35KV變電站綜合自動(dòng)化改造中常見問題分析及解決方案
隨著電力行業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，實(shí)現(xiàn)變電站的綜合自動(dòng)化改造已經(jīng)成為降低電力系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，衡量電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度高低的重要標(biāo)尺。但在改造過程中會(huì)遇到一些技術(shù)問題，就此作一下分析。
1 遙信信號(hào)的誤動(dòng)與抖動(dòng)問題
遙信信號(hào)直接反映了變電站相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，是電網(wǎng)調(diào)度中最重要的信號(hào)之一，因此，其可靠性、準(zhǔn)確性非常重要。
1.1 遙信誤動(dòng)和抖動(dòng)問題產(chǎn)生的原因
(1)輔助接點(diǎn)不對(duì)位或接觸不良
開關(guān)位置信號(hào)一般直接取自開關(guān)的輔助接點(diǎn)，由于開關(guān)經(jīng)常操作，輔助接點(diǎn)的機(jī)械傳動(dòng) 部分出現(xiàn)間隙，加上開關(guān)動(dòng)作時(shí)的震動(dòng)，造成輔助接點(diǎn)不對(duì)位或接觸不良，引起遙信誤動(dòng)或不動(dòng);輔助接點(diǎn)表面氧化而接觸不良，在接觸的過程中時(shí)通、時(shí)斷，引信遙信短時(shí)間的抖動(dòng)。對(duì)取自二次回路信號(hào)繼電器的遙信，由于一些信號(hào)繼電器的性能不穩(wěn)，在直流電源出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)工作不穩(wěn)定，出現(xiàn)電顫，引起遙信信號(hào)無規(guī)律的誤動(dòng)或抖動(dòng);信號(hào)繼電器觸點(diǎn)不良造成遙信誤動(dòng)或抖動(dòng)。由于以上一、二次設(shè)備的問題而引起遙信誤動(dòng)或抖動(dòng)，可通過對(duì)一次設(shè)備檢修、試驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)解決，而二次設(shè)備的問題比較難發(fā)現(xiàn)，需仔細(xì)檢查、試驗(yàn)，對(duì)于有問題的繼電器要及時(shí)檢修或更換。綜合自動(dòng)化裝置的遙信信號(hào)大多是采集裝置HWJ、TWJ，在運(yùn)行過程中由于裝置自身不穩(wěn)定或裝置電源引起運(yùn)行變位，也會(huì)造成遙信信號(hào)誤發(fā)，這需要提高變電站直流電源的精度。
(2)遙信采集裝置自身的問題
遙信信號(hào)輸入電路設(shè)計(jì)的不合理。遙信接點(diǎn)一般為無源空接點(diǎn)，由采集裝置提供輔助電源(一般為+24V)，從遙信接點(diǎn)到采集裝置需要經(jīng)過較長(zhǎng)的電纜，長(zhǎng)線傳輸會(huì)耦合較大的靜電干 擾，這就要求采集裝置改進(jìn)遙信輸入電路，使其具有較強(qiáng)的抗差模干擾和較好的抗工頻干擾 特性，否則遙信會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)誤或連續(xù)抖動(dòng)。在遙信采集和處理的軟件上，應(yīng)設(shè)計(jì)數(shù)字濾波和軟件去抖功能。
1.2 遙信誤動(dòng)和抖動(dòng)問題的改進(jìn)辦法
(1)采用雙位置遙信
