微机保护调试作业指导书教材.docx
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微机保护调试作业指导书教材
江苏省电力建设第一工程公司
电气试验室
微机保护调试作业指导书
文件编号：
383.DQ.08-2006
版号：
A/0
编制：
日期：
审核：
日期：
批准：
日期：
1.编制目的
2.适用范围
3.编制依据
4.作业人员资格和要求
5.工程概况及主要工程量
6.主要仪器仪表及工器具
7.作业准备及作业条件
8.作业程序
9.作业方法、要求及质量标准
10.安全文明施工措施
11.环境保护及危险点控制
12.技术记录要求
微机保护调试作业指导书
1、编制目的
指导本试验室各工程点试验人员进行电力系统微机型继电保护试验和调试。
2、适用范围
2.1、本作业指导书适用于发电厂和变电（所）站工程中的微机型保护的检验和调试试验。
规定了通用检验项目和调试方法及技术要求，列出了调试过程中的注意事项和异常分析处理措施及方法。
2.2、现场及工程有特殊要求时，可以参考本作业指导书，按照相关规程规定并结合厂家及业主方的技术要求出版具有针对性的作业指导书以适用于当前工程。
2.3、对于交接试验范围以外的试验项目，不在本作业指导书范围。
应由试验方结合厂家及业主方的技术要求出具相应的试验作业指导书。
3、编制依据
3.1、《电力建设安全工作规程》DL5009.1-92
3.2、XXXXXX设计院图纸电气分册
3.3、制造厂技术资料文件
3.4、试验质量手册及其程序文件
3.5、DL408—-1991电业安全工作规程（发电厂和变电所电气部分）
3.6、（87）电生供字第254号继电保护和电网安全自动装置现场工作保安规定
3.7、（87）水电电生字第108号继电保护及电网安全自动装置检验条例
3.8、GB/T7261—2000继电器及装置基本试验方法
3.9、GB14285—1993继电保护和安全自动装置技术规程
3.10、《继电保护及电网安全自动装置检验条例》87年部颁
3.11、《继电保护和电网安全自动装置现场工作保安规定》87年部颁
3.12、《电力系统继电保护及安全自动装置反事故措施要点》部颁；
3.13、国家电力《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》
3.14、LFP－900系列超高压线路成套快速快速保护检验规程
3.15、（94）调网109号WXBWXHSWXB－11微机保护检验规程
4、作业人员资格和要求
4.1、参加作业人员必须经过试验上岗培训，认真学习了安全规程，同时经过三级安全教育，并经考试合格，进行作业时必须严格遵守作业安全规定，确保试验作业时的人身及设备安全。
主要作业人员必须具备较强的责任心和相关理论知识。
4.2、参加作业人员需具备中等以上文化知识，并具备一定的继电保护和二次回路调试的经验。
参加作业人员必须熟练掌握继电保护测试仪的操作和使用。
4.3、参加作业人员必须掌握继电保护技术的方法和原理，并具备一定的处理实际问题的能力。
4.4、参加作业人员必须清楚一、二次设备的布置情况，熟悉主接线方式和二次接线原理。
4.5、参加作业人员必须明确试验作业的方法、要求和标准，严禁违反规程规范的作业。
5、工程概况及主要工程量
5.1、工程概况
本工程由×××设计院设计，一次设计为×××××，变压器采用××××（简要介绍工程的一次、二次接线方式和主设备概况等）
5.2、主要工程量
序号
名称
单位
数量
备注
5.3、设备主要技术数据
5.4、劳动力计划表
序号
工种
技术等级
数量
特殊工种上岗证
备注
1
电气试验
中级工
2
2
二次线
中级工
2
5.4、施工进度计划表
序号
项目名称
开始时间
完成时间
备注
1
2
3
4
5
6
