大电网继电自动装置的故障和适应性问题

2012-08-15韦邓

河南科技 2012年20期

韦邓

(广西大化水电设备安装检修有限责任公司，广西河池 547300)

一、大型水电站继电自动装置面临的挑战和方向

大电网在安全运行或在紧急状态下，大型水电站为了防止产生大面积停电，分布设置了各种系统继电保护、稳定补救等自动化装置。这些装置的共同特点是“事先整定、实时动作、定期检验”。通过分析和计算，继电保护根据电力系统最大、最小和相继动作等运行方式所计算确定的整定值，一般都在运行预期范围，保证了水电站电力系统的安全运行。

但是随着我国电力市场的发展，电力垄断格局逐渐打破后对电力系统的安全经济运行带来了一定的影响，具体表现在电力市场化交易，加入了众多市场参与方，比如：监管机构、能量市场、独立发电、大用户、售电服务等。这些因素都给电网运行增加了更加多变和不确定的因素。电力系统安全迎来一定的挑战，从而对提高水电站继电保护装置的稳定补救和无功补偿提出了更高的要求。

当前，电力系统运行中最受关注的问题，就是如何在防止大面积停电和加速停电后的恢复控制的系统工作。根据国内外文献报道的数据显示：近几年导致的几次大面积的停电的根本原因近半数直接或间接与继电自动装置有关。

二、大电网继电保护事故的种类及继电自动装置的自适应问题

1.继电保护事故的种类

1.1 定值问题：微机保护有多个定值区，这极大方便了电网运行方式变化情况下的定值更改问题。但是还必须注意的是定值区的错误对继电工作来说是一大忌，必须采用严格的管理和相应的技术手段来确保定值区的正确性。

1.2 电源问题：直流供电系统出现问题有可能影响到微机保护的逻辑配合，甚至逻辑功能判断失误，导致保护拒动。尤其是在事故发生时有出口继电器、信号继电器、重动继电器等相继动作，要求电源输出有足够的功率。

1.3 TA、TV及二次回路的问题：PT二次中性点接地方式异常，表现为二次未接地（虚接）或多点接地。TA饱和问题，现场因馈线保护因电流互感器饱和而拒动。

1.4 抗干扰问题：操作干扰、冲击负荷干扰、直流回路接地干扰等问题

1.5 保护性能问题：装置的功能和特性缺陷。

1.6 插件绝缘问题：长期运行后，由于静电作用使插件的接线焊点周围聚集大量静电尘埃，从而引起装置故障或者事故的发生。

1.7 软件版本问题：保护软件版本的管理问题。

1.8 高频收发信机问题：元器件损坏、抗干扰性能差等

1.9 误碰及误操作问题：两票实施中存在的问题，大部分是不严格、不认真执行规程所造成的，安全思想淡薄，图省事，存在侥幸心理，缺乏自我保护意识，把保证作业人员自身安全的措施和规定看作是上级领导的行政要求，不是自觉执行，而是盲目随从，甚至在执行原则和执行程序上也应付了事，使两票实施流于形式。

1.10 设计的问题：继电保护组屏与配置原则的细节性问题。

1.11 接地问题。继电保护工作中接地问题是非常突出的，大致分以下两点：首先，保护屏的各装置机箱屏障等的接地问题，必须接在屏内的铜排上，一般生产厂家已做得较好，只需认真检查。最重要的是，保护屏内的铜排是否能可靠地接入地网，应该用较大截面的铜鞭或导线可靠紧固在接地网上，并且用绝缘表测电阻是否符合规程要求。

2、继电自动装置的自适应问题

传统的继电保护也力图适应系统运行方式的变化和故障状态, 能保证所有可能的正常和故障条件下, 保护都不会错误地切除被保护的设备, 却存在以下两个缺点: 一是按最严重的条件确定保护定值方法设定的定值, 在其它运行方式( 其中包括系统的主要运行方式) 下不是最佳的；另外在最小运行或最不利的短路条件下, 保护可能失效或性能严重变差。继电自动装置的适应性控制和隐藏故障、脆弱性不同，不属于装置本身的隐患。但随着信息技术的发展，传统的具有通信和编程能力的继电自动装置同样提供解决以上问题的基础，通过“事先整定、实时动作”的继电自动装置同样能够实现自适应控制。但保护定值或稳定的补救方案进行设定和修改只能在离线进行。

三、解决大电网水电站继电保护装置本身故障的途径及提高继电保护事故处理能力的途径

1、解决大电网水电站继电保护装置本身故障的途径

1.1、隐藏故障监视及诊断

继电保护保护装置的隐藏故障与传统硬件故障以及人为引起的故障不同，通常只有通过其它事件或故障才能揭露隐藏缺陷，为此应定期进行离线检测确定继电自动装置是否有隐藏故障引发误动等，隐藏故障反映更为明显的还会表现为接线逻辑出错，反之一切正常则可进行常态化的在线监测。基于同步相量测量及现代通信技术 ,可以在统一参考时间框架下测量电网各处的电流、电压相量,这些带有精确时标的电流、电压相量测量数据具有同步性、实时性、高速度、高精度和高可靠性等特点 ,可以作为参考基准。在大电网水电站内 , 继电保护信息子站与各 PMU 及继电保护装置之间通过高速通信网相连 , 收集本大电网水电站内继电保护装置和 PMU 的测量数据 ,可实现站内保护设备的隐藏故障诊断 ,但不能实现站间继电保护设备的诊断；通过继电保护信息主站, 可同时收集电网内不同地点保护装置的测量信息和当地的 PMU 测量信息 ,因此可实现对多端信息继电保护系统的隐藏故障诊断。

1.2、电力系统脆弱性分析

由继电自动装置导致的电力系统脆弱性问题与隐藏故障不同，正常时保护接线逻辑正确，不能通过监视事先发现问题。只有当脆弱区发生故障、保护接线逻辑中有关部件失灵时才有所反映而改造成不希望的跳闸。因此，只能通过分析发现问题，并采取相应的安全对策。

1.3、提高继电自动装置的自适应水平

常规继电保护的整定值是通过离线计算获得，而且在运行中保持不变，不能很好满足电力系统的运行方式和故障类型变化的要求，从而不同程度地降低了继电保护性能的发挥。且继电保护需要适应频繁变化的电力系统运行方式，正确切除各种故障及设备，而自适应继电保护能在参数变化时保持系统的标准特性。计算机技术是自适应继电保护发展的基础。只有用计算机来构成保护装置,自适应保护才可能具有真正意义的自适应性能;只有在计算机技术得到巨大发展,使得计算机继电保护在电网中的普遍应用及计算机在电力系统其它领域的广泛使用,才可能真正具有实际应用价值的自适应保护。且为了适应电力系统运行情况和故障条件的变化,自适应保护有必要获得更多的信息, 并对它们进行分析处理,这就要求微机保护的硬件具有更快的运算速度和更强的记忆能力。自适应继电保护系统能根据电力系统运行方式变化信息和故障类型信息实时改变保护性能、特性或定值，使得继电保护系统处于最佳运行状态、更充分地发挥其性能，以提高继电保护系统的选择性、速动性、可靠性和灵敏性。其主要作用是通过计算机系统加上具有通信能力的协作层后，当预防性控制软件发现系统薄弱环节、需对有关保护定值或稳定补救方案进行修改和调整时，就可依靠外部知识协作、对反应参数或程序进行修改和调整，以提高装置的适应性水平。