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(chǎng)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(dòng)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(guò)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(shí)要根據(jù)產(chǎn)生的原因和途徑進(jìn)行針對(duì)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(lái)自整個(gè)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(guò)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(duì)應(yīng)的隔離層、屏蔽層等，達(dá)到電場(chǎng)屏蔽的作用，避免高頻信號(hào)通過(guò)分布電容進(jìn)入到綜自保護(hù)系統(tǒng)的各個(gè)響應(yīng)部件當(dāng)中，影響保護(hù)系統(tǒng)的正常動(dòng)作。

(2) 開(kāi)關(guān)量輸入、輸出隔離

35 kV變電站的綜自系統(tǒng)開(kāi)關(guān)量輸入主要包括斷路器、隔離開(kāi)關(guān)相應(yīng)的輔助點(diǎn)等。通過(guò)開(kāi)關(guān)量的輸入大部分是對(duì)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等進(jìn)行控制。而這些斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等都處于強(qiáng)電路當(dāng)中，若將之與自動(dòng)化系統(tǒng)直接相連，必將會(huì)造成較強(qiáng)的電磁干擾。因此，在設(shè)置過(guò)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(kāi)關(guān)量輸入至回路之前，針對(duì)信號(hào)的變換部分可以采取通信濾波的方式，保證在將開(kāi)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(jí)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(kāi)關(guān)量的出口處、CPU信號(hào)輸入板的入口處分別設(shè)置一級(jí)光電隔離。而且針對(duì)開(kāi)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(shí)，分別在開(kāi)關(guān)量輸入口和CPU輸入板出口處設(shè)置兩級(jí)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(duì)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(kāi)關(guān)場(chǎng)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(wèn)題時(shí)，要注意對(duì)引入瞬變電流的地方，采取映射多根接地線同時(shí)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(shí)造成的觸電危險(xiǎn)問(wèn)題，同時(shí)保證設(shè)備的安全運(yùn)行。保安接地是對(duì)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(guò)程中要對(duì)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(guò)電壓帶來(lái)的電磁干擾問(wèn)題。

2、變電站自動(dòng)通信報(bào)文丟包故障及處理

某變電站的自動(dòng)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(dòng)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(hào)為RCS 9600系列。

2.1 存在的故障問(wèn)題及原因

設(shè)備運(yùn)行人員在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在對(duì)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(duì)應(yīng)保護(hù)值時(shí)，偶爾會(huì)存在原承諾控制超時(shí)、保護(hù)定制獲得失敗、自動(dòng)化遙控信息丟失等問(wèn)題。但是，在運(yùn)行過(guò)程中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)總控裝置出現(xiàn)通信終端的報(bào)警提示。該問(wèn)題直接導(dǎo)致遙控信息的準(zhǔn)確率不能達(dá)到100％。

針對(duì)該問(wèn)題，在設(shè)備的運(yùn)行檢測(cè)過(guò)程中，技術(shù)人員通過(guò)對(duì)35kV開(kāi)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(duì)應(yīng)的報(bào)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(guò)這種分析方式，認(rèn)為在NSC300總控裝置接受到丟包的報(bào)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(bào)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(wèn)題。

2.2 故障處理方案選定

2.2.1 故障處理對(duì)策

對(duì)策一：通過(guò)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(bào)文丟失的問(wèn)題；

對(duì)策二：對(duì)設(shè)備進(jìn)行更換。在對(duì)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(bào)文正常傳遞；

對(duì)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(shí)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(duì)策選擇

由于35kV保護(hù)室與主控裝置之間有兩個(gè)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(cè)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(cè)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(cè)控裝置中，而需要通過(guò)總控轉(zhuǎn)換規(guī)約之后才能接入。技術(shù)人員在對(duì)上述解決方案分析之后，認(rèn)為對(duì)策一和對(duì)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(duì)策一新增的兩套測(cè)控裝置需要6萬(wàn)元，而對(duì)策三在增加兩套R(shí)S485光纖規(guī)約轉(zhuǎn)換器之后，處理成本才0.3萬(wàn)元。因此，從故障處理成本出發(fā)，最終選定對(duì)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(wèn)題

