安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
摘要:在牽引變電所的日常運行中,繼電保護作為尤為關鍵的組成部分之一,發揮著安全屏障功用,可以檢測各種故障及異常狀況,并及時反應安全問題,盡可能地減少損失,同時推動電力行業的進一步發展。然而,一旦繼電保護發生故障,則會影響到牽引供電的穩定性。為此,本文從繼電保護出發,針對牽引變電所當前的常見故障,探討了相應的應對策略。
關鍵詞:繼電保護;牽引變電所;故障及策略
伴隨社會經濟的增長,城市化進程也在持續進步。同時,國內電力事業也在飛快發展,用電安全性也備受關注。而為其配套安裝的繼電保護體系則發揮著至關重要的保護作用,為了促進國內城市經濟的發展,則多方面分析常見繼電保護體系故障,并提出的處理對策,進而結合現代化的技術來提高供電穩定性、避免故障發生便顯得很有意義。
作為一種安全自動類型裝置,繼電保護裝置主要包含繼電器、其余輔助元件。通過該類裝置,可以體現出電氣元件方面的故障及異常運行狀態,并做出斷路器跳閘或外發信號。在牽引變電所,常見繼電保護作為重要的組成部分,發揮著的作用。通過繼電保護裝置,可以自動檢測故障、報警、保護切斷,維護牽引供電體系的安全運行。所以,為了牽引供電體系安全運行,則應積極完善繼電保護裝置、多方面去除繼電保護故障,進而保證牽引供電的可靠性。
2.1 隱形故障
顧名思義,隱形故障一般是指繼電保護發生的不能輕易被發現的故障或問題。在很多突然發生的巨大繼電現象、牽引變電所嚴重運行故障均以這類隱形故障為根源性原因。這種故障存在一定的特殊性,主要的發生就是在外界種種因素的影響下,長時間累積變化而造成的,也就是從量變逐步轉化發展為質變而帶來的。在眾多隱形故障中,很經典的案例情況就是在牽引變電所的長時間工作下,各種設備逐步發生老化現象。但是,在實際的運行中,這種故障短期內并不會有問題出現,也并不會干擾、影響到各種設備。但是,經過很長一段時間的運行后,各種設備便會不斷老化,而影響到整個體系運行的精度、效率、靈敏性等,從而表現出該類繼電保護體系故障,而引起大規模的不良故障現象。所以,針對牽引變電所,應注重繼電保護方面的隱形故障,注意定期定時做好檢測、維保工作,并認真按標準或規程展開工作。
2.2 運行故障
在當前的牽引變電所,供電體系繼電保護運行故障屬于常見、具有破壞性的一種繼電保護故障類型。在牽引變電所當中,各種繼電保護裝置均有可能會呈現該類故障。譬如,在變電站電網長期的運行中,便會呈現各種線路發熱現象,而迫使局部呈現異常溫度情況,從而有可能會降低繼電保護所發揮的功能。在牽引變電所的眾多繼電保護類型故障中,常見的便是牽引變電所內部的電壓互感器呈現出的二次電壓回路運行故障。在繼電保護裝置上,電壓互感器作為很重要的組成部件,直接關乎著電力二次體系的整體運作效果。以上故障的主要原因大多數是習慣性電力機械失誤操作而造成的短路。針對電壓互感器而言,錯誤的接地方式、重疊的繼電保護電壓而帶來的電壓相位改變等也會帶來該類故障。
2.3 裝置故障
從繼電保護裝置角度上看,主要的故障原因就是選用繼電保護設備本身有缺陷。比如,元件不夠準確、不合格等;選用繼電保護并不適合,而在不和諧、不合適的情況下造成的故障。從設施缺陷上看,主要表現在整個繼電保護體系設施呈現整體故障、各種零部件及元件呈現故障。同時,長期使用、未及時更新、忽視繼電保護必要的檢修工作等,均有可能會迫使繼電保護體系裝置呈現整體故障。此外,牽引變電所在購置繼電保護體系裝置時,若未嚴格做好必要的檢驗及刪選工作,選用劣質裝置也會帶來繼電保護故障。同時,各種繼電保護體系裝置所用的零部件、元件均應滿足精度、質量等方面的標準要求。一旦采用不達標零部件,則會迫使內部元器件呈現不穩定、發熱、設計不當等情況,而增加繼電保護裝置整體故障率。此外,若牽引變電所內部的繼電保護裝置無法匹配電力系統,所選繼電保護裝置也很難結合到牽引變電所體系,則即便用的是高精度、優異靈敏性的繼電保護裝置,也無法很好地起到作用,并提升故障率。針對牽引變電所而言,繼電保護裝置呈現的本身故障以開關保護設備未正確選用所造成的繼電保護類型故障常見。
