微机继电保护设备运行分析及状态检修的探讨

刘纬钊

摘 要：本文分析了微机继电保护运行及状态检修的含义，和研究现状。通过讨论继电保护实施状态检修的客观条件，得出了继电保护状态检修模式4大状态，及结合案例分析了微机成套装置缺陷和处理方法，给出了其常见的故障，以供同行参考。

关键词：状态检修；客观条件；缺陷；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.113

1 状态检修概述

1.1 含义

状态检修Condition Based Maintenance（CBM），是指根据先进的状态监测和诊断技术提供的设备状态信息，判断设备的异常，预知设备的故障，在故障发生前进行检修的方式，即根据设备的健康状态来安排检修计划，实施设备检修。状态检修的概念就是在设备的运行状况在一定时期内有可靠的保证措施（其他监测手段：如在线监测设备的发热，运行参数，运行中测试绝缘油及气体分析数据）及 依据（历次的检修、调试、试验情况良好）的情况下，适当延长或缩短（如果数据不良也可能缩短）检修周期，根据设备的运行工况和绝缘状态进行检修的一种做法。

1.2 现状

就目前形势来看，检修工作想要很好地开展下去，还是存在很大的问题的。主要原因有二：一是因为某些管理部门并没有把对电气设备的定期检修纳入考核之中，只是强调一些规程是否执行到位；二是因为管理者本身的问题，不懂得跳出规定，不想给自己找多于的事情做，只是做好本职工作。这两个原因是检修工作不能很好开展的最大的阻碍。

2 继电保护实施状态检修的客观条件

对于传统的继电保护、安全自动装置及二次回路接线的检修是存在着一些局限性的。传统的保护检验规程是根据静态型继电器设计的，但现在大多使用的是数字式保护，数字式保护和传统的保护不尽相同，其使用的检修规程也和传统的不一样，而且传统的保护检验规程也并没有考虑到数字检验的特点，所以对于数字式保护就不能继续用传统的检修规程了。

而且就当前的状况来看，讓设备停止运行来检修是比较困难的。其主要原因就是电网主接线的方式，想要让设备停止运行得到全面的检修更是难上加难。而且在实际情况中，一台半断路器接线方式的线路保护想要停电检修，其要突破的阻碍有太多了，涉及到的范围也太广了，停电检修一次，要克服很多困难，并且克服了这些困难，还不一定能够定期检修。付出的代价太高了。

很多时候停电检修涉及到多个方面，所以会选择带电校验保护，但实际上带点校验保护是具有一定的风险的。所以，在实际操作过程中，设备能够按照相关规定完成全面检修是十分困难的。这不仅是对于传统保护而言的，更是对于数字式保护而言的。数字式保护依赖于软件编程，而它的特性也很大程度上取决于软件编程，其检验规程也是根据其特性而定的。传统的检验规程所确定的那些合理的检验项目，在新技术中是不太适用的。就以数字式保护为例，其本身的自检功能就已经很强了，能够对设备状态进行一个比较可靠的诊断，不需要再人为地去停电检修。这样一来，检修的效率得以提高，检修所要花费的代价也大大缩小，设备也能够得到定期的检修，安全能够得到保障，在投入使用时也能够放心。

3 继电保护状态检修模式分析

3.1 正常状态

如果设备处于正常状态，那它的各项指标都会非常正常，不管是运行状态，还是各种检测数据都是非常正常的。当然，在检测中并不是每项数据都非常完美，某些数据还是可能会存在偏差，但这都是在正常范围内的，并不会影响设备的运行，所以设备还是处于正常状态的。

3.2 可疑状态

设备处于可疑状态是非常不稳定的。在这种状态下，设备的运行状态可能会出现问题也可能不会出现问题。这种状态在检测中，主要有三种表现：第一种找不到具体的原因，但设备的运行状况就是不正常；第二种检测到的某一项数据表明可能会异常；第三种异常已经存在，只是没有表现出来或表现得不明显。一旦出现了上述几种情况，检修人员就需要做进一步的排查了，及时处理，及时预防，避免造成更大的损失。

3.3 可靠度下降的状态

这种状态是比可以状态要表现得明显的状态，能够很明显地发现异常状况。在这种情况下，一般而言是可以判断出具体是哪一个部位出现了问题，不过为了在处理时能够更加有针对性，检修人员也可以做进一步的排查，明确出现异常的原因，然后有针对性地采取措施处理。当设备处于可靠度下降的状态时，只要及时采取了措施，就不会发展成更加严重的状态。

3.4 危险状态

当设备处于危险状态时，顾名思义，已经严重影响到了设备的运行并且随时可能发生事故。这种情况下就需要停止设备的运行了。

根据上述设备的四种状态，可以得出，在对设备状态进行检修时要有一定的规划，不能盲目检验，是要进行管理的。这种管理是非常有必要的，它不仅可以有针对性地对设备进行检修，还可以制定出一个管理计划，在实践中积累经验，也可以逐渐尝试突破，让检修变得更加有针对性，实现应该修的时候才修，正常的时候就不检修了，这样一来就可以节省大量的人力物力财力了。除此之外，还可以通过实践，提升专业人员的整体素质，招纳专业人士，扩大专业队伍，让检修人员能够不断学习新知识新技术，电力企业的人员队伍也会更加庞大。