6、主要仪器仪表及工器具
6.1、作业前准备的工具和仪器必须满足该设备试验作业的需要，主要试验仪器为微机控制式继电保护综合测试仪，同时还应备有万用表2块及试验线若干，电源盘等。
6.2、所用仪器必须在试验前进行检查预试，保证其完好性和正确性。
7、作业准备及作业条件
7.1、技术准备
7.1.1备齐被试设备的厂家技术文件资料，特别是产品的技术规范，说明书和出厂试验报告。
7.1.2、熟悉设备的的现场布置和安装情况。
7.1.3、熟悉和了解二次回路的图纸。
7.1.4、熟悉、了解和掌握保护装置的原理，运行状况和设备技术规范，掌握设备的工作原理和方法。
7.1.5、组织参加调试的工作人员认真学习作业指导书和厂家技术资料，理解和熟悉检验内容和要求。
7.2、项目作业准备及条件
7.2.1、根据设备的试验项目和试验方法备齐所需的仪器。
7.2.2、盘柜均已安装结束，保护装置所需的交直流电源已齐全，并对设备外观等进行整体性检查，相关二次接线工作完成，具备调试的条件和环境。
7.2.3、环境整洁，温度、湿度、照明等条件符合项目作业要求。
7.2.4、准备定值。
如果正式定值单已下达，按定值单进行检验；如果没有正式的定值单，可以采用临时定值，临时定值必须根据说明书确定合理并接近实际和适宜于保护检验。
进行保护功能试验时，对于暂时未使用但以后可能投用的保护功能也需予以校验。
8、作业程序
8.1、作业程序框图如右
8.2、作业中，应按照程序，严格执行相关的试验标准和厂家技术标准，作业记录必须项目齐全正确。
9、作业方法、要求及质量标准
试验的内容和项目均按照现行标准进行和判断。
本作业方法仅对微机保护装置的调试和检验的通用调试项目和方法进行论述。
针对现场不同型号的微机保护，其具体操作方法和祥细的保护功能检验按照其操作和技术说明书进行。
保护测试仪的具体使用和设置请参见其厂家说明书和软件帮助。
9.1、保护装置调试检验总则
9.1.1、装置调试中应注意事项
（1）在调试过程中，如需要插拔插件时，需先断开直流电源。
对于运行中的设备，同时要做好安全措施和防止电流回路短路。
拔出的插件防止碰撞，保持清洁，注意防尘。
（2）调试过程中发现有问题时，不要轻易更换芯片和板件，应先查明原因，当证实确需更换时，则应联系厂家进行处理。
（3）试验人员接触、更换集成芯片和插件时，应采用人体防静电接地措施，以确保不会因人体静电而损坏芯片。
（4）对于含有芯片的板件原则上在现场不能使用电烙铁，试验过程中如需使用电烙铁进行焊接时，应采用带接地线的电烙铁或电烙铁断电后再焊接。
（5）试验过程中，应注意不要插错插件位置。
（6）因检验需要临时短接或断开的端子，应逐个记录，并在试验结束后及时恢复。
（7）试验前应祥细阅读产品的技术说明书及使用说明书等技术资料，熟悉了解保护的配置、菜单结构及操作方法、装置的端子图、检验内容及方法。
（8）检查和试验时，测试人员应根据保护的需要选择综合测试仪的适宜功能界面进行试验，所有加入保护装置的电量、测试时间及接点检查的连线都必须在屏柜的端子排处进行，以保证盘柜接线的正确性。
（9）对装置施加的输入量较大时，应考虑装置的耐受性。
对于电流回路，在2倍额定值以内可以长期施加，超过2倍时必须缩短施加时间，一般不超过10秒。
对于电压回路，一般不超过额定值的1.2倍。
（10）仅对装置本身试验时，操作控制回路电源应断开，只在全回路整组试验时，才给上控制电源。
9.1.2、装置通电前的检查
9.1.2.1、外观及接线检查
（1）检查保护装置的型号和硬件配置符合图纸要求，装置要求电源与所提供的电源应相符。
（2）检查保护装置各插件上的外观质量、焊接质量应良好，所有芯片应插紧、型号正确，位置正确。
（3）检查保护装置的背板接线是否有断线、短路、焊接不良等现象，并检查背板上抗干扰元件的焊接、连线和元器件外观是否良好。
