输煤6 kV电源二次系统改造与故障分析

江开拓

摘 要：某厂输煤6 kV电源二次系统因设计问题，频繁出现上位机运行设备无电流，皮带无法启动、无故跳闸等故障，因此决定对该电源二次系统进行改造升级。对在改造过程中出现的问题进行了分析，并提出相应的解决措施，以供参考。

关键词：火电厂；输煤6 kV电源 ；二次系统；综保装置

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）19-0034-02

随着信息技术的发展，自动化程度、微机化程度和集成度更高的技术和产品相继被研发，实现了生产和管理的现代化，这也是火电厂生存和发展的必经之路。

1 概述

某厂输煤6 kV电源二次系统之前使用的是北京某科技公司生产的综保装置，因该类型综保装置及通讯管理机的系统设计问题，导致该电源二次系统运行不可靠、故障率较高，维护工作量很大，且因该电源设备已停产，备品备件无法采购，因此决定对其二次系统进行改造。

二次系统改造后，采用的依旧是“保留关键硬接线+现场总线”技术，6 kV设备启停控制指令、设备状态反馈仍保留关键的硬接线I/O，其余信号均采用通讯的方式直接与组态软件通信。这样，既保证了设备运行的可靠性，又节省了大量的二次线缆，具备一定的经济性。改造后，二次系统具备完善的保护、测量、控制和监视功能，为输煤6 kV电气系统的保护与控制提供了完整的解决方案，可有力保障系统的安全、稳定运行。

此次改造采用的所有综保装置均建立在一个统一的、通用的硬件及软件平台基础上，各种功能均按模块化设计，并同时配备有强大的诊断、调试工具。用户可根据现场的实际需求，通过可视化的图形逻辑编辑来定制各种保护、控制逻辑。综保装置具有高度的稳定性、灵活性、可维护性及对不同现场情况的适应性。

系统构成方式为：综保采集6 kV开关柜内A、C相CT保护及测量电流，PT电压等相关模拟量以及开关状态各种数字量信息进行设备运行状况判断。设备发生过电流、不对称运行、短路、接地等故障时，能够快速判别并有选择性地切除故障设备电源，以免设备受到更大程度的损坏；同时，通过双路现场总线LonWorks与通讯管理机通信，管理机进行协议分析，数据拆包之后重新打包为Ethernet协议，经工业以太网与上位机ECS-Powerctrol软件通信，接收管理机的所有电气数据，然后通过接口程序CspaServer.exe发送iFix组态程序需要的数据，供操作员监视、判断设备的运行状态。操作员的设备启停命令通过上位机组态画面发送至输煤系统PLC。参与逻辑判断后，PLC通过DO输出控制信号，通过硬接线直接控制断路器；同时，断路器的分、合闸状态也直接通过硬接线输出至PLC的DI，完成关键参数的监视。

综保升级过程中发生过通讯不畅、程控无法操作、误报控制回路断线、测量数据不对应、综保内部继电器抖动等故障，本文着重对故障处理措施进行分析。

1.1 通讯改造

因为此次系统改造升级处于机组运行期间，无法全面停运设备进行检修，只能逐一更换，因此会出现新、旧设备同步运行问题。由于旧设备现场总线为485协议，无法与Lonworks匹配，不能同时在一条总线上收发数据，因此只能将旧综保装置一条现场总线（A网）离线，退出运行，并将新装置挨个接入该总线，预留出B网线缆，以备旧装置全部退出后组双网。

实际改造过程中发生过数次新、旧综保装置通讯异常问题，经总结，有以下几个原因：①旧装置拆除后，误将通讯线缆线号管套错，导致新装置接入旧装置的运行总线中，新、旧装置通讯均不正常。②新、旧装置甩开的一组通讯线未做好绝缘措施，有虚接现象，导致旧、新装置总线短路，无通讯。逐个隔离检查后，通讯正常。③新装置地址设置错误，与后台软件的设置不相符，或者与同一总线其他设备重复，导致通讯异常。④后台软件设置综保装置类型参数时，因选型错误，导致数据传输异常。这是因为各综保装置虽然使用规约相同，但数据打包格式不同，拆包必须采取相同的协议。在后台软件中将装置设置为相同类型，下发至通讯管理机后，通讯正常。⑤数据不匹配。接下来详细分析改造后综保装置数据的采集过程以及在后台软件中工程值系数的计算方法，还原出设备一次系统的实际运行参数。该装置测量范围为1.2倍CT/PT额定值（默认定值CT二次额定值为5 A），将采集到的电流、电压模拟信号经14位AD转换器转换为数字信号，供CPU运算和数据传输。因此，以6 kV电源开关使用变比为200∶1的CT为例，如果综保装置传输至后台的

