供电系统设计中微机保护综合自动化系统的运用

科学论坛　Ｉ　供电系统设计中微机保护综合自动化系统的运用　陈宏梅　（铁路武汉供电段技术科４３００００）　（摘要］当前我国的一些工矿企业的１１０　ｋＶ，　３５　ｋｖ，ｌＯ　ｋｖ供电系统的设计已普遍采用微机综合保护自动化系统，本文结合某工程项目的供电系统设计　详细阐述微机综合保护自动化系统的功能及应用。　［关键词］供电系统变电站　中图分类号：Ｕ２２３．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２００９）３６—０１６１—０２　微机综合自动化保护系统主要由微机监控保护装置、计算机监控系统及　实时通讯网络构成，集数据测量、控制、保护、通信、故障分析等功能于　一体。这种系统可用于新建无人值守变电站，也可用于老站改造。　１工程供电系统墟计　１．１布置方式　新建１０　ｋＶ配电站为独立建筑物，采用户内式２层布置方式：１层为ｌＯ　ｋｖ　开关柜（开关柜数量近６０面）：２层为１Ｏ　ｋＶ电容器组（４段母线４组）及主控制　室。　１．２设备选型　（１）１０　ｋＶ开关桓　ｌ０　ｋＶ开关柜选用带“五防”功能的ＧＺＳ　１—１０型全封闭中置式移动开　关柜，采用Ｖ３１型真空断路器，遮断电流不小于３１．５　ｋＡ，内配一体化弹簧储能　操作有色金属加工机构。　（２）１Ｏ　ｋｖ开关桓保护装置　１Ｏ　ｋＶ开关柜保护选用国内先进的ＡＴ一９０００系列微机综合自动化保护装　置，分散分布式结构安装在开关柜上。根据被保护元件特征配置保护单元，使　各项功能均达到被保护元件的要求。　（３）配电站操作电源　ｌＯｋＶ配电站站用操作电源选用６ＺＤＷ型智能高频开关直流电源，该装置优　点如下：　①智能化程度高，性能可靠，操作使用方便，显示、报警功能完善，两路交　流电源进线可自动切换。　②具有完善的监控功能。由监控模块、充电模块等构成的分级集散式控　制系统，可对电源系统进行全面管理和控制。并具备“四遥”功能。　⑨蓄电池严格按照充电曲线自动运行，完成从充电、均充、浮充到模块投　切的全过程。　④全砸计算机控制，监控模块单元可通过ＲＳ２３２或ＲＳ４８５通讯接口与ＲＴＵ　或综合自动化装置通讯，可为“四遥”提供各种智能接口　（４）ｌＯｋＶ电容器组　１ｏ　ｋＶ电容器组选用ＬＴＳＣＷ型自动无功电压综合调节装置，采用真空接触　器投切，串有防止涌流的电抗器。该装置的功能及优点如下：　①自动补偿无功负荷功率，提高负荷功率因数。　②通过自动检测负荷侧的电压高低，自动调节变压器分接头，实现负荷电　压稳定。　③降低网损，提高效率。　④抑制系统谐波。　⑤减小无功电流，节省变压器增容费。　（５）继电保护　微机综合自动化系统综保单元具有实时采集、计算、显示运行参数的　功能以及完善盼保护功能，完全可以满足测控和继保要求，故不再设置常规仪　表。　继电保护功能如下：　①ｌＯｋＶ电源进线设时限电流速断、过电流保护。联络线和馈出架空线路　设自动重合闸装置。　②１ＯｋＶ母线分断设备自投保护装置　③馈电给车间变压器的断路器设电流速断和过电流保护，并根据变压器的　工作性质和容量设瓦斯保护、过负荷保护及温度报警。　