淺談微機(jī)保護(hù)在大型泵站中應(yīng)用、管理與維護(hù)

趙慶華

（江蘇省秦淮河水利工程管理處，江蘇南京 210001）

0 引言

微機(jī)保護(hù)是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，將電力系統(tǒng)中的各種故障用數(shù)學(xué)模型來表示，通過計(jì)算機(jī)軟件和硬件相結(jié)合的方法，實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)功能的繼電保護(hù)技術(shù)。微機(jī)保護(hù)裝置具有許多常規(guī)繼電保護(hù)裝置所不具備的性能特點(diǎn)，特別是軟件概念的引入，對繼電保護(hù)裝置性能的改進(jìn)、調(diào)試的簡化、靈活性的增加起到巨大作用，尤其是其附加的一些功能，如：裝置的自檢、故障參數(shù)顯示、打印故障報(bào)告以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，使微機(jī)保護(hù)在自動化系統(tǒng)中起到極為重要的作用。

1 微機(jī)保護(hù)在泵站自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

1.1 自動化設(shè)計(jì)對繼電保護(hù)的要求

繼電保護(hù)是大型泵站自動化系統(tǒng)中的一個重要組成部分，除了要求能夠及時可靠的切斷故障外，還要求能夠滿足以下幾個方面：

（1）繼電保護(hù)定值和各種電量參數(shù)能夠存儲。

（2）定值和參數(shù)的整定以及保護(hù)功能的投入和退出均可隨時進(jìn)行，操作方便。

（3）繼電保護(hù)裝置要能顯示各種電量、非電量及其它信息，且精度較高。

（4）能夠自成單元的獨(dú)立運(yùn)行。

（5）具有電磁兼容設(shè)計(jì)和抗干擾能力。

（6）能夠方便的編程，進(jìn)行程序式工作。

（7）具有通訊傳輸功能等。

1.2 電磁型繼電保護(hù)裝置存在的問題

作為傳統(tǒng)的保護(hù)手段，電磁型保護(hù)在早期泵站中發(fā)揮了重要作用，至今許多地方還能看見它的身影，但隨著泵站自動化程度的提高，電磁型保護(hù)的弊端逐步顯露出來，主要表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）保護(hù)回路設(shè)計(jì)復(fù)雜。設(shè)計(jì)一臺電機(jī)的保護(hù)回路，需要設(shè)計(jì)電流保護(hù)回路、電壓保護(hù)回路、零序保護(hù)回路、保護(hù)出口回路、音響信號回路等，故一臺電機(jī)需配置許多電磁型繼電器。

（2）配備保護(hù)屏較多。每臺機(jī)組需配備一臺繼電器保護(hù)屏。

（3）控制保護(hù)電纜多、接線復(fù)雜。

每臺機(jī)組保護(hù)都要配置電流回路電纜、電壓回路電纜、信號回路電纜、直流回路電纜等，由于繼電器使用較多，接線也相對復(fù)雜很多。

（4）電磁型繼電器本身存在的問題。主要表現(xiàn)在：可動部分易磨損，功率損耗大，接點(diǎn)怕振動、易燒毛、易出現(xiàn)接觸不良情況，靈敏度低等。

（5）維護(hù)工作量大。每年都要花費(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行測試、維護(hù)、更換等等。

1.3 微機(jī)保護(hù)裝置的組成

微機(jī)保護(hù)裝置盡管型號各異，但組成基本相同，主要有以下6個部分：

（1）模擬量輸入系統(tǒng)。

（2）CPU 主系統(tǒng)。

（3）開關(guān)量輸入/ 輸出系統(tǒng)。

（4）人機(jī)接口回路。

（5）通訊回路。

（6）電源回路。

1.4 微機(jī)保護(hù)的特點(diǎn)

（1）選擇性和靈敏性大大提高。

（2）動作更為迅速。

（3）有較高的可靠性。

（4）保護(hù)配置更加合理、靈活。

（5）可進(jìn)行實(shí)時參數(shù)顯示、定值修改、故障儲存。

（6）調(diào)試便捷。

（7）具有數(shù)據(jù)通信傳輸功能。

2 微機(jī)保護(hù)的管理與維護(hù)

2.1 微機(jī)保護(hù)裝置的運(yùn)行環(huán)境

微機(jī)保護(hù)裝置的運(yùn)行環(huán)境要求很高，裝置的房間應(yīng)設(shè)置空調(diào)，溫度要保持在一定范圍內(nèi)。這一點(diǎn)影響很大，江都四站改造前是在現(xiàn)場組屏，裝在主機(jī)層，夏天溫度很高，保護(hù)裝置電源板損壞較多；改造后采用集中組屏，有專門房間，并配置空調(diào)，運(yùn)行幾年來電源板至今未壞。另外，由于微機(jī)保護(hù)在數(shù)據(jù)處理及通信方面易受干擾，裝置本身在制造中除考慮屏蔽作用外，在現(xiàn)場應(yīng)用中也要采取一些措施，如使用屏蔽電纜、正確屏蔽接地設(shè)計(jì)及工藝等，同時，繼電器室應(yīng)限制使用對講機(jī)等無線電設(shè)備。有的微機(jī)保護(hù)裝置直接安裝在開關(guān)柜上，距離一次設(shè)備較近，易受到較強(qiáng)磁場及機(jī)構(gòu)操作引起的震動的影響，因此，對產(chǎn)品制造、設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理方面提出較高要求。

