发变组微机保护双重化配置问题分析

GXF360 2017-06-20

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发变组微机保护双重化配置问题分析

骆建龙

（河北囯华沧东发电有限责任公司，河北沧州 061113）

摘要：近几年来，我国电力工业迅猛发展，大型机组的发电机变压器保护对系统和机组的安全稳定运行非常重要，对大型发变组保护采用了微机保护双重化配置，文章阐述了国内外发变组微机保护双重化配置的现状，提出其中存在的问题，并对这些问题进行了分析。

关键词：电力工业；发变组;微机保护；双重化配置

1 国内外发变组微机保护双重化的发展及理论研究

1.1 国内外发变组微机保护双重化的发展

微机保护技术中含金量最高的是大型发变组微机，国外拥有此产品技术的电气设备公司也屈指可数。处于领先地位的发电机保护装置的公司有阿尔斯通、ABB公司、GE公司、SⅠEMENS公司等其他类型装置，这些保护装置保护层次清晰、结构合理，软件调节功能齐全，在实际应用中有成熟的技术和运行经验，人机互动性好，开发出来的产品应用较早。

国内发变组微机保护装置的研究始于改革开放后，国内部分主要的电气设备公司和著名大学合作开发，将新原理和高新科技应用成果应用至其中，发变组保护装置性能得到了大幅度的提高。经过长时间的运行实践，国内主要的电气设备公司也积累了很多宝贵的经验财富，对发变组微机保护装置的研究做出了很大的贡献。

1.2 国内外发变组微机保护双重化的理论研究

发变组保护的类型有很多种，主要有以下几类：①内部短路的主保护，方案主要是纵差保护、横差保护、故障分析量负序功率方向+纵向零序电压、不完全纵差保护；②定子接地保护，主要方案是基波零序电压、自适应式三次谐波电压式、注入式励磁贿赂接地保护；③低励失磁保护，主要是定子和转子判据。除以上三种保护外，还有失步保护、负序电流保护和异常运行的其他保护。机组容量、故障类型、故障点不同，采用的原理也不完全相同。

2 发变组微机保护双重化配置的必要性

发电厂的核心设备是发电机与变压器，统称为发变组，主要是指单元式发电系统。随着微机保护领域的不断拓宽，双后配置成功应用到了线路微机保护中。发变组微机保护装置技术也不甘落后，也对装置配置加以提升改进。发变组实现双重化配置的优点是减省了很多工作，并且可大大提升动作灵敏性，对于后期的保护调试、定制修改等很多工作都得到了一定程度的减轻。最至关重要的是可快速查询保护参数，可以大幅提高电流、电压的精确性。可实时记录保护动作的参数，这些数据对于单元管理机的故障分析提供了重要的依据。应用双重化保护装置，在设计、运行、管理等方面提供很大的便利，大型发变机组运行安全系数高。

3 发变组微机保护双重化配置的特点

3.1 新型的保护原理

发电机变压器组装置的原理是复杂的，得到应用的原理主要有以下几种，工频变化量原理、变斜率比率差动保护原理、异步法TA饱和判据、电流制动和浮动门槛相结合的高灵敏横差、零序电压匝间保护原理。

3.2 高性能的硬件及高端的软件技术

控制系统有两个CPU，系统均具备相互独立的32位微处理器、两个DSP的硬件构造，在任意采样时间内可以对所有继电器进行采样分析计算，富裕的空间很大。出口跳闸由双CPU系统协同作用，可以有效防止保护装置由于硬件保障而引起的误动操作。

软件模块化采用开放式平台，保护配置更加灵活，保护动作更加灵敏，功能调整更加便利，能够迅速进行所有主保护和后备保护的动作，所以其功能能够得到应用。

3.3 强电磁兼容性

发变组保护装置的强弱电将整体面板、全封闭机箱彻底隔离，摈弃传统背板配线模式。通过软件设计应用抗干扰手段，抗干扰的能力远大于国家规定的标准。

3.4 装置监视透明化

实时监视装置的优点是监视装置内部、对各回路单独采样。具有对多个采样数据及内部标志数据进行分析整理的功能，若出现TA、TV回路不正常等任何其他情况，装置立即发出报警指示，方便装置及早发现问题，早解决，将隐患消灭至摇篮之中。

