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摘要:随着科学技术的快速发展,计算机技术广泛应用于各个领域,近几年来,微机继电保护已经取代传统的继电保护。本文分析了微机继电保护的优越性,并简述了微机继电保护系统在水电站应用中的调试及运行情况。
关键词:微机继电保护;水电站;调试;运行
作者简介:朱昕(1973-),男,湖南浏阳人,湖南省浏阳市株树桥水库管理局,电气工程师,主要研究方向:微机综合继电保护。
(湖南 浏阳 410300)
随着科学技术及计算机技术的快速发展,新的控制原理和方法被不断应用于微机继电保护中,以期取得更好的效果,推进微机继电保护的进一步发展。与此同时,微机继电保护系统凭借其优越性,逐渐取代传统的继电保护系统,被广泛应用于电力领域。
一、微机继电保护的特点
1.使用方便灵活,更加优化了人机界面
微机继电保护在维护调试方面更加方便灵活,有效缩短了维修时间;同时,根据运行经验,可以在现场通过软件方法改变其特性或结构。
2.可以进行远程监控
微机继电保护装置具有串行通信功能,与水电站微机监控系统的通信联络使微机继电保护具备了远程监控的特性。
3.容易提高可靠性
数字元件的性能不易受电源波动、温度变化、使用年限的影响,也不易受元件更换的影响,并且巡检、自检能力较强,能够用软件方法检查与测试主要元部件的工作状况及功能软件本身。
4.可以改善继电保护的动作特性,提高动作准确率
主要表现为可以得到传统继电保护不易获得的特征与功能,其记忆力较强,可以更有效的实现故障的分量保护;也可以不断引入自动控制及新的数字理论技术。
5.可以方便扩充其他的辅助功能
例如:故障录波、波形分析等,可以方便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障距测、通过内部可编程逻辑块实现各种不同保护功能及备自投、开关位置信号的上传、电流电压实时功率的上传等功能。
二、水电站微机继电保护的类型
对66kV及以下的设备进行保护监测,选择使用“四合一”保护装置,用不同的CPU处理分散监控功能和通信功能的保护,降低负载率以提高可靠性。
微机保护装置的可靠性由软件判据的合理性与完整性来决定,例如:备用电源的自投装置应该具备进线电流作为闭锁判据,即当母线三相失压,对应进线有电流时,应该报PT断线,闭锁备自投。
微机保护装置应该具有完整型试验报告,主设备、高压设备、超高压设备还应该具有动模实验报告。
选择保护装置时,应该考虑保护定值误差、测量准确级等。还应该充分利用微机保护装置的软件硬件资源,获取附加的辅助功能,如故障录波、故障定位、测量等。
水电站的微机保护配置必须要满足国家颁发的继电保护及安全自动装置通用技术条件、相关的继电器标准及远动标准。
微机保护装置必须达到适应环境温度(-15℃～55℃),其温度范围越宽,装置的适应环境能力越强。微机保护装置对水电站的接地电阻无特殊要求,满足水电站接地电阻小于4欧姆。
微机保护装置跳闸出口应该设定为独立出口,且带独立信号,具有独立遥控跳合闸执行继电器,以便提高微机保护装置的可靠性,也符合了我国的运行习惯。
三、调试及运行
微机继电保护系统的调试工作主要包括微机继电保护装置的逻辑编程及整定校核与整组联动试验。一般在出厂之前,保护装置都会经过调试试验,试验合格后方可出厂。但是,长途的运输以及长时间的储存使保护装置的集成电路元器件、继电器等极有可能受到一定的损害,因此在现场必须要认真检查以及全面调试。
现场调试时,在检查完并确保其元器件完好、外部接线准备无误后方可同流控制电源,启动装置,校核正确的保护逻辑,输入正确的计算定值并设定好,然后利用继电保护试验仪加入电流及电压等模拟量进行模拟试验,以校核定值。另外,必须检测保护动作逻辑的可靠性及正确性。至于非电气量保护功能,则利用短接模拟开入接点的检测方法来确定其保护动作的可靠性与正确性。对于一些引自于外国的微机继电保护装置,其生产技术风格不同于本国,人机界面呈英文缩写,甚至其装置必须要与计算机连接,下载更新装置软件程序、保护动作程序,必须通过计算机软件来实现部分保护装置设置的修改、提取装置录波文件等,因此相对的现场调试工作也更加复杂。