数值为a，则一次值为： ，即

一次电流的工程值系数为0.292 968 75.采用此系列综保装置，工程值系数仅与开关CT变比有关。一次电压的工程值算法与一次电流相似，不同之处为PT额定电压为100 V，变比为60∶1，此处不再举例说明。

1.2 二次系统接线改造

因设备设计制造集成度要求，保护装置内的STJ动作功率只有0.3 W，对于长距离的控制线缆来说，极易受到工频信号的干扰，之前就出现过使用此类型综保装置，设备因干扰导致跳闸的事故。因此，在此次二次系统改造中，需对输煤皮带事故按钮、就地操作箱所在的跳闸回路加装大功率继电器。

大功率继电器是二次系统的接口设备，可与保护装置、安全自动装置等设备连接，实现开入隔离、开出重动功能。该元件的特点是启动功率大（大于5 W）、抗干扰能力强（启动时间不小于25 ms）。经过一段时间的应用，发现输煤电气系统故障明显减少。

1.3 输煤皮带无法启动

在此次改造过程中，单向皮带回路较清晰，出现问题能很快解决。涉及单条皮带正反转时，出现的问题较多。

改造至#5A皮带时，在传动过程中发现皮带开关在试验位就地合闸后立即跳闸。检查回路接线无误，综保无保护跳闸信号，但跳闸回路一直维持有跳闸信号。更换综保装置、6 kV电源开关均无法解决。偶然去控制室，发现该皮带机务仍在工作，就地将开关拉起，停信号一直处于发送状态，所以开关合闸后立即跳闸。

改造至#8A皮带时，改造接线完成，开关试验、传动过程中，发现皮带远方正反转均无法启动。该路为燃煤进出煤场皮带，使用2台6 kV真空断路器分别控制上煤和卸煤，各开关的合闸回路串入另一开关的合闸辅助触点的常闭节点，实现相互合闸闭锁。同时，两开关柜分别取一对合闸辅助触电的常开节点，并联后串入一中间继电器，供就地皮带制动器启动使用。

故障解决：检查开关合闸回路正常；检查至中间继电器时，发现一根电线误接至开关合闸辅助触点旁一空端子，无法构成环路，导致该中间继电器在开关合闸后无法启动。

1.4 综保装置报控制回路断线、开关偷跳

因ABB真空断路器开关内设置有防跳回路，根据“二十五项反措要求”，取消综保装置内部防跳回路，使用综保装置与6 kV电源开关配合判断控制回路断线或者开关偷跳。当HWJ、TWJ状态同为分时，判断为控制回路断线；开关处于合闸位时，TWJ状态为合，则判断为开关偷跳。但因综保装置与开关配合问题，需要调节回路中的电阻值，以保证开关分闸时TWJ能可靠吸合、合闸时HWJ吸合。调节电阻值需要拆开开关和综保装置，操作不便，因此，在误报开关控制回路断线或开关偷跳时，采取在二者TWJ判断回路上串入开关分闸位置辅助触点的常开节点，该问题得到解决。

涉及单开关带双电机运行时，每一台电机均设置一综保。在两综保上均接入TWJ信号时，开关合闸后，各综保装置、开关内部均出现继电器抖动现象，这同样是回路电阻值匹配问题。将两综保TWJ信号均接入时，相当于综保回路并联后与开关串联，阻值减小一半，开关合闸防跳继电器吸合，防跳动作后又无法保持，防跳继电器又释放，导致防跳继电器、综保内部TWJ抖动。将该无开关综保解除TWJ回路后，抖动问题得以解决。

2 结论

输煤6 kV电源二次系统的改造，特别是新型综保装置的应用，彻底解决了原二次系统设备落后、可靠性差、二次回路复杂凌乱、自动化水平低、维护工作量大等问题，为防止故障扩大、提高机组安全运行水平等发挥了积极作用。另外，保护配置全面、记忆功能强大，为今后准确分析事故、制订防范措施提供了依据。

参考文献

[1]袁志强.6 kV厂用电系统微机综合保护测控装置改造及应用[G]//全国火电100～200 MW级机组技术协作会2008年年会论文集，2008.

[2]侯子良.推广应用现场总线系统 全面实现火电厂数字化[J].中国电力，2004，37（03）.

