1、綜自保護(hù)系統(tǒng)電磁干擾故障

1.1 電磁干擾故障原因

35kV變電站綜自保護(hù)系統(tǒng)的電磁干擾主要包括外部干擾和內(nèi)部干擾兩種。其中，外部干擾是指由于短路故障、雷電、高壓斷路器操作、高頻載波、電暈放電、臨近強(qiáng)電場感應(yīng)等導(dǎo)致的電磁干擾。

通常外部干擾源是變電站綜合自動保護(hù)系統(tǒng)外部產(chǎn)生的，不能予以消除；而內(nèi)部干擾則是由系統(tǒng)內(nèi)部的相關(guān)結(jié)構(gòu)、工作元器件、生產(chǎn)工藝等產(chǎn)生的。在干擾途徑方面，外部干擾一般是通過一、二次接線進(jìn)入保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)部。因此在故障處理時要根據(jù)產(chǎn)生的原因和途徑進(jìn)行針對性處理。

1.2 抗電磁干擾故障處理措施

1.2.1 技術(shù)隔離措施

(1) 模擬量隔離

35kV變電站的綜自保護(hù)系統(tǒng)所采集的大量模擬量都是來自整個綜自系統(tǒng)的電壓互感設(shè)備、電流互感設(shè)備，而電壓互感設(shè)備與電流互感設(shè)備都是處于強(qiáng)電回路當(dāng)中，不能直接與綜自保護(hù)系統(tǒng)相連，必須在經(jīng)過各種隔離變壓器處理之后方能被微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)所采集。

而為了保護(hù)系統(tǒng)正常工作，必須在隔離變壓器的一、二次中間設(shè)置對應(yīng)的隔離層、屏蔽層等，達(dá)到電場屏蔽的作用，避免高頻信號通過分布電容進(jìn)入到綜自保護(hù)系統(tǒng)的各個響應(yīng)部件當(dāng)中，影響保護(hù)系統(tǒng)的正常動作。

(2) 開關(guān)量輸入、輸出隔離

35 kV變電站的綜自系統(tǒng)開關(guān)量輸入主要包括斷路器、隔離開關(guān)相應(yīng)的輔助點(diǎn)等。通過開關(guān)量的輸入大部分是對斷路器、隔離開關(guān)等進(jìn)行控制。而這些斷路器、隔離開關(guān)等都處于強(qiáng)電路當(dāng)中，若將之與自動化系統(tǒng)直接相連，必將會造成較強(qiáng)的電磁干擾。因此，在設(shè)置過程中應(yīng)該采用光電隔離、繼電器隔離等隔離防曬。

例如，在將開關(guān)量輸入至回路之前，針對信號的變換部分可以采取通信濾波的方式，保證在將開關(guān)量輸入到系統(tǒng)CPU之前進(jìn)行隔離處理。通常，可以采用兩級光電隔離的方式，這樣可以達(dá)到較好的隔離效果。

另外，還應(yīng)該在開關(guān)量的出口處、CPU信號輸入板的入口處分別設(shè)置一級光電隔離。而且針對開關(guān)量的輸出回路同樣采用諸如光耦合、繼電器等光電隔離措施。同樣，在設(shè)置隔離措施時，分別在開關(guān)量輸入口和CPU輸入板出口處設(shè)置兩級隔離措施效果較好。

1.2.2 設(shè)備接地隔離措施

(1) 一次系統(tǒng)接地方式

采用一次系統(tǒng)接地可以達(dá)到有效防雷的目的，確保綜自保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行安全。但是，其將對二次系統(tǒng)的電磁容造成影響。若采用合適的接地措施，能夠達(dá)到減小開關(guān)場的瞬間電位升高目的，提高二次設(shè)備的兼容性。在處理一次系統(tǒng)接地問題時，要注意對引入瞬變電流的地方，采取映射多根接地線同時加密接地網(wǎng)的方式，降低由于順便電流導(dǎo)致的地電位升高以及接地網(wǎng)中存在的電位差。

(2) 二次系統(tǒng)接地方式

以保安接地為例，其主要是避免運(yùn)行人員由于設(shè)備絕緣損壞、絕緣性能下降時造成的觸電危險問題，同時保證設(shè)備的安全運(yùn)行。保安接地是對設(shè)備進(jìn)行外殼接地，利用其達(dá)到防靜電、電擊的作用。因此，在保安接地過程中要對一次系統(tǒng)進(jìn)行接地，并保證接線短、可靠。這樣能夠達(dá)到降低瞬變過電壓帶來的電磁干擾問題。