一個(gè)真正的遙信變位信號(hào)，通過兩個(gè)遙信信號(hào)來綜合判別。如從開關(guān)的輔助裝置上取兩對(duì)常開/常閉接點(diǎn)，或一對(duì)常開和一對(duì)常閉接點(diǎn)，也可以取一對(duì)輔助接點(diǎn)，再?gòu)拈g接反映開關(guān)狀態(tài)的設(shè)備(跳、合閘位置繼電器)中取一對(duì)接點(diǎn)，這兩個(gè)遙信信號(hào)通過采集裝置采集，直接傳送到主站系統(tǒng)，由主站系統(tǒng)進(jìn)行邏輯處理，判斷為一個(gè)真正的遙信信號(hào)時(shí)再發(fā)送。此方法能有效地防止遙信抖動(dòng)，也能在一定程度上防止遙信誤動(dòng)。但是這種做法帶來了另一些問題， 一是變電站的遙信量增加了一倍，二是現(xiàn)場(chǎng)的工作量和施工難度增加了數(shù)倍，而且增加了采集裝置的采集和處理負(fù)擔(dān)，也增大了主站系統(tǒng)的處理工作量;同時(shí)給現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試、實(shí)驗(yàn)和今后的維護(hù)工作帶來了麻煩。對(duì)于一些重要或關(guān)鍵的接點(diǎn)可以采用本辦法。
(2)提高遙信輸入電壓
遙信的輔助電源直接取自二次系統(tǒng)的直流電源110V/220，這種方法可以有效地防止靜電干擾 ，但將直流220V通過遙信電纜引入采集裝置，對(duì)遙信的采集、調(diào)試和維護(hù)帶來了安全問題，同時(shí)由于遙信回路的故障可能會(huì)導(dǎo)致直流系統(tǒng)發(fā)生接地等故障，給直流系統(tǒng)帶來了不安全因素。
優(yōu)化采集裝置的遙信采集電路，采用屏蔽電纜傳輸遙信信號(hào)，改進(jìn)軟件功能，這種方法最簡(jiǎn)單、最方便，可以解決大多數(shù)的遙信抖動(dòng)問題。對(duì)于某些經(jīng)常發(fā)生誤動(dòng)或抖動(dòng)的遙信可以采用遙信轉(zhuǎn)換方式或雙位置遙信方式單獨(dú)解決。
2 遙信信號(hào)的實(shí)時(shí)性問題
采用遠(yuǎn)動(dòng)裝置直接采集遙信信號(hào)時(shí)，其實(shí)時(shí)性一般都能保障，但采用綜合自動(dòng)化裝置或通過微機(jī)保護(hù)裝置傳送來的軟遙信，其實(shí)時(shí)性難以保障。這是由于從遙信采集到最后向主站傳送來的過程中的處理、傳送等環(huán)節(jié)太多，造成遙信延時(shí)。這方面目前沒有較好的解決辦法，只好改進(jìn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的采集、處理和傳送的硬件和軟件及內(nèi)部的通訊方式。微機(jī)保護(hù)的遙信信號(hào)以空接點(diǎn)的形式提供，當(dāng)無法提供空接點(diǎn)時(shí)，可提高通訊速率或可用多個(gè)通訊口來與保護(hù)單元通訊，這樣可緩解一個(gè)通訊與太多保護(hù)單元通訊時(shí)的等等延時(shí)問題。
3 遙控動(dòng)作時(shí)誤發(fā)“控制回路斷線”遙信問題
為了判斷開關(guān)操作回路是否斷線，常用將TWJ(跳閘位置繼電器)和HWJ(合閘位置繼電器)的一組常閉接點(diǎn)相串聯(lián)作為遙信的方法判別，但由于兩只繼電器的動(dòng)作時(shí)間難以保持一致，造成在遙控操作瞬間誤發(fā)“控制回路斷線”信號(hào)。這種現(xiàn)象在常規(guī)變電站也存在，但表現(xiàn)只是“ 控制回路斷線”光字牌閃一下而以，然而在變電站無人值班后，誤發(fā)的信號(hào)卻被記錄下來并告警。對(duì)這種情況，生產(chǎn)廠家可采用軟件判別的方法，對(duì)僅存在幾到幾十毫秒的“控制回路斷線”信號(hào)忽略便可，對(duì)用戶可使用帶延時(shí)的繼電器的方法。
4 遙控功能的可靠性問題
