摘要：随着国内水电厂综合自动化水平的不断提高，对继电保护装置的各项技术指标也提出了更高要求，本文结合三门峡水电厂综合自动化改造及继电保护装置更新改造的实际情况，对微机型保护装置在三门峡水电厂十余年来的推广应用工作做一总结。

关键词：继电保护装置更新改造微机保护

三门峡水电厂是河南省电网的调峰、调频电厂，首台50MW机组（4#机）于1973年12月26日并网发电，到1979年5台轴流转浆式机组（均为50MW）全部投运。进入90年代后，为利用非汛期弃水发电，增加调峰容量，1991年至1997年，电厂利用6#、7#机组段扩建了两台75MW的混流式水轮发电机组，使电厂总装机容量达到了400MW。1998年至2000年，水电厂自筹资金对1#机组进行了技术改造，更换了水轮机转轮、叶片，更换了发电机绝缘，使1#机增容为60MW。2005年至2006年，为改变110KV系统电能外送困难的局面，将1#主变压器由两圈变更新为三圈变，取代原来的3#主变压器成为联络变压器。电厂现安装有水轮发电机组7台，总装机容量410MW，年发电量10～13亿kw﹒h。

电厂现建有110kV和220kV开关站各一座。110KV开关站主接线为双母分段带旁母，220KV开关站主接线为单母分段带旁母。1#、2#机为扩大单元接线，经1#主变接入110kV开关站和220kV开关站；3#机为单元接线，经2#主变接入110kV开关站；110kV开关站现有三回出线分别是Ⅰ虢水线、Ⅱ虢水线、三铝线；4#、5#机为扩大单元接线，经4#主变接入220kV开关站；6#、7#机为发变组接线，分别经6#、7#主变接入220kV开关站；220kV开关站有两回出线分别是三高线、三虢线；1#主变为联络变压器，担负110kV和220kV网络之间的功率交换。

1继电保护装置更新的必要性

继电保护及安全自动装置在电力系统中担负着快速切除故障点，减小事故范围的重要任务，是电力系统不可分割的重要组成部分。由于建站时间早，三门峡水电厂的继电保护装置大多为前苏联、阿城继电器厂和许昌继电器厂的电磁型保护，虽然在八十年代末九十年代初对部分保护装置进行过更新改造，例如将110KV线路保护由电磁型保护更新为“四统一”晶体管保护，后来又将三铝线的晶体管保护更新为南自厂的WXB-01型线路微机保护，但因为大多数继电保护装置运行时间都在十年以上，随着设备运行时间的增加，设备各项技术性能指标逐步下降，保护拒动、误动的情况时有发生，严重影响了水电厂的安全、优质、高效运行。

进入90年代中后期，随着国内少人值班水电厂的出现，三门峡水电厂也加快了综合自动化改造的步伐，这就要求继电保护装置在满足可靠性、选择性、灵敏性、速动性的前提下，还应具有组网和数据通信的能力。因此，做为水电厂综合自动化改造工程的一部分，也为了要提高继电保护装置的安全可靠性，三门峡水电厂从1995年开始有计划、有步骤地对厂内的继电保护装置进行更新改造。

2更新改造的原则

确立正确的改造原则是改造成功的关键。三门峡水电厂第一台微机型保护装置1991年底应用于三铝线，1993年又将三高线保护由晶体管保护装置更新为微机型保护装置，为继电保护装置更新改造积累了经验，逐步确立了继电保护设备更新改造原则，1995年三门峡水电厂开始综合自动化改造后，率先建立了机组计算机监控系统，使继电保护装置的改造原则更加明确。随着设备更新改造步伐的加快，现在已明确确立了以下改造原则：

（1）经过改造，提高站内继电保护装置的可靠性。

（2）对保护配置不完整的设备，进行保护配置的完善和优化。

（3）保护装置应具有组网和数据通讯的能力。

（4）在保证保护装置各项技术指标最优的前提下，尽可能降低更新成本，即达到最佳性价比。

改造原则的确立使继电保护装置更新改造效果良好，例如主变压器继电保护设备通过更新改造，增加了零序间隙保护、断路器失灵起动功能、零序选跳功能后，使保护配置更加完善合理，也进一步提高了保护动作的可靠性。

3继电保护装置的选型原则

继电保护装置的正确选型，有利于设备的规范化管理，适应水电厂综合自动化改造及以后计算机监控系统完善的需要。以下是三门峡水电厂继电保护装置更新选型的原则：

（1）所选保护装置，应具有成熟的技术和很高的安全可靠性，符合电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施的有关规定，经现场运行表明其性能指标均达到要求的微机型设备。

（2）保护配置除应满足实际需要外，还应符合DL400—91《继电保护和安全自动装置技术规程》中对电力设备保护配置的有关规定。

（3）所选保护装置除必须满足规程要求并结合现有相关设备的技术要求外，还应兼顾保护技术的发展、升级、组网功能的需要，在对具有一定技术实力并有完整质量保证体系和完整的售后服务的多个生产厂家进行技术经济对比后，选择具有较高性价比、便于运行和维护的产品作为选型目标。