现场完成对于微机继电保护装置的调试之后,还必须带断路器进行整组联动试验,以便更加全面的确保保护动作、跳闸回路的可靠性与准确性。
最后,在机组启动试验阶段,进行升流试验与升压试验,必须再次认真检查保护各电流回路、电压回路的准确性,保证微机继电保护装置的顺利工作。
四、运行误区
1.主变中性点改变,主变保护功能压板投退
目前,许多水电厂的运行规定当主变中性点刀闸合上时,必须投“主变零序过流压板”,解除“主变保护间隙过流压板”;断开时,必须投“主变间隙过流压板”,接触“主变零序过流压板”。对于220kV、110kV主变都实行以上规定,因此,对于无人值守的变电站,就因为必须要投退这两个压板而使运行人员来回奔波,浪费了人力资源。其实,对于微机主变来说,这两个压板不需要投退,主变运行时,不管中性点接地与否,将这两个压板全投一点都不影响保护动作行为。目前的运行规定主要是出于防止保护动作的误动,是宁可信其有不可信其无的保守思想,这是不可取的。另外,频繁的压板变动,对其本身也是种伤害。
2.主变旁代运行方式
近年来的主变保护双重化改造,使目前水电站大多采用主变保护的双重化配置,即两套独立的主后备保护。但是,在旁代运行上,依旧采用的是以前的主变保护旁代运行规程,其运行状况无法与保护相匹配。假使设定两套保护分别为A和B,A具备旁代主变保护,B不具备。根据旁代运行原则,旁代运行前必须将非旁代主变保护退出运行,只将A保护投入。因为B没有引入旁代开关CT,本保护将存在差流,可能会造成差动的保护误动,因此本差动保护退出运行,但是后备保护却无需退出。因为后备保护取本侧开关CT电流,旁代侧开关CT电流是根据合上旁代开关时的电流分布来判断大小的,因此存在较大的波动,也存在保护误动的可能。但其他两侧的电流几乎不变,因此不需要退出运行。目前的运行方式规程,主要是因为运行人员认识不够,防止误投退保护压板。
3.保护装置的复位操作
目前规程规定,保护装置重启时必须按保护装置复位键的,必须在解除本装置的出口压板后才可继续进行。双套保护配置的可以解除单套保护,而不会影响设备的运行情况。单套的保护,例如110kV线路的保护、10kV线路的保护在重启或保护定值切区时需要按保护复位键的,则必须解除装置的出口压板,此时处于一次设备无保护状态,此状态至少持续10s左右。此时如果出现故障,保护将越级跳闸,停电范围将会扩大。之所以解除出口压板,是为了防止复位保护时保护程序走乱或者走死,导致直接执行保护出口程序,造成保护的误动。其实,保护逻辑设置以及软件程序设置本身已十分完善,程序重启之时,软件已经闭锁保护,因此不会出现保护出口的情况。保护重启一般不会超过1s,因此即便出现故障,本保护也绝对来得及切除本线的故障,而不会导致保护的越级跳闸。因此,重启保护装置,按复位键时不用解除保护出口压板,可以直接实现复位保护,简单省事。
4.220kV开关、CT改造后送电
对于带电压闭锁的微机母差保护来说,当本间隔的母线侧1G/2G刀闸均处于断开的状态时,本套母差保护的差流计算并不包括本间隔的CT电流,即便CT故障出现,也不会影响到本侧的母差保护。另外,保护装置有电压闭锁,本间隔并未接入到母线中,故障时本站的电压闭锁不会开放,因此,这种改造后送电接入母差保护的二次CT回路没必要隔离与母差保护。
五、总结
水电站及电力系统使用微机综合保护后,可以完美的实现与后台监控软件的实时通讯,以及系统数据远程传输和开关的开合操作及运行方式的变换,在很大的程度上节省了成本,减少人为误操作,为无人值守提供了可靠保证。
参考文献:
[1]陈正宏.邦朗水电站微机继电保护系统的调试及运行[J].云南水力发电,2006,(3).