4 微机成套装置分析

本文以高港泵站微机保护系统为例，该保护系统采用的保护测控装置是一整套的，主要是保护枢纽主机。该保护系统的配置：1台WDZ-430 综合保护和1台WDZ-431 差动保护测控装置（每台主机都是如此配备），自2003年投入使用以来，还没有发生过事故，保护效果还是比较好的。该微机综合保护系统，主要结构有5个，分别是数据通信管理机、主变保护、PT 监控保护、进线保护、电动机保护等。

4.1 装置特性

速度：采用先进的32 位嵌入式微处理器，多CPU 结构，以之来提升计算能力和处理速度。

测量功能：采用每周波采样48 点的16 位采样芯片，可将监控量精度、保护量精度、功率、电度分别达到0.2%、1%、0.5%、0.5%，也能提供累计脉冲电度的接入端给装设电度表的用户。

资源：录波数据最多可记录8min，其包括的模拟量、开入量、开出量分别为12、16、12 路，均为每周波48 点，又可记录故障录波的起迄点。

可靠性：全密封嵌入式机箱设计可起到、防尘、抗振动作用；CPLD技术可在抗干扰前提下减少逻辑元件。

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免调试：完善的软、硬件自检，以高稳定、高精度器件保证运行精度。

设计：菜单化显示、操作简便直观，具备人机交互性、显示内容依据相关性和就近性、采用旋转鼠标控制。

4.2 监控装置

该电动机微机保护主要包括过热禁止再启动保护、欠压保护、长启动保护、低电压保护、零序过流保护、正序过流保护、速断保护、差动保护等。

（1）差动保护：采用”比率制动原理”避免干扰，同时也有CT 断线闭锁功能。其保护判据为：差动电流Icd 和制动电流Izd 分别体现为I 机端和I 中性点的和与差。以差动电流Icd≥差动速断整定值Isdd 作为差动速断的动作判据，以Izd>比率制动特性拐点电流Iz 时Icd≥差动启动值cdi+比率制动系数k（Izd-Iz），Izd< 时Icd≥cdi>

（2）速斷保护。采用比较保护整定的速断定值与采集A，B，C 三相的电流值的方式完成，一旦实测值大于定值，保护动作即可跳闸。其将原定值设置为电动机启动过程中速断定值，启动完成后自动降至原定值一半。

（3）过热保护。该装置考虑到了一系列效应，能够对不同的反时限特性曲线加以模拟，一旦实测电流值超过过热定值，就可在预定时间后做出反应。

（4）低电压保护。启动低电压保护延时的条件是低电压保护定值同时大于电动机的三个相间电压，后者以计算输入的三相相电压得出。

4.3 缺陷及处理

（1）在试验时，通常系统显示的值和实际值之间是有一点误差的，所以在调试保护系统之前，还需要做一个校准，但这个校准也是有一个范围的，如果测量值没有超出±0.5%的范围，保护值没有超出±2.5%的范围，是不需要校准的，因为这是属于正常的波动范围，是正常现象。但是，一旦超过了，就需要马上校准了，不然影响会有点大。

（2）在进行电流量的保护调试时，需要控制好相位角度。一般而言，相位角度应该设置成机端相位角度为0°中性点相位为180°，这中设置才是正确的相位角度。

（3）在低电压保护实验中，会出现三相电压降低到整定值，经延时保护不动作的现象。这种情况极大程度是因为装置采集的断路器断开了，而且首要判据也显示是断路器合闸，这个时候输入断路器合闸时的信号就可以了。

（4）实验时要注意保护判据的正确运用，保护判据并不一定完全正确，也会出现错误的情况，如果在错误的情况下，将之当成正确的，那么引起的问题可就大了，会误认为设备出现了故障，然后就开始去具体检修，这样浪费的人力物力财力就太多了。

（5）在调试好之后，还要检查是否合格，检查之后还要对一些关键数据进行复查，避免在具体应用中出现故障。

4.4 故障

（1）CPU插件出现故障，插件和背板接触有问题，显示DSP 控制板和CPU 插件之间通信中断。

（2）鼠标操纵异常，在操纵保护装置时出现一定的问题，导致难以操纵或不能操纵。

（3）设计出现问题，跳合闸操作箱设计有问题，这个出现了故障之后，就导致跳合闸失控。

（4）保护装置集中装设在中控室，各个机组离中控室的距离都比较远，传送过来的信息也因为距离过远有所损失，所以数据的误差也比较大。

（5）通信接口不匹配，监控上位机和微机保护装置不是同一个厂家，为了连接这两个装置，需要使用转换器，但是转化器的使用给日后的检修又带来了阻碍。

参考文献：

[1]李智.微机保护装置控制回路缺陷分析[J].农村电气化，2010（03）.