微機(jī)繼電保護(hù)設(shè)備運(yùn)行分析及狀態(tài)檢修的探討

劉緯釗

摘 要：本文分析了微機(jī)繼電保護(hù)運(yùn)行及狀態(tài)檢修的含義，和研究現(xiàn)狀。通過討論繼電保護(hù)實(shí)施狀態(tài)檢修的客觀條件，得出了繼電保護(hù)狀態(tài)檢修模式4大狀態(tài)，及結(jié)合案例分析了微機(jī)成套裝置缺陷和處理方法，給出了其常見的故障，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：狀態(tài)檢修；客觀條件；缺陷；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.113

1 狀態(tài)檢修概述

1.1 含義

狀態(tài)檢修Condition Based Maintenance（CBM），是指根據(jù)先進(jìn)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)提供的設(shè)備狀態(tài)信息，判斷設(shè)備的異常，預(yù)知設(shè)備的故障，在故障發(fā)生前進(jìn)行檢修的方式，即根據(jù)設(shè)備的健康狀態(tài)來安排檢修計(jì)劃，實(shí)施設(shè)備檢修。狀態(tài)檢修的概念就是在設(shè)備的運(yùn)行狀況在一定時(shí)期內(nèi)有可靠的保證措施（其他監(jiān)測(cè)手段：如在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的發(fā)熱，運(yùn)行參數(shù)，運(yùn)行中測(cè)試絕緣油及氣體分析數(shù)據(jù)）及 依據(jù)（歷次的檢修、調(diào)試、試驗(yàn)情況良好）的情況下，適當(dāng)延長(zhǎng)或縮短（如果數(shù)據(jù)不良也可能縮短）檢修周期，根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行工況和絕緣狀態(tài)進(jìn)行檢修的一種做法。

1.2 現(xiàn)狀

就目前形勢(shì)來看，檢修工作想要很好地開展下去，還是存在很大的問題的。主要原因有二：一是因?yàn)槟承┕芾聿块T并沒有把對(duì)電氣設(shè)備的定期檢修納入考核之中，只是強(qiáng)調(diào)一些規(guī)程是否執(zhí)行到位；二是因?yàn)楣芾碚弑旧淼膯栴}，不懂得跳出規(guī)定，不想給自己找多于的事情做，只是做好本職工作。這兩個(gè)原因是檢修工作不能很好開展的最大的阻礙。

2 繼電保護(hù)實(shí)施狀態(tài)檢修的客觀條件

對(duì)于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置及二次回路接線的檢修是存在著一些局限性的。傳統(tǒng)的保護(hù)檢驗(yàn)規(guī)程是根據(jù)靜態(tài)型繼電器設(shè)計(jì)的，但現(xiàn)在大多使用的是數(shù)字式保護(hù)，數(shù)字式保護(hù)和傳統(tǒng)的保護(hù)不盡相同，其使用的檢修規(guī)程也和傳統(tǒng)的不一樣，而且傳統(tǒng)的保護(hù)檢驗(yàn)規(guī)程也并沒有考慮到數(shù)字檢驗(yàn)的特點(diǎn)，所以對(duì)于數(shù)字式保護(hù)就不能繼續(xù)用傳統(tǒng)的檢修規(guī)程了。

而且就當(dāng)前的狀況來看，讓設(shè)備停止運(yùn)行來檢修是比較困難的。其主要原因就是電網(wǎng)主接線的方式，想要讓設(shè)備停止運(yùn)行得到全面的檢修更是難上加難。而且在實(shí)際情況中，一臺(tái)半斷路器接線方式的線路保護(hù)想要停電檢修，其要突破的阻礙有太多了，涉及到的范圍也太廣了，停電檢修一次，要克服很多困難，并且克服了這些困難，還不一定能夠定期檢修。付出的代價(jià)太高了。

很多時(shí)候停電檢修涉及到多個(gè)方面，所以會(huì)選擇帶電校驗(yàn)保護(hù)，但實(shí)際上帶點(diǎn)校驗(yàn)保護(hù)是具有一定的風(fēng)險(xiǎn)的。所以，在實(shí)際操作過程中，設(shè)備能夠按照相關(guān)規(guī)定完成全面檢修是十分困難的。這不僅是對(duì)于傳統(tǒng)保護(hù)而言的，更是對(duì)于數(shù)字式保護(hù)而言的。數(shù)字式保護(hù)依賴于軟件編程，而它的特性也很大程度上取決于軟件編程，其檢驗(yàn)規(guī)程也是根據(jù)其特性而定的。傳統(tǒng)的檢驗(yàn)規(guī)程所確定的那些合理的檢驗(yàn)項(xiàng)目，在新技術(shù)中是不太適用的。就以數(shù)字式保護(hù)為例，其本身的自檢功能就已經(jīng)很強(qiáng)了，能夠?qū)υO(shè)備狀態(tài)進(jìn)行一個(gè)比較可靠的診斷，不需要再人為地去停電檢修。這樣一來，檢修的效率得以提高，檢修所要花費(fèi)的代價(jià)也大大縮小，設(shè)備也能夠得到定期的檢修，安全能夠得到保障，在投入使用時(shí)也能夠放心。