[2]翟宪勇.我国电力系统继电保护技术的现状与发展[J].黑龙江科技信息,2007,(14).
(责任编辑:苏宇嵬)
关键词:微机继电保护;水电站;调试;运行
作者简介:朱昕(1973-),男,湖南浏阳人,湖南省浏阳市株树桥水库管理局,电气工程师,主要研究方向:微机综合继电保护。
(湖南 浏阳 410300)
随着科学技术及计算机技术的快速发展,新的控制原理和方法被不断应用于微机继电保护中,以期取得更好的效果,推进微机继电保护的进一步发展。与此同时,微机继电保护系统凭借其优越性,逐渐取代传统的继电保护系统,被广泛应用于电力领域。
一、微机继电保护的特点
1.使用方便灵活,更加优化了人机界面
微机继电保护在维护调试方面更加方便灵活,有效缩短了维修时间;同时,根据运行经验,可以在现场通过软件方法改变其特性或结构。
2.可以进行远程监控
微机继电保护装置具有串行通信功能,与水电站微机监控系统的通信联络使微机继电保护具备了远程监控的特性。
3.容易提高可靠性
数字元件的性能不易受电源波动、温度变化、使用年限的影响,也不易受元件更换的影响,并且巡检、自检能力较强,能够用软件方法检查与测试主要元部件的工作状况及功能软件本身。
4.可以改善继电保护的动作特性,提高动作准确率
主要表现为可以得到传统继电保护不易获得的特征与功能,其记忆力较强,可以更有效的实现故障的分量保护;也可以不断引入自动控制及新的数字理论技术。
5.可以方便扩充其他的辅助功能
例如:故障录波、波形分析等,可以方便地附加低频减载、自动重合闸、故障录波、故障距测、通过内部可编程逻辑块实现各种不同保护功能及备自投、开关位置信号的上传、电流电压实时功率的上传等功能。
二、水电站微机继电保护的类型
对66kV及以下的设备进行保护监测,选择使用“四合一”保护装置,用不同的CPU处理分散监控功能和通信功能的保护,降低负载率以提高可靠性。
微机保护装置的可靠性由软件判据的合理性与完整性来决定,例如:备用电源的自投装置应该具备进线电流作为闭锁判据,即当母线三相失压,对应进线有电流时,应该报PT断线,闭锁备自投。
微机保护装置应该具有完整型试验报告,主设备、高压设备、超高压设备还应该具有动模实验报告。
选择保护装置时,应该考虑保护定值误差、测量准确级等。还应该充分利用微机保护装置的软件硬件资源,获取附加的辅助功能,如故障录波、故障定位、测量等。
水电站的微机保护配置必须要满足国家颁发的继电保护及安全自动装置通用技术条件、相关的继电器标准及远动标准。
微机保护装置必须达到适应环境温度(-15℃～55℃),其温度范围越宽,装置的适应环境能力越强。微机保护装置对水电站的接地电阻无特殊要求,满足水电站接地电阻小于4欧姆。
微机保护装置跳闸出口应该设定为独立出口,且带独立信号,具有独立遥控跳合闸执行继电器,以便提高微机保护装置的可靠性,也符合了我国的运行习惯。
三、调试及运行
微机继电保护系统的调试工作主要包括微机继电保护装置的逻辑编程及整定校核与整组联动试验。一般在出厂之前,保护装置都会经过调试试验,试验合格后方可出厂。但是,长途的运输以及长时间的储存使保护装置的集成电路元器件、继电器等极有可能受到一定的损害,因此在现场必须要认真检查以及全面调试。
现场调试时,在检查完并确保其元器件完好、外部接线准备无误后方可同流控制电源,启动装置,校核正确的保护逻辑,输入正确的计算定值并设定好,然后利用继电保护试验仪加入电流及电压等模拟量进行模拟试验,以校核定值。另外,必须检测保护动作逻辑的可靠性及正确性。至于非电气量保护功能,则利用短接模拟开入接点的检测方法来确定其保护动作的可靠性与正确性。对于一些引自于外国的微机继电保护装置,其生产技术风格不同于本国,人机界面呈英文缩写,甚至其装置必须要与计算机连接,下载更新装置软件程序、保护动作程序,必须通过计算机软件来实现部分保护装置设置的修改、提取装置录波文件等,因此相对的现场调试工作也更加复杂。