3.1 引入現代化的繼電保護技術及設備
在牽引變電所,很多大型事故均主要由隱形繼電保護故障造成的。但當前還很難發現隱形繼電保護故障,所以,便應多方面提升繼電保護技術。針對繼電保護體系而言,許多元件均較敏感。當外界環境改變時,便會致使繼電保護裝置呈現程度各異的故障,并程度各異地損壞保護設備。為了降低繼電保護體系運行故障概率,則應強化設備抗外界干擾的性能,并控制牽引供電體系中的安全可靠運行。這樣便應強化軟硬件的整體抗干擾性,有成效結合以上兩個方面,來盡可能地減少繼電保護裝置整體故障概率,進而維護牽引供電體系的穩定、安全、可靠運行。此外,伴隨科技的飛快進步,牽引變電所內部的繼電保護體系也越來越數字化、人工智能化、自動化。所以,便應積極引入現代化的技術設備,來更準確地辨別、找出隱形故障,以維持牽引變電所整個繼電保護體系得以正常運行。
3.2 細致記錄故障原由
在當前的牽引變電所內,具體運行繼電保護裝置時,常常會呈現形式豐富多樣的故障。為了提供給維修人員更多的處理經驗,則應注意詳細、準確地細致記錄下來現場人員分析得出的繼電保護裝置體系故障的原由、形式等。再細心觀察故障,來強化記錄故障方面的作用,提供給維修人員更多有用的處理依據。在具體的故障記錄中,關鍵的就是準確記錄下來故障準確原由,并多方面分析故障原由,進而為提出處理措施所需的關鍵參考依據,以提升維修效率。另外,還防止了在維修繼電保護裝置中所消耗的人力、財力及需要的時間,從源頭上提升故障處置效率及質量。
3.3 直接處理故障
通過直接處理法,會在發生繼電保護體系故障時,有針對性地直接采取的處理措施。該類方法一般適合突發、緊急現象。例如,當繼電保護元件呈現故障,但是卻暫時缺少可供代替的元件,所以,為了防止該類故障帶來損失,則可通過直接處理法,來臨時替換裝置。此外,倘若不能用化的檢測儀器直接檢測出來繼電保護裝置發生的故障,并且確定不了問題發生的地方,又或繼電保護裝置并不匹配牽引變電所內部的電力體系,則可以考慮直接處理法來予以處置。
3.4 保養維修及更換元件法
從繼電保護裝置角度上看,針對零部件或元件所發現的問題而帶來的故障,便應注意定期定時地檢測、維修、保養牽引變電所內部的繼電保護。在長期持續的工作下,在牽引變電所元器件使用環境條件及壽命、外界環境的改變等種種原因下,則容易迫使繼電保護裝置發生失靈、老化。所以,在牽引變電所,便需要有關的維護人員注意定期維修檢查繼電保護體系,以避免繼電保護呈現出大型運行故障。此外,在日常的檢修、維護中,一旦發現部分元件呈現嚴重問題,則應及時及時予以更換,來保障繼電保護體系得以正常發揮性能,并保障可靠度。
3.5 優化管理系統
在牽引變電所,應及時完善整個管理系統,做好繼電保護方面的驗收試驗,并且定期檢驗、補充檢驗。同時,還應明確責任到人,建立完善的故障分析、匯報、處理等方面的制度,以及時處理繼電保護故障。此外,還應規范操作標準原則及方法,以教育、經驗交流等,來促進相關工作人員不斷增強業務能力,以防人為失誤而帶來繼電保護故障,嚴禁誤整定、誤碰、誤接線。
4.1 概述
基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境場景等需求，實現數據一個，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收警報，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。
4.2 應用場所
適用于電信、金融、交通、能源、醫療衛生、文體、教育科研、農林水利、商業服務、公用事業等行業變配電運行維護系統的新建、擴建和改建。
4.3系統結構
系統可分為四層：即感知層、傳輸層、應用層和展示層。