（4）同一类设备的保护装置型号应尽量统一，以利于设备维护和安全运行，也便于综合管理。

4保护装置的更新改造

4.1发电机保护装置的更新

三门峡水电厂1～5#发电机继电保护装置原为晶体管保护，使用年限已超过10年，装置老化比较严重，维护周期缩短，保护误动现象时有发生，例如2#发电机失磁保护就曾因该保护装置背板焊接线脱落导致失磁保护误动。6、7#发电机保护在1994年和1997年扩装机组时采用了集成电路保护，经过近10年的运行，6#机保护电源掉电后在直流电源恢复时不能自启动、7#机纵差保护多次发生因定值拨轮接触不良而造成速断闭锁误发信号等问题的存在成为提高保护装置可靠性的瓶颈。

为解决这一问题，保护装置的更新改造随机组监控自动化改造同步进行。3#机保护于1995年更新，当时发电机微机保护装置刚开始应用，使用效果不易确定，因而选择了生产、应用处于主导地位的集成电路保护；随着发电机微机保护在国内各使用单位的逐步推广应用，经过市场调研和技术论证，发电机微机保护装置首先在4#机运用，其可靠性高、安装调试简单、运行维护方便、可与计算机监控系统通信等优点是集成电路保护无法与之相比的，所以在此后更新的5#、1#、2#、6#、7#机保护也都采用了微机型保护。3#机的集成电路保护也拟于近两年内更新为微机保护。更新后的保护装置可靠性大为提高，微机保护还有简单的事故分析能力，并可通过通讯接口实现与监控系统的通讯。

4.2变压器保护装置的更新

1～4#主变压器保护是前苏联及阿城继电器厂的电磁型保护，已运行了二十余年，一方面继电器的各项性能指标下降，备品、备件短缺，保护装置的动作可靠性降低，影响了主变压器的安全运行，另一方面保护配置不完整，落实“反措”困难，也不利于电力系统的稳定运行，在完善保护配置的思想指导下及市场调研的基础上，经过招标，将3#、4#主变压器保护更新为微机型变压器保护装置。因2#主变压器于2002年8月遭雷击，绝缘损坏而予以更新，相应保护装置的更新随变压器的更新同时进行，2#主变压器保护也选用了微机型保护。1#主变压器保护装置更新做为1～3FB更新改造项目的有机组成部分，在1#主变更新、相应电气主结线更改过程中，已将1#主变、厂用11#和12#变压器保护由电磁型保护更新为微机保护。3#主变压器微机保护作为三门峡水电厂第一台主变压器微机保护，自2003年1月投运以来，运行情况良好，保护装置具有较为完善的人机交互界面，可存储多套保护定值，使运行、维护工作更为便捷。因为在1～3FB更新改造工作中，将由1#主变取代3#主变作为联络变，3#主变退出运行，因此将原3#主变压器微机保护装置经过改造成为1#主变压器微机保护装置。2006年3月，1#主变、厂用11#和12#变压器微机保护已全部投入运行。

6、7#主变压器保护采用了当时应用较为广泛的集成电路保护，随着运行年限的增加，保护装置在硬件上的不足多次引发了保护的误动，如6#主变保护曾因抗干扰能力差，发生过两次差动保护误动跳闸，7#主变差动保护曾因定值拨轮接触不良而造成保护误动跳闸，检修人员采用将控制电缆更换为屏蔽电缆、短接定值拨轮内部电阻的方法基本解决了差动保护误动的问题，保证了主保护的安全可靠性。但由于设计、制造上的原因，整套保护装置的可靠性仍不太高，经常出现6号变压器负序方向保护、7#变压器非全相保护误发信号的情况，无法解决。并且6#、7#发电机出口开关遮断容量不足，7#机出口开关曾发生过爆炸，为彻底解决电气一、二次设备存在的问题，于2004年对相应单元的一次设备进行改造，将6#发电机变压器、7#发电机变压器间隔的一次接线方式由单元接线改为发变组接线，拆除了发电机出口开关，发电机和变压器原来的集成电路保护随之更新为发变组微机保护。

4.3线路保护装置的更新

三门峡水电厂的微机保护最早应用于三铝线，现在三高线、三虢线、三22旁开关、三铝线、Ⅰ虢水线、Ⅱ虢水线、及三11旁开关已全部使用了微机保护。微机型线路保护与原来的“四统一”晶体管线路保护相比，具有调试、维护方便，能记录故障信息便于事故分析，提供故障距离以利于故障点的查找等优点，由于微机保护的定检周期较长，进行定值修改、保护定检、事故处理等而需要停电的时间缩短，直接提高了发电经济效益。

4.4母线保护的更新

母线故障是最严重的电气故障之一，母线保护是正确迅速切除母线故障的重要手段，它的拒动或误动将给电力系统带来严重危害。三门峡水电厂原来的110KV母线保护采用的是前苏联生产的电磁型保护装置，已运行了二十多年，现已属淘汰设备，在运行中存在着继电器元件性能降低，备品、备件短缺，检修维护困难，装置动作可靠性差等问题，影响了母线的安全运行，已于2003年底更新为微机型母线保护装置。