现场完成对于微机继电保护装置的调试之后,还必须带断路器进行整组联动试验,以便更加全面的确保保护动作、跳闸回路的可靠性与准确性。
最后,在机组启动试验阶段,进行升流试验与升压试验,必须再次认真检查保护各电流回路、电压回路的准确性,保证微机继电保护装置的顺利工作。
四、运行误区
1.主变中性点改变,主变保护功能压板投退
目前,许多水电厂的运行规定当主变中性点刀闸合上时,必须投“主变零序过流压板”,解除“主变保护间隙过流压板”;断开时,必须投“主变间隙过流压板”,接触“主变零序过流压板”。对于220kV、110kV主变都实行以上规定,因此,对于无人值守的变电站,就因为必须要投退这两个压板而使运行人员来回奔波,浪费了人力资源。其实,对于微机主变来说,这两个压板不需要投退,主变运行时,不管中性点接地与否,将这两个压板全投一点都不影响保护动作行为。目前的运行规定主要是出于防止保护动作的误动,是宁可信其有不可信其无的保守思想,这是不可取的。另外,频繁的压板变动,对其本身也是种伤害。
2.主变旁代运行方式
近年来的主变保护双重化改造,使目前水电站大多采用主变保护的双重化配置,即两套独立的主后备保护。但是,在旁代运行上,依旧采用的是以前的主变保护旁代运行规程,其运行状况无法与保护相匹配。假使设定两套保护分别为A和B,A具备旁代主变保护,B不具备。根据旁代运行原则,旁代运行前必须将非旁代主变保护退出运行,只将A保护投入。因为B没有引入旁代开关CT,本保护将存在差流,可能会造成差动的保护误动,因此本差动保护退出运行,但是后备保护却无需退出。因为后备保护取本侧开关CT电流,旁代侧开关CT电流是根据合上旁代开关时的电流分布来判断大小的,因此存在较大的波动,也存在保护误动的可能。但其他两侧的电流几乎不变,因此不需要退出运行。目前的运行方式规程,主要是因为运行人员认识不够,防止误投退保护压板。
3.保护装置的复位操作
目前规程规定,保护装置重启时必须按保护装置复位键的,必须在解除本装置的出口压板后才可继续进行。双套保护配置的可以解除单套保护,而不会影响设备的运行情况。单套的保护,例如110kV线路的保护、10kV线路的保护在重启或保护定值切区时需要按保护复位键的,则必须解除装置的出口压板,此时处于一次设备无保护状态,此状态至少持续10s左右。此时如果出现故障,保护将越级跳闸,停电范围将会扩大。之所以解除出口压板,是为了防止复位保护时保护程序走乱或者走死,导致直接执行保护出口程序,造成保护的误动。其实,保护逻辑设置以及软件程序设置本身已十分完善,程序重启之时,软件已经闭锁保护,因此不会出现保护出口的情况。保护重启一般不会超过1s,因此即便出现故障,本保护也绝对来得及切除本线的故障,而不会导致保护的越级跳闸。因此,重启保护装置,按复位键时不用解除保护出口压板,可以直接实现复位保护,简单省事。
4.220kV开关、CT改造后送电
对于带电压闭锁的微机母差保护来说,当本间隔的母线侧1G/2G刀闸均处于断开的状态时,本套母差保护的差流计算并不包括本间隔的CT电流,即便CT故障出现,也不会影响到本侧的母差保护。另外,保护装置有电压闭锁,本间隔并未接入到母线中,故障时本站的电压闭锁不会开放,因此,这种改造后送电接入母差保护的二次CT回路没必要隔离与母差保护。
五、总结
水电站及电力系统使用微机综合保护后,可以完美的实现与后台监控软件的实时通讯,以及系统数据远程传输和开关的开合操作及运行方式的变换,在很大的程度上节省了成本,减少人为误操作,为无人值守提供了可靠保证。
参考文献:
[1]陈正宏.邦朗水电站微机继电保护系统的调试及运行[J].云南水力发电,2006,(3).
[2]翟宪勇.我国电力系统继电保护技术的现状与发展[J].黑龙江科技信息,2007,(14).
(责任编辑:苏宇嵬)