微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)在無(wú)人值守10kV變配電站的應(yīng)用

高曄

摘 要：由于無(wú)人值守10kV變配電站在供電系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，如何提高該級(jí)變配電站運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，成為廣大用戶普遍關(guān)心的問(wèn)題。文章介紹了在無(wú)人值守10kV變配電站中采用微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)以及具體工程設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：無(wú)人值守；10kV變配電站；微機(jī)繼電保護(hù)

目前，由于無(wú)人值守10kV變配電站在供電系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，如何提高該級(jí)變配電站運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，成為廣大用戶普遍關(guān)心的問(wèn)題。隨著PLC技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的不斷發(fā)展及人工成本的不斷增加，以后臺(tái)監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)、微機(jī)繼電保護(hù)為基礎(chǔ)生成的無(wú)人值守變配電站得到了越來(lái)越廣泛得應(yīng)用。采用微機(jī)繼電保護(hù)的無(wú)人值守系統(tǒng)具有既能提高運(yùn)行可靠性、實(shí)時(shí)監(jiān)控與記錄、保護(hù)動(dòng)作迅速又能減少人工費(fèi)用的投入等優(yōu)點(diǎn)。

1 無(wú)人值守10kV變配電站系統(tǒng)的基本構(gòu)成

變配電系統(tǒng)中，無(wú)人值守10kV變配電站一般由電源進(jìn)線柜、測(cè)量柜、高壓饋出柜、所用變柜、母聯(lián)柜等組成。

如圖一所示為單回路放射式配電線路示意圖：

其主要優(yōu)點(diǎn)是：切換操作方便，當(dāng)某一線路發(fā)生故障時(shí)不影響其他用戶，繼電保護(hù)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

2 變配電站的常用保護(hù)技術(shù)

目前在我國(guó)變配電站中運(yùn)行的繼電保護(hù)裝置按結(jié)構(gòu)型式和組成元件可大致分為整流型、晶體管型、機(jī)電型、微型計(jì)算機(jī)型等。整流型保護(hù)的繼電器是利用二極管的整流作用構(gòu)成的，以極化繼電器為執(zhí)行元件的繼電器。晶體管型繼電器則是以晶體管的放大和開(kāi)關(guān)原理為基礎(chǔ)，由晶體管、二極管、小型變壓器及電阻、電容元件構(gòu)成的繼電器。機(jī)電型保護(hù)的繼電器是以電磁原理為基礎(chǔ)構(gòu)成的，具有可動(dòng)機(jī)械部分的傳統(tǒng)式繼電器，按其構(gòu)成原理又可分為電磁型繼電器、極化型繼電器、感應(yīng)型繼電器等。微型機(jī)繼電保護(hù)是利用單片機(jī)、DSP芯片、微控制器、微型計(jì)算機(jī)等為核心，基于其強(qiáng)大的計(jì)算和邏輯能力對(duì)故障進(jìn)行周全的分析和判斷構(gòu)成的保護(hù)。

3 微機(jī)繼電保護(hù)裝置較傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的優(yōu)點(diǎn)

（1）可靠性高：微機(jī)繼電保護(hù)裝置可以實(shí)現(xiàn)多種保護(hù)與監(jiān)測(cè)功能，代替了多種傳統(tǒng)的保護(hù)繼電器，減少了開(kāi)關(guān)柜與控制屏的接線，從而減少了故障點(diǎn)，提高了供電的可靠性。

（2）精度高，速度快，功能多：微機(jī)繼電保護(hù)裝置的測(cè)量部分采用數(shù)字化采集顯示裝置，精度有著顯著提高。裝置中的CPU運(yùn)算速度高，各種事件以毫秒來(lái)計(jì)時(shí)。裝置內(nèi)運(yùn)行的軟件可以通過(guò)各種復(fù)雜的算法完成多種保護(hù)功能。

（3）靈活性大：通過(guò)軟件程序的編寫(xiě)可以很方便的改變保護(hù)與控制特性，利用邏輯判斷實(shí)現(xiàn)各種互鎖，一種類型硬件可以利用不同的軟件程序，實(shí)現(xiàn)不同類型的保護(hù)。

