金盆水電站微機保護裝置的研究

張寶成

摘? 要：微機保護裝置搭載集成度高、總線排布芯片PLC、高靈敏度電流、電壓互感裝置、絕緣性能好的出口中間繼電器、可靠性能高的開關(guān)、電源模塊等電器元件構(gòu)成。微機保護裝置主要用于220kV及以下電壓等級的發(fā)電廠、變電站、配電站等，也可用于部分（70～220）V電壓等級系統(tǒng)中的電壓、電流的保護及測量控制。

關(guān)鍵詞：微機保護;裝置;研究

中圖分類號：TQ02 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）21-0058-02

Abstract： The microcomputer protection device is composed of electrical components such as high integration， bus arrangement chip PLC， high sensitivity current and voltage mutual inductance， export intermediate relay with good insulation performance， switch with high reliable performance， power supply module and so on. The microcomputer protection device is mainly used for power plants， substations and power distribution stations with voltage levels below 220kV， and can also be used for voltage and current protection and measurement control in some （70～220）V voltage grade systems.

Keywords： microcomputer protection; device; research

前言

在發(fā)電廠、變電站、配電站中經(jīng)常會用到微機保護裝置（見圖1），微機保護裝置較之前的電磁式繼電器保護來講，可靠性高，功能更加集中化和智能化。安裝調(diào)試維護起來也容易很多，這是電力系統(tǒng)的一大進步。下面將重點對金盆水電站微機保護裝置保護作用進行分析，讓大家進一步明晰微機保護裝置達到的效果。

1 金盆水電站電氣保護簡介

金盆水電站為后溪河流域第二級電站，總裝機容量為2×12.5MW，發(fā)電機出口電壓為10.5kV，采用擴大單元接線，主變型號為S11-31500/110，110 kV出線1回，采用國電南京自動化股份有限公司微機保護裝置。水輪發(fā)電機組電氣保護由發(fā)電機保護柜中的SDG801E發(fā)電機保護裝置實現(xiàn)，主變壓器電氣保護由變壓器保護柜中的SDG801E主變差動保護裝置、SDG801E主變后備保護裝置實現(xiàn)，110kV線路保護由線路保護柜中的RCS-943AM線路保護裝置實現(xiàn)。

2 微機保護裝置三大保護作用

2.1 過電壓保護

過電壓對任何電氣設(shè)備來說都是致命傷，它可能對一切設(shè)備做出不可挽救的損害。具體指峰值大于在正常狀態(tài)下最大的穩(wěn)定電壓的相應(yīng)峰值的任何一種電壓。通俗來講，下雨時的雷擊、試驗中的過電壓以及平時進行的開關(guān)操作的操作過電壓都是其主要來源，而微機保護裝置就能系統(tǒng)對其進行保護，切斷電源。[2]

2.2 非電量保護

非電量這個名詞指的是壓力、溫度的高低、火災(zāi)探頭的信息等非電力參數(shù)。微機保護裝置可以對非電量的數(shù)據(jù)進行記錄和保護，對于失控的參數(shù)自動選擇進行非電量閉鎖，也就是自動拉閘。如變壓器瓦斯保護、溫度保護、壓力釋放閥動作后自動斷開各側(cè)開關(guān)保護等。

2.3 過熱保護

微機保護裝置的這個功效則更加簡單容易。電流通過線路或者說繼電器時會導(dǎo)致熱量的散發(fā)，此時由于金屬的特性導(dǎo)致受熱膨脹，繼電器中的雙金屬片會因為熱膨脹系數(shù)不一樣而發(fā)生彎曲變形，微機保護裝置就可以對其進行密切監(jiān)測，定時限或反時限動作跳閘。如電流速斷保護、定時限過流保護、反時限過流保護、過載電流保護等。

3 微機保護裝置的主要性能

微機保護裝置采用集成度高、CAN芯片的微處理器采集來自電流、電壓互感器的信號，采用數(shù)字化邏輯計算控制設(shè)備的輸出信號。設(shè)備內(nèi)部空間布置合理、機箱密閉、后期保養(yǎng)簡單、適應(yīng)性強，相當(dāng)適宜操作場景非常惡劣、環(huán)境繁雜的現(xiàn)場操作。

（1）搭載高性能控制單元、高速大存儲高可靠性存儲設(shè)備，使設(shè)備擁有海量的數(shù)據(jù)處理能力。（2）集檢測、操控、電量度于一體，功能強大，滿足各類型的現(xiàn)場工況需求。（3）保護裝置安全完善，多種安全保護功能都可采用控制的方式自由投退。（4）三種IEC標(biāo)準(zhǔn)反時限特性曲線選取的時間反時限過電流保護。（5）具備完整的測試功能，可測試電壓、電流、有功功率、無功功率、有效功率、功率因數(shù)等重要電氣化參數(shù)。（6）搭載全部中文LED液晶顯示方式，多個菜單頁面顯示，人機互動體驗非常好。（7）裝載超大存儲量的不容易丟失存儲設(shè)備確保記載一百次歷史數(shù)據(jù)，記載詳細的內(nèi)容，即時掉電數(shù)據(jù)也不會丟失。（8）設(shè)備搭載完備的動態(tài)與靜態(tài)的自檢功能，在線監(jiān)控設(shè)備各主要部件運行狀態(tài)，確保設(shè)備的運行可靠度。（9）精密零部件及制造工藝流程可確保微機保護裝置的精準(zhǔn)度、耐久性及長期的生命周期。（10）微機保護裝置搭載通信CAN接口，可以為使用者提供非封閉的通信協(xié)議，便于SCADA功能的應(yīng)用。