④馈电给电容器的断路器设限时电流速断、欠电压、过电压和中性点电　压不平衡保护。　⑤各馈出回路设有单相接地保护。　⑥按电业部门的要求，电压互感器回路装有消谐装置。　２徽机蠓舍僳护装置　变电站自动化系统工作条件恶劣，须要具有很高的可靠性。影响其可靠　性的因素除气候及工作环境外，最主要的是空间电磁干扰和传导干扰，这是因　为电力系统本身就是一个强干扰源。此外，控制及保护对象的高压线路、变　压器等重要一次设备，对系统的安全性也提出了很高的要求。ＩＥｃ标准、国　家标准和行业标准中，都对电力自动化系统和监控产品的可靠性有严格规定。　本工程变电站综合自动化系统按无人值守设计，采用ＡＴ－９０００系列综合自　动化系统。该系统设站控级（上位机系统）及间隔级控制和保护单元（ＡＴＧＫ系　列监控保护单元）２层。间隔级控制层将采集和处理后的数据信号通过屏蔽　双绞线（或光纤）通信网络传输到站级控制层，通过通信网在站层融为一体并通　过通讯控制器与调度系统进行通信，完成遥测、遥控、遥调、遥信等所有　远动功能。各间隔级单元相互独立，无互相影响，功能不依赖于站控计算机，　以增强整个系统的可靠性。在上位机发生故障或退出运行的情况下，各间隔　级保护功能不受影响　在通讯网络出现故障时Ｉ各间隔级保护功能不受影响：在　某一间隔级单元出现故障时，其它间隔级保护功能不受影响。该系统基于微　机控制，采用开放式设计，可以和任意第３方智能化设备及上级调度管理网对　接，是真正意义上的通用综合自动化系统。　２．１微机保护装置的系统构成　微机保护装置主要由微机监控保护装置（ＡＴ９０００系列）、计算机监控系　统及实时通讯网络组成　微机监控系统通过现场总线方式与间隔级单元通　讯。运行员工作站是系统中主要的人机接口，也是整个电站监控的核心，它通　过以太网通讯网络获得全站信息并进～步加工处理，进行必要的记录和控制，　并可向调度系统提供所需的各种数据。　ｌＯｋＶ系统微机保护装置采用分散式放在高压开关柜上，该系统不需设置　独立接地网。　２．２各保护对象的保护装置及其功能　（１）１０　ｋＶ进线ｌＯｋＶ进线保护选用测控单元ＡＴ一９０１０（４台）。保护功能：　①速断保护，跳断路器并发信号。　②复闭过流保护，跳断路器并发信号。　③过负荷保护，发信号。　④低周减载，带低压闭锁、滑差闭锁。　⑤小电流接地自动选线　⑥电流保护可设置为带方向或不带方向。　监控功能：　①遥测：三相电流、三相电压、零序电压、零序电流、有功功率、无功功　率、频率、有功计量、无功计量。　②遥信：开关位置、手车位嚣、控制回路断线、保护动作信号、ＰＴ断线　信号、有功脉冲、无功脉冲。　③遥控：控制断路器开关跳合，手动和遥控互为闭锁、互为切换保护复　归，在线修改定值，投退保护。　④故障录波：能够录下故障前２周波、故障后１００周波的故障线路的电压　电流波形。　⑤谐波分析：给出从基波到１３次谐波的电压电流大小及所占的比例。　（２）１Ｏ　ｋｖ变压器　ｌＯｋＶ变压器保护选用测控单元ＡＴ一９０１３（２１台）。保护功能：同ｌ０　ｋＶ进　线保护，但增加了非电量保护（重瓦斯跳闸，轻瓦斯及温升报警）：监控功能：同　１Ｏｋｖ进线保护。　（３）ｌＯ　ｋｖ联络线保护　ｌＯｋＶ联络线保护选用测控单元ＡＴ一９０１０（１１台）。　