3.5 完善的自检功能、独立的录波功能

微机保护装置具有实时对各回路动态检查的功能，若有零件受损，可以及时启动闭锁装置及报警信号指示。

CPU板录波用来记录保护各种原始模拟量、中间模拟量、保护的出口状态等，管理板录波，设有完格的故障录波功能数据库，可以长达8s连续记录所有模拟量、开入量、保护动作量波形数据，便于以后的录波功能查阅。

4 发变组微机保护双重化配置出现的问题及解决方法

4.1 国产化保护装置力量的薄弱

发变组的保护装置在运行过程仍存在一定程度的缺陷。电力系统双重化保护发展较迟，技术力量基础相对薄弱，发变组系统很多问题交由保护来处理，应该设计简单的结构，从而更好地提高其安全性。这样会造成继电保护不堪一击、繁杂，主设备保护复杂化主要表现在外机组容量级别多、电压等级也多和主接线类型多。

我们应该统一起来保护人员和设计人员对保护概念的理解，这样才能更好地将相同设备和系统保护配置的内容统一起来。缩小保护配置的内容的差距。我们要尽快开发先进的保护装置来适应电力系统的迅猛发展，保护装置要向结构层次清晰、功能齐全、硬件模块化、软件集成化、配置灵活化等方向进行开发。

4.2 传统机组保护方案不精确

双通话配置主要包括主变差动、发电机差动与发变组差动等其他保护功能，以前的机组仅仅应用了差动保护。短路保护有匝间保护等几种，差动保护不能准确反应出这几种保护所对应的短路保障，如果因为回路或装置发生事故，保护功能将立即退出，发动机无法正常运转。发电机的其他故障专用保护，分别保护机组不同的保障需求，这几种保护不能相互替代，相互独立运作。这几种保护仅仅一种因一段短路而造成故障，导致保护功能立即退出，发电机短时间带病运转，对一台大型机组来说，有着相当大的风险。我们通过摈弃传统的保护设计思想，大胆采用吸收线路微机保护双主双后配置拉出至检修位置后，开关柜的活门会关闭以遮住后柜的静触头，且活门上粘贴有“止步，高压危险”标示牌，以警示作业人员在未确定静触头是否带电的情况下，不得靠近或开启活门。并且为了防止人员误开启活门，还在活门连杆处装设了可以加挂机械锁的闭锁孔，在无解锁钥匙的情况下，是无法开启活门。但是加挂机械锁需要监护，并且作业人员具有足够的现场安全意识，如果制度执行不力，安全意识不足，并且在疏忽大意的情况时，如果工作人员工作中不对活门闭锁孔加挂机械锁时，则会误导部分人员后柜静触头无电，若又在不对其验电就开启活门的情况，就有可能发生触碰静触头导致触电事故的发生，以上的事故安全便验证了这一安全隐患点。因此，该活门的闭锁功能是有缺陷且不是强制性的。

为了解决该活门闭锁功能的缺陷，可以设计一种电磁强制闭锁，在活门连杆处设计安装一种电磁闭锁销，通过检测后柜静触头带电情况以决定闭锁销的动作情况。如果检测后柜静触头有电且开关在试验或检修位置时，则闭锁销自动伸出闭锁活门；如果静触头有电，而开关在运行位置，则闭锁销缩回活门不被闭锁。如果静触头无电，无论手车开关处于何位置，闭锁销都缩回，活门解锁。通过该种方法便可以解决活门闭锁缺陷的问题。由于开关柜内也有一定的空间位置，所设的电磁强制闭锁装置体积小，安全可靠，并不会影响开关柜内其他装置的安全运行。因此，只需要对开关柜进行微小的改动，在适当位置安装该电磁闭锁装置，就会达到活门闭锁预期的目的。提升设备的安全可靠性，同时保证人身安全。