【基于一次RCS—978主变微机保护异常的运行探讨】微机监测异常曲线分析

来源:读后感 发布时间:2019-07-03 点击:

  【摘 要】变压器保护运行情况直接关系着主变压器的安全、可靠运行,运行值班员必须认真掌握其特点和异常应对措施。本文就一起RCS-978主变保护缺陷,对其行为分析,希望能对运行人员事故分析有所启发,对日后运行维护工作有所帮助。
  【关键词】管理板;微机主变保护;运行分析;自产零序
  1 引言
  RCS-978数字式变压器微机保护是现在比较常见的变压器微机保护。笔者作为一名变电运行技术管理者,平时参与现场技术管理工作,参与变电站日常规程的制定,在实际工作中遇到了一些关于该保护的问题。现通过实际案例分析,对微机保护设备异常防范提出了自己的建议。结合几年来运行经验,就该保护装置的概况及在应用中的运行注意事项作简单的论述。
  3月2日某220kV变电站后台监控机音响不断,后台监控机频繁报“#1主变A套保护RCS978ZJ管理板Ⅰ侧后备保护启动动作”、“#1主变A套保护RCS978ZJ管理板Ⅰ侧后备保护启动复归”。运行人员检查#1主变保护装置面板并无异常告警信息。综合现场情况后,上报紧急缺陷。后经检修人员现场检查,#1主变A套保护自产零序电流异常,判定#1主变第一套保护硬件故障,#1主变第一套保护保护暂不可投运。3月3日将#1主变三侧停役,修试人员更换了新的管理板及CPU板,经各侧开关传动试验正常后#1主变投运。
  2 异常运行分析
  RCS-978数字式变压器保护适用于500kV及以下电压等级,需要提供双套主保护、双套后备保护的各种接线方式的变压器。它采用32位微处理器加双DSP的硬件结构,三个CPU并行工作,32位微处理器负责出口逻辑,两个DSP负责保护运算。
  RCS-978主变微机保护装置硬件结构,如图1所示。
  装置的工作过程如下:电流、电压首先转换成小电压信号,分别进入CPU板和管理板,经过滤波,AD转换后,进入DSP。DSP1进行后备保护的运算,DSP2进行主保护的运算,结果传给32位CPU。32位CPU进行保护的逻辑运算及出口跳闸,同时完成事件记录、录波、打印、保护部分的后台通讯及与人机CPU的通讯。管理板工作过程类似,只是32位CPU判断保护启动后,开放出口继电器正电源。另外,管理板还进行主变故障录波,录波数据可通过通讯口输出或打印输出。
  CPU板和管理板是完全相同的两块插件,完成滤波,采样,保护的运算或启动功能。出口和开入部分由3块开入开出插件构成,完成跳闸出口、信号出口、开关量输入功能,开关量输入经由24V光耦。
  保护装置正常运行时,液晶屏幕显示为主变接线图及相关运行参数。“运行”灯亮,“报警”灯、“跳闸”灯灭。当装置自检发现不正常时发告警信号,“报警”灯亮。信号分两种:当CPU检测到装置本身硬件故障时,发装置闭锁信号,告警的同时将装置闭锁,保护退出,并将“运行”灯熄灭。当CPU检测到装置长期启动、不对应启动、内部通信出错、TA断线或异常、TV异常等情况时,装置发告警信号,此时装置不闭锁,还可以继续工作。
  该变电站#1主变微机保护按照双重化原则配置,第一套和第二套微机保护均采用南瑞继保RCS-978变压器成套保护装置,除励磁涌流判别原理不同外(第一套采用二次谐波闭锁原理,第二套采用波形判别闭锁原理),其他保护配置相同。零序I、II、III段使用自产零序电流,“零序方向判别用自产零序电流”控制字为“1”,即方向元件所采用的零序电流是自产零序电流。
  本次缺陷造成影响导致变电站主变压器停运,究其原因是由于管理板异常,造成采样值紊乱,波动较大,自产零序电流频繁超越返回保护启动定值,造成管理板启动元件频繁启动/复归。动作时,已造成装置出口正电源开房。而装置面板并未出现其他异常信号灯,液晶面板也无异常显示。