保护功能：同ｌＯ　ｋｖ进线保护，但增加了三相一次重合闸（可采用检无压／　检同期方式，带后加速人监控功能：同ｌ０　ｋＶ进线保护。　科技博览ｉ　１６１　科学论坛　Ｉ■　电厂保安电源自投装置改造实践　陈玉峰　（华北电力大学北京１０２２０６）　［摘　要］针对某３３０ＷＭ机组保安电源由ＰＣＫ装置的内部逻辑切换方式的不可靠性，分析各种工况方式下的主备电源的切换问题。阐述由电源自投装置做　为保安段切换的原理与逻辑方式的可靠性。　［关键词］保安段电源备自投改造实践　中图分类号：ＴＵ８５１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００９—９１４Ｘ（２００９）３６—０１６２—０２　１引言　发电厂保安电源是指当出现全厂停电时，为了保证发电厂机组顺利停机，　不至于损坏设各而设置的电源。一般发电厂的保安电源设置在低压配电系统　中，在发电厂的低压配电系统中，保安电源作为保护重要设备的最后防线，所以　保安段工作电源与备用电源、保安电源的自投功能尤为重要。　２改造前概况　某发电厂３３０ＭＷ机组保安段的配置如图一。投产初期工作电源与备用电　源、柴油机的自投原理是将保安段Ａ工作进线开关ｌＺＫＫ、保安段Ｂ工作进　线开关２ＺＫＫ、保安段备用进线开关３ＺＫＫ的常开、常闭辅助接点接入各进线　开关柜上配置的ＰＣＫ装置，通过内部逻辑来实现。　３８Ｏ／２己ＯＶ，１ｌ‘妒Ｃ　Ａ●　３８Ｏ／２２ＯＶｒｍｌ￣ｃ　Ｂｌ　用电源恢复时，保安段应由厂用电供电即１ＺＫＫ（２ＺＫＫ）闭合。若此时柴油机仍　运行，应首先将ＳＴＫ打到投入位置，其余时间应将ＳＴＫ打到解除位置。因４００Ｖ　ＰＣＫ装置一般性能不太稳定，ＰＥＫ装置已损坏多台，如果四个进线开关的ＰＣＫ装　置中任一装置有故障，保安段工作电源发生故障时就无法实现自投，严重影响　到电厂的安全运行。　Ａ　＿　３改造实践应用　在经过多家设备选型与调研后，认为南瑞继保公司生产的ＲＣＳ一９６５２备用　电源自投装置比较符合电厂运行实际要求，决定选用该装置对３３０￣ｔＷ保安段电　源各自投系统进行改造　该装置引入两段母线电压（Ｕａｂ１、Ｕｂｃ１、Ｕｃａｌ、　ｔＪａｂ２、Ｕｂｃ２、Ｕｃａ２），用于有压、无压判别。引入两进线电压（Ｕｘ１、Ｕｘ２）　作为自投准备及动作的辅助判据，可经控制字选择是否使用。每个进线开关　各引入一相电流　（Ｉ１、Ｉ２），是为了防止ＰＴ三相断线后造成桥开关误投，也是　为了更好的确认进线开关已跳开。装置引入１ＤＬ、２ＤＬ开关位置接点（ＷＷＪ），　用于系统运行方式判别、自投准备及自投动作。引入了１ＤＬ、２ＤＬ开关的　合后位置信号（从开关操作回路引来），作为各种运行情况下自投的闭锁。另　外还分别引入了闭锁方式１自投，闭锁方式２自投两个输入。装置输出接点　有跳１ＤＬ、２ＢＬ，合１ＢＬ、２１）Ｌ各两付接点，三组遥控跳合输出。信号输出分　别为：装置闭锁（可监视直流失电，常闭接点），装置报警，保护跳闸，保护合闸各　付接点。　它的通用自投方式如下。方式一：＃ｌ进线运行，＃２进线备用时，即１ＤＬ在　合位，２ＤＬ在分位。当＃１进线电源因故障或其他原因被断开后，＃２进线备用　电源应能自动投入，且只允许动作一次。