探析微機繼電保護在水利泵站中的應用

白志剛

摘 要：為了保障水利泵站的安全運行，本文闡述了微機保護的主要特征以及水利泵站采用常規繼電保護裝置存在的主要問題，結合某工程，對微機繼電保護裝置在水利泵站中的應用進行了探討分析。

關鍵詞：微機保護；特征；水利泵站；繼電保護裝置；問題；應用

一、微機保護的主要特征

微機保護的特征主要表現為：（1）選擇性和靈敏性高。采用高性能的單片機，由于計算和邏輯功能較強，故而可以將保護時限級差縮短為0.3s左右。（2）可靠性高。各種保護靠軟件實現，避免了保護拒動問題。自檢又可以避免保護誤動。（3）速動性。故障切除的時間等于繼電保護裝置動作時間與斷路器跳閘時間之和?？焖俚厍谐收?，可以提高電力系統的穩定性，減少對用電單位的影響，迅速恢復系統的正常運行。（3）保護配置靈活合理。借助運算和邏輯處理來進行合理電動機保護，同時也增多了保護功能。（5）可以傳輸數據通信，可遠程遙控?？蓪崿F同上位機的通信功能，以此來將保護情況及自檢報告等立即上傳。（6）調試便捷，維護簡單。省去了單個繼電器校驗。

二、水利泵站采用常規繼電保護裝置存在的主要問題分析

水利泵站采用常規繼電保護裝置存在的問題主要有：繼電保護動作缺乏應有的靈敏性，尤其是0.7s以上的保護的時限級差難以有效切除故障；控制電纜較多，保護回路設計復雜；每臺電動機的保護往往都會因為結構復雜而不得不配置大量控制電纜和電磁型繼電器，故而接線也頗復雜；電磁繼電器自身問題和故障較多。

三、微機繼電保護裝置在水利泵站中的應用分析

結合某水利泵站，對微機繼電保護裝置在水利泵站中的應用進行分析。

1、某工程概況。某水利樞紐工程是實現引、排、航目標的控制建筑物，采用閘站結合布置，主要包括泵站、節制閘、調度閘、送水閘等水工建筑物及110kV專用變電所等設施，其中泵站安裝立式開敞式軸流泵9臺套，葉輪直徑3.0M，配2000kW高壓同步電機，總裝機容量18000KW，單機抽水能力34m3/s，采用雙向X型流道，通過閘門調節實現抽排結合，雙向運用，底層流道可自流引江160m3/s。

某微機繼電保護系統采用某電氣自動化有限公司提供的成套保護測控裝置，為樞紐主機提供保護，每臺主電機配置WDZ-430綜合保護和WDZ-431差動保護測控裝置（主要用于2000KW電機）各1臺配合使用，其使用以來一直安全可靠，未出現過安全事故。該微機綜合保護系統，主要結構包括數據通信管理機、主變保護、PT監控保護、進線保護、電動機保護之類。

2、微機繼電保護裝置的基本特性分析。主要表現為：（1）速度。采用先進的32位嵌入式微處理器，多CPU結構，以之來提升計算能力和處理速度。（2）可靠性：全密封嵌入式機箱設計可起到、防塵、抗振動作用；CPLD技術可在抗干擾前提下減少邏輯元件。（3）測量功能：采用每周波采樣48點的16位采樣芯片，可將監控量精度、保護量精度、功率、電度分別達到0.2%、1%、0.5%、0.5%，也能提供累計脈沖電度的接入端給裝設電度表的用戶。（4）資源：錄波數據最多可記錄8min，其包括的模擬量、開入量、開出量分別為12、16、12路，均為每周波48點，又可記錄故障錄波的起迄點。（5）免調試：完善的軟、硬件自檢，以高穩定、高精度器件保證運行精度。（6）設計：菜單化顯示、操作簡便直觀，具備人機交互性、顯示內容依據相關性和就近性、采用旋轉鼠標控制。