遙控是無人值班變電站的遠(yuǎn)方操作手段，對(duì)其可靠性和準(zhǔn)確性都有較高的要求。對(duì)于場(chǎng)站端設(shè)備來說，要求該設(shè)備的遙控功能具備保護(hù)和閉鎖機(jī)制，如系統(tǒng)上電、掉電和自恢復(fù)時(shí)的保護(hù)閉鎖功能，該功能需要在軟件和硬件上同時(shí)實(shí)現(xiàn);遙控操作時(shí)的順序保護(hù)，當(dāng)遙控命令不是按“對(duì)象—性質(zhì)—執(zhí)行”的順序來時(shí)，遙控操作應(yīng)保護(hù)閉鎖;遙控操作的數(shù)量保護(hù)，要求每次只能進(jìn)行一個(gè)對(duì)象的遙控操作，不能同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)操作，當(dāng)遙控執(zhí)行裝置出現(xiàn)短路時(shí)，有可能對(duì)一個(gè)對(duì)象的操作而引起短路的幾個(gè)對(duì)象同時(shí)動(dòng)作。
不同變電站的二次回路設(shè)計(jì)不同，這就要求遙控裝置提供多對(duì)輸出接點(diǎn)以適應(yīng)不同的二次回 路。一般遙控裝置應(yīng)提供：合、分接點(diǎn)，重合放電接點(diǎn)，事故總信號(hào)自動(dòng)投、切點(diǎn)，重合閘閉鎖接點(diǎn)等。
遙控輸出接點(diǎn)一般直接接入二次回路，這就要求繼電器分接點(diǎn)的容量應(yīng)能滿足二次回路的要求，合、分執(zhí)行繼電器的觸點(diǎn)容量為：DC220V/5A，以確保工作時(shí)滅弧能力，其余執(zhí)行繼電器的觸點(diǎn)所接的回路的工作電流很小，對(duì)其觸點(diǎn)接的回路的工作電流很小，對(duì)其觸點(diǎn)容量的要求可以降低。要注意的是，如果用遙控執(zhí)行繼電器去分合較大的電感負(fù)載，就要加帶滅弧能力的直流接觸器。例如在老變電站無人值班改造中的信號(hào)總復(fù)歸繼電器，如信號(hào)繼電器仍使用原來的電磁型的，對(duì)一個(gè)普通110kV變電站將有數(shù)只信號(hào)繼電器，此時(shí)分合電流將達(dá)7A左右且是感性負(fù)載，一般繼電器是難以勝任的。處理辦法是采用接觸器或?qū)⑿盘?hào)繼電器換成復(fù)歸電流極小的集成電路信號(hào)繼電器。
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1 遙信信號(hào)的誤動(dòng)與抖動(dòng)問題
遙信信號(hào)直接反映了變電站相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，是電網(wǎng)調(diào)度中最重要的信號(hào)之一，因此，其可靠性、準(zhǔn)確性非常重要。
1.1 遙信誤動(dòng)和抖動(dòng)問題產(chǎn)生的原因
(1)輔助接點(diǎn)不對(duì)位或接觸不良
開關(guān)位置信號(hào)一般直接取自開關(guān)的輔助接點(diǎn)，由于開關(guān)經(jīng)常操作，輔助接點(diǎn)的機(jī)械傳動(dòng) 部分出現(xiàn)間隙，加上開關(guān)動(dòng)作時(shí)的震動(dòng)，造成輔助接點(diǎn)不對(duì)位或接觸不良，引起遙信誤動(dòng)或不動(dòng);輔助接點(diǎn)表面氧化而接觸不良，在接觸的過程中時(shí)通、時(shí)斷，引信遙信短時(shí)間的抖動(dòng)。對(duì)取自二次回路信號(hào)繼電器的遙信，由于一些信號(hào)繼電器的性能不穩(wěn)，在直流電源出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)工作不穩(wěn)定，出現(xiàn)電顫，引起遙信信號(hào)無規(guī)律的誤動(dòng)或抖動(dòng);信號(hào)繼電器觸點(diǎn)不良造成遙信誤動(dòng)或抖動(dòng)。