为了满足这个要求，设计了类似于线　路自动重合闸的充电过程，只有在充电完成后才允许自投。方式２过程同方　式１，＃２线路运行，１＃线路备用。线路配置与逻辑框图见图二、图三。　一图一保安段电源配置图　它的运行方式如下：（１）、正常运行时首先由厂用低压ＰＣＡ段供电给保安　段，１ＺＫＫ闭合，２ＺＫＫ断开（１ＺＫＫ断开，２ＺＫＫ闭合）：１ＺＫＫ’、２ＺＫＫ’常合。（２）、　当厂用ＰＣＡ（Ｂ）段开关１ＺＫＫ（２ＺＫＫ）跳闸（故障或被错误断开）时，１ＺＫＫ（２ＺＫＫ）发　出合２ＺＫＫ（１ＺＫＫ）的命令。如果２ＺＫＫ（１ＺＫＫ）检测到厂用ＰＣＢ　ＣＡ）段有电压，那么　２ＺＫＫ（１ＺＫＫ）合闸，此时保安段由厂用ＰＣＢ（Ａ）段供电。（３）当厂用电完全消失时　（保安段无电压，同时检测到１ＺＫＫ，２ＺＫＫ为分闸状态）备自投命令发出合３ＺＫＫ　当３ＺＫＫ合闸成功后，闭合４ＺＫＫ，同时启动柴油机。（４）、当柴油机达到正常转　速和正常电压时，柴油机出口开关ＤＬ闭合，此时保安段重新带电。（５）、当厂　Ｉ母　．　图二ＲＣＳ一９６５２备用电源自投装置线路配置图　（４）１Ｏ　ｋＶ分段保护　通讯等功能合理地分散到两个ＣＰＵ芯片，一个为保护专用ＣＰＵ，另一个为监控及　ｌ０　ｋｖ分段保护选用测控单元ＡＴ一９０８０（２台）。保护功能：①电流速断保　护：②复闭过流保护：③母线失压自投，带进线检无流闭锁，合于故障母线后。加　速跳闸。　侧控功能：基本与１Ｏ　ｋＶ进线保护相同。　（５）１０　ｋＶ电容器保护　通讯用ＣＰＵ。监控ＣＰＵ负责监控、通讯管理，并作为保护ＣＰＵ的后备，保证在　保护专用ＣＰＵ发生故障时能自动切换，完成保护和测控功能，极大地提高了系　统的处理能力，使系统运行更安全可靠，并留有较多的冗余量，有利于用户未来　的升级和扩展。　ｌ０　ｋＶ电容器保护选用测控单元ＡＴ一９０５０（４台）。保护功能及监控功能：　基本同１０　ｋＹ进线保护。　（６）１Ｏ　ｋｖ　ＰＴ切换　ＩＯｋＶＰＴ切换选用切换单元ＡＴ一９０４２（２台），其功能如下：　结语　微机综合保护是当前供配电保护领域中最具活力和发展前途的一项技术，　计算机技术的飞速发展也大大推动了微机综合保护装置的进步。在供配电系　统的保护设计中，采用微机综合保护装置是必然趋势，可使供配电系统与当今　先进工业技术的发展同步。　参考文献　［１］杨寅华，束建红。王红．变电站综合自动化系统测控装置设计［Ｊ］．微　计算机信息，２００９，（０１）．　【２］章作瑛．电力系统微机保护装置的抗干扰措施【Ｊ］．电力安全技术，　２００３，（Ｏ７）．　①测量两段母线相电压：②母线绝缘监视：③ＰＴ断线报警：④自动／手动　切换，分段开关和刀闸位置闭锁：⑤发送电压切换信号。　（７）１０　ｋｖ　ＰＴ消谐　ＩＯｋＶＰＴ消谐选用单元ＡＴ一９０４３（４台），可以实现如下功能：①当系统产生零　序过电压时自动识别接地或谐振故障，并报警：②自动显示接地／谐振故障、　零序电压值及频率：③自动消除系统的铁磁谐振：④接地故障报警：⑤谐振故障　报警。　２．３　ＡＴ－９０００系列单元特点　ＡＴ一９０００系列单元硬件设计采用双ＣＰＵ工作方式。将保护、控制、测量、　１６２　ｌ科技博览