3 繼電保護(hù)狀態(tài)檢修模式分析

3.1 正常狀態(tài)

如果設(shè)備處于正常狀態(tài)，那它的各項(xiàng)指標(biāo)都會(huì)非常正常，不管是運(yùn)行狀態(tài)，還是各種檢測(cè)數(shù)據(jù)都是非常正常的。當(dāng)然，在檢測(cè)中并不是每項(xiàng)數(shù)據(jù)都非常完美，某些數(shù)據(jù)還是可能會(huì)存在偏差，但這都是在正常范圍內(nèi)的，并不會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)行，所以設(shè)備還是處于正常狀態(tài)的。

3.2 可疑狀態(tài)

設(shè)備處于可疑狀態(tài)是非常不穩(wěn)定的。在這種狀態(tài)下，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)可能會(huì)出現(xiàn)問題也可能不會(huì)出現(xiàn)問題。這種狀態(tài)在檢測(cè)中，主要有三種表現(xiàn)：第一種找不到具體的原因，但設(shè)備的運(yùn)行狀況就是不正常；第二種檢測(cè)到的某一項(xiàng)數(shù)據(jù)表明可能會(huì)異常；第三種異常已經(jīng)存在，只是沒有表現(xiàn)出來或表現(xiàn)得不明顯。一旦出現(xiàn)了上述幾種情況，檢修人員就需要做進(jìn)一步的排查了，及時(shí)處理，及時(shí)預(yù)防，避免造成更大的損失。

3.3 可靠度下降的狀態(tài)

這種狀態(tài)是比可以狀態(tài)要表現(xiàn)得明顯的狀態(tài)，能夠很明顯地發(fā)現(xiàn)異常狀況。在這種情況下，一般而言是可以判斷出具體是哪一個(gè)部位出現(xiàn)了問題，不過為了在處理時(shí)能夠更加有針對(duì)性，檢修人員也可以做進(jìn)一步的排查，明確出現(xiàn)異常的原因，然后有針對(duì)性地采取措施處理。當(dāng)設(shè)備處于可靠度下降的狀態(tài)時(shí)，只要及時(shí)采取了措施，就不會(huì)發(fā)展成更加嚴(yán)重的狀態(tài)。

3.4 危險(xiǎn)狀態(tài)

當(dāng)設(shè)備處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，顧名思義，已經(jīng)嚴(yán)重影響到了設(shè)備的運(yùn)行并且隨時(shí)可能發(fā)生事故。這種情況下就需要停止設(shè)備的運(yùn)行了。

根據(jù)上述設(shè)備的四種狀態(tài)，可以得出，在對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢修時(shí)要有一定的規(guī)劃，不能盲目檢驗(yàn)，是要進(jìn)行管理的。這種管理是非常有必要的，它不僅可以有針對(duì)性地對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢修，還可以制定出一個(gè)管理計(jì)劃，在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，也可以逐漸嘗試突破，讓檢修變得更加有針對(duì)性，實(shí)現(xiàn)應(yīng)該修的時(shí)候才修，正常的時(shí)候就不檢修了，這樣一來就可以節(jié)省大量的人力物力財(cái)力了。除此之外，還可以通過實(shí)踐，提升專業(yè)人員的整體素質(zhì)，招納專業(yè)人士，擴(kuò)大專業(yè)隊(duì)伍，讓檢修人員能夠不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)新技術(shù)，電力企業(yè)的人員隊(duì)伍也會(huì)更加龐大。

4 微機(jī)成套裝置分析

本文以高港泵站微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)為例，該保護(hù)系統(tǒng)采用的保護(hù)測(cè)控裝置是一整套的，主要是保護(hù)樞紐主機(jī)。該保護(hù)系統(tǒng)的配置：1臺(tái)WDZ-430 綜合保護(hù)和1臺(tái)WDZ-431 差動(dòng)保護(hù)測(cè)控裝置（每臺(tái)主機(jī)都是如此配備），自2003年投入使用以來，還沒有發(fā)生過事故，保護(hù)效果還是比較好的。該微機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)，主要結(jié)構(gòu)有5個(gè)，分別是數(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(dòng)機(jī)保護(hù)等。

4.1 裝置特性

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。

測(cè)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。

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)。

可靠性：全密封嵌入式機(jī)箱設(shè)計(jì)可起到、防塵、抗振動(dòng)作用；CPLD技術(shù)可在抗干擾前提下減少邏輯元件。

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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。

設(shè)計(jì)：菜單化顯示、操作簡(jiǎn)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。

4.2 監(jiān)控裝置

該電動(dòng)機(jī)微機(jī)保護(hù)主要包括過熱禁止再啟動(dòng)保護(hù)、欠壓保護(hù)、長(zhǎng)啟動(dòng)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(dòng)保護(hù)等。

