摘要：继电保护是保障电网安全运行的关键装置，随着相关技术的发展，传统继电保护正被微机继电保护所取代，微机保护有着突出的优点，但其故障也往往更为隐蔽和复杂，因此本文结合220kV变电站微机保护探讨了有关内容。
关键词：220kV变电站；微机继电保护；常见问题；处理对策
随着计算机技术、电子技术的迅猛发展，传统继电保护逐步被微机继电保护所取代，后者具有结构简单、灵活性好、功能齐全、价格低廉、智能化程度高的优点[1]。然而微机继电保护也有着与传统继电保护不同的故障特点，因此本文结合220kV变电站微机继电保护对常见问题与处理对策进行了探讨。
1 微机继电保护原理与故障特点
1.1 微机继电保护原理
微机继电保护是在传统继电保护基础上发展出的一种新型保护装置，利用计算机的信息收集、处理能力快速做出判断，其基本结构分为三部分：一是信息获得部分，通过互感器等采集电路信息，再通过变送器转换成计算机可以识别的信号；二是逻辑分析部分，计算机可以对采集的信息进行逻辑计算，通过比较计算结果与整定值的差别，决策下一步的动作；三是执行部分，将决策结果通过中间继电器操控断路器执行。实际上，微机保护是通过计算机软硬件实现上述功能的，传统继电保护也可以实现逻辑功能，但通过模拟电路来实现非常复杂，元件多，故障率高。
1.2 微机继电保护故障特点
采用微机继电保护可以灵活调整控制策略，往往不需要更改硬件设置，通过软件调整即能达到目的，而且方便远程监控和故障记录，为故障分析和改进保护策略创造了良好条件，所以得到电力行业继保专业人员的欢迎。目前，微机继电保护装置故障主要源自硬件、软件和二次回路三个方面。硬件主要是元器件可靠性差，例如装置集成度过高、布线过密，由于静电集尘效应导致绝缘故障，在逆变稳压电源、一些插件上表现比较明显[2]。软件问题在于编程中的bug、算法缺陷导致继保动作不正确，例如某些保护装置静态特性和动作特征与设计目标有偏差，投入直流电源后出现误动。二次回路运行环境差，容易受到干扰，就会出现故障，例如某些保护屏受到对讲机、手机等无线通信信号干扰而出现故障。此外，还有安装、调试中的问题，例如定值人为整定错误；检修不到位、操作和维护不当，也会引起保护装置故障。
2 220kV变电站微机继电保护故障分析与处理对策
2.1 微机继电保护故障处理对策
微机继电保护集成了当前传感器技术、自动控制技术、计算机技术、通信技术，与传统继电保护相比，其具有的全面集成化、网络信息化、高度智能化特点，使得以往的经验和策略面临很大挑战。为此，应当从几方面入手：一是采用科学的检查方法。通常，相对浅显故障排查可采用顺序检查法，但由故障录波和事件记录无法找出故障原因时应采用逆序检查法，即从故障现象向故障根源反推，由表及里，层层深入，直至找到故障根源。二是灵活运用各种技巧，例如模拟法、对比法、替代法等。模拟法是在电路图上模拟开路或脱焊，推测故障。类似的做法是利用仿真系统模拟故障，分析继保装置动作和多种保护的配合问题[3]。对比法是对照过往故障处理经验、案例，推敲最有可能的原因。替代法是用好的元件逐一替换查找故障元件。三是熟练掌握微机继电保护原理，通过理论联系实际才能从复杂局面中快速厘清故障特点、找准原因，进而排除故障。
2.2 微机继电保护常见故障分析
2.2.1 案例1
