微机保护运行中修改定值的问题_武汉国电星锐电力工程有限公司

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微机保护运行中修改定值的问题

时间:2014-03-20 10:28来源: 作者:鄂电电力点击: *** 次

　　摘　要：对于系统内普遍使用的主要型号的微机保护运行中修改定值的问题进行了初步探讨。从微机保护的硬件架构、主程序流程以及各型保护修改定值的步骤入手，分析了LFP、CSL（ PSL）、11系列保护在运行中修改定值时保护所处的状态。对微机保护运行中修改定值存在的部分不恰当做法提出了改进意见。
　　关键词：微机保护；定值修改；探讨
　　目前微机保护在系统内大量使用。微机保护比较常规的继电器保护有许多优越性，其中之一是可以存储多套保护定值，可以迅速适应系统方式变化。但对于运行中微机保护定值修改时需要考虑的安全与技术问题、此时保护装置所处状态、工作人员到底需要注意什么、作好哪些安全措施许多运行维护人员存在模糊认识，造成有的运行单位在修改微机保护定值时，目前采取的是一次设备停电的方式；而有的单位由于方法不当使保护压板退出时间太长（《微机继电保护运行管理规程》中明确要求：继电保护人员在输入定值时，必须停用整套保护装置），致使一次设备较长时间无保护运行。这样既大大增加了运行人员的操作任务，形成新的不安全因素，又效率低下，同时更重要的是影响系统运行方式的灵活性，导致系统薄弱。
　　为解决上述问题，必须清楚的认识微机保护的硬件架构及主程序软件流程、各型微机保护运行中修改定值的步骤，以便正确分析定值修改时保护装置的运行状态，制订合理的工作程序、管理方案。
1硬件结构及保护盘面板、压板设置
1.1硬件结构
　　目前攀枝花局运行的微机保护主要有南瑞的LFP-900系列，南自（四方）的PSL或CSL系列以及少部分许继的11系列保护（另外还有少量的深圳南瑞、振华重大的产品）。它们均采用多 CPU结构，即在一套微机保护装置中，按功能配置有多个CPU模块，分别完成不同保护原理的多重主保护和后备保护及人机接口等功能。这种结构有效的提高了保护的容错水平，防止了一般性硬件损坏而闭锁整套保护。且各保护CPU模块之间互不影响，从而提高了可靠性。现在的单片微机（CPU）已经从早期使用8位或16位芯片发展到采用32位芯片。
　　当然，各厂各型号在工业设计上又略有区别：如南自厂将高频（纵差）、距离、零序（含重合闸）保护功能分别置于不同CPU中，但整套装置封装在一块大的人机接口板中，因此实际可进行操作的只有人机接口面板；11系列保护也是将高频（纵差）、距离、零序（含重合闸）保护功能分别置于不同CPU中，各保护CPU板、人机接口板以及其它辅助插件并排插于机箱中；南瑞为主保护和后备保护两个保护CPU板和人机接口板以及其它辅助插件，也是并排插于机箱中。
1.2面板及压板设置
　　南瑞产LFP-900系列保护，人机接口插件面板上有液晶显示器、小键盘（上有复位键）、定值区拨轮开关、定值修改允许开关，其余保护插件上仅有OP灯，无可操作部分；压板设置有高频、距离、零序等保护投入硬压板及总出口、重合闸出口压板。
　　攀枝花局所用南自（四方）产CSL或PSL系列保护，装置面板均只有人机接口板、液晶显示器、操作小键盘、运行及其它信号灯、复归按钮（有复位功能）；其各种保护的投入压板均为软压板。保护盘上仅有总出口及重合闸出口压板。
　　许继等厂生产的11系列早期的微机保护，其人机接口插件面板设置有小键盘、运行调试开关、运行灯、复位按钮，其它各CPU保护插件上有定值固化开关、定值区拨轮开关、运行灯及复位按钮；保护盘上压板设置较多，有高频、距离、零序、重合闸的投入压板和总出口、重合闸出口压板。
2主程序流程
　　对于攀枝花局现在运行中的各种类型的微机保护，其主程序流程均大同小异。这里所关心的是程序的初始部分，如图1所示。
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　　“初始化”是指保护装置在上电或复位时首先执行的程序。它主要是对CPU及可编程扩展芯片的工作方式、参数进行设置，以便在后面的程序中按预定方案工作。
　　初始化（一）是对单片微机及其扩展芯片的初始化。使保护输出的开关量出口初始化，赋以正常值，以保证出口继电器均不动作。初始化（一）是正常运行程序与监控程序都需要用到的初始化程序。初始化（一）后检测人机接口插件面板上“运行/调试”开关。现在LFP系列保护此开关与定值的“修改/运行”按钮整合在一起，即检测定值的“修改/运行”按钮状态；而南自的PSL或CSL系列保护则是检测定值（包括软压板）修改密码，当密码正确并有确认命令时转入监控程序（执行定值固化并自动返回主程序），否则继续运行主程序。
　　初始化（二）包括采样定时器的初始化、控制采样间隔时间、对RAM区中所有运行时要使用的软件计数器及各种标志位清零等。
　　初始化完成后，开始对保护装置进行全面自检。主要是对RAM的读写检查、定值校验码检查、EPROM求和自检、CRC自检以及开出回路的检查。
　　全面自检通过后，进行数据采集系统的初始化。主要是对采样值存放地址指针初始化，如果是VFC采样方式，还需要对可编程计数器初始化。