（4）保护装置的各部件固定良好，无松动现象，装置外形应端正，无明显损坏及变形现象。
各部件应清洁良好。
（5）检查保护装置的端子排连接应可靠，且标号应清晰正确。
（6）根据装置技术说明书，检查保护装置中的插件跳线设置是否与现场和整定值相符。
9.1.2.2、绝缘及介质强度试验
对于成套配置的微机型保护装置，只对强电回路进行绝缘检查，对于弱电回路（48V及以下）如需检查时，可采用万用表或250V绝缘测试仪进行检查。
下列测试时应拔出CPU、VFC、MONI、SIG等所有的弱电插件，只保留操作箱中的有关强电插件。
（1）对于交流电压回路、交流电流回路、操作回路（110V及以上）、开入开出回路（110V及以上）、信号回路（110V及以上）用1000V绝缘测试仪进行测试。
（2）保护屏内绝缘电阻测试。
在进行本项检验时，需在保护屏端子排处将所有外引线全部断开，仅对保护屏内进行绝缘电阻测试。
绝缘电阻要求均大于10MΩ。
注：
在测量某一组回路对地绝缘电阻时，应同时将其他各组回路都接地。
（3）整个二次回路的绝缘电阻测试。
在保护屏端子排处将所有电流、电压及直流回路的端子连接在一起，并将电流回路的接地点拆开，用1000V摇表测量整个回路对地的绝缘电阻，其绝缘电阻应大于1MΩ。
（4）二次回路耐压试验：
在保护屏端子排处将所有电流、电压及直流回路的端子连接在一起，并将电流回路的接地点拆开。
整个回路进行对地施加工频电压为1000V、历时为1min的介质强度试验。
试验前必须做好安全措施防止设备损坏。
试验过程中应无击穿或闪络现象。
试验结束后，复测整个二次回路的绝缘电阻应无显著变化。
当现场试验设备有困难时，允许用2500MΩ摇表测试绝缘电阻的方法代替。
9.1.3、二次回路检查
应根据设计图纸检查端子排外部接线应与图纸和保护设备的接线图纸相符，接线正确。
设计图纸中对于定型屏柜的修改是否已正确。
检查中应着重以下各方面：
（1）电压、电流互感器的配置型号、变比和等级是否一致。
（2）所用电压电流回路和控制回路电缆是否满足设计和实际需要。
接线标头是否正确。
（3）电压电流回路的接地点设置是否正确。
（4）检查操作箱配置是否与现场实际相符，跳合闸线圈的电流电压设置是否正确。
（5）直流操作回路检查。
对于双操作电源的保护及操作箱，两路电源是否存在交叉、寄生现象。
（6）双重配置时两套保护之间的配合回路是否正确。
（7）二次回路的配置是否满足各项反措要求。
9.1.4、操作箱继电器检验
微机保护的操作箱，已不采用分立继电器组合的形式，而把各继电器装在插件板中，使操作箱结构更紧凑。
操作箱中的继电器均采用小型快速继电器，一般按照“四统一”原则设计配置，由下列继电器组成：
（1）监视断路器合闸及分闸的合闸（合位）、跳位继电器；
（2）防跳继电器；
（3）手动合闸继电器；
（4）压力监视或闭锁继电器；
（5）手动跳闸继电器和保护三跳继电器；
（6）重合闸继电器；
（7）辅助中间继电器；
（8）信号继电器；
（9）电压切换继电器等。
110kV及以下断路器的操作箱通常直接置于和保护一体的标准箱体中，220kV及以上的断路器一般设置独立的操作箱。
9.1.4.1、操作箱的试验（定检）方法，尚无统一的规定，推荐做法：
对独立操作箱可以把继电器板件拔出进行校验，对保护一体式机箱对跳合闸三相操作回路进行整组试验。
9.1.4.2、独立式操作箱继电器试验：
试验时对继电器缓慢施加或降低激励，直到继电器动作或返回。
（1）根据厂家操作箱板件图和操作原理图，在板件的对外部接线接口处找出线圈回路，对其施加激励，测量其动作电量和返回电量。
（2）根据回路原理图，只对操作回路中用到的继电器（110V及以上）进行检验，即：
跳合闸位置继电器、手动合闸继电器、压力监视或闭锁继电器、手动跳闸继电器和保护三跳继电器、重合闸继电器、辅助中间继电器、信号继电器、电压切换继电器、防跳继电器。