3、微機繼電保護監控裝置的分析。該電動機微機保護主要包括過熱禁止再啟動保護、欠壓保護、長啟動保護、低電壓保護、零序過流保護、正序過流保護、速斷保護、差動保護等。（1）速斷保護。采用比較保護整定的速斷定值與采集A，B，C三相的電流值的方式完成，一旦實測值大于定值，保護動作即可跳閘。其將原定值設置為電動機啟動過程中速斷定值，啟動完成后自動降至原定值一半。（2）差動保護：采用“比率制動原理”避免干擾，同時也有CT斷線閉鎖功能。其保護判據為：差動電流Icd和制動電流Izd分別體現為I機端和I中性點的和與差。以差動電流Icd≥差動速斷整定值Isdd作為差動速斷的動作判據，以Izd>比率制動特性拐點電流Iz時Icd≥差動啟動值cdi+比率制動系數k（Izd-Iz），Izd

4、微機保護裝置應用的主要故障分析。結合某微機保護裝置的WDZ-430系列，（1）CPU插件故障：顯示DSP控制板和CPU插件之間通信中斷，原因在于插件與背板接觸方面的問題。（2）鼠標異常，包括跳動過快、顯示器上鼠標突然消失等，以至于難以有效操控保護裝置。（3）跳合閘操作箱（與裝置配套）設計不合理，容易因為故障而遙控跳合閘失靈。（4）保護裝置集中裝設在中控室，以至于不得不從各個機組高壓柜傳送采集的各種模擬量至中控室，由于彼此距離較遠，導致出現二次電氣參數采集路徑不應由地延長、線損過大，從而加大采集的電氣參數和其實際值之間出現較大誤差。（5）因為監控上位機與微機保護裝置并非同一生產廠家，故而容易發生通信接口不配套的問題，以至于不得不加裝通訊轉換器，造成日后檢修困難。

5、加強微機保護裝置改進分析。主要表現為：（1）由于計算機監控與微機保護的各生產廠家設備沒有設置統一規格的通訊接口，故而在采購過程中應注意其通訊接口的彼此相匹配問題。（2）微機保護應被看作泵站綜合自動化中的關鍵環節，泵站管理和運行人員有必要提升此方面相關技術的培訓，達到對其的熟悉掌握，并且有效適應現場要求。（3）盡最大可能將微機保護裝置安裝在高壓開關柜內，從而有效降低由于二次線路過長和相應的線損增加導致的采樣值誤差。（4）不斷改進技術。為了有效保證微機保護裝置能夠正常運行，其實驗和運行人員必須詳細了解保護的硬軟件設計，但因為各種原因，為數眾多的微機保護廠家往往極少提供技術方面的資料，以至于缺陷處理、日常維護活動都會依賴廠家，尤其是主要部件的損壞更是需要廠家及時協助，造成了很大程度的運行不便，因此需要不斷改進相關技術。

6、微機保護裝置調試時的注意事項。結合某微機保護裝置的4WDZ-430系列進行分析。（1）實驗時要注意保護判據運用，以免由于錯誤而誤認為故障。（2）調試保護功能前，應首先檢查顯示值與輸入值之間可能出現的誤差，一旦測量值和保護值分別超過±0.5%和±2.5%誤差，就要立即校準精度。（3）有關電流量的保護調試進行時，要注意相位角度問題。正確的設置為機端相位角度和中性點相位分別設為0°和180°。（4）低電壓保護實驗中若三相電壓降低至整定值之后，經延時保護不動作的話，最可能的原因是裝置采集的斷路器處于位置信號斷開狀態下，而其首要判據為斷路器合閘，此時輸入斷路器合閘時的信號即可。（5）調試檢查合格后，要將該保護功能的投退情況、保護定值大小再次檢查，以免機組運行時誤動。

結束語

綜上所述，隨著科技的進步以及社會經濟的發展，使得微機繼電保護裝置在在水利泵站中的應用日益廣泛，并且越來越重要，為了保障微機繼電保護裝置的安全運行，對微機繼電保護裝置在水利泵站中的應用進行分析具有重要意義。

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