感知層：包含變電所安裝的多功能儀表、溫濕度監測裝置、攝像頭、開關量采集裝置等。除攝像頭外，其它設備通過RS485總線接入現場智能網關RS485端口。
傳輸層：包含現場智能網關和交換機等設備。智能網關主動采集現場設備層設備的數據，并可進行規約轉換，數據存儲，并通過交換機把數據上傳至服務器端口，網絡故障時數據可存儲在本地，待網絡恢復時從中斷的位置繼續上傳數據，保證服務器端數據不丟失。
應用層：包含應用服務器和數據庫服務器，若變電所數量小于30個則應用服務器和數據庫服務器可以合一配置。服務器需要具備固定IP地址，以接收各智能網關主動傳送過來的數據。
展示層：用戶通過手機、平板、電腦等多終端的方式訪問平臺信息。
4.4系統功能
用能月報支持用戶按總用電量、變電站名稱、變電站編號等查詢所管理站所的用電量，查詢跨度可設置為月。
4.4.2站點監測
站點監測包括概況、運行狀態、當日事件記錄、當日逐時用電曲線、用電概況。
變壓器狀態支持用戶查詢所有或某個站所的變壓器功率、負荷率、等運行狀態數據，支持按負荷率、功率等升、降序排名。
運維展示當前用戶管理的有關變電所在地圖上位置及總量信息。
配電圖展示被選中的變電所的配電信息，配電圖顯示各回路的開關狀態、電流等運行狀態及信息，支持電壓、電流、功率等詳細運行參數查詢。
4.4.6監控
監控展示了當前實時畫面（直播），選中某一個變配電站，即可查看該變配電站內信息。
電力運行報表顯示選定站所選定設備各回路采集間隔運行參數和電能抄表的實時值及平均值行統計。
對平臺所有警報信息進行分析。
任務管理頁面可以發布巡檢或消缺任務，查看巡檢或消缺任務的狀態和完成情況，可以點擊查看任務查看具體的巡檢信息。
用戶報告頁面主要用于對選定的變配電站自動匯總一個月的運行數據，對變壓器負荷、配電回路用電量、功率因數、警報事件等進行統計分析，并列出在該周期內巡檢時發現的各類缺陷及處理情況。
4.4.11APP監測
應用場合 | 型號 | 外觀圖 | 型號、規格 |
變電所運維云平臺 | AcrelCloud-1000 |
| AcrelCloud-1000變電所運維云平臺基于互聯網＋、大數據、移動通訊等技術開發的云端管理平臺，滿足用戶或運維公司監測眾多變電所回路運行狀態和參數、室內環境溫濕度、電纜及母線運行溫度、現場設備或環境場景等需求，實現數據一個，集中存儲、統一管理，方便使用，支持具有權限的用戶通過電腦、手機、PAD等各類終端鏈接訪問、接收警報，并完成有關設備日常和定期巡檢和派單等管理工作。 |
網關 | ANet-2E4SM |
| 4路RS485串口，光耦隔離，2路以太網接口，支持ModbusRtu、ModbusTCP、DL/T645-1997、DL/T645-2007、CJT188-2004、OPCUA、ModbusTCP（主、從）、104（主、從）、建筑能耗、SNMP、MQTT；（主模塊）輸入電源：DC12V～36V。支持4G擴展模塊，485擴展模塊。 |
擴展模塊ANet-485 | M485模塊：4路光耦隔離RS485 | ||
擴展模塊ANet-M4G | M4G模塊：支持4G全網通 | ||
中壓進線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種警報類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； | |
中壓進線 | APView500 |
| 相電壓電流＋零序電壓零序電流，電壓電流不平衡度，有功無功功率及電能、事件告警及故障錄波，諧波（電壓／電流63次諧波、63組間諧波、諧波相角、諧波含有率、諧波功率、諧波畸變率、K因子）、波動／閃變、電壓暫升、電壓暫降、電壓瞬態、電壓中斷、1024點波形采樣、觸發及定時錄波，波形實時顯示及故障波形查看，PQDIF格式文件存儲，內存32G,16D0+22D1,通訊 2RS485+1RS232+1GPS,3以太網接口（＋1維護網口）＋1USB接口，支持U盤讀取數據，支持61850協議。 |