（4）維護(hù)調(diào)試方便：硬件種類少，線路統(tǒng)一，外部接線簡(jiǎn)單，大大減少了維護(hù)工作量，保護(hù)調(diào)試與整定利用裝置面板按鍵或連接調(diào)試計(jì)算機(jī)直接修改參數(shù)，調(diào)試簡(jiǎn)單方便。

（5）經(jīng)濟(jì)性好，性能價(jià)格比高：由于微機(jī)繼電保護(hù)裝置的高集成性和多功能性，可以有效降低變配電站測(cè)量、控制與保護(hù)部分的綜合造價(jià)。其高可靠性與高速度，減少了不必要的停電時(shí)間，節(jié)省了人力，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

4 微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)在無(wú)人值守變配電站的應(yīng)用

4.1 系統(tǒng)概況

以本人參與設(shè)計(jì)與施工管理工作的武鋼新二整模變電所項(xiàng)目為例：該10kV變配電站為10kV/50Hz、額定電流為2500A的中性點(diǎn)不接地供電系統(tǒng)，其輸出端向設(shè)備（變壓器）提供電力。母線上接有容量為630～1250kVA的變壓器19臺(tái)。該變電所為典型的單端供電配電線路，當(dāng)某一線路上發(fā)生故障時(shí)，要求迅速將其斷路器切開(kāi)，把對(duì)系統(tǒng)的影響降至最小，不影響系統(tǒng)中其他設(shè)備。

4.2 微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

變配電站的繼電保護(hù)必須能夠在變配電站運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障（三相短路、兩相短路、單相接地等）和出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時(shí)（過(guò)負(fù)荷、過(guò)電壓、低電壓、瓦斯、超溫等），迅速有選擇性發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出報(bào)警，從而減少故障造成的停電范圍和電氣設(shè)備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)對(duì)10kV供電系統(tǒng)以及供電對(duì)象的分析，新二整模變電所需要繼電保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)對(duì)象主要為線路保護(hù)及電力變壓器保護(hù)。

新二整模變電所微機(jī)保護(hù)裝置選用德國(guó)西門(mén)子公司的微機(jī)保護(hù)裝置7SJ804。該微機(jī)保護(hù)裝置具有：過(guò)流保護(hù)、靈敏方向性/無(wú)方向接地故障檢測(cè)、零序電壓保護(hù)、低電流監(jiān)視、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、低/過(guò)電壓保護(hù)、低/過(guò)頻保護(hù)、瓦斯保護(hù)、超溫保護(hù)等功能。該保護(hù)裝置可以通過(guò)內(nèi)部可編程邏輯功能的實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能組合，靈活地對(duì)電力系統(tǒng)需求做出反應(yīng)。

后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)選用DELL公司的工業(yè)計(jì)算機(jī)，配32路網(wǎng)絡(luò)適配器，監(jiān)控軟件采用西門(mén)子C5自動(dòng)化電力監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)通信電纜與安裝在高壓柜上的所有微機(jī)保護(hù)單元進(jìn)行信息交換。管理計(jì)算機(jī)可以向下發(fā)送遙控操作命令與有關(guān)參數(shù)修改，隨時(shí)接受微機(jī)保護(hù)單元傳上來(lái)的遙測(cè)、遙信與事故信息。管理計(jì)算機(jī)就可以通過(guò)對(duì)信息的處理，進(jìn)行存盤(pán)保存，通過(guò)記錄打印與畫(huà)面顯示，還可以對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行分析，通過(guò)遙信可以隨時(shí)發(fā)現(xiàn)與處理事故，減少事故停電時(shí)間。在后臺(tái)監(jiān)控畫(huà)面上實(shí)現(xiàn)故障監(jiān)視及必要的操作和信息處理，歷史事件記錄，音響提示等。微機(jī)信號(hào)通過(guò)光纖引至CSP總降監(jiān)控室，由上級(jí)站CSP總降值班人員進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。該微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)于2013年10月完成施工調(diào)試后投運(yùn)，目前運(yùn)行狀態(tài)良好。

該10kV無(wú)人值守變配電站的微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)如圖二所示：

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)比較微機(jī)繼電保護(hù)與傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，在10kV無(wú)人值守變電所采用微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)，可以極大提高系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和可靠性，并進(jìn)一步提高該級(jí)變配電站的綜合自動(dòng)化程度，降低了運(yùn)行成本和人工費(fèi)用，在類似的新建或改擴(kuò)建工程中可廣泛加以推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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