低壓綜合保護(hù)測控裝置在發(fā)電廠廠用電設(shè)計中的應(yīng)用

馮衛(wèi)青 嚴(yán)峰峰

（1.國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院，北京 100095；2.北京聚合電力工程設(shè)計有限公司 100048）

近年來，隨著電氣自動化技術(shù)快速發(fā)展，應(yīng)用于發(fā)電廠廠用電部分的低壓綜合保護(hù)測控裝置已經(jīng)有成熟的技術(shù)以及可靠的性能，在一些新建項(xiàng)目中也得到廣泛應(yīng)用，這些裝置的應(yīng)用，可進(jìn)一步提高電廠電氣自動化控制水平，還可使400V開關(guān)柜結(jié)構(gòu)更為緊湊、面板更為精簡，尤其還為發(fā)電廠廠用電部分實(shí)行總線制的集中監(jiān)控管理提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但由于低壓綜合保護(hù)測控裝置的應(yīng)用仍在發(fā)展階段，因而對其在應(yīng)用過程中的心得體會有必要進(jìn)行廣泛交流，以期在工程中發(fā)揮其更大作用；同時對應(yīng)用過程中產(chǎn)生的問題也應(yīng)充分展開討論，以期使其功能更加完善、更加適用于工程實(shí)際。

1 發(fā)電廠400V配電系統(tǒng)傳統(tǒng)接線及其測控回路回顧

國內(nèi)大部分發(fā)電廠400V配電系統(tǒng)中采用一次設(shè)備附帶保護(hù)脫扣器作為保護(hù)元件，測量和控制依賴于大量輔助設(shè)備，與電廠DCS之間信號傳輸仍采用電纜連接，實(shí)行強(qiáng)電一對一硬接線控制方式。

1.1 饋線回路接線及其測控

饋線回路采用空氣開關(guān)（框架式開關(guān)或塑殼開關(guān)）本身的速斷、限時速斷、過載及其接地等保護(hù)實(shí)現(xiàn)本回路保護(hù)功能，測量和控制由裝于開關(guān)柜內(nèi)部的繼電器、電流互感器、變送器以及安裝于開關(guān)柜面板的控制按鈕、指示燈、表計等實(shí)現(xiàn)，回路的操作對象為空氣開關(guān)。

1.2 電動機(jī)回路接線及其測控

電動機(jī)回路采用空氣開關(guān)（框架式開關(guān)或塑殼開關(guān)）本身的速斷保護(hù)、熱繼電器的過載保護(hù)實(shí)現(xiàn)本回路基本保護(hù)功能，測量和控制由裝于開關(guān)柜內(nèi)部的繼電器、電流互感器、變送器以及安裝于開關(guān)柜面板的控制按鈕、指示燈、表計等實(shí)現(xiàn)，操作元件為交流接觸器。

由此可見，傳統(tǒng)的400V配電系統(tǒng)開關(guān)柜內(nèi)設(shè)備繁多，二次配線相對復(fù)雜，開關(guān)柜面板布置比較緊張，由于輔助設(shè)備較多致使開關(guān)柜需增加抽屜(目前國內(nèi)電廠大部分均采用MNS抽出式開關(guān)柜)模數(shù)才能滿足一個配電回路所有一、二次設(shè)備安裝，故而增加開關(guān)柜數(shù)量，增加工程投資。

2 智能型測控保護(hù)裝置在某發(fā)電廠新建工程中的應(yīng)用情況

某發(fā)電廠新建工程為2x330MW抽汽供熱燃煤機(jī)組，400V配電系統(tǒng)采用智能型測控保護(hù)裝置，用以實(shí)現(xiàn)電廠對400V配電裝置保護(hù)數(shù)字化、控制智能化、管理網(wǎng)絡(luò)化的要求，本工程同步設(shè)計了電氣控制管理系統(tǒng)(ECMS)，以下分別論述某公司低壓線路綜合測控裝置和低壓電動機(jī)綜合保護(hù)測控裝置在工程設(shè)計中的應(yīng)用以及對應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題采取的應(yīng)對措施。

