DVP-9000微機保護綜合自動化系統(tǒng)在供電系統(tǒng)的應用

李紅軍

(東北輕合金有限責任公司， 哈爾濱 150060)

東北輕合金有限責任公司2010年新建一座66/10kV變電站，以保證特板項目供電需要。為提高系統(tǒng)運行可靠性和管理先進性，東輕公司決定采用技術(shù)較先進的DVP-9000系列微機保護綜合自動化系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)的變電站二次繼電保護系統(tǒng)。經(jīng)過4年多的運行，無論是供電可靠性還是技術(shù)經(jīng)濟指標都明顯優(yōu)于原廠區(qū)變電站，取得了預期的投資效果。

1 變電站主接線情況

新建東輕2#變電站為全戶內(nèi)雙層結(jié)構(gòu)，變電站設有2臺容量為63 000kVA有載調(diào)壓變壓器，型號為SZ11、66kV，電壓比為66/10kV。66kV側(cè)采用雙母線帶母聯(lián)接線方式的GIS組合電器， 開關(guān)額定電流1 250A，斷流容量為31.5kA。10kV出線26回，10kV側(cè)開關(guān)設備選擇KYN-12Z型中置式開關(guān)柜，內(nèi)配VS1真空斷路器；額定電流1 250A，斷流容量為31.5kA，主接線為單母線分段運行。

2 DVP-9000系統(tǒng)應用

變電站DVP-9000微機保護綜合自動化系統(tǒng)是繼德國公司DVP-500/600/700系列微機監(jiān)控系統(tǒng)大批量生產(chǎn)運行成功經(jīng)驗的基礎上推出的，凝結(jié)多項最新科技成果的信息化微機保護監(jiān)控系統(tǒng)，以其精密可靠、可擴展性強、兼容性好等特點逐步為國內(nèi)用戶所接受，并在許多大型變電站監(jiān)控項目中獲得成功的應用。

完整的變電站綜合自動化系統(tǒng)除了在各控制保護單元保留緊急手動操作跳、合閘的手段外，其余全部控制、監(jiān)視、測量和報警功能均通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)來完成。該監(jiān)控系統(tǒng)完全滿足遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、微機5防以及無人值班功能。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

本站微機綜合自動化系統(tǒng)設計為分層分布式，底層是分布式單元機箱，包括單元保護與監(jiān)控模擬量、單元開關(guān)量采集、操作回路、就地漢字顯示以及通訊等功能。各單元保護箱均相對獨立，僅通過站內(nèi)通信網(wǎng)互聯(lián)，并同上層當?shù)乇O(jiān)控通信。在功能分配上，采用能下放的盡量下放的原則, 凡本單元保護箱能完成的功能絕不依賴通信網(wǎng)。各單元箱上均配有操作面板和必要的手動操作開關(guān)及信號燈，運行人員通過就地單元箱上的操作面板或人機接口，就可對相應電氣設備進行操作。當某一保護單元故障或退出運行時，不影響其它單元及上層監(jiān)控。上層為當?shù)睾笈_監(jiān)控系統(tǒng)，采用高檔工控微機, 以中文Windows Xp為軟件平臺，開發(fā)工具采用Visual C++6.0，所完成的功能為：對各單元裝置實時數(shù)據(jù)的采集；實時數(shù)據(jù)的加工和管理；實現(xiàn)系統(tǒng)管理站功能。監(jiān)控系統(tǒng)具備衛(wèi)星時鐘同步功能，還可實現(xiàn)工頻量的測量，并按照相應的格式經(jīng)串行口分別輸出日期、時間、周波鐘、工頻量等信息?？赏ㄟ^MODEM對設備進行遠程數(shù)據(jù)采集和運行監(jiān)視及維護。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 保護測控單元硬件結(jié)構(gòu)

每個單元由主控板、繼電器板、電源模塊、薄膜按鍵、液晶顯示器、分合閘按鈕及機殼等組成。箱體為全金屬封閉結(jié)構(gòu)，通過屏蔽隔離板，將微機部分與出口繼電器執(zhí)行部門完全屏蔽隔離，提高微機系統(tǒng)抗干擾能力。

3.1.1 主機板由單片機(80196KC)、程序存儲器、光電隔離輸入/輸出電路、數(shù)據(jù)存儲器、定值存儲器、跳合閘邏輯電路、光電隔離通信接口、顯示器鍵盤接口、多路開關(guān)、低通濾波器、高精度運算放大器、精密電位器、限幅保護電路、模塊通道接口、精密電流電壓互感器及看門狗電路等組成。

3.1.2 繼電器板由分合繼電器、閉鎖繼電器、信號繼電器組成；出口繼電器采用大容量小型繼電器，觸點容量為220V長期接通5A，最大導通電流為8A。

3.1.3 電源模塊采用小型開關(guān)電源，交直流兩用，工作電壓范圍大效率高。

3.1.4 液晶模塊采用大屏幕液晶顯示器，分辨率為128×64。

3.1.5 信號燈采用固體發(fā)光器件，壽命長。

3.2 后臺監(jiān)控硬件結(jié)構(gòu)

(1)主機：品牌機(P4 CPU /內(nèi)存256M/硬盤40G/軟驅(qū)1.44MB/48X光驅(qū)/鍵盤/鼠標/音箱1對);

(2)顯示器：21″彩顯，分辨率≥1 200;

(3)智能通訊管理模塊：包括智能通訊卡及Modem等;

(4)打印機：寬行打印機HP5000LE;

