10kV高壓供電系統(tǒng)過(guò)流繼電保護(hù)的智能化改造核心探索

黃宇

摘要：某企業(yè)高壓供電系統(tǒng)采用的是兩路10kV電源進(jìn)行供電，并采用了分段聯(lián)絡(luò)的方式，兩路10kV電源之間互為主備，在特定條件之下可以互相轉(zhuǎn)換，保證了高壓供電的穩(wěn)定性與可靠性。在其高壓供電系統(tǒng)之中，過(guò)流繼電保護(hù)主要采用兩相兩繼電器的反時(shí)限過(guò)流繼電保護(hù)，隨著企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，設(shè)備運(yùn)行量逐漸增加，這種過(guò)流繼電保護(hù)方式的弊端日益凸顯，已經(jīng)難以適應(yīng)企業(yè)的快速發(fā)展，需要采取有效措施對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化。本文就針對(duì)10kV高壓供電系統(tǒng)過(guò)流繼電保護(hù)的智能化改造進(jìn)行研究與分析。

關(guān)鍵詞：10kV高壓供電系統(tǒng); 過(guò)流繼電保護(hù); 智能化改造

1.原過(guò)流繼電保護(hù)情況

10kV高壓供電系統(tǒng)主要是由兩個(gè)部分共同組成的，分別為一次回路系統(tǒng)與二次控制回路系統(tǒng)，在這其中，二次控制回路系統(tǒng)發(fā)揮著主要的控制作用與保護(hù)作用。在進(jìn)行過(guò)流繼電保護(hù)改造之前，這一供電系統(tǒng)的二次控制回路系統(tǒng)主要是由如下幾個(gè)構(gòu)件共同組成：2個(gè)電流互感器、2只過(guò)流繼電器、中間繼電器、時(shí)間繼電器、防跳繼電器等。這一系統(tǒng)采用的過(guò)流繼電保護(hù)形式為采用兩相兩繼電器的反時(shí)限過(guò)流繼電保護(hù)。對(duì)于反時(shí)限過(guò)流保護(hù)方式之下，保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間會(huì)隨著繼電器電流或者是故障電流的增加而出現(xiàn)一定程度的減少，兩者呈現(xiàn)出一定程度的反比例關(guān)系。在此供電系統(tǒng)中，所使用的繼電器為GL-21型反時(shí)限繼電器，這一型號(hào)的繼電器主要是由感應(yīng)式元件與電磁式元件共同組成，且這兩個(gè)元件公用一個(gè)線圈。在線圈以交流電流運(yùn)行時(shí)，鐵芯的遮蔽部分與未未遮蔽部分會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)磁通，且這兩個(gè)磁通之間具有一定的相位差。磁通與其在圓盤(pán)中感應(yīng)的渦流產(chǎn)生一定程度的相互作用，并于圓盤(pán)之上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。在20%至40%的動(dòng)作電流整定值情況下，圓盤(pán)開(kāi)始進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。在這一情況下，扇齒與蝸桿并沒(méi)有咬合，因此繼電器是不動(dòng)作的。當(dāng)線圈之中的電流不端增大并達(dá)到相應(yīng)的整定電流時(shí)，電磁的力矩會(huì)比彈簧的反作用力矩更大，進(jìn)而促使框架發(fā)生一定程度的轉(zhuǎn)動(dòng)，在轉(zhuǎn)動(dòng)的作用力之下，扇齒與蝸桿咬合。在這種情況之下，扇齒上升時(shí)頂桿會(huì)推動(dòng)繼電器的動(dòng)鐵，使得導(dǎo)磁鐵左右兩邊的氣隙大小發(fā)生變化，導(dǎo)磁鐵會(huì)吸合動(dòng)鐵，進(jìn)而促使繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作。

采用反時(shí)限繼電保護(hù)的方式可以對(duì)使用的繼電器數(shù)量進(jìn)行很大程度的減少，只需要一個(gè)GL型的電流繼電器，就可以滿(mǎn)足大部分的需求，可以對(duì)投入成本進(jìn)行一定程度的降低;同時(shí)，GL型繼電器存在著較大的觸點(diǎn)容量，因此在交流操作之中能夠發(fā)揮出一定的優(yōu)勢(shì)。然而，它也存在著十分明顯的劣勢(shì)與缺陷，主要表現(xiàn)為動(dòng)作時(shí)間整定復(fù)雜程度較高、繼電器動(dòng)作誤差大。當(dāng)短路電流相對(duì)較小時(shí)，則其動(dòng)作時(shí)間一般會(huì)很長(zhǎng)，故障的持續(xù)時(shí)間也得到了延長(zhǎng);除此之外，GL型繼電器在靈敏性與速動(dòng)性方面相對(duì)較弱。

