对牵引变配电所微机保护的探讨

【摘 要】随着我国经济的快速发展，轨道交通运输的任务也变的越来越重了。为了适应铁路跨越式发展对铁路安全供电的需求，很多城市新建或改建的铁路变配电所都采用了微机保护。作者对城轨铁路变配电所微机的保护进行了深刻的分析与探讨。

【关键词】故障录波；贯通自闭线路；微机保护

近年来，随着我国铁路电气化的发展，铁路运输对电力能源的依赖越来越强。为了更好的保证微机保护系统性能的安全可靠，运行稳定，我们应该充分重视铁路变配电所的建设和管理，提高变配电所的设备运行安全性，强化技术人员处理各类设备故障应变能力。以适应我国铁路高速、跨越的大发展。

一、基于微机保护装置的故障录波的实现

1.1微机保护装置故障录波的的功能概述

变配电所设备出现故障时，故障录波有两种切实可行的实现方法。第一种是使用变配电所的专用微机设置故障录波，并保持与监控系统的通联，及时将故障详情上传至调度部门。另一种方式是使用微机保护装置记录故障波形，将故障数据资料传输给监控系统，监控系统将数据波形存储打印出来供技术人员处理分析使用。作为专用的微机故障录波装置，要全天候记录系统因短路故障，系统振荡或频率、电压崩溃等大扰动引起的线路电流、电压、有功、无功及系统频率等参数的全过程变化，这在世界铁路电力系统也属于尖端的技术。其作用除了用于检测继电器及安全自动装置的动作行为外，还可以对故障变化情况进行汇总，分析系统动态故障过程中各电力参量的变化规律、对比发现电力系统计算程序及模型参数的正确性。故障出现后保护装置要发挥替代作用，自动采取相应的动作设置。微机保护装置就是要分析故障状态下该保护装置动作的正确与否。铁路电力系统专门的故障动态记录装置要求很高，很少有变配电所专门配置故障录波器，多数变配电所采用的还是微机保护装置的录播功能兼顾故障录波。

1.2硬件原理

微机保护装置的硬件配置项分为保护装置和监控机两部分。微机保护装置在进行故障录波时使用数据采集器提供故障录波数据，搜集到故障数据后，微机保护装置对故障信息进行分析判断，将确定的故障信息上传至监控系统，由监控机及时存储、外发故障信息。

1.3微机保护装置的软件

微机保护装置安装的软件主要是为了完成以下三项任务：首先是故障数据的采集。故障录波使用微机保护装置的数据采集功能长期采集系统运行相关数据，不断采样计算，并根据系统正常运转规律不断刷新正常运行的采样计算。故障录波启动后，立即保留2～3个周波正常运行的最新数据作为首段数据记录。将发生故障前的2～3个运转周波记录下来，然后记录保护装置触发后与故障有关的电压、电流数据资料。变配电所配置的微机内存较小，不足以完全记录故障录波数据，只能选择记录必要的信息和数据变化过程；其次是完成判起动任务。在系统发生故障时，故障录波有两种启动形式，一种是内部启动，即软件根据接收到的自起动判据超定值启动如（突变量启动、过限量启动、振荡启动）。另一种是外部启动，即继电器跳闸后自动开启开关或者采取手动的方式启动录波。软件的第三个任务是及时将故障数据传输至监控机。微机保护装置的EPROM一般只能保存单个的故障录波，所以，故障数据录波完成后，故障信息必须及时上传到监控系统，后台监控机生成录波数据库文件，再将数据库中数据转化可观察研究的曲线图形并对其图形作数据处理。

二、微机保护装置故障录波在铁路变配电所自闭、贯通柜故障判断中的作用

2.1能有效地了解过流保护动作的动作值，并及时调整

由于贯通、自闭线路线路长供电点多，并经常进行并网作业，过流保护就显得尤为重要。断路器手动操作、过流自动保护装置自启动、或者并网作业时电压波动、相位角调整、电源屏率摆动、电源相序错误等因素都能使线路中的电流产生突变，启动过流保护装置动作。因此，在故障录波打印波形时，要注意观察波形变化相对应的项目，及时作出调整，保证线路最大电流不对设备造成损坏，通过调整电流值以适应设备运行；如在标准时间轴上电压值、相位角、频率、相序有变异，电流在保护时限内电流变化超定值并跃变，并保护动作电流与保护定值比较相差较大，可视为设备故障。

2.2可通过实践经验调整电流速断保护的时间设定

在电磁型继电器保护中，断路器的电流速断保护时间设定一般为0秒。同样，微机保护装置中，电流躲过保护线路末端最大短路电流的电流速断保护值与电磁型继电器保护值一致。微机保护装置的断电保护设计没有回路，软件自动将设定后的断电保护时间调整到0～40毫秒的差距。所以时间的设定是保护动作的关键。在牵引变配电所的实际应用中，通过对一段超负荷电流速断保护录波波形进行分析，我们发现调整电流速断保护的时间设定值小于40毫秒时，故障启动容易误判。而当我们把时间设定为100毫秒以上时，继电器容易发生越级跳闸。实践证明，只有将电流速断保护时间设定在40毫秒到100毫秒之间时，速断保护才会生效。

2.3有利于低电压保护动作时间与备用电源自投时间的配合设定

铁路的自动闭塞电线路、电力贯通线路中，主供所主供柜低电压保护动作，备供所备供柜在线路失压0.3秒备供柜备用电源自投，因此，主供所主供柜低电压保护动作时间应在。

三、微机保护装置故障录波功能实践中的影响

3.1微机保护装置故障录波判起条件对故障分析的影响

微机保护装置中的故障录波软件是根据超定值判据及保护启动开关量判据启动录波。优点是：能有效地录一切故障波形，波型与故障动作对应性较强。缺点是：它也录变量超定值的其他波形，且越级跳闸、开关拒动的故障不录波，难分析其拒动原因。

3.2微机保护装置后台监控机软件处理对故障分析的影响

微机保护装置安装处理软件后，对故障数据采集的存储容量受内存所限，在录波过程中只能有选择地采集，偏重于记录保护动作过程的数据。因此，对采集到的故障信息数据一定要打印出波形来，必须对其图形作数据处理：波形连贯仿真、图形移动、放大、叠加、比较、幅值、有效值等图形处理。只有对录波图形进行仔细观察才能正确分析出故障产生的真实原因，从而采取有针对性的处理措施。因此，图形处理的好外，对故障分析的有效性起着重要的作用。

综上所述，牵引变配电所微机保护系统运行可靠，故障信息采集、传输及时，后期维保简单，在铁路电气化程度越来越高的今天，成为我国铁路交通电力系统普遍应用的变配电保护设施，对铁路用电安全起着至关重要的作用。