由于以上一、二次設(shè)備的問題而引起遙信誤動(dòng)或抖動(dòng)，可通過對(duì)一次設(shè)備檢修、試驗(yàn)來發(fā)現(xiàn)解決，而二次設(shè)備的問題比較難發(fā)現(xiàn)，需仔細(xì)檢查、試驗(yàn)，對(duì)于有問題的繼電器要及時(shí)檢修或更換。綜合自動(dòng)化裝置的遙信信號(hào)大多是采集裝置HWJ、TWJ，在運(yùn)行過程中由于裝置自身不穩(wěn)定或裝置電源引起運(yùn)行變位，也會(huì)造成遙信信號(hào)誤發(fā)，這需要提高變電站直流電源的精度。
(2)遙信采集裝置自身的問題
遙信信號(hào)輸入電路設(shè)計(jì)的不合理。遙信接點(diǎn)一般為無源空接點(diǎn)，由采集裝置提供輔助電源(一般為+24V)，從遙信接點(diǎn)到采集裝置需要經(jīng)過較長(zhǎng)的電纜，長(zhǎng)線傳輸會(huì)耦合較大的靜電干 擾，這就要求采集裝置改進(jìn)遙信輸入電路，使其具有較強(qiáng)的抗差模干擾和較好的抗工頻干擾 特性，否則遙信會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)誤或連續(xù)抖動(dòng)。在遙信采集和處理的軟件上，應(yīng)設(shè)計(jì)數(shù)字濾波和軟件去抖功能。
1.2 遙信誤動(dòng)和抖動(dòng)問題的改進(jìn)辦法
(1)采用雙位置遙信
一個(gè)真正的遙信變位信號(hào)，通過兩個(gè)遙信信號(hào)來綜合判別。如從開關(guān)的輔助裝置上取兩對(duì)常開/常閉接點(diǎn)，或一對(duì)常開和一對(duì)常閉接點(diǎn)，也可以取一對(duì)輔助接點(diǎn)，再?gòu)拈g接反映開關(guān)狀態(tài)的設(shè)備(跳、合閘位置繼電器)中取一對(duì)接點(diǎn)，這兩個(gè)遙信信號(hào)通過采集裝置采集，直接傳送到主站系統(tǒng)，由主站系統(tǒng)進(jìn)行邏輯處理，判斷為一個(gè)真正的遙信信號(hào)時(shí)再發(fā)送。此方法能有效地防止遙信抖動(dòng)，也能在一定程度上防止遙信誤動(dòng)。但是這種做法帶來了另一些問題， 一是變電站的遙信量增加了一倍，二是現(xiàn)場(chǎng)的工作量和施工難度增加了數(shù)倍，而且增加了采集裝置的采集和處理負(fù)擔(dān)，也增大了主站系統(tǒng)的處理工作量;同時(shí)給現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試、實(shí)驗(yàn)和今后的維護(hù)工作帶來了麻煩。對(duì)于一些重要或關(guān)鍵的接點(diǎn)可以采用本辦法。
(2)提高遙信輸入電壓
遙信的輔助電源直接取自二次系統(tǒng)的直流電源110V/220，這種方法可以有效地防止靜電干擾 ，但將直流220V通過遙信電纜引入采集裝置，對(duì)遙信的采集、調(diào)試和維護(hù)帶來了安全問題，同時(shí)由于遙信回路的故障可能會(huì)導(dǎo)致直流系統(tǒng)發(fā)生接地等故障，給直流系統(tǒng)帶來了不安全因素。
優(yōu)化采集裝置的遙信采集電路，采用屏蔽電纜傳輸遙信信號(hào)，改進(jìn)軟件功能，這種方法最簡(jiǎn)單、最方便，可以解決大多數(shù)的遙信抖動(dòng)問題。對(duì)于某些經(jīng)常發(fā)生誤動(dòng)或抖動(dòng)的遙信可以采用遙信轉(zhuǎn)換方式或雙位置遙信方式單獨(dú)解決。
2 遙信信號(hào)的實(shí)時(shí)性問題