2.設(shè)備選型改造

由于GL反時(shí)限過(guò)流繼電器存在著十分明顯的缺陷與不足，因此需要采取有效措施對(duì)高壓二次回路的過(guò)流繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)有效的改造，從而將運(yùn)行過(guò)程中的不利因素進(jìn)行一定程度的消除，對(duì)設(shè)備運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性進(jìn)行有效的保證。在充分結(jié)合實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，綜合考慮各個(gè)方面的因素，決定采用PMF700L-B型配電線路保護(hù)測(cè)控儀組成的智能保護(hù)系統(tǒng)作為改造方案，這一系統(tǒng)不僅具有較高的靈敏性與速動(dòng)性。同時(shí)在設(shè)置上也相對(duì)便捷，與10kV高壓供電系統(tǒng)匹配度高，符合改造要求。其優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：①該系統(tǒng)先采用了32位ARM處理器，在數(shù)據(jù)處理、邏輯運(yùn)算與信息存儲(chǔ)等方便能夠發(fā)揮出較大的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行具有較高的可靠性;②在這一系統(tǒng)之中，采用了多任務(wù)操作系統(tǒng)，能夠?qū)δK化編程等功能進(jìn)行有效的實(shí)現(xiàn);③系統(tǒng)是依據(jù)智能繼電器的設(shè)計(jì)思想進(jìn)行設(shè)計(jì)的，整定與使用都存在一定的便利性;④系統(tǒng)采用高精度的A/D采樣，具有很高的測(cè)量精度;⑤系統(tǒng)可以對(duì)相關(guān)運(yùn)行信息與故障信息進(jìn)行有效的記錄，在進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化與事故分析的過(guò)程中能夠提供真獨(dú)行的數(shù)據(jù)信息作為參考;⑥系統(tǒng)可以提供豐富的指示信號(hào)燈，圖形成像與顯示清晰度高，人機(jī)接口友好;⑦系統(tǒng)具有高標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容性能，即使是在諸如強(qiáng)電磁場(chǎng)、低溫、潮濕等惡劣的環(huán)境條件之下，系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與可靠性也能得到有效的保證。

3.高壓供電系統(tǒng)過(guò)流繼電保護(hù)的智能化改造

利用這一方案在改造的過(guò)程之中，并不需要對(duì)原先的線路連接進(jìn)行全面性的改造，只需改動(dòng)部分線路即可，操作簡(jiǎn)單便捷。改造過(guò)程中，將原先的GL-21型反時(shí)限繼電器替換為PMF700L-B 型配電線路保護(hù)測(cè)控儀，這一設(shè)備具有多個(gè)保護(hù)工作方式，主要如下：①三段定時(shí)限過(guò)流保護(hù)：可以隊(duì)各段電流與時(shí)間定值進(jìn)行獨(dú)立整定，通過(guò)對(duì)保護(hù)壓板進(jìn)行一定程度的控制，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)這兩段保護(hù)投退的控制;②定時(shí)限零序過(guò)流保護(hù)：自這一設(shè)備中，還設(shè)置了零序電流保護(hù)，當(dāng)零序電流大于零序過(guò)流保護(hù)整定值，且達(dá)到了整定的延時(shí)后，保護(hù)即動(dòng)作。當(dāng)接地電流相對(duì)較大時(shí)，可作用于跳閘，零序過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳閘或者告警都是由出口配置控制整定;③過(guò)負(fù)荷保護(hù)：PMF700L-B 型配電線路保護(hù)測(cè)控儀具有過(guò)負(fù)荷保護(hù)功能，當(dāng)發(fā)生過(guò)負(fù)荷時(shí)，可以采用控制字定值的方式對(duì)跳閘動(dòng)作或者告警動(dòng)作進(jìn)行有效選擇;④反時(shí)限過(guò)流保護(hù)：反時(shí)限過(guò)流保護(hù)一共設(shè)置有三種反時(shí)限，分別是一般反時(shí)限、非常反時(shí)限、極端反時(shí)限，其特性方程主要如下所示：

在上述的式子中，主要指的是故障電流;指的是整定電流;則值得是時(shí)間整定常數(shù)，t為動(dòng)作時(shí)間?？梢酝ㄟ^(guò)控制字的方式來(lái)選擇反時(shí)限曲線特性。

4.結(jié)束語(yǔ)

本文主要針對(duì)10kV高壓供電系統(tǒng)過(guò)流繼電保護(hù)的智能化改造進(jìn)行研究與分析。結(jié)合了具體的案例，對(duì)原有的過(guò)流繼電保護(hù)情況進(jìn)行了一定程度的介紹，分析了GL-21型反時(shí)限繼電器在經(jīng)濟(jì)性與大觸點(diǎn)流量方面的優(yōu)勢(shì)以及動(dòng)作時(shí)間整定復(fù)雜程度較高、繼電器動(dòng)作誤差大等方面的劣勢(shì)，指出了GL-21型反時(shí)限繼電器難以適應(yīng)企業(yè)規(guī)模擴(kuò)大、設(shè)備增多的現(xiàn)實(shí)情況。然后在這一基礎(chǔ)之上探究了高壓供電系統(tǒng)過(guò)流繼電保護(hù)的智能化改造，主要是以PMF700L-B型配電線路保護(hù)測(cè)控儀組成的智能保護(hù)系統(tǒng)作為改造方案，這一系統(tǒng)具有靈敏性、速動(dòng)性、便捷性的特點(diǎn)。同時(shí)闡述了PMF700L-B 型配電線路保護(hù)測(cè)控儀的幾種保護(hù)工作方式，主要有三段定時(shí)限過(guò)流保護(hù)、定時(shí)限零序過(guò)流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)以及反時(shí)限過(guò)流保護(hù)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，經(jīng)過(guò)本次10kV高壓供電系統(tǒng)過(guò)流繼電保護(hù)的智能化改造之后，設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中不誤動(dòng)、不拒動(dòng)，當(dāng)出現(xiàn)保護(hù)動(dòng)作之后可以對(duì)系統(tǒng)提供的運(yùn)行信息與故障信息進(jìn)行有效的結(jié)合，并據(jù)此判斷分析出出現(xiàn)故障的原因，并采取有效措施及時(shí)排除，保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性與可靠性。

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