三门峡水电厂在扩装了6、7号机之后，220KV系统增加了两台变压器（6、7#主变压器）和一条出线（三虢线），原有的电磁型母线保护已不能很好地满足使用要求且存在死区，而于1997年更新为南自厂的JCMZ-101型中阻抗集成电路母线保护。中阻抗母线保护具有对电流互感器无特殊要求，220KV系统变比不同的电流互感器均可接入该装置；安全可靠性较高，速动性较好等优点，它与220KV断路器失灵保护有机结合较好地解决了母线保护存在死区的问题。但随着该套保护装置运行时间的延长，集成电路保护固有的硬件问题也不断暴露，在2005年5月220KV母线保护定检工作中，发现定值拨轮接触电阻阻值增大导致保护定值有较大偏差，母差电流回路切换继电器接电接触不良造成母差保护拒动。这些问题的存在，将直接导致继电保护装置正确动作率的大幅度下降，威胁电力系统的安全，因此，220KV母线保护拟于2006年更新。

4.5故障录波器的更新

110KV及220KV故障录波器均在1994年进行过更新改造，但因为是微机型故障录波器的早期产品，在运行过程中存在的问题较多：如实时时钟计时系统误差过大，不利于事故分析；打印故障信息报告的绘图机不能长期通电进行故障信息报告的实时打印，否则极易损坏；存储录波数据的5吋低密软盘现在无处购买，设备维护困难；装置不具有数据远传功能，且录波通道的数量不足等，严重影响了对电力系统事故的正确﹑及时分析。为此经过技术论证，于2001年将220KV故障录波器由一台烟台奥特公司生产的GLQ-2型微机故障录波器更新为两台南京银山电子有限公司生产的YS-8A型微机故障录波器，2004年底将110KV故障录波器由一台GLQ-2型微机故障录波器更新为一台武汉中元华电科技有限公司的ZH-2型微机故障录波器，装置投运后，经过多次电力系统冲击、7号主变压器保护误动、5号发电机保护动作、三铝线线保护动作等的考验，新录波器数据记录完整，录波正确率达到100，为迅速判断事故原因、分析保护装置的动作行为提供了依据，证明故障录波器的更新是成功的。

4.6厂用电6KV保护装置的更新

厂用电6KV系统一方面为水电厂电力生产提供厂用电电源，另一方面还是三门峡水利枢纽防汛设施的主要电源，其开关柜系前苏联六十年代生产的抽出式小车开关，断路器采用少油断路器，保护装置属于电磁型保护。由于开关柜内开关连杆转动部分轴承磨损严重导致开关经常出现慢分现象，SK接点过度磨损造成断路器辅助触点接触不良影响断路器的正常分合，加上开关柜没有完善的“五防”闭锁措施，备品备件极难购买，严重影响设备的安全运行与维护，因此，厂用电6KV系统开关柜于2003年全部更新，并完善了6KV系统计算机监控系统，更新后的开关柜采用了SEL型微机保护综合装置。该微机型保护装置可准确记录断路器动作时间、故障类型及短路电流，便于运行人员准确、快速判断故障原因，及时采取应对措施。

4.7专业人员的技术培训

原有的电磁型保护、晶体管保护更新为微机型保护后，保护逻辑功能越来越多是由软件编程来实现的，整个保护装置可以看作是一套终端，一套综合装置，其数据采集、延时、逻辑、出口已不再象电磁型保护、晶体管保护那样由单个的继电器组成，因此继电保护装置的调试、维护方法有了很大改变。而保护装置正确动作率的提高与保护人员技术水平的提高是成正比例的，所以专业人员的技术培训有必要与设备更新改造工作同步进行。我们采用外派人员参与设备的出厂调试、请生产厂家的技术人员到现场结合实际设备进行技术讲解、参加生产厂家举办的新设备、新产品技术培训班、购买录像带等方法进行专业人员的技术培训，以老带新，注重专业人才的梯队培养，经过实践证明，对专业人员的业务水平提高有很大的促进作用，也为电厂的持续发展储备了人才。

5结束语

在有关业务主管部门的技术指导下，三门峡水电厂内的继电保护装置经过十余年的更新改造，继电保护装置的安全可靠性有了较大提高，现在微机型保护装置已达到88，经过多年运用，微机保护具有可靠性高、安装调试简单、运行维护方便、进行定值的整定、修改和固化工作方便快捷、可同时存入多套定值以便当运行方式变化时方便地选择相应定值、能记录故障信息便于事故分析、可方便地通过计算机接口与计算机监控系统进行通讯等优点已得到大家的共识，保证了电力设备的安全运行，提高了水电厂的自动化水平和运行人员的劳动生产率，适应水电厂“无人值班”（少人职守）发展的要求，相应提高了水电厂的经济效益和社会效益。

三门峡水电厂保护装置一览表

来源：中国农村水电及电气化信息网