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1、京津唐电网继电保护装置异常停运分析Analysis of Accidental Outage of Protective Relays in Beijing-Tianjin-Tangshan Power Network王立新杨心平王宁牛四清【摘要】对 1997年京津唐电网 220 kV系统继电保护装置异常停运的各种情况进行了统计，分析了造成保护装置故障的各种原因。针对京津唐电网现存问题，提出了缩短故障处理时间的具体措施。【关键词】继电保护异常措施分析AbstractAccording to the statistical material of accidental outage of pro
2、tective relays in 220 kV system of Beijing-Tianjin Tangshan-power network in 1997, the causes of protective relay failurts have been analyzed in this paper, To solve the problem of protective relay in Beijing-Tianjin-Tangshan power network, the practical measures are presented to minimize fault clea
3、ring time.Key wordsprotective relayaccidentmeasureanalysis继电保护是电网的一个重要组成部分，它对电力系统本身及重要用户的安全运行影响很大，对于因继电保护装置本身故障造成的保护异常停运，有的因未及时处理，最终导致停止了供电，这都严重影响了电网的安全稳定运行。因此，消除保护缺陷，减少其异常停运的时间是十分重要的。为此，对 1997年京津唐电网异常停运的所有原始数据进行了分类统计，并分析其原因，提出了具体措施。1保护装置故障类型分析1997 年京津唐电网继电保护装置故障类型统计如表 1所列。1997 年京津唐电网 220 kV及以上系统线路保
4、护装置发生故障 342次，造成保护装置异常停运时间达 8 932 h。从表 1统计数字来看，占前 4位的停运原因分别是：“元器件损坏”、“通道问题”、“瞬时缺陷”、“电源问题”。且分别占故障总次数的 29.53%、24.27%、12.57%、9.94%。合计占 76.31%，造成保护退出运行长达 8 135.5 h，严重威胁了电网的安全稳定运行，不容忽视。表 1保护装置故障类型统计故障类型 故障次数 故障时间 占故障总 平均每次/h 次数的百分数/%停运的时间/h元器件损坏 101 4 446 29.53 44.02通道问题 83 2 965 24.27 35.72瞬时缺陷 43 116.5
5、12.57 2.71电源问题 34 608 9.94 17.88接触不良 22 185 6.43 8.41继电器问题 8 101.5 2.34 12.69焊接问题 6 200 1.75 33.33接线问题 5 68 1.46 13.6其它问题 40 242 11.70 6.05总计 342 8 932注：*指检查直流接地、TV 断线、电压抽取不正常、硅整流不好、一次设备问题等原因。 1.1元器件损坏“元器件损坏”原因造成保护停运占首位，元器件是指各类装置的芯片、晶体管、电阻、电容、功放管等，其易损坏的主要原因是制造厂家对产品质量把关不严。有关部门应要求厂家加强对元器件的筛选和整机通电实验，完善
