裝置面板中間為液晶顯示屏和操作鍵盤(pán)，顯示各種信息。鍵盤(pán)供保護(hù)修改定值、開(kāi)出傳動(dòng)、修改時(shí)鐘、查看采樣數(shù)據(jù)、調(diào)取報(bào)告以及進(jìn)行設(shè)置等。

（3）PCS-978變壓器保護(hù)裝置軟件工作原理。主程序按固定的采樣周期接受采樣中斷進(jìn)入采樣程序，在采樣程序中進(jìn)行模擬量采集與濾波，開(kāi)關(guān)量的采集、裝置硬件自檢、外部異常情況檢查和啟動(dòng)判據(jù)的計(jì)算，根據(jù)是否滿意啟動(dòng)條件而進(jìn)入正常運(yùn)行程序或故障計(jì)算程序。硬件自檢內(nèi)容包括RAM、EEPROM、跳閘出口三極管等。

正常運(yùn)行程序進(jìn)行裝置的自檢，裝置不正常時(shí)發(fā)告警信息。信號(hào)分兩種：一是運(yùn)行異常告警，這時(shí)不閉鎖裝置，提醒運(yùn)行人員進(jìn)行相應(yīng)處理；二是閉鎖告警信號(hào)，告警同時(shí)將故障閉鎖，保護(hù)退出。故障計(jì)算程序中進(jìn)行各種保護(hù)的算法計(jì)算，跳閘邏輯判斷。

同步的實(shí)現(xiàn)：由于采用電子式互感器后各個(gè)采樣單元中不再有電氣上的連接，從而帶來(lái)了各個(gè)單元的采樣時(shí)鐘同步問(wèn)題。采樣時(shí)間同步的好壞直接影響了差動(dòng)保護(hù)的性能。裝置主控板通過(guò)總線發(fā)布時(shí)間基準(zhǔn)，光纖采集板記錄接受采樣數(shù)據(jù)時(shí)刻，根據(jù)接受時(shí)刻和時(shí)間基準(zhǔn)實(shí)時(shí)插值就可以得到同步的采樣數(shù)據(jù)。

失靈聯(lián)跳：裝置設(shè)有高壓側(cè)失靈聯(lián)跳功能，用于母差或其他失靈保護(hù)裝置通過(guò)變壓器保護(hù)跳主變壓器各側(cè)的方式。當(dāng)外部保護(hù)動(dòng)作觸點(diǎn)經(jīng)失靈聯(lián)跳開(kāi)入觸點(diǎn)進(jìn)入裝置后，經(jīng)過(guò)裝置內(nèi)部靈敏的、不需整定的電流元件帶50ms延時(shí)后跳變壓器各側(cè)斷路器。

（4）裝置面板功能。裝置采用全封閉4U標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱，用嵌入式安裝于屏上。裝置面板信號(hào)燈如下：“運(yùn)行”燈為綠色，裝置正常運(yùn)行時(shí)點(diǎn)亮，熄滅表明裝置不處于工作狀態(tài)；“報(bào)警”燈為黃色，裝置由報(bào)警信號(hào)時(shí)點(diǎn)亮；“跳閘”燈為紅色，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作并出口時(shí)點(diǎn)亮。

2.PCS-978變壓器保護(hù)裝置運(yùn)行

保護(hù)出口的投、退可以通過(guò)跳、合閘出口壓板實(shí)現(xiàn)。保護(hù)功能通過(guò)屏上硬壓板投退。裝置始終對(duì)硬件回路和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自檢，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)裝置閉鎖所有保護(hù)功能，“運(yùn)行”燈熄滅，否則只退出部分保護(hù)功能，發(fā)告警信號(hào)。由于采用合并單元數(shù)據(jù)采集方式，保護(hù)的所有定值均按一次值整定，保護(hù)顯示的模擬量也全部使用一次值顯示。正常運(yùn)行時(shí)，注意觀察“運(yùn)行”燈亮，所有報(bào)警燈均不亮。正常狀態(tài)下應(yīng)投入軟壓板。各保護(hù)功能軟壓板、各GOOSE跳閘出口軟壓板投入。保護(hù)屏投入的開(kāi)關(guān)為裝置直流低壓斷路器。正常情況下主變壓器保護(hù)裝置無(wú)需切換定值區(qū)，默認(rèn)為0區(qū)。保護(hù)裝置整體投入：合上直流低壓斷路器，各保護(hù)功能軟壓板、GOOSE跳閘出口軟壓板投入，光纖X退出（控制字置0）。保護(hù)裝置整體退出：退出GOOSE跳閘出口軟壓板，投入光纖X退出軟壓板，可斷開(kāi)直流低壓斷路器。中壓側(cè)或低壓側(cè)停運(yùn)，需要投入相應(yīng)間隔的“光纖X退出軟壓板”。