采用遠(yuǎn)動(dòng)裝置直接采集遙信信號(hào)時(shí)，其實(shí)時(shí)性一般都能保障，但采用綜合自動(dòng)化裝置或通過微機(jī)保護(hù)裝置傳送來的軟遙信，其實(shí)時(shí)性難以保障。這是由于從遙信采集到最后向主站傳送來的過程中的處理、傳送等環(huán)節(jié)太多，造成遙信延時(shí)。這方面目前沒有較好的解決辦法，只好改進(jìn)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的采集、處理和傳送的硬件和軟件及內(nèi)部的通訊方式。微機(jī)保護(hù)的遙信信號(hào)以空接點(diǎn)的形式提供，當(dāng)無法提供空接點(diǎn)時(shí)，可提高通訊速率或可用多個(gè)通訊口來與保護(hù)單元通訊，這樣可緩解一個(gè)通訊與太多保護(hù)單元通訊時(shí)的等等延時(shí)問題。
3 遙控動(dòng)作時(shí)誤發(fā)“控制回路斷線”遙信問題
為了判斷開關(guān)操作回路是否斷線，常用將TWJ(跳閘位置繼電器)和HWJ(合閘位置繼電器)的一組常閉接點(diǎn)相串聯(lián)作為遙信的方法判別，但由于兩只繼電器的動(dòng)作時(shí)間難以保持一致，造成在遙控操作瞬間誤發(fā)“控制回路斷線”信號(hào)。這種現(xiàn)象在常規(guī)變電站也存在，但表現(xiàn)只是“ 控制回路斷線”光字牌閃一下而以，然而在變電站無人值班后，誤發(fā)的信號(hào)卻被記錄下來并告警。對(duì)這種情況，生產(chǎn)廠家可采用軟件判別的方法，對(duì)僅存在幾到幾十毫秒的“控制回路斷線”信號(hào)忽略便可，對(duì)用戶可使用帶延時(shí)的繼電器的方法。
4 遙控功能的可靠性問題
遙控是無人值班變電站的遠(yuǎn)方操作手段，對(duì)其可靠性和準(zhǔn)確性都有較高的要求。對(duì)于場(chǎng)站端設(shè)備來說，要求該設(shè)備的遙控功能具備保護(hù)和閉鎖機(jī)制，如系統(tǒng)上電、掉電和自恢復(fù)時(shí)的保護(hù)閉鎖功能，該功能需要在軟件和硬件上同時(shí)實(shí)現(xiàn);遙控操作時(shí)的順序保護(hù)，當(dāng)遙控命令不是按“對(duì)象—性質(zhì)—執(zhí)行”的順序來時(shí)，遙控操作應(yīng)保護(hù)閉鎖;遙控操作的數(shù)量保護(hù)，要求每次只能進(jìn)行一個(gè)對(duì)象的遙控操作，不能同時(shí)進(jìn)行幾個(gè)操作，當(dāng)遙控執(zhí)行裝置出現(xiàn)短路時(shí)，有可能對(duì)一個(gè)對(duì)象的操作而引起短路的幾個(gè)對(duì)象同時(shí)動(dòng)作。
不同變電站的二次回路設(shè)計(jì)不同，這就要求遙控裝置提供多對(duì)輸出接點(diǎn)以適應(yīng)不同的二次回 路。一般遙控裝置應(yīng)提供：合、分接點(diǎn)，重合放電接點(diǎn)，事故總信號(hào)自動(dòng)投、切點(diǎn)，重合閘閉鎖接點(diǎn)等。
遙控輸出接點(diǎn)一般直接接入二次回路，這就要求繼電器分接點(diǎn)的容量應(yīng)能滿足二次回路的要求，合、分執(zhí)行繼電器的觸點(diǎn)容量為：DC220V/5A，以確保工作時(shí)滅弧能力，其余執(zhí)行繼電器的觸點(diǎn)所接的回路的工作電流很小，對(duì)其觸點(diǎn)接的回路的工作電流很小，對(duì)其觸點(diǎn)容量的要求可以降低。要注意的是，如果用遙控執(zhí)行繼電器去分合較大的電感負(fù)載，就要加帶滅弧能力的直流接觸器。例如在老變電站無人值班改造中的信號(hào)總復(fù)歸繼電器，如信號(hào)繼電器仍使用原來的電磁型的，對(duì)一個(gè)普通110kV變電站將有數(shù)只信號(hào)繼電器，此時(shí)分合電流將達(dá)7A左右且是感性負(fù)載，一般繼電器是難以勝任的。處理辦法是采用接觸器或?qū)⑿盘?hào)繼電器換成復(fù)歸電流極小的集成電路信號(hào)繼電器。
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