斷路器跳閘失靈的故障問(wèn)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(guò)程中將使得母線出現(xiàn)失壓?jiǎn)栴}，導(dǎo)致事故擴(kuò)大，甚至整個(gè)綜自系統(tǒng)瓦解。由于故障過(guò)程中通過(guò)上一級(jí)電源的后備保護(hù)動(dòng)作跳閘，導(dǎo)致整個(gè)事故范圍被擴(kuò)大，嚴(yán)重破壞了整個(gè)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(guò)程中斷路器出現(xiàn)事故保護(hù)拒動(dòng)或者保護(hù)動(dòng)作時(shí)，斷路器拒跳。該故障發(fā)生之后，將出現(xiàn)越級(jí)跳閘問(wèn)題，同時(shí)使得故障范圍擴(kuò)大，而綜自保護(hù)系統(tǒng)的故障切除時(shí)間延長(zhǎng)，最終導(dǎo)致整個(gè)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行正常操作過(guò)程中，出現(xiàn)開(kāi)關(guān)拒分問(wèn)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(shí)開(kāi)關(guān)拒跳的故障處理措施

出現(xiàn)該故障時(shí)已經(jīng)發(fā)生了越級(jí)跳閘問(wèn)題，這時(shí)應(yīng)該先將出現(xiàn)拒跳的問(wèn)題開(kāi)關(guān)隔離，將其他的設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行，保證整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)的其他部分正常供電，然后再對(duì)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(shí)，可以根據(jù)故障開(kāi)關(guān)是否有保護(hù)動(dòng)作信號(hào)、故障開(kāi)關(guān)的位置指示狀況、采用手動(dòng)分閘時(shí)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象等來(lái)確定故障范圍與原因。

(1) 沒(méi)有動(dòng)作保護(hù)信號(hào)，在電動(dòng)斷路器之前，由于開(kāi)關(guān)位置指示燈正常，電動(dòng)分閘動(dòng)作能正常進(jìn)行，這時(shí)出現(xiàn)保護(hù)拒動(dòng)，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(wèn)題。

(2) 有保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，若斷路器的位置指示燈不亮，而且出現(xiàn)電動(dòng)拒跳問(wèn)題，這時(shí)故障原因可能是控制回路斷路或者是控制保險(xiǎn)斷開(kāi)；若斷路器位置指示燈正常，電動(dòng)分閘動(dòng)作正常時(shí)，主要是保護(hù)出口回路出現(xiàn)故障問(wèn)題；若電動(dòng)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(dòng)作故障，需要對(duì)設(shè)備物理結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解。

3.2.2二次回路問(wèn)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(guò)程中，出現(xiàn)斷路器位置指示燈不亮，并顯示為“控故障”信號(hào)，同時(shí)在事故發(fā)生過(guò)程中不能自動(dòng)跳閘，這時(shí)要采取對(duì)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(hào)，而且發(fā)現(xiàn)指示燈紅燈不亮，則應(yīng)該對(duì)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(méi)有損壞。

(2) 當(dāng)顯示“控故障”信號(hào)時(shí)，則應(yīng)該對(duì)控制開(kāi)關(guān)的通斷、接觸情況進(jìn)行檢查，然后確認(rèn)開(kāi)關(guān)跳閘回路當(dāng)中不會(huì)出現(xiàn)斷線、接觸不良等故障問(wèn)題。

(3) 對(duì)于二次回路當(dāng)中存在故障問(wèn)題時(shí)，則可以根據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行對(duì)應(yīng)的故障處理：當(dāng)可以短時(shí)間內(nèi)自行處理時(shí)，應(yīng)該及時(shí)采取處理措施；若不能在短時(shí)間內(nèi)處理時(shí)，則應(yīng)該將故障上報(bào)調(diào)度及商機(jī)相關(guān)管理部門(mén)，由專業(yè)檢修人員對(duì)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(jiàn)故障及對(duì)策分析”，作者為閆波。