姚君峰

（山西焦煤霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司，山西 吕梁033000）

1 变电站运行状况及存在问题

据统计，山西焦煤霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司微机继电保护设备的总比例为18.43%，而继电保护和自动化系统的误动率仅为0.2%，其中1/3的误动是由设备老化引起的，10%是由操作人员或服务人员的失误引起的。在这种情况下，由于新建变电站和升级现有变电站，自然会增加微处理器系统的百分比。然而，在自动化变电站系统的开发、引进和运行的任何阶段，都可能出现并导致严重错误的问题。

因此，在设计阶段，计算了影响二次换向电路和器件的电磁干扰参数，并对电磁环境进行了总体评价。此外，提高微处理器系统可靠性指标的问题也没有得到解决。目前需要实现的微处理器系统的无故障运行系数K为0.998。为了进一步提高特种防护系统运行的可靠性指标，需要一种选择机构电磁干扰防护设计方案的方法。

2 对电磁环境评价的常规措施

在变电站户外开关设备运行过程中，由于腐蚀、与接地装置接触恶化、电缆线路绝缘性能下降等原因，接地系统的质量指标恶化[1]。在新变电站或变电站的运行中，在设计阶段所犯的错误可能会显现出来。这些情况需要执行常规措施（有时也包括计划外或重复的活动），以记录抗干扰性的质量，确定故障位置以及运行中出现的一些监控问题。

在大多数情况下，为评估电磁环境而采取的措施需要防止造成大问题。因此，短路和雷电流通过避雷器的方式只能通过计算来确定。而其余参数包括主控板上工业和射频频段的恒定磁场水平，以及一次网络中的静电放电功率和脉冲干扰功率，可用于测量。

据统计，大多数继电保护自动化系统的故障（误触发）发生在雷击（超过40%）时，说明需要仔细检查接地系统和与接地体接触的连续性。接地系统的某些元件位于地下，这使得对有问题的接地体进行有效检测的诊断措施变得复杂，在检查过程中遗漏的任何元件都将是潜在危险的电磁干扰源。因此，开发一种实用的接地系统故障元件诊断方法，对于变电站电磁检测的成功进行具有极其重要的意义[2]。

3 继电保护可靠性技术的改进方案

现有的设备及诊断方法包括序贯功能分析法、半区间法、考虑失效概率的半区间法等，在实际应用中，最方便的方法是在初始阶段采用考虑元件失效概率的半区间法电磁环境总体测量数据与计算数据的比较阶段，可以挑出最可能违反接地装置完整性或与接地装置接触的区域[3]。

山西焦煤霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司电站分支室外110 kV开关柜接地系统小面积故障诊断算法方案。该算法按以下方式运行：在9个功能单元中，对该区域进行了区分，检查将诊断对象分为两个部分，其无故障运行的总概率等于0.5。在接地器故障或反复接触之前，接地器继续出现故障。所获得的计算加速速度将由元素划分的质量和汇总概率为0.5的准则决定，可以使诊断时间减少为原来的1/3～1/2。

评估了电磁环境，确定了电磁干扰对主控制板上的微处理器继电保护系统可靠性指标的影响程度，考虑到室外110-/220 kV开关设备的运行，接地电阻是确定的，正如预期的那样，在没有打开地面的情况下进行跟踪，没有提供接地装置实际电路的完整信息。考虑到测量结果和半间隔法接地系统跟踪的初步方案，可以说，变压器组区域内横向接地装置之间的距离超过了《电气装置装置规则》20 m的允许值。由于在检查过程中无法对通过避雷器的雷电电流进行物理模拟，因此对雷击时的脉冲电位差进行计算。

图1显示了山西焦煤霍州煤电集团吕梁山煤电有限公司室外110-/220 kV开关设备接地系统的物理模型。接地电流用等效电荷法计算，脉冲暂态过程用相应电路的微分方程数值解法计算。根据初始数据，衰减系数取6（二次回路电缆屏蔽层双面接地时）。脉冲电位差估计值达到3 kV。考虑到估计的数据，微处理器设备的抗干扰水平应与影响大能量微秒脉冲干扰的电阻测试的第四严格度（4 kV）相对应。为了提高在大电流引起的电压脉冲冲击作用下的可靠性（每年的闪电小时数为40～60 h），立即更换参数不符合标准值的接地体（110 kV室外开关设备不超过0.06，220 kV室外开关设备不超过0.08），以及根据规范和技术文件的要求，在变压器组区域提供横向接地体之间的距离，之后应再次评估电磁环境，达到使用标准。

图1 户外开关设备接地系统的物理模型

4 结论

提高微机保护系统的可靠性指标不需要修改电气安装规则，但需要使用技术特性规范的优质电缆产品，以及采用一个串行通道传输有限数量变量的数字数据传输格式。只有在执行评估电磁环境的常规措施时，才有可能在运行期间维护微处理器系统的可靠性水平。在对监测接地系统的状态和故障进行诊断时，最好采用考虑无故障运行概率的半区间法。