〔编辑：刘晓芳〕

改造至#8A皮带时，改造接线完成，开关试验、传动过程中，发现皮带远方正反转均无法启动。该路为燃煤进出煤场皮带，使用2台6 kV真空断路器分别控制上煤和卸煤，各开关的合闸回路串入另一开关的合闸辅助触点的常闭节点，实现相互合闸闭锁。同时，两开关柜分别取一对合闸辅助触电的常开节点，并联后串入一中间继电器，供就地皮带制动器启动使用。

故障解决：检查开关合闸回路正常；检查至中间继电器时，发现一根电线误接至开关合闸辅助触点旁一空端子，无法构成环路，导致该中间继电器在开关合闸后无法启动。

1.4 综保装置报控制回路断线、开关偷跳

因ABB真空断路器开关内设置有防跳回路，根据“二十五项反措要求”，取消综保装置内部防跳回路，使用综保装置与6 kV电源开关配合判断控制回路断线或者开关偷跳。当HWJ、TWJ状态同为分时，判断为控制回路断线；开关处于合闸位时，TWJ状态为合，则判断为开关偷跳。但因综保装置与开关配合问题，需要调节回路中的电阻值，以保证开关分闸时TWJ能可靠吸合、合闸时HWJ吸合。调节电阻值需要拆开开关和综保装置，操作不便，因此，在误报开关控制回路断线或开关偷跳时，采取在二者TWJ判断回路上串入开关分闸位置辅助触点的常开节点，该问题得到解决。

涉及单开关带双电机运行时，每一台电机均设置一综保。在两综保上均接入TWJ信号时，开关合闸后，各综保装置、开关内部均出现继电器抖动现象，这同样是回路电阻值匹配问题。将两综保TWJ信号均接入时，相当于综保回路并联后与开关串联，阻值减小一半，开关合闸防跳继电器吸合，防跳动作后又无法保持，防跳继电器又释放，导致防跳继电器、综保内部TWJ抖动。将该无开关综保解除TWJ回路后，抖动问题得以解决。

2 结论

输煤6 kV电源二次系统的改造，特别是新型综保装置的应用，彻底解决了原二次系统设备落后、可靠性差、二次回路复杂凌乱、自动化水平低、维护工作量大等问题，为防止故障扩大、提高机组安全运行水平等发挥了积极作用。另外，保护配置全面、记忆功能强大，为今后准确分析事故、制订防范措施提供了依据。

参考文献

[1]袁志强.6 kV厂用电系统微机综合保护测控装置改造及应用[G]//全国火电100～200 MW级机组技术协作会2008年年会论文集，2008.

[2]侯子良.推广应用现场总线系统 全面实现火电厂数字化[J].中国电力，2004，37（03）.

〔编辑：刘晓芳〕

改造至#8A皮带时，改造接线完成，开关试验、传动过程中，发现皮带远方正反转均无法启动。该路为燃煤进出煤场皮带，使用2台6 kV真空断路器分别控制上煤和卸煤，各开关的合闸回路串入另一开关的合闸辅助触点的常闭节点，实现相互合闸闭锁。同时，两开关柜分别取一对合闸辅助触电的常开节点，并联后串入一中间继电器，供就地皮带制动器启动使用。

故障解决：检查开关合闸回路正常；检查至中间继电器时，发现一根电线误接至开关合闸辅助触点旁一空端子，无法构成环路，导致该中间继电器在开关合闸后无法启动。

1.4 综保装置报控制回路断线、开关偷跳

因ABB真空断路器开关内设置有防跳回路，根据“二十五项反措要求”，取消综保装置内部防跳回路，使用综保装置与6 kV电源开关配合判断控制回路断线或者开关偷跳。当HWJ、TWJ状态同为分时，判断为控制回路断线；开关处于合闸位时，TWJ状态为合，则判断为开关偷跳。但因综保装置与开关配合问题，需要调节回路中的电阻值，以保证开关分闸时TWJ能可靠吸合、合闸时HWJ吸合。调节电阻值需要拆开开关和综保装置，操作不便，因此，在误报开关控制回路断线或开关偷跳时，采取在二者TWJ判断回路上串入开关分闸位置辅助触点的常开节点，该问题得到解决。

涉及单开关带双电机运行时，每一台电机均设置一综保。在两综保上均接入TWJ信号时，开关合闸后，各综保装置、开关内部均出现继电器抖动现象，这同样是回路电阻值匹配问题。将两综保TWJ信号均接入时，相当于综保回路并联后与开关串联，阻值减小一半，开关合闸防跳继电器吸合，防跳动作后又无法保持，防跳继电器又释放，导致防跳继电器、综保内部TWJ抖动。将该无开关综保解除TWJ回路后，抖动问题得以解决。

2 结论

输煤6 kV电源二次系统的改造，特别是新型综保装置的应用，彻底解决了原二次系统设备落后、可靠性差、二次回路复杂凌乱、自动化水平低、维护工作量大等问题，为防止故障扩大、提高机组安全运行水平等发挥了积极作用。另外，保护配置全面、记忆功能强大，为今后准确分析事故、制订防范措施提供了依据。

参考文献

[1]袁志强.6 kV厂用电系统微机综合保护测控装置改造及应用[G]//全国火电100～200 MW级机组技术协作会2008年年会论文集，2008.

[2]侯子良.推广应用现场总线系统 全面实现火电厂数字化[J].中国电力，2004，37（03）.

〔编辑：刘晓芳〕