2、變電站自動通信報文丟包故障及處理

某變電站的自動通信系統(tǒng)采用南瑞科技NSC300的總控裝置作為變電站的核心控制設(shè)備，與變電站的二次設(shè)備相連實(shí)現(xiàn)自動化控制、保護(hù)功能。其中，35kV的保護(hù)系統(tǒng)中的保護(hù)裝置型號為RCS 9600系列。

2.1 存在的故障問題及原因

設(shè)備運(yùn)行人員在運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)在對35kV保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)相關(guān)保護(hù)裝置發(fā)送遠(yuǎn)程控制命、調(diào)取對應(yīng)保護(hù)值時，偶爾會存在原承諾控制超時、保護(hù)定制獲得失敗、自動化遙控信息丟失等問題。但是，在運(yùn)行過程中并沒有發(fā)現(xiàn)總控裝置出現(xiàn)通信終端的報警提示。該問題直接導(dǎo)致遙控信息的準(zhǔn)確率不能達(dá)到100％。

針對該問題，在設(shè)備的運(yùn)行檢測過程中，技術(shù)人員通過對35kV開關(guān)重復(fù)多次發(fā)送遙控命令，并在NSC300總控裝置上截取對應(yīng)的報文進(jìn)行分析，確定導(dǎo)致總控裝置與35kV保護(hù)系統(tǒng)之間出現(xiàn)通信故障的主要原因。

通過這種分析方式，認(rèn)為在NSC300總控裝置接受到丟包的報文之后不出現(xiàn)告警信息，而是將之作為亂碼處理，進(jìn)而導(dǎo)致兩者之間的報文丟包不能得到處理，導(dǎo)致總控裝置與保護(hù)系統(tǒng)之間出現(xiàn)通信異常問題。

2.2 故障處理方案選定

2.2.1 故障處理對策

對策一：通過增加設(shè)備的方式進(jìn)行處理。即在35kV的第Ⅰ段保護(hù)室與第II保護(hù)室中分別設(shè)置一套新的NSC300總控接入保護(hù)裝置。然后利用以太網(wǎng)將之接入到NSC300總控裝置當(dāng)中，解決報文丟失的問題；

對策二：對設(shè)備進(jìn)行更換。在對35kV保護(hù)室中的相關(guān)保護(hù)裝置技能型更換之后，利用以太網(wǎng)將之接入到NSC300總控裝置當(dāng)中，確保報文正常傳遞；

對策三：更新傳輸線路。在主控裝置與35kV保護(hù)室之間采用光纖進(jìn)行通信，同時增加RS485光纖規(guī)約轉(zhuǎn)換器作為總控裝置的接入設(shè)備。

2.2.2 故障處理對策選擇

由于35kV保護(hù)室與主控裝置之間有兩個通信網(wǎng)絡(luò)，總控裝置與保護(hù)設(shè)備之間的連接采用屏蔽雙絞線連接，形成總線網(wǎng)絡(luò)。而總控裝置與測控裝置之間采用的是光纖連接，形成以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。

由于35kV保護(hù)室中的保護(hù)設(shè)備與測控裝置所采用的通信規(guī)約不同，因此不能采用將以太網(wǎng)直接接入的方式接入到測控裝置中，而需要通過總控轉(zhuǎn)換規(guī)約之后才能接入。技術(shù)人員在對上述解決方案分析之后，認(rèn)為對策一和對策二都能夠采用，實(shí)施之后都能夠達(dá)到消除通信故障的效果。

但是，由于對策一新增的兩套測控裝置需要6萬元，而對策三在增加兩套RS485光纖規(guī)約轉(zhuǎn)換器之后，處理成本才0.3萬元。因此，從故障處理成本出發(fā)，最終選定對策三作為故障處理方案。

3、斷路器跳閘失靈故障及其處理

3.1 斷路器跳閘失靈故障問題

斷路器跳閘失靈的故障問題是變電站綜自保護(hù)設(shè)備多發(fā)故障之一，在發(fā)生事故的過程中將使得母線出現(xiàn)失壓問題，導(dǎo)致事故擴(kuò)大，甚至整個綜自系統(tǒng)瓦解。由于故障過程中通過上一級電源的后備保護(hù)動作跳閘，導(dǎo)致整個事故范圍被擴(kuò)大，嚴(yán)重破壞了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使得設(shè)備出現(xiàn)損壞的程度加大。