3.PCS-978變壓器保護(hù)裝置運(yùn)行異常及事故處理

正常運(yùn)行中如有異常情況，注意記錄信號(hào)燈情況及板面顯示內(nèi)容，及時(shí)通報(bào)相關(guān)單位。

（1）閉鎖裝置與報(bào)警。當(dāng)CPU檢測(cè)到裝置本身硬件故障時(shí)，發(fā)裝置閉鎖信號(hào)，閉鎖整套保護(hù)。硬件故障包括：內(nèi)存出錯(cuò)、程序區(qū)出錯(cuò)、定值區(qū)出錯(cuò)、定、值無(wú)效等，此時(shí)裝置不能繼續(xù)工作。當(dāng)CPU檢測(cè)到長(zhǎng)期起動(dòng)、不對(duì)應(yīng)起動(dòng)、內(nèi)部通信出錯(cuò)、TA斷線或異常、TA異常時(shí)，發(fā)出裝置報(bào)警信號(hào)，此時(shí)裝置還可以繼續(xù)工作。

（2）保護(hù)裝置出現(xiàn)閉鎖、異?；騽?dòng)作（跳閘）后的處理。在裝置出現(xiàn)閉鎖現(xiàn)象或裝置報(bào)警現(xiàn)象后，及時(shí)查明情況（可打印當(dāng)時(shí)裝置的自檢報(bào)告、開(kāi)入變位報(bào)告并結(jié)合保護(hù)裝置的面板顯示信息）進(jìn)行事故分析，及時(shí)上報(bào)調(diào)度并退出運(yùn)行。在裝置動(dòng)作（跳閘）后時(shí)，要及時(shí)查明情況（可打印當(dāng)時(shí)裝置的故障報(bào)告、自檢報(bào)告、開(kāi)入變位報(bào)告并結(jié)合保護(hù)裝置的面板顯示信息）進(jìn)行事故分析，及時(shí)上報(bào)并進(jìn)行處理。

（3）根據(jù)具體裝置明確各保護(hù)通道異常、光纖斷線判定及處理的具體規(guī)定。裝置如果報(bào)“光纖X出錯(cuò)”，說(shuō)明相應(yīng)合并單元的光纖通信異常；報(bào)“電壓/電流數(shù)據(jù)無(wú)效”，說(shuō)明遠(yuǎn)端模塊光纖通信異常。裝置“運(yùn)行”信號(hào)燈滅，應(yīng)退出保護(hù)，查明通信異常原因。

二、PCS-978S（從機(jī)）主變壓器保護(hù)裝置

PCS-978S用作變壓器保護(hù)從機(jī)裝置，實(shí)現(xiàn)5路GOOSE跳閘命令到跳閘空接點(diǎn)的轉(zhuǎn)換，可組屏安裝，也可在開(kāi)關(guān)柜就地安裝。

1.PCS-978S變壓器保護(hù)裝置保護(hù)配置和功能

（1）保護(hù)配置和功能。數(shù)字化變電站功能，支持IEC61850通信規(guī)約。測(cè)控功能：14路自定義遙信開(kāi)入；事件記錄等。保護(hù)信息功能：裝置描述的遠(yuǎn)方查看；系統(tǒng)定值的遠(yuǎn)方查看；軟壓板狀態(tài)的遠(yuǎn)方查看、投退、遙控功能；保護(hù)裝置開(kāi)入狀態(tài)的遠(yuǎn)方查看；裝置運(yùn)行狀態(tài)（包括保護(hù)動(dòng)作元件的狀態(tài)、運(yùn)行告警和裝置自檢信息）的遠(yuǎn)方查看；遠(yuǎn)方對(duì)裝置信號(hào)復(fù)歸；故障錄波上送功能。

（2）裝置信號(hào)的說(shuō)明?！斑\(yùn)行”燈為綠色。裝置正常運(yùn)行時(shí)點(diǎn)亮，熄滅表明裝置不處于工作狀態(tài)?！皥?bào)警”燈為黃色，裝置有異常時(shí)點(diǎn)亮。