6、出厂前的各种调试，且在选择元器件过程中，不能只为了压低产品成本，而降低元器件档次，更不能以次充好。另外，保护装置的抗干扰能力差，当前 220 kV系统保护装置主要由静态型器件组成，尤其是微机保护中元器件的工作电压低，易受干扰，造成元器件损坏或工作状态失常。现场在屏蔽及接地方面存在不少问题，影响保护装置的正常运行。1.2通道问题“通道问题”造成高频保护装置的异常停运也占相当大比例。高压输电线路的高频保护依靠两侧收发信机传输、交换信号，以此判断是否动作出口，收发信机是通过高频通道即高压输电线路传输高频信号。与其它通信系统相比，电力线载波通道所受的干扰信号种类多，幅度大、持续时间长。尤其在系统发生近
7、故障点的区内、外故障时，通道的干扰情况很复杂，难以定量描述。分析其原因，主要有以下几方面：(1)受外力破坏和天气变化。如雷雨、潮湿气候时，通道衰耗大等，影响了保护装置的正常运行，导致保护停运。(2)保护通道间耦合过来的电平干扰信号过大。(3)当高频通道出现异常情况，没有精确的测试仪器，不能及时准确分析判断和处理，使通道不能立即恢复正常。(4)通道异常的情况复杂多样，造成保护停运的时间较长。1.3瞬时缺陷“瞬时缺陷”情况是指保护装置发装置故障等异常信号时，经复位或断电即恢复正常的缺陷类型。如当环境温度不稳定时，装置发告警信号：在夏天，温度高，不开空调时，芯片及元器件工作状态异常，导致保护装置瞬时
8、发告警信号；当打开空调，冷却降温后，又恢复正常。在雾大及雷雨潮湿的天气，线路衰耗增加，高频对试不正常，致使保护装置退出运行，检查保护装置无任何问题，未作任何处理；当雾气消失及天气正常后，装置很快恢复正常。有的微机保护装置，当“有报告”灯亮时，不能复归；停掉直流后，再重新投入，即恢复正常。1.4电源问题“电源问题”情况主要指装置电源插件损坏，损坏原因主要是电源本身的质量问题，许多电源经不起长期运行要求。另外，大部分保护装置的电源无资料和图纸，使现场无法修复。2主要继电保护装置故障率统计分析1997 年京津唐电网继电保护装置故障率统计如表 2所列。表 2主要保护装置故障率保护装置类型 故障次数 故
9、障时间 /h占故障总次数的百分数/%平均每次停运的时间/h11 型微机 53 1 032.5 20.55 19.48CKF-1(1A) 31 223 12.02 7.19LFP-901 13 104 5.04 8YBX-1(1K) 33 379 12.79 11.48SF-600/500 14 420 5.43 30.00GSF-6A/B 3 236 1.16 78.67载波机 44 1 687 17.05 38.34音频接口 23 634 8.91 27.57相差高频 17 196 6.59 11.53JCFB 3 900 1.16 3007SL32(C) 6 98.5 2.33 16.42
10、LFCB-102 2 4.5 0.78 2.25PLS 和 TLS 3 40 1.16 13.33其它 13 208.5 5.04 16.04总计 258 6 163注： 指 JJL-21、CKJ-1、CJ-1 及辅助保护(失灵、非全相)等。2.111 型微机保护从表 2统计数据中可以看出，11 型微机保护装置故障次数最多，京津唐电网绝大多数 220 kV线路都设有 11型微机保护，在所有配置的线路保护中，套数最多。分析其故障原因，主要有以下几方面：2.1.1电源问题大多数静态保护采用的是逆变电源，在波纹系数和抗电源波动影响方面，性能较好，但工作可靠性略差，尤其是在长期通电时，容易损坏。2.1
11、.2抗干扰方面微机保护有很强的自检功能，对外部干扰感受的灵敏度较高，自检不对时，即发告警，因此，防误动能力增强。但由此又产生了新的问题，在系统波动、瞬时性干扰时，即发装置告警信号，造成保护停运，检查保护装置时，本身又没有问题。2.1.3元器件方面元器件(含插件的芯片)损坏造成微机保护停运的次数也较多，如果加强器件的选用和芯片的筛选，严格做好出厂前的整机通电试验和落实现场的接地问题，此类问题可随之减少。2.1.4接触方面芯片是微机装置插件上的主要元件，大多插在芯片座上，虽便于维护更换，但若材料和工艺上不能保证，更易造成接触不良。2.2收发信机从表 2统计数据中可以看出，收发信机造成的高频保护停运