斷路器跳閘失靈故障主要包括如下幾種形式：

(1) 設(shè)備運(yùn)行過程中斷路器出現(xiàn)事故保護(hù)拒動或者保護(hù)動作時，斷路器拒跳。該故障發(fā)生之后，將出現(xiàn)越級跳閘問題，同時使得故障范圍擴(kuò)大，而綜自保護(hù)系統(tǒng)的故障切除時間延長，最終導(dǎo)致整個系統(tǒng)穩(wěn)定性受到影響，設(shè)備損壞程度加大。

(2) 運(yùn)行監(jiān)視出現(xiàn)異常，導(dǎo)致斷路器出現(xiàn)拒跳故障。

(3) 在對系統(tǒng)進(jìn)行正常操作過程中，出現(xiàn)開關(guān)拒分問題。

3.2 斷路器跳閘失靈故障處理措施

3.2.1 出現(xiàn)事故時開關(guān)拒跳的故障處理措施

出現(xiàn)該故障時已經(jīng)發(fā)生了越級跳閘問題，這時應(yīng)該先將出現(xiàn)拒跳的問題開關(guān)隔離，將其他的設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行，保證整個供電網(wǎng)絡(luò)的其他部分正常供電，然后再對斷路器拒跳的原因進(jìn)行分析。

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在查找斷路器拒跳的原因時，可以根據(jù)故障開關(guān)是否有保護(hù)動作信號、故障開關(guān)的位置指示狀況、采用手動分閘時出現(xiàn)的故障現(xiàn)象等來確定故障范圍與原因。

(1) 沒有動作保護(hù)信號，在電動斷路器之前，由于開關(guān)位置指示燈正常，電動分閘動作能正常進(jìn)行，這時出現(xiàn)保護(hù)拒動，導(dǎo)致故障的原因主要是：保護(hù)整定值出現(xiàn)不當(dāng)以及漏整定、保護(hù)回路失電源、保護(hù)回路斷線等問題。

(2) 有保護(hù)動作信號，若斷路器的位置指示燈不亮，而且出現(xiàn)電動拒跳問題，這時故障原因可能是控制回路斷路或者是控制保險斷開；若斷路器位置指示燈正常，電動分閘動作正常時，主要是保護(hù)出口回路出現(xiàn)故障問題；若電動分閘出現(xiàn)故障，斷路器位置指示燈出現(xiàn)故障，則一般屬于機(jī)械機(jī)構(gòu)動作故障，需要對設(shè)備物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解。

3.2.2二次回路問題導(dǎo)致的斷路器跳閘失靈故障的處理措施

在設(shè)備正常運(yùn)行過程中，出現(xiàn)斷路器位置指示燈不亮，并顯示為“控故障”信號，同時在事故發(fā)生過程中不能自動跳閘，這時要采取對應(yīng)的處理措施，以免故障范圍擴(kuò)大。

(1) 當(dāng)不顯示“控故障”信號，而且發(fā)現(xiàn)指示燈紅燈不亮，則應(yīng)該對插件的通電狀況進(jìn)行檢查，確保電源正常工作，且指示燈沒有損壞。

(2) 當(dāng)顯示“控故障”信號時，則應(yīng)該對控制開關(guān)的通斷、接觸情況進(jìn)行檢查，然后確認(rèn)開關(guān)跳閘回路當(dāng)中不會出現(xiàn)斷線、接觸不良等故障問題。

(3) 對于二次回路當(dāng)中存在故障問題時，則可以根據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行對應(yīng)的故障處理：當(dāng)可以短時間內(nèi)自行處理時，應(yīng)該及時采取處理措施；若不能在短時間內(nèi)處理時，則應(yīng)該將故障上報調(diào)度及商機(jī)相關(guān)管理部門，由專業(yè)檢修人員對故障技能型檢修，并采取故障隔離措施，防止事故范圍和成都的擴(kuò)大。

本文編自《電氣技術(shù)》，標(biāo)題為“35kV變電站綜自保護(hù)常見故障及對策分析”，作者為閆波。