中壓饋線 | AM6-L |
| 三段式過流保護（帶方向、低壓閉鎖）、過負荷保護、PT斷線告警、逆功率保護、三相一次重合閘、低頻減載、檢同期、合環保護、斷路器失靈保護 |
APM810 |
| 三相（I、U、kW、kvar、kWh、kvarh、Hz、cosΦ），零序電流In；四象限電能；實時及需量；電流、電壓不平衡度；負載電流柱狀圖顯示；66種警報類型及外部事件（SOE）各16條事件記錄，支持SD卡擴展記錄；2-63次諧波；2DI+2DO RS485/Modbus；LCD顯示； | |
低壓進線 | AEM96 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3×1.5(6)A，有功電能精度0.5S級,無功電能精度2級；工作溫度：-10℃～+55℃；相對濕度：≤95不結露 |
低壓出線 | AEM72 |
| 三相電參量U、1、P、Q、S、PF、F測量，總正反向有功電能統計，正反向無功電能統計；2-31次分次諧波及總諧波含量分析、低壓出線分相諧波及基波電參量（電壓、電流、功率）；電流規格3x1.5(6)A,有功電能精度0.5S級，無功電能精度2級 |
ADW300 |
| 三相電參量U、I、P、Q、S、PF、F測量，有功電能計量（正、反向）、四象限無功電能、總諧波含量、分次諧波含量（2～31次）；A、B、C、N四路測溫；1路剩余電流測量；支持RS485/LoRa/2G/4G/NB；LCD顯示；有功電能精度：0.5S級（改造項目） | |
無線測溫 | ATE-400 |
| 合金片固定，CT感應取電，啟動電流大于5安培,測溫范圍－50-125℃,測量精度±1℃;傳輸距離空曠150米 |
ATC-600 |
| 兩種工作模式：終端、中繼。ATC600-Z做中繼透傳，ATC600-Z到ATC600-C的傳輸距離空曠1000m,ATC600-C可接收ATE系列傳感器、 AHE等傳輸的數據，1路485,2路警報出口。 | |
環境溫濕度 | WHD |
| WHD溫濕度控制器產品主要用于中高壓開關柜、端子箱、環網柜、箱變等設備內部溫度和濕度調節控制。工作電源：AC/DC85～265V工作溫度：-40.0℃～99.9℃工作濕度：0RH～99RH |
水浸傳感器 | RS-SJ-*-2 |
| 接觸式水浸傳感器，監測變電所、電纜溝、控制室等場所積水情況，工作電源：DC10-30V工作溫度：－20℃+60℃工作濕度：0%RH~80%RH響應時間：1s繼電器輸出：常開觸點。 |
攝像機 | CS-C5C-3B1WFR |
| 支持720P高清圖像，支持分辨率可達到130萬像素（1280*960)內置麥克風與揚聲器具有語音雙向對講功能，支持螢石云互聯網服務，通過手機、PC等終端實現遠程互動和觀看。 |
煙霧傳感器 | BRJ-307 |
| 光電式煙霧傳感：電源正端（DC12V):+12V 繼電器輸出：常開觸點 |
門禁 | MC-58(常開型） |
| 常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度，干接點輸出。 |
配套附件 | ARTU-K16 |
| 常開型；感應距離：30-50mm材質：鋅合金，銀灰色電度干接點輸出 |
KDYA-DG30-24K |
| 輸出DC24V;24V電源 |
總之,在牽引變電所,常見的繼電保護至關重要。只有繼電保護安全,才能維持牽引電力體系的順暢運行。所以,應從繼電保護出發,積極分析常見故障,并提出行之的科學應對策略,以保證整個牽引變電所體系的正常運行。
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[6]安科瑞企業微電網設計與應用設計,2022,05版.
韓歡慶，女，現任職與安科瑞電氣股份有限公司
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