某220kV变电站Ⅰ母线上所有回路的断路器和母联断路器跳闸。经事故调查，发现母线差动保护动作，运行在该母线上的X线路零序电流保护动作，但该母线及其所有回路引出线均未发生短路故障，询问调度知X线路也没发生短路故障。逐一检测X线路的断路器、隔离开关、电流互感器（TA）的绝缘电阻，发现X线路C相TA一次绕组绝缘电阻为0MΩ，但TA瓷套无破损和放电痕迹，只在TA上帽发现漏点，怀疑上帽密封不严进水，造成TA油箱底部绕组破损对地放电。请示X线路停电检修，对C相TA解体发现油箱底部绕组绝缘有焦灼痕迹，证实故障因C相TA一次绕组绝缘破损接地所致。然而这尚不足以解释母线差动保护动作的原因。为此，对TA二次绕组接线进行了详查，结果发现配置有问题，如图1所示。因为母线保护所处位置，当TA油箱底部绕组K点对地放电时，母线保护会发生动作，进而导致该母线上所有回路的断路器跳闸，造成停电范围扩大，正确配置是将图1中“备用”与母线保护位置对调，这样发生同样故障时，即便线路距离保护、零序电流保护动作，母线保护也不动作。此例说明继保配置不当的严重后果。
图1 TA二次绕组保护接线配置
2.2.2 案例2
某220kV变电站1号主变A套差动保护采用独立TA，某日突然动作，并使此主变三侧开关跳闸，造成该变电站110kV正母线、35kVⅠ段母线失电，但采用套管TA的1号主变B套差动没有动作。经分析录波报告及相关事件记录，认定该变电站1号主变A套差动保护动作源于穿越性故障，为误动，同时查明故障点在110kV甲线上，属于B相接地故障，而且故障电流达到3200A。为了查找故障原因，对二次回路直流电阻、绝缘电阻以及高、中压侧TA伏安特性进行了检测，未发现异常。仔细观察录波波形，发现B相故障电流较大，但制动电流同样较大，不存在B相差动元件误动可能，而作为非故障相的C相中压侧电流却偏大，并且与故障相电流反向，推测C相电流回路可能与B相或N线存在异常连接。通电模拟A相区外穿越性故障，出现了一次类似的故障，验证了推断的合理性，但多次模拟仅出现一次类似故障，说明还有未发现的因素在起作用。检查C相电流保护屏发现A套保护屏110kV旁路中1个替代开关的电流切换端子异常，在该电流端子插孔的上、下段有一块区域非常接近，几乎相通，由此可以判断存在绝缘问题，当110kV甲线B相发生接地故障时，该端子出现短暂接通，造成C相电流回路不正常接地。更换端子后再未出现类似故障。此例说明元器件问题可引起继保故障。
2.2.3 案例3
某220kV变电站直流绝缘监控装置报直流接地告警信号，同时220kV线路B相断路器多次跳闸、重合后，合闸线圈烧毁。经事故调查，220kV线路保护未动作，故障录波未启动，线路B相未报接地故障。据此，初步判断故障可能为直流接地。检查220kV线路B相断路器控制箱，发现箱内潮气弥漫，怀疑端子排受潮，用摇表检测端子排绝缘，发现端子排信号正电源接地，并有放电痕迹，其中编号38B线端子对地绝缘电阻只有0.2MΩ，说明绝缘已严重下降。检查箱门，发现密封条损坏，因连续降雨致箱内进水，端子排受潮，绝缘下降，造成直流回路两点接地，于是更换了箱门密封条、合闸线圈和受潮端子排。
3 结语
随着国民经济的快速发展，社会对电能及供电可靠性提出了更高要求，微机继电保护的应用体现了配置灵活、可靠性高的优点，然而微机保护有着与传统继电保护不同的故障特点，这就要求电气工作人员加强技术研究，熟练掌握相关技能，以保障电力系统的安全可靠运行。
参考文献：
[1] 宋健. 关于微机继电保护的优点及抗干扰措施的研究[J]. 黑龙江科技信息，2017(18)：18.
[2] 黄志斌. 变电站微机继电保护事故处理研究[J]. 广东科技，2013(24)：127-128.
[3] 李惜玉，梁嘉明，梁尚达，等. 基于220kV变电站的线路微机继电保护特性研究[J]. 计量与测试技术，2015,42(12)：7-9.
论文作者:邓铸坚
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/20
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