  如图1所示,当电流数据经管理板低通滤波器、A/D转化器、DSP3(DSP4)进行保护运算后,将结果传给CPU2。当这一环节上采样元件出错时,即会造成CPU2得到不正确的数据,造成CPU板相应的保护元件开放。若此时CPU板故障或发生穿越性故障,可能造成保护误动。
  此次设备缺陷,其隐蔽性在于管理板数据出错而但是装置未发告警信息。根据南瑞系列保护装置特点,装置出现异常时,会发出告警或闭锁信息,其中当 CPU 检测到装置长期启动、不对应启动、传动试验报警、装置内部通信出错、面板通讯出错、TA断线或异常、TV 异常时,发出装置报警信号。此时装置还可以继续工作。而此次设备异常的特殊性在于“保护启动”频繁动作/复归与“长期启动”、“不对应启动”不是同一类故障类型。
  (1)“长期启动”是指启动元件启动时间超过10s,而“保护启动”频繁动作/复归未达到10s的延时,故不会出现装置报警。且在大电网中,由于外部故障等原因而造成在一段时间内装置频繁启动也并不少见,所以对于此类型“保护启动”动作/复归无法断定是装置内异常。
  (2)“不对应启动”是指CPU板动作而管理板未动作。装置管理板设有不同的启动元件,启动后开放出口正电源,同时开放 CPU板相应的保护元件。只有在管理板相应的启动元件动作,同时 CPU板对应的保护元件动作后才能跳闸出口;否则无法跳闸。管理板的启动元件未动作,而CPU板对应的保护元件动作,装置会报警,发“不对应启动”不会出口跳闸。此异常刚好与“不对应启动”相反,管理板启动元件动作,而CPU板未动作。所以装置也不会报“装置告警”。
  综合以上两点,依靠装置自身来判断“#1主变A套保护RCS978ZJ管理板Ⅰ侧后备保护启动”频繁动作/复归存在困难。对于现场运行人员来说,是需要依靠运行经验和对设备状态的把握来进行分析和判断的。
  3 应对措施及解决方案
  在缺陷发现时,只局限于判断为“装置频繁启动”的表象,依据厂家提供的处理方案,“管理板I侧后备保护启动”,此异常无须处理,则会导致错过发现设备缺陷的机会,若同时CPU板故障或因穿越故障满足某后备保护元件动作条件,可能造成保护误动,而造成主变跳闸,乃至大面积停电事故。
  对于现场运行人员来说,此时可通过对比管理板和CPU板的采集数据,或对比另一套保护的采集数据来作出判断。RCS-978装置中提供了管理板和CPU板的交流量采样值,如图2所示。
  进入装置内分别找到CPU板的交流采样值和管理板的交流采样值,并对发生异常的后备保护进入相应界面进行查看。如220kV侧后备保护启动,进入I侧电流电压采用查看,如图3所示。
  对比CPU板与管理板中自产零序电流数值,即可发现管理板与CPU板采集量不对应的情况。在对比CPU版内自产零序电流值,可以判断电流数据采集应无异常,故障存在于管理板内部。对于双套配置的变压器保护,可通过对比第二套保护装置来判断,减少误判断的概率。
  另外,一般保护装置当依赖其做判断的电气量发现异常时,会采取自我保护措施防止误动。如光纤保护“通道故障”自动退出依赖通道的主保护,电压异常会闭锁距离保护、方向保护或其他依赖电压做出判断的保护。对于“零序电流(电压)异常”的情况,建议厂家增加RCS-978主变微机保护“自产零序电流(电压)”与“外接零序电流(电压)”不一致的判断。对于此类型故障可以置为“装置告警”,闭锁依赖“自产零序电流(电压)”启动的相关保护元件,或故障时改为采用“外接零序电流(电压)”。
  4 结束语
  从保护装置研发厂家来说,要保证继电保护本身原理、技术的正确性和先进性,运行维护的方便和实用性,装置质量的高度安全、可靠性。但要达到较高的稳定运行水平,除上述装置本身素质外,现场还要创造必要的条件,采用可行的经验作为辅助判断,运行维护行为也应按相关运行规程执行。如果两方面结合得好,才能保证保护装置的正常平稳运行。本文的分析结果是在特定的故障类型下得出的,故障类型发生变化或外部环境不一样,保护的动作行为也有所不同,谨为同行提供一些启发。

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