2.1 智能型測控保護(hù)裝置介紹

智能型測控保護(hù)裝置是集保護(hù)、控制、測量、通信于一體的高性能微機(jī)綜合保護(hù)測控裝置，以先進(jìn)的32位高性能嵌入式CPU為核心，采用高速安全的現(xiàn)場總線技術(shù)，配有分體式中文液晶顯示面板，人機(jī)界面友好。低壓線路綜合測控裝置主要為饋電線路提供多種電參量的測量及控制功能，并有接地保護(hù)功能，裝置帶有8路遙信采集開入和4路控制輸出，可在各種模式下根據(jù)設(shè)定的邏輯組態(tài)控制空氣開關(guān)、接觸器等一次設(shè)備，裝置有RS485、CAN、PRUFIBUS等多種通信接口及多種可選的通信協(xié)議。低壓電動機(jī)綜合保護(hù)測控裝置主要為低壓電動機(jī)提供各類起?？刂乒δ堋⒈Ｗo(hù)和測控功能，具有過載、過流、接地、三相不平衡、過壓、欠壓、起動超時等保護(hù)，裝置帶有8路遙信采集開入和4路控制輸出,可實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的直接起動、雙向起動、星三角起動, 裝置有RS485、CAN、PRUFIBUS等多種通信接口及多種可選的通信協(xié)議。

2.2 低壓線路綜合測控裝置在工程設(shè)計中的應(yīng)用

低壓線路綜合測控裝置主要用于400V動力中心(PC)和電動機(jī)控制中心(MCC)的電源進(jìn)、饋線回路,裝置在回路中主要承擔(dān)控制功能、與空氣開關(guān)等一次設(shè)備一起承擔(dān)保護(hù)功能。

低壓線路綜合測控裝置在回路中承擔(dān)的保護(hù)作用僅限于接地保護(hù)功能，其它保護(hù)采用ABB的3WT開關(guān)自身所配保護(hù)功能，保護(hù)可實(shí)現(xiàn)回路或電機(jī)故障時迅速切斷故障電流，避免越級跳閘，裝置保護(hù)定值的整定操作由液晶面板完成；測控裝置通過接入的一次電壓和電流可實(shí)現(xiàn)回路電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率等電參量的測量，并可在液晶面板上分行顯示讀數(shù)；3WT開關(guān)的控制在設(shè)計中保留傳統(tǒng)的DCS控制接口，并通過電纜硬接線方式與DCS系統(tǒng)連接，其開關(guān)柜就地控制和ECMS(電氣控制管理系統(tǒng))總線控制均通過測控裝置控制輸出接口實(shí)現(xiàn)，開關(guān)柜就地控制和ECMS通訊控制在非DCS控制位均有效但ECMS通訊控制需DCS系統(tǒng)授權(quán)，ECMS系統(tǒng)采用全通訊連接方式，為了避免3WT開關(guān)合、跳閘線圈長期帶電而燒毀線圈，在合、跳閘回路中均串接3WT開關(guān)輔助接點(diǎn)以保證在合、跳閘操作完成后解除操作命令。

2.3 低壓電動機(jī)綜合保護(hù)測控裝置在工程設(shè)計中的應(yīng)用

低壓電動機(jī)綜合保護(hù)測控裝置主要用于400V動力中心(PC)和電動機(jī)控制中心(MCC)的電動機(jī)回路,裝置在回路中主要承擔(dān)各類起動和停車控制功能、保護(hù)和測控功能。