2.2 微機(jī)保護(hù)裝置的調(diào)試

微機(jī)保護(hù)與常規(guī)保護(hù)相比，改善了保護(hù)性能，提高了保護(hù)的可靠性。但是，由于微機(jī)保護(hù)裝置中使用了大量集成芯片，以及軟硬件的不斷升級，增加了用戶掌握其原理的難度。微機(jī)保護(hù)現(xiàn)場檢驗(yàn)應(yīng)做以下幾項(xiàng)內(nèi)容：

（1）測量絕緣。

（2）檢驗(yàn)?zāi)孀冸娫矗ɡ现绷麟娫?，直流電源緩慢上升、緩慢下降時逆變電源和微機(jī)繼電保護(hù)裝置應(yīng)能正常工作）。

（3）檢驗(yàn)固化的程序是否正確。

（4）檢驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度和平衡度。

（5）檢驗(yàn)開關(guān)量輸入和輸出回路。

（6）檢驗(yàn)定值及動作特性。

（7）整組聯(lián)動檢驗(yàn)。

（8）用一次電流及工作電壓檢驗(yàn)。

以前電磁型保護(hù)現(xiàn)場試驗(yàn)時注重定值檢驗(yàn)，而通過幾年來對微機(jī)保護(hù)現(xiàn)場調(diào)試發(fā)現(xiàn)，真正裝置存在軟硬件問題的情況很少，所以，可淡化裝置的功能特性試驗(yàn)，把重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到外回路接線正確性的驗(yàn)證上。對裝置來說，絕緣檢查、逆變電源檢查、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度和平衡度檢查應(yīng)是重點(diǎn)，在確定這些環(huán)節(jié)無問題后著重檢查整定值輸入的正確性。

2.3 微機(jī)保護(hù)裝置運(yùn)行中的異常情況分析

盡管微機(jī)保護(hù)很先進(jìn)，但由于生產(chǎn)廠家較多，在軟件設(shè)計(jì)、元件篩選、制造工藝等方面存在較大差異，造成保護(hù)裝置在運(yùn)行中發(fā)生一些異常情況，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）CPU 插件故障。與MONI 板通信中斷、插件與背板接觸不良。

（2）逆變電源插件故障。逆變電源輸出錯誤，裝置被閉鎖或黑屏。

（3）人機(jī)對話插件故障。主要包括顯示異常、打印出錯、定值固化錯誤等。

（4）采樣插件故障。裝置采樣回路發(fā)生錯誤，這種故障往往是致命的，尤其對差動保護(hù)，很容易導(dǎo)致保護(hù)誤動。

3 對微機(jī)保護(hù)的幾點(diǎn)建議

（1）微機(jī)保護(hù)是綜合自動化中的一個重要環(huán)節(jié)，泵站管理人員、維護(hù)人員要加強(qiáng)對微機(jī)保護(hù)相關(guān)技術(shù)的培訓(xùn)，以便熟悉掌握，適應(yīng)現(xiàn)場要求。

（2）在定期試驗(yàn)中，出現(xiàn)因拉動插件而導(dǎo)致連接線松動和人手接觸插件芯片的現(xiàn)象不可避免，由此將造成連接線接觸不良的安全隱患。該隱患一般不會立即顯現(xiàn)，而是在裝置充電發(fā)熱并經(jīng)過一段時間的運(yùn)行后，才會暴露。因此，繼電保護(hù)工作人員必須以嚴(yán)格、細(xì)致、認(rèn)真的工作態(tài)度，按照要求進(jìn)行微機(jī)保護(hù)裝置的調(diào)試。

（3）微機(jī)保護(hù)裝置與高壓斷路器的配合問題。有的微機(jī)保護(hù)裝置（如南瑞繼電保護(hù)的RCS 系列）配有合閘保持繼電器，遇到裝配CD10 系列電磁操作機(jī)構(gòu)的真空斷路器時，如果由于電氣或機(jī)械原因造成機(jī)構(gòu)合閘失敗時，很容易燒壞合閘線圈。此時應(yīng)該注意對控制回路進(jìn)行少許改動，可加裝一個時間繼電器，將其線圈與合閘線圈并聯(lián)，而將其常閉延時斷開接點(diǎn)串聯(lián)在合閘回路中，這樣，一旦發(fā)生合閘失敗可及時斷開合閘回路，避免燒毀合閘線圈。或者，在給真空斷路器選配操作機(jī)構(gòu)時盡量避免選用電磁式操作機(jī)構(gòu)，而選用彈簧儲能式操作機(jī)構(gòu)，如：CT 系列的操作機(jī)構(gòu)。