2.PCS-978S變壓器保護(hù)裝置運(yùn)行與異常處理

（1）運(yùn)行工況及說(shuō)明。測(cè)控出口的投、退可通過(guò)跳閘出口壓板實(shí)現(xiàn)。裝置始終對(duì)硬件回路和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行自檢，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)裝置閉鎖所有保護(hù)功能，并熄滅“運(yùn)行”燈；若出現(xiàn)其他故障時(shí)裝置只退出部分保護(hù)功能。

（2）裝置異常信息含義及處理。裝置異常信息為GOOSE元件總報(bào)警，含義為GOOSE的配置或通道異常，處理方法為檢查GOOSE通道，上報(bào)缺陷。裝置異常信息為定值出錯(cuò)，含義為定值區(qū)內(nèi)容被破壞，閉鎖保護(hù)，處理方法為上報(bào)缺陷。

三、PCS-974主變壓器非電量保護(hù)裝置

1.PCS-974主變壓器非電量保護(hù)裝置介紹

（1）PCS-974主變壓器非電量保護(hù)裝置概述。PCS-974裝置為變壓器的非電量保護(hù)、非全相保護(hù)及斷路器失靈起動(dòng)保護(hù)裝置，滿足變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。其工作原理為從變壓器本體來(lái)的分相非電量信號(hào)（如氣體保護(hù)信號(hào)等）經(jīng)過(guò)裝置重啟動(dòng)后給出，同時(shí)裝置本身的CPU也可記錄非電量動(dòng)作情況。對(duì)于需要延時(shí)跳閘的非電量信號(hào)，由裝置經(jīng)過(guò)定值設(shè)定的延時(shí)起動(dòng)裝置的跳閘繼電器，而直接跳閘的非電量信號(hào)直接起動(dòng)裝置的跳閘繼電器。

（2）PCS-974裝置面板信號(hào)燈說(shuō)明。“運(yùn)行”燈為綠色，裝置正常運(yùn)行時(shí)點(diǎn)亮，熄滅表明裝置不處于工作狀態(tài)；“報(bào)警”燈為黃色，裝置有報(bào)警信號(hào)時(shí)點(diǎn)亮?！氨倔w重氣體保護(hù)”燈為紅色，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作并出口時(shí)點(diǎn)亮；“有載體重氣體保護(hù)”燈為紅色，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作并出口時(shí)點(diǎn)亮；“本體輕氣體保護(hù)”燈為紅色，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)點(diǎn)亮?！袄@組溫度過(guò)高”燈為紅色，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)點(diǎn)亮；“繞組溫度高”燈為紅色，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)點(diǎn)亮。“本體壓力釋放”燈為紅色，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)點(diǎn)亮；“有載壓力突變”燈為紅色，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)點(diǎn)亮。“本體油位異?！睙魹榧t色，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)點(diǎn)亮；“有載油位異?！睙魹榧t色，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)點(diǎn)亮；“油溫高”燈為紅色，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)點(diǎn)亮；“壓力繼電器動(dòng)作”燈為紅色，當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)點(diǎn)亮。

2.PCS-974主變壓器非電量運(yùn)行注意事項(xiàng)

（1）下列情況重氣體保護(hù)必須投入跳閘：變壓器新裝或大修后充電時(shí)，變壓器正常運(yùn)行時(shí)或處于備用時(shí)，差動(dòng)保護(hù)停用時(shí)，有載調(diào)壓變壓器正常運(yùn)行時(shí)，調(diào)壓氣體保護(hù)應(yīng)投跳閘。

（2）下列情況重氣體保護(hù)改投信號(hào)：變壓器帶電加油、濾油、更換油再生裝置；處理運(yùn)行中變壓器的截門、潛油泵油路等缺陷，對(duì)呼吸器進(jìn)行暢通工作和更換吸潮劑時(shí)，地震預(yù)報(bào)時(shí)。出現(xiàn)上述情況，將重氣體保護(hù)改投信號(hào)，但必須根據(jù)調(diào)度命令執(zhí)行。

要注意的是，禁止將運(yùn)行中變壓器的差動(dòng)與氣動(dòng)保護(hù)同時(shí)停。

（責(zé)任編輯：王祝萍）