(5)UPS：1000VA。

3.3 軟件功能

3.3.1 系統(tǒng)軟件及功能

包括組態(tài)軟件及功能軟件，其中組態(tài)軟件可連接各單元模塊，自動識別其類型配置等相應資源，還可利用工具包各類軟件自動生成各種畫面、報表等信息管理；功能軟件具有CRT畫面顯示功能、打印功能、畫面制作和參數(shù)設置功能、操作控制功能、 與調(diào)度系統(tǒng)的通訊功能、事件順序記錄(SOE)功能、系統(tǒng)自診斷和切換在一臺機器故障時，不影響其他機器的正常運行，故障機所承擔的所有任務均自動切換到其他備用機上，確保系統(tǒng)的正常運行。在線診斷包括整個站控系統(tǒng)的硬件、軟件、通訊接口及網(wǎng)絡的運行情況，發(fā)現(xiàn)異常能立即告警。設置遠方診斷接口，可實現(xiàn)遠方工程師登陸功能。

3.3.2 應用軟件及功能

包括數(shù)據(jù)采集與處理軟件、系統(tǒng)管理軟件、人機聯(lián)系軟件、應用軟件、歷史數(shù)據(jù)軟件、通訊軟件、自診軟件等。

4 系統(tǒng)保護配置方案

4.1 主變壓器

4.1.1 主保護

縱差保護；CT斷線檢測、電壓閉鎖；輕瓦斯、溫度檢測信號報警；重瓦斯檢測信號跳斷路器，所有的保護種類可分別投入及退出。

4.1.2 后備保護

(1)主變66kV側(cè)(高后備)：電壓閉鎖過電流保護，電壓取66kV側(cè)母線電壓；過電壓保護；過負荷保護;斷線報警。

(2)主變10kV側(cè)(低后備)： 過電流保護，設兩段時限，第一段時限跳10kV側(cè)母聯(lián)(分段)開關(guān)， 第二段時限跳本臺主變66kV側(cè)開關(guān)；電流、電壓保護；過負荷保護；斷線報警。

4.2 66kV線路保護

設三段式相間距離保護；三段零序速斷保護；三相一次重合閘；CT、PT斷線報警，所有保護功能可以分別投入及退出。

4.2.1 測量功能:可測量回路Ia、Ib、Ic、U、P、Q、COSΦ、Wh、Varh，可直接顯示一次測的實際值。

4.2.2 事故記憶功能:可自動記錄8條事故類型、時間及動作值。

4.2.3 開關(guān)事件、彈簧未儲能、壓力報警、壓力閉鎖。

4.3 66kV線路保護

可完成66kV線路方向時限速斷、過流保護、方向電流閉鎖電壓時限、方向電流時限速斷、三相一次重合閘功能等，帶操作插件，具備遙信、遙控、遙測及遙脈功能。

4.4 66kV電容器保護

具有延時電流速斷、零序過流過壓、低電壓保護等，配合主站可完成無功電壓自動調(diào)整功能，具備一組獨立的測量CT，來完成電壓、電流和無功功率測量。

4.5 10kV線路保護

具有瞬時電流速斷、過流、一次重合閘等，設有本體動作及本體告警，具有綜合自動化變電站所需的四遙功能，并可完成小電流接地選線的底層數(shù)據(jù)采集上送功能。

4.6 10kV電容器保護

時限電流速斷保護；零序過流保護過壓及欠壓保護；接地信號。

4.7 10kV所用變保護

時限過流保護；時限速斷保護；零序過流保護；瓦斯；過負荷信號。

4.8 10kV母聯(lián)保護

電流速斷保護；時限速斷保護。

5 系統(tǒng)運行的特點

微機綜合自動化系統(tǒng)能夠保證繼電保護的可靠性和安全性，并具有如下特點。

(1)32位150M高速三DSP系統(tǒng)，多通道AD同步采樣，三取二表決輸出。

(2)雙高速工業(yè)以太網(wǎng)，標準規(guī)約，即插即用，支持常規(guī)RS232，RS485。

(3)12通道每周波48點實時波形顯示功能及錄波功能，總錄波時間可達10min。

(4)24～220V開關(guān)量輸入自適應技術(shù)，現(xiàn)性化處理模式，使用高精度AD轉(zhuǎn)監(jiān)視每一路開入量的電平大小，每一路功耗0.2W左右。

(5)高絕緣性能與高抗干擾性，絕緣性能不低于1 000MΩ，具有更高安全性。

(6)本裝置采用已經(jīng)成熟的保護原理及算法的前提下，使用了模糊識別與神經(jīng)元網(wǎng)絡技術(shù)作為輔助判斷，裝置的自學習及經(jīng)驗積累使可靠性有了進一步提升。

(7)裝置以圖形化方式在大屏幕液晶顯示器上對開關(guān)或電動刀閘進行防誤操作，杜絕走錯間隔、帶負荷拉閘、帶接地合閘、帶電掛接地等誤操作發(fā)生。

(8)通過標準的TCP/IP協(xié)議網(wǎng)接口，以及標準IEC60870-5-103規(guī)約，可實現(xiàn)直接上網(wǎng)與多規(guī)約通訊平臺。

(9)具有GPS通訊對時及脈沖對時的功能。

(10)配備問答式自組態(tài)上位機軟件平臺。

6 結(jié)語

DVP-9000綜合自動化系統(tǒng)在東輕公司主降壓66kV變電站應用后，對提高變電站安全、穩(wěn)定、可靠運行以及降低運行維護成本等都具有十分重要的意義，通過66kV變電站綜合自動化系統(tǒng)在實施中所積累的設計、安裝、調(diào)試、運行等多方面的經(jīng)驗，可為變電站今后的運行提供可靠的保證。

[1]王維儉.電氣主設備繼電保護原理與應用[M].北京：中國電利出版社，2005

[2]王寧會.電氣工程師(供配電)實用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006

[3]金代中.電工速查速算手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2006