12、累计次数为 50次，分别占所有故障次数的 12.79%、5.43%、1.16%。累计占到19.38%，仅次于 11型微机。高频保护专用收发信机利用高压输电线路这一电力系统特有的载波通道，同高压线路继电保护装置一起构成输电线路全线速动的主保护。近年来，利用高压线路构成的双高频保护已成为国内电网的主要配置方式。同其他高压线路继电保护装置相比，高频收发信机发展相对缓慢，高压线路保护已全面进入微机化时代，而现场运行的高频收发信机依然停留在集成电路为主的时代。2.2.1工作特点由于收发信机作为高频保护的重要部分，诸多的干扰因素影响了收发信机的正常工作。收发信机的工作方式不同于其它通信系统，它处于各种强干
13、扰因素的作用中，在电力系统无故障的正常情况下，干扰相对来说较小，基本处于待命状态。在系统突然发生故障的瞬间，它要在比正常时严重几倍的干扰情况下，及时启动，并完成收、发信，把保护动作信息准确送至对侧高频保护装置，这就要求收发信机具有良好的抗干扰性能。否则，每一种干扰都有可能在这种连续的时间间隔中，造成信号的误发、误收，导致保护错误判断，以至以误动。收发信机受干扰的情况虽复杂，但主要通过传导和耦合传播。2.2.2干扰源收发信机安装在变电站控制室中，一般与线路保护装置装在一面屏上，处于弱电工作状态。但变电站周围的强烈放电，各种倒闸操作所产生的电弧以及周围继电器触点开、闭时的放电，都通过电磁场空间辐射
14、的方式干扰收发信机。其解决方法，是采用屏蔽及良好的接地来抑制干扰。从现场的实际情况来看，在采用屏蔽及两端接地，接地铜排的设置及安装，装置外壳、线圈屏蔽层、电源入口及抗干扰箱的接地到整个机柜的接地等方面，较为有效地抑制了干扰，但仍存在问题，有待于进一步解决。收发信机的直流供电系统(220 V 或 110 V)在变电站中分布广、支路多，各类空间电磁干扰(例如变电站周围的放电及倒闸操作时的电弧产生的干扰)在导线中相互叠加，形成较强的干扰电动势，这都影响到收发信的正常工作。高频通道的高压输电系统，其爬电、放电、电晕、雷电等均会对收发信机特别是收信部分造成较大干扰。从 3种收发信机在京津唐电网的实际运行
15、情况看，这 3种收发信机均不同程度地存在电源问题，都无完善的自检回路，不能实现对通道运行状况的连续监视和检测，对高频通道录波解决的不理想，易受外部环境影响，尤其在秋冬两季的大雾天气，由于通道衰耗增大，收信电平不符标准，造成高频对试不正常，最终使高频保护停运。YBX-1(1K)系列在京津唐电网运行套数最多，问题也较多。1995 年曾造成京津唐电网纵联保护大面积误动。对其存在问题，华北电力调度局曾下发华北调局(1995)64 号文，在华北电网各单位实行整改措施。就整改后的运行情况看，整改工作取得了一定效果。从 1997全年统计结果看，该系列收发信机的各类收发信机异常及故障情况仍时有出现，主要在以下
16、几方面：(1)电源元器件损坏、印刷电路板烧毁、有时无法自启动，电源突然消失时，关、开一次电源即正常等。(2)有些装置调试不当，导致收、发信电平不符合要求。(3)晶振插件电容击穿、功放管损坏。(4)逻辑插件、接口继电器损坏。(5)有的插件接触不良。2.3复用载波机及音频接口由于复用载波机问题造成的保护停运时间最长(见表)，累计达 1 687 h，而且次数也较多。目前 220 kV及以上主网线路均按要求配置了双套纵联保护，而载波通道有限，故相当数量的保护通信方式采用复用通信通道，载波机放置在通信机房，而许多通信机房无人值班，因此常发生下列问题：(1)在无人值守的通信机房，只能将载波机告警信号引至中央信号，但由于涉及到保护与通信两个专业，当出现载波机告警时，需要两个专业的技术人员同时去现场检查，往往延误时间较长，影响了保护的正常投入。(2)复用载波机大多为进口组装设备，一些通信人员对怎样更好地应用于保护装置认识不足，加上高频通道测试仪器陈旧，影响了对异常情况的分析判断。因音频