測控裝置在回路中承擔(dān)的保護(hù)主要為過載、過流、接地、三相不平衡、過壓、欠壓、起動超時等保護(hù)，其保護(hù)定值更改及保護(hù)投退均由液晶面板操作完成，電流速斷保護(hù)采用ABB的3VT塑殼開關(guān)自身所配保護(hù)；接觸器的交流控制回路在設(shè)計中采用了裝置脈沖輸出接點(diǎn)+接觸器輔助接點(diǎn)自保持然后再串接裝置常閉電平輸出接點(diǎn)的方式，合閘時裝置脈沖輸出接點(diǎn)閉合，接觸器線圈帶電并在脈沖輸出信號消失前由接觸器輔助接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)回路自保持，保證回路可靠閉合，跳閘時裝置停止電平輸出，繼而切斷回路電動機(jī)停車，這樣可以避免裝置直接由控制輸出接點(diǎn)的通斷來控制回路帶來的各種弊端(如裝置故障帶來的控制失靈、誤停車等)，進(jìn)而大大增加控制的可靠性。

3 智能型測控保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)

智能型測控保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在如下幾個方面：可節(jié)省大量繼電器、變送器等輔助設(shè)備，節(jié)省開關(guān)柜內(nèi)空間，最大限度減少開關(guān)柜數(shù)量；可使開關(guān)柜面板簡潔，并可同時顯示各種需要的電氣參數(shù)，裝置還可提供可任意定義的電參數(shù)變送輸出(4-20mA)接點(diǎn)，以滿足DCS等監(jiān)控系統(tǒng)測量要求；雙通訊接口配置，可實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)通信，為ECMS系統(tǒng)在電廠低壓系統(tǒng)的應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和可靠的保障，同時可通過ECMS系統(tǒng)為電廠實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)提供大量實(shí)時數(shù)據(jù)。

4 國產(chǎn)智能型測控保護(hù)裝置的改進(jìn)意見

通過近5年來在工程設(shè)計中的實(shí)際應(yīng)用，對國內(nèi)各主要生產(chǎn)廠家的低壓智能型測控保護(hù)裝置(馬達(dá)控制保護(hù)器)提出幾點(diǎn)建議：

a.裝置操作面板設(shè)計應(yīng)符合發(fā)電廠操作習(xí)慣，應(yīng)設(shè)有獨(dú)立的操作按鈕，設(shè)置開關(guān)狀態(tài)、儲能指示、通信狀態(tài)等直觀反應(yīng)各項(xiàng)主要信息的指示燈，以方便運(yùn)行維護(hù)人員操作、監(jiān)控；

b.裝置的開關(guān)量輸入DI及控制輸出DO接點(diǎn)均可根據(jù)工程情況任意定義，應(yīng)避免固化接點(diǎn)定義，以增強(qiáng)裝置在發(fā)電廠復(fù)雜的低壓廠用系統(tǒng)中的實(shí)用性；

c.裝置開關(guān)量開入應(yīng)采用強(qiáng)電開入(DC220/110V或AC220V)以增強(qiáng)開入量信號的抗干擾能力；

d.低壓系統(tǒng)接地保護(hù)用電流信號采集最好由專用零序CT提供，盡量不采用三相電流的矢量疊加計算出的零序電流作為接地保護(hù)判據(jù)，這樣可提高保護(hù)的精度和靈敏度；

e.裝置控制輸出接點(diǎn)形式宜為脈沖和電平兩種形式，且每種類型各設(shè)兩個接點(diǎn)以滿足各種情況下控制回路的需要，用于控制輸出的接點(diǎn)必須要有足夠的分?jǐn)嗳萘恳詽M足控制回路合、分閘電流的要求。

5 結(jié)束語

保護(hù)、控制、測量、通訊一體化的智能低壓綜合保護(hù)測控裝置的應(yīng)用，極大的改變了發(fā)電廠低壓電氣系統(tǒng)控制方式，提升了發(fā)電廠低壓電氣系統(tǒng)自動化的程度，也為發(fā)電廠ECMS電氣控制管理系統(tǒng)的應(yīng)用創(chuàng)造了條件，另外設(shè)備運(yùn)行維護(hù)方便，有助于減少運(yùn)行維護(hù)人員的工作量，可提高發(fā)電廠綜合運(yùn)行效益、降低建設(shè)投資。隨著提高電氣自動化控制水平的要求日益增加，低壓綜合保護(hù)測控裝置將在發(fā)電廠中得到更加廣泛的應(yīng)用。