注意所加电量应为继电器与外部接线相连的部位，必须含继电器所有串联（或并联）的分压（分流）电阻在内。
（3）操作箱中的继电器大多是由多个小型继电器串联或并联组成的组合式继电器。
在试验时应认清其数目，有一个小型继电器动作即认为该继电器已达动作值；全部动作后，有一个小型继电器返回即认为该继电器已达返回值。
（4）防跳继电器由小型电流和电压继电器组合，试验时应特别注意施加电量时的位置，以免损坏板件。
试验前必须检查其分合闸电流设置应与现场断路器匹配。
（5）根据其板件原理图，对有延时要求的继电器（如压力监视）时间测试方法有两种：
一是用测试仪实际测量；一是分别测量整个继电器中并联的电阻和电容值，根据公式
计算时间。
（6）继电器合格性判断：
对于电压型继电器，动作电压应在50%~80%之间，返回电压应在30~50%之间。
对于电流继电器，动作电流应不小于额定电流的50%。
对动作电压不合格的继电器，应通知厂家更换分压电阻。
9.1.4.3、保护一体式机箱，对操作回路进行整组试验时，对操作箱或保护装置相应指示进行监视，以保证各继电器动作正确。
此项整组操作时，操作电源应降至额定电压80%，且每台断路器操作次数应在3次以上。
9.1.5、微机保护装置硬件性能检验
微机型、数字型保护装置主要由以下几部分组成：
交流变换插件；模数转换插件；保护功能插件；出口及信号插件；通讯插件及单元管理机插件。
9.1.5.1、装置通电自检：
①、将全部插件插入规定的部位，加入额定直流电压，保护装置应自动进入自检状态。
②自检结束后，检查显示窗口内信息及版本信息。
保护装置应处于正常运行状态。
9.1.5.2、辅助功能检查：
主要进行下列检查，①、人机功能检查，包括键盘功能、定值检查和修改、信息查看等。
②、打印机与保护装置的联机及打印功能检查。
9.1.5.3、逆变电源检查
（1）逆变电源自启动性能检查：
用试验用直流电源输出直流电压，由0缓慢升压至80%额定电压，记录逆变电源插件上电源指示灯完全点亮时的电压，并测量在此电压下其输出电压是否正常，在75%~80%电压时，其输出电压应正常，保护装置也应完全工作正常。
（2）逆变电源输出电压及稳定性检验：
分别在80%、100%、115%额定电压下，检查逆变电源的输出电压是否正常，保护装置工作状态是否正常。
下表为逆变电源输出电压允许范围（表中为电压绝对值），以供参考：
输出电压标准（V）
5
12
15
24
允许范围（V）
4.8－5.2
11－13
13－17
22－26
9.1.5.4、模拟量输入输出回路检查
互感器的特性由设备交接试验进行保证，此项仅针对保护装置。
（1）数模转换器系统检查：
在无交流输入时，检查采样零漂，应不大于规定要求（电流<0.01In，电压<0.05V）。
检查零漂时，要求检测在一段时间内（如5min）零漂值的稳定范围值。
（2）交流电压、电流输入正确性检查：
根据图纸检查交流输入端子是否正确，装置参数是否与现场相符，端子排到保护插件的接线是否正确。
（3）幅值特性和相位特性检查：
利用保护测试仪在屏上端子排处加入交流量：
Ia、Ib、Ic、3Io、Ua、Ub、Uc、3Uo、Ux（线路电压），检查保护装置的采样是否正常（应与输入量一致），偏差是否超出规定。
对电流回路分别加入20In、10In、0.2In、0.1In；电压回路110%、80%额定电压及10V、5V、1V，对各通道进行采样检查，要求各通道采样误差不超过±5%，输入很小时，采样误差不超过±10%。
对零序电流和零序电压通道加入的最高值可以降低，但不得低于110%额定值。
改变电流和电压的相位，进行采样检查，要求角度采样误差不超过3°。
9.1.5.5、开关量输入输出回路检验
（1）根据图纸检查开关量输入回路的设置是否满足要求。