4 金盆水電站微機保護裝置功能

4.1 發(fā)電機保護裝置

能夠?qū)崿F(xiàn)縱聯(lián)差動保護、低電壓過電流保護、失磁保護、過電壓保護、頻率保護、定子95%接地保護、轉(zhuǎn)子接地保護、過負荷保護、低電壓保護、斷路器失靈保護、斷路器跳閘回路監(jiān)視、非電量保護（水機、勵磁事故等）、勵磁變溫度升高保護、故障錄波等。

4.2 變壓器保護裝置

能夠?qū)崿F(xiàn)主變壓器縱聯(lián)差動保護、零序電流保護、10kV側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過電流保護、過負荷保護、過激磁保護、變壓器低壓側(cè)接地保護、變壓器接地差動保護、非電量保護（瓦斯保護、溫度升高和過高保護、油箱壓力過高保護等）、斷路器失靈保護、斷路器跳閘回路監(jiān)視、故障錄波等。

4.3 110kV線路光纖差動保護裝置

能夠?qū)崿F(xiàn)110kV線路全線速斷的微機光纖縱差線路保護、線路保護與對端聯(lián)跳信號三相自動重合閘、同期檢查、斷路器跳閘回路監(jiān)視、三段式接地和相間距離保護（帶方向）、低電壓/過電壓保護、3段式零序和方向電流保護、3段式零序和速斷與過載保護、3段式零序和定時限過流保護、故障測距、斷路器失靈保護、斷路器跳閘回路監(jiān)視、故障錄波等。

5 故障錄波器

故障錄波器在故障前后將電壓量、電流量、開關(guān)量和保護動作情況錄入，以便進行事故調(diào)查分析，查找事故原因。金盆水電站故障錄波器為數(shù)字式，有獨立的起動元件，擁有把它記載的數(shù)據(jù)原地輸出并可以向遠端傳遞的功能。故障碼濾波儀在微機保護系統(tǒng)產(chǎn)生故障或震動時可以啟動并且開始記錄波形，在故障碼解除或保護系統(tǒng)震動停止后，再使事先設(shè)定的時間來終止數(shù)據(jù)記錄。故障碼濾波儀具有外端啟動接收點的收回路線。故障碼濾波儀可以不間斷記載數(shù)次錯誤曲線。故障錄波器能全部完整記錄電力系統(tǒng)在每10分鐘內(nèi)發(fā)生的相繼三次故障（包括重合閘）及一次長過程振蕩。每臺故障錄波器能記錄96路模擬量（84路交流模擬量+6路直流量）和192路事件量。故障碼濾波儀擁有測量距離的作用，它的測試結(jié)果誤差不大于曲線波形總長度的3%。故障碼濾波儀有能力記載和存儲從故障碼出現(xiàn)之前至少40ms開始持續(xù)到停止記載時間的電器量波形曲線圖，采樣頻譜可以選擇，96路的模擬數(shù)量線路在同一時間作業(yè)時，每一個模擬的線路最高級采樣頻譜大于5kHz。故障碼濾波儀開始工作后可以供給簡短的錯誤數(shù)據(jù)說明，其中包括：出故障的電子元器件、故障的型式、故障發(fā)生的時間節(jié)點、起動數(shù)量和故障測量距離的數(shù)據(jù)結(jié)果等。時間打印的分辨率小于等于1ms，打印時可記錄出行動頻率。故障碼濾波系統(tǒng)應(yīng)包括后臺機，并要求組柜安裝。

配備相關(guān)軟件，用來研究電壓、電流的曲線，獲取故障率、有用功、無用功、頻譜、振幅等參數(shù)。

經(jīng)過系統(tǒng)軟件計算分析獲取的數(shù)據(jù)結(jié)果可以顯示輸出結(jié)果，并可以通過信息接收接口發(fā)送至后臺服務(wù)器。后臺服務(wù)器可以運行在Windows 95及以上操作系統(tǒng)，并可以同時進行多重功能操作，具有完整的故障碼信息遠程傳輸、數(shù)據(jù)分析、文件保存等功能，故障碼文件的保存型式應(yīng)該能轉(zhuǎn)換成comtrade的格式。

故障碼濾波儀具備接入保護及故障信息處理系統(tǒng)的接口。并采用符合IEC 60870-5-103或IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，否則需提供標(biāo)準(zhǔn)文本。

對于數(shù)據(jù)網(wǎng)方式，故障錄波器應(yīng)通過串口或Ethernet網(wǎng)卡以TCP/IP協(xié)議接入數(shù)據(jù)網(wǎng)。

故障碼濾波儀擁有夠用的信號警示燈、警示信號和時間記載發(fā)出節(jié)點。

故障碼濾波屏應(yīng)擁有定期檢驗和原地及遠處實驗?zāi)芰Α?/p>

故障碼濾波屏應(yīng)提供GPS硬接線對時脈沖接口以便接至SCADA系統(tǒng)GPS擴展板。

與SCADA系統(tǒng)的通訊接口應(yīng)采用以太網(wǎng)接口。

故障錄波器及其配套設(shè)備應(yīng)安裝成柜，并接好所有內(nèi)部接線直至端子排。

事故和故障記錄等，均可在打印機上打印出來。

6 結(jié)束語

獨具特色的微機保護裝置的功能還有很多，各種類型的電流保護、電壓保護以及功率、頻率甚至啟動時間的保護系統(tǒng)都十分完善，在選擇合適的微機保護，不要看功能是不是強大，而是看功能是否滿足現(xiàn)場的需要，保護裝置的其他功能越少越好，這樣裝置運行的穩(wěn)定系數(shù)也會增加。

參考文獻：

[1]周銀.精細化工中自動化技術(shù)的應(yīng)用[J].化工設(shè)計通訊，2018（5）：93-94.

[2]徐巖.石油化工裝備成套技術(shù)[M].中國石化出版社，2010.