　　然后将启动标志QDB和振荡闭锁标志ZDB均置1，目的是为了退出突变量启动元件。之后开放采样定时器中断和串口中断并延时60 ms后才投入突变量启动元件，这样可以防止保护初始化时RAM区中是随机数而导致保护误动。
　　其后进入主程序自检循环（略）。保护在开放采样中断后即进行各种采样计算，当发现设备有故障时，即修改中断返回地址，进入故障处理程序，故障处理程序执行完毕后，返回以前被修改的中断地址，也即返回主程序（图1中的整组复归入口处）。
　　从上电或复位到保护执行完主程序、装置进入正常运行状态（OP灯或运行灯亮），早期的11系列保护较慢，大约为10 s；而目前大量使用的LFP、CSL以及最新的32位RCS、PSL系列一般只需要几十个毫秒。
3各种类型微机保护定值修改步骤及分析
3.1对于11系列保护
　　步骤：修改定值时，首先使人机接口插件进入修改（调试）状态，即将运行调试开关置调试位置，并进入根状态——调试状态，再将需要进行定值修改的保护CPU板上运行调试开关置调试位置。利用小键盘修改定值，完毕后将CPU板上定值固化开关置允许进行固化，最后按C PU板上复位键以重新初始化并读入新定值。
　　分析：结合主程序流程，从上述操作步骤可见，当要进行定值修改的保护CPU板上运行调试开关置调试位置时，此时该CPU对应的保护实际已经进入监控程序，即退出了运行。从其硬件结构及压板设置来看，为确保安全，应将欲修改定值的保护CPU对应的压板退出后进行定值修改工作。此时其它保护CPU仍在正常运行中。
　　结论：逐一向调度申请退出各保护出口压板，然后进行定值修改。这样，一次运行设备仍然有完整的各故障类型保护（《四川动力系统调度管理规程》中规定：带电的一次设备，一般不允许无保护运行，包括全停保护或无某种故障类型保护。如因特殊需要，应经领导批准），因此完全满足规程的要求。
3.2对于南瑞LFP系列保护
　　步骤：厂家说明书所述方法为：需要修改定值时，先将人机接口板上定值修改允许开关置“修改”位置，此时保护装置的“OP”灯熄灭，保护被闭锁，液晶上显示“EEPROMWR”。修改完成后再将开关恢复“运行”位置，并按小键盘上红色复位键，保护恢复正常运行。装置运行于新定值。此方法在修改定值时所需时间较长。
　　在实际使用中，发现了一种更加便捷有效的方法：欲修改定值时，可不将人机接口板上定值修改允许开关置“修改”位置，而直接进入定值修改菜单进行定值修改，修改完毕后，再将人机接口板上定值修改允许开关置“修改”位置并确认、固化，然后再置“运行”位，同时按小键盘上红色复位键，使保护恢复正常运行。
　　分析：从保护主程序流程看，当人机接口板上定值修改允许开关置“修改”位置时，保护装置实际已进入监控程序，因此各CPU“OP”灯均熄灭，一次设备将会短时间失去所有保护（相邻设备远后备保护仍在）。第二种方法实际是先修改了输入缓冲区的内容（LFP、CSL、PS L等新型保护，由于其CPU功能很强，RAM容量较大，因此可以作到在缓冲区中进行定值的预修改），此时保护仍然正常运行，只有当固化及复位的瞬时保护才退出运行（曾做过实验，在保护固化的瞬时通入模拟短路电流，保护仍能正确动作，可见其固化或复位是非常迅速的）。因为规程要求修改定值时必须退出保护，所以这种方法保护退出的时间将很短，实际操作起来也就几分钟。
　　结论：对于南瑞系列保护，可采取先工作票许可开工，在缓冲区修改完定值，再向调度申请退出保护总出口压板，然后进行固化并复位，再汇报调度恢复保护正常运行。这样做，可使设备无保护运行时间缩到最短，同时，又满足了规程的要求。当然，对于这么短时间失去保护运行，一旦在管理制度上明确后，当值调度应可不必再向领导请示而可自行决定。
3.3对于南自（四方）系列保护　　步骤：在主菜单中进行选择，进入定值修改功能进行定值修改，此时与南瑞保护一样，也只是修改了输入缓冲区的内容。当全部改完后，需要输入确认（固化）密码，成功后再逐级退回主菜单即可（有的出厂说明书要求再进行一次复位，以确保保护运行在新定值）。
　　分析与结论：在四方（南自）保护装置上无“运行/调试”或定值修改允许开关，而是在主程序中将这一检测做成检查定值固化密码。因此，当检测到密码输入正确时，即退出（闭锁）保护，装置运行灯熄灭。固化完成后，保护恢复正常运行并已经运行于新定值。与南瑞保护一样，此过程非常短，以毫秒计，理论上将不会导致保护误动（实验证明在复归的瞬间加模拟故障仍可正确动作）。所以其管理、工作程序与南瑞保护相同。
3.4运行中定值区切换
　　《微机继电保护运行管理规程》规定：运行人员可按特定方法进行保护定值区的切换而不需停用保护装置。对于LFP、CSL、PSL系列保护“进行定值区的切换，保护运行于新定值的切换速度为微秒级”（厂家说明书介绍），因此不会影响保护的正常运行。而对于11系列保护，切换定值区并复位确认，保护初始化后运行于新定值的速度较慢，但从软件流程看，其仍能可靠的闭锁保护，不会误动。
4结语　　通过以上的论述、分析以及得出的结论，可以知道目前微机保护在设计原理上是可以防止运行中因修改定值而误动的。因修改定值而使设备失去保护的时间可以做到非常短暂，因而完全不必采用一次设备停电的方式。采取上述工作程序将能完全满足规程的要求，同时极大地提高工作效率，减轻运行人员负担并利于系统安全稳定运行。