（2）从保护装置菜单中“开关量状态”依次进行开关量的输入和断开，监视屏幕中显示的开关量变位状态是否相符。
（3）检查保护装置的开出传动功能，对保护进行功能试验过程中检查保护出口状态及信号灯指示状态。
此项检查可在对保护逻辑试验过程中同步进行。
（4）在80%工作电源和操作电源下进行保护整组试验，进行相应检查。
9.1.5.6、告警回路检查：
人工模拟装置故障及保护告警，检查装置是否正确报警，此功能可在后台管理机就绪后进行联合检查。
9.1.6、微机保护装置软件性能检验
微机保护装置的软件部分包括保护状态（保护板CPU、管理板状态，采样、开入量）、显示、打印、整定显示及修改定值、异常事件、时钟修改、程序版本等。
9.1.6.1、软件版本及程序校验码核查，是否和规定版本号相符。
9.1.6.2、检查校对时钟正确性，并对装置的时钟失电保持功能进行检查，失电一段时间后，时钟应保持其准确性。
9.1.6.3、定值的输入、修改、保存、复制、显示、打印等功能应正常。
9.1.6.4、显示、打印功能应正常，如打印报警事件、动作事件及录波、采样打印等。
注意装置和打印机的波特率应一致。
9.1.7、功率消耗测量
本项检查在现场试验时不做要求，对装置功耗有怀疑时必须进行测试。
功率消耗包括交流回路功耗和直流回路功耗。
测试方法为伏安法。
9.1.7.1、功率计算方法：
以下各式中U为相电压，I为相电流。
（1）单输入激励：
P＝UI
（2）三相四线对称输入：
P＝3UI
（3）三相四线不对称输入：
P＝UAIA+UBIB+UCIC
（4）三相三线输入：
P＝UABIA+UBCIC
9.1.7.2、测试前试验环境温度为20℃±2℃，保护装置应在测试环境中的持续时间不小于2小时，测量时，电流表应选用低内阻仪表，电压表应选用高内阻仪表。
9.1.8、保护元件电气性能试验
本项目主要依据装置厂家技术资料进行，除列出正常校验内容和方法外，对于部分保护进行分项说明。
保护模拟试验时应根据保护装置的技术说明书，针对保护装置的各种现场可能用到的所有保护功能进行校验，校验的内容为保护动作值和动作逻辑，以及保护逻辑功能是否满足现场需要。
模拟试验必须从盘柜的端子排外侧实际加入装置所需各种电气量。
保护元件功能试验时，同时测量各种保护的动作时间。
9.1.8.1、保护装置通过检测各种状态下被保护元件所反应的各种物理量的变化，并予以鉴别，依反应物理量的不同，可以构成各种原理的保护。
如反映单端电气量的保护有：
过电流（三段式）保护、电流动作电压闭锁（复压过流）保护、方向性电流（复压方向过流）保护、零序（方向）电流电压保护、距离保护等；反映双端电气量的保护有：
纵联差动保护、高频保护等。
针对特定的电气元件的特殊保护如：
发电机的失磁保护和失步保护、变压器的过激磁保护、电容器的不平衡保护等。
9.1.8.2、保护装置的电气性试验有两部分，一是在装置投入运行前的各种检查和各种保护模拟试验和回路整组试验，一是保护在投运时的带负荷检查试验。
9.1.8.3、对于微机型继电保护，由于其采样至出口逻辑均由CPU程序控制，不同于分立元件的电气保护，在其各整定值的检验中对返回系数不做要求。
9.1.8.4、保护定值校验时，对于元件保护，测量保护装置各定值的实际动作值，对于线路保护多段式电流保护和多段式阻抗保护，分别对定值的95％和105％处进行校验。
方向性元件正反向都必须进行试验，必要时还要进行边界测量。
9.1.8.5、电流保护
电流保护主要为过电流保护和差动保护，用于电气主设备元件保护，同时也可与电压保护、功率方向保护配合构成电压闭锁及复合电压过流保护和方向过流保护。
用于线路保护的电流保护多为方向电流保护。
（1）电流保护检验总原则
①、可以采用保护测试仪的三相电流电压手动功能或者状态序列功能进行测试。