（1）差動(dòng)保護(hù)：采用”比率制動(dòng)原理”避免干擾，同時(shí)也有CT 斷線閉鎖功能。其保護(hù)判據(jù)為：差動(dòng)電流Icd 和制動(dòng)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(dòng)電流Icd≥差動(dòng)速斷整定值Isdd 作為差動(dòng)速斷的動(dòng)作判據(jù)，以Izd>比率制動(dòng)特性拐點(diǎn)電流Iz 時(shí)Icd≥差動(dòng)啟動(dòng)值cdi+比率制動(dòng)系數(shù)k（Izd-Iz），Izd< 時(shí)Icd≥cdi>

（2）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(cè)值大于定值，保護(hù)動(dòng)作即可跳閘。其將原定值設(shè)置為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中速斷定值，啟動(dòng)完成后自動(dòng)降至原定值一半。

（3）過熱保護(hù)。該裝置考慮到了一系列效應(yīng)，能夠?qū)Σ煌姆磿r(shí)限特性曲線加以模擬，一旦實(shí)測(cè)電流值超過過熱定值，就可在預(yù)定時(shí)間后做出反應(yīng)。

（4）低電壓保護(hù)。啟動(dòng)低電壓保護(hù)延時(shí)的條件是低電壓保護(hù)定值同時(shí)大于電動(dòng)機(jī)的三個(gè)相間電壓，后者以計(jì)算輸入的三相相電壓得出。

4.3 缺陷及處理

（1）在試驗(yàn)時(shí)，通常系統(tǒng)顯示的值和實(shí)際值之間是有一點(diǎn)誤差的，所以在調(diào)試保護(hù)系統(tǒng)之前，還需要做一個(gè)校準(zhǔn)，但這個(gè)校準(zhǔn)也是有一個(gè)范圍的，如果測(cè)量值沒有超出±0.5%的范圍，保護(hù)值沒有超出±2.5%的范圍，是不需要校準(zhǔn)的，因?yàn)檫@是屬于正常的波動(dòng)范圍，是正常現(xiàn)象。但是，一旦超過了，就需要馬上校準(zhǔn)了，不然影響會(huì)有點(diǎn)大。

（2）在進(jìn)行電流量的保護(hù)調(diào)試時(shí)，需要控制好相位角度。一般而言，相位角度應(yīng)該設(shè)置成機(jī)端相位角度為0°中性點(diǎn)相位為180°，這中設(shè)置才是正確的相位角度。

（3）在低電壓保護(hù)實(shí)驗(yàn)中，會(huì)出現(xiàn)三相電壓降低到整定值，經(jīng)延時(shí)保護(hù)不動(dòng)作的現(xiàn)象。這種情況極大程度是因?yàn)檠b置采集的斷路器斷開了，而且首要判據(jù)也顯示是斷路器合閘，這個(gè)時(shí)候輸入斷路器合閘時(shí)的信號(hào)就可以了。

（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意保護(hù)判據(jù)的正確運(yùn)用，保護(hù)判據(jù)并不一定完全正確，也會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的情況，如果在錯(cuò)誤的情況下，將之當(dāng)成正確的，那么引起的問題可就大了，會(huì)誤認(rèn)為設(shè)備出現(xiàn)了故障，然后就開始去具體檢修，這樣浪費(fèi)的人力物力財(cái)力就太多了。

（5）在調(diào)試好之后，還要檢查是否合格，檢查之后還要對(duì)一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)查，避免在具體應(yīng)用中出現(xiàn)故障。

4.4 故障

（1）CPU插件出現(xiàn)故障，插件和背板接觸有問題，顯示DSP 控制板和CPU 插件之間通信中斷。

（2）鼠標(biāo)操縱異常，在操縱保護(hù)裝置時(shí)出現(xiàn)一定的問題，導(dǎo)致難以操縱或不能操縱。

（3）設(shè)計(jì)出現(xiàn)問題，跳合閘操作箱設(shè)計(jì)有問題，這個(gè)出現(xiàn)了故障之后，就導(dǎo)致跳合閘失控。

（4）保護(hù)裝置集中裝設(shè)在中控室，各個(gè)機(jī)組離中控室的距離都比較遠(yuǎn)，傳送過來的信息也因?yàn)榫嚯x過遠(yuǎn)有所損失，所以數(shù)據(jù)的誤差也比較大。

（5）通信接口不匹配，監(jiān)控上位機(jī)和微機(jī)保護(hù)裝置不是同一個(gè)廠家，為了連接這兩個(gè)裝置，需要使用轉(zhuǎn)換器，但是轉(zhuǎn)化器的使用給日后的檢修又帶來了阻礙。

參考文獻(xiàn)：

[1]李智.微機(jī)保護(hù)裝置控制回路缺陷分析[J].農(nóng)村電氣化，2010（03）.