②、一般的电流保护和元件保护，应根据整定值测量保护的实际动作值和动作时间，动作值和动作时间误差必须满足装置的技术要求（动作值误差小于定值的5%）。
在整定值的1.2倍时测量动作时间。
③、负序电流保护一般用作不对称故障或非全相运行时的后备保护。
检验时可以用三相负序电流法，也可以用模拟相间短路检验法。
加入三相负序电流时，动作时电流即为所加相电流在数值。
模拟相间短路（如加入单相电流从IA流入，IB流出）时，动作电流为所加电流的
倍。
④、复合电压是低电压、负序电压和零序电压组成的。
对复合电压过流保护检验时，必须测量动作电流、低电压、负序电压和零序电压的实际动作值。
⑤、线路保护的三段式或四段式电流保护（包括三段或四段式零序电流保护），可采用保护测试仪的线路定值检验模块，保护装置在定值1.05倍时应可靠动作，在0.95倍时可靠不动作，同时保证正向故障时可靠动作，反向故障时可靠不动作。
⑥、方向元件应测出其方向动作边界，边界值误差相对标准值应不大于3°。
对于线路保护，一般对正反向加入故障量，根据保护原理，保证正向时可靠动作，反向时可靠不动作，测试时所用阻抗角与装置整定值相符。
（2）元件差动保护
①差动保护基本原理
基波相量纵差保护动作方程主要有两种形式，一种是传统的比率制动特性，其动作方程为
；第二种是标积制动特性，其动作方程为
，两者的区别是在区内故障时，由于相位差大于90°，制动量变为负值，即转为动作量，大大提高了区内故障的灵敏度。
而比率制动特性的差动保护其制动量总是大于零的。
如用二次CT电流表示，当CT二次极性互差180°时，比率差动的动作电流和制动电流可表示为：
。
各种差动保护原理基本相同，所不同的只是制动量的不同。
如变压器的和差式比率制动，制动量
，复式比率制动差动保护中制动量为
，此外还有二次谐波、5次谐波制动等。
②变压器差动保护的电流平衡调整
由于软件计算的灵活性，允许变压器各侧TA二次都按Y型接线，在进行差动计算时，由软件对变压器Y型侧电流进行相位校准及电流补偿，同时滤除Y侧零序电流对差动保护的影响（Δ侧无零序电流）。
相位校准后，根据定值的电流平衡系数Kb进行电流自动平衡调整，消除由相位校准和两侧TA变比不同产生的不平衡电流影响。
Kb计算方法：
第一步：
计算各侧一次额定电流IIN＝S/（
UN）
第二步：
计算各侧TA二次计算电流I2C＝（IIN/Kn）×KW
其中Kn：
本侧TA变比。
UN：
本侧额定电压。
S：
变压器功率
KW：
TA接线系数，对于微机保护TA二次均接成Y型时，则Y侧KW＝
；Δ侧KW＝1，对于某些型号的微机保护，KW在软件内已设置，具体试验时应根据具体保护装置进行计算和设置。
第三步：
计算Kb，先规定基准侧，（如规定高压侧I2C不电流基准值In，有的保护以5A为基准），然后对其他各侧TA进行计算调整，Kb＝In/I2C。
以高压侧为基准时，可得低压侧和中压侧平衡系数为
；
③元件差动保护调试应完成的项目有：
●、最小动作电流测试：
根据保护的出口方式（三取二或三取一），加入适当的故障电流进行测试。
如保护采用“三取二”出口方式，可固定B相电流为1.2倍整定值，逐渐增加A相电流至动作出口，A相电流即为A相差动的最小动作电流。
测试时，三相应分别进行。
●、最小制动电流（拐点电流）和比率制动系数测试：
拐点两侧的电流关系应满足保护的动作曲线定义。
比率制动系数算时，在制动区的动作边界上取两点，分别测量其差动动作值和制动量值，按式
计算（式中Id和Izd分别是动作值和制动值）。
计算时应注意，采用实名值和标么值的区别，对变压器的差动计算时，一般采用标么值，同时应考虑各侧平衡系数的影响。
多段式差动保护，应分别测量各段曲线的比率
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