自動化保護系統(tǒng)在110kV變電站的運用

南昌軌道交通集團有限公司地鐵項目管理分公司 夏祖輝

1 自動化保護系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)研究

自動化系統(tǒng)。通常自動化系統(tǒng)主要可分為間隔層、網(wǎng)絡(luò)層及變電站層：間隔層。在惡劣環(huán)境下可直接安裝并進行良好的簡化設(shè)計，安裝工作有著較強的便捷性，監(jiān)控系統(tǒng)與保護系統(tǒng)均有著較強的獨立特征，所有保護單元都可同一時間開展控制、保護、測量、計量等工作；網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)通信主要無節(jié)點控制總線與CAN 網(wǎng)絡(luò)總線，使用常見屏蔽雙絞線和各個廠家設(shè)備進行相互連接，GPS 對時具有精準、方便等特征。當(dāng)前多數(shù)變電站都安裝了GPS 衛(wèi)星對時設(shè)備，可確保系統(tǒng)的微機保護設(shè)備和GPS 衛(wèi)星進行良好的對時；變電站。具有遠動通信功能，利用各種原則確保兩個調(diào)度端實現(xiàn)良好的信息傳送，后臺的監(jiān)控系統(tǒng)也具有較強的性能，界面較為簡潔，兼具遙控、搖調(diào)功能之外還具有搖信、遙測等能力。

硬件結(jié)構(gòu)。DVP-600自動化系統(tǒng)屬于保護控制單元組屏的一種，通常安裝在總控室中，所有控制單元通過現(xiàn)場總線與系統(tǒng)總機進行科學(xué)的連接，現(xiàn)場總線主要為工業(yè)現(xiàn)場控制總線、即CAN 總線，后臺主機使用一主一副模式，若主機出現(xiàn)問題輔機將替代主機開展相應(yīng)的工作。DVP-600自動化系統(tǒng)的控制保護單元主要為DVP-606變壓器及壓力、溫度釋放保護控制單元，可從基礎(chǔ)上提高對變壓器的保護力度；DVP-611三相電壓、電流檢測可針對輸電線路進行科學(xué)的檢測；DVP-621保護控制單元可為保護變壓器創(chuàng)造良好的條件[1]。

軟件結(jié)構(gòu)。監(jiān)控系統(tǒng)主要使用開放式模塊，確保軟件與應(yīng)用程序、用戶間具有良好的連接。以面向?qū)ο笤O(shè)計原理為基礎(chǔ)，監(jiān)控系統(tǒng)使用了面向組件的模塊開發(fā)，這從一定程度上強化了監(jiān)控系統(tǒng)的通用特征[2]，同時系統(tǒng)運行也較為穩(wěn)定。監(jiān)控系統(tǒng)還具有對講及故障自動診斷功能；操作模擬功能。軟件可通過分析實時的數(shù)據(jù)信息，在模擬主接線圖上進行顯示，模擬出圖形符號的操作，同時還具有記錄功能。

2 自動化保護系統(tǒng)中微機保護控制單元

110kV 變電站的運行安全關(guān)系著變電站運行效率與社會價值的發(fā)揮。智能化建設(shè)步伐下，自動化保護系統(tǒng)的建立與不斷完善不僅提高了110kV 變電站運行安全性，同時也提高了系統(tǒng)運行效率，對110kV 變電站中設(shè)備運行的控制與保護。整體來講，自動化保護系統(tǒng)對110kV 變電站來講至關(guān)重要。

2.1 硬件統(tǒng)一化與標準化

110kV 變電站自動化保護系統(tǒng)的運行主要由微機系統(tǒng)支持下完成，微機保護控制單元作為自動化保護系統(tǒng)的重要組成，其在實施應(yīng)用中有著硬件統(tǒng)一化與標準化的應(yīng)用特點。微機保護控制單元及時對自動化保護系統(tǒng)運行進行控制，其中保護控制地實現(xiàn)以單元機箱為基礎(chǔ)，具體涉及到小插件為4塊，連接電路并不復(fù)雜，不僅可以輕松控制，同時可實現(xiàn)插件硬件均可使用的模式[3]。雖然系統(tǒng)進行了調(diào)整，但并不會對微機保護控制單元功能造成任何影響，尤其是測量精度方面。僅是單純地將保護程序進行更改便可實現(xiàn)，為110kV 變電站自動化保護系統(tǒng)的安全運行、自動修復(fù)與安全檢測等提供方便。

2.2 保護監(jiān)控系統(tǒng)兼具統(tǒng)一性與獨立性

對于自動化保護系統(tǒng)中的微機保護控制單元，其中保護監(jiān)控系統(tǒng)的運行不僅具有統(tǒng)一性優(yōu)勢，同時在運行中不同單元間不會互相干擾，可獨立完成測量、統(tǒng)計、保護以及通信等任務(wù)。以CPU 芯片為載體處理不同控制單元的運行數(shù)據(jù)，CPU 芯片應(yīng)用基礎(chǔ)上還需保護插件與監(jiān)控插件，為保證信息傳輸及時、安全還需安裝通信插件。不同插件間不會相互干擾，能自主完成插件任務(wù)，但彼此間也存在必然聯(lián)系。以串行通訊的方式保證不同插件間的聯(lián)系，保護插件的同時還能確保插件運行正常[4]。插件運行有單獨電力提供支持，不僅如此，跳合閘出口繼電保護器也是獨立設(shè)置。這樣就可將CPU 運行效率提高，減輕對插件應(yīng)用監(jiān)測的負擔(dān)并完善監(jiān)控系統(tǒng)功能，進一步提高自動化保護系統(tǒng)的可靠性，監(jiān)控系統(tǒng)的安全性與功能性。

2.3 220V電壓輸入保證開關(guān)功能

結(jié)合110kV 變電站自動化保護系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)，微機保護單元中開關(guān)量均選擇220V 電壓持續(xù)提供電量。改變傳統(tǒng)微機保護單元中微機開關(guān)量為24V、不能保證開關(guān)量的穩(wěn)定且極易受到變電站強磁場干擾信號的影響而出現(xiàn)誤報的情況，將原有裝置升級為220V 電壓輸入形式，減少冗余的接線處理環(huán)節(jié)并有效改善信號誤報的情況。

2.4 實現(xiàn)保護信號的單獨出口設(shè)計

110kV 變電站自動化保護系統(tǒng)中，微機保護控制單元所有保護模塊都實施單獨出口設(shè)計，這樣就能實現(xiàn)繼電器接電可獨立運行與輸出，并能做到信號接點隨時保持獨立狀態(tài)。在單獨出口的設(shè)計下，以獨立壓板投退的方式實現(xiàn)所有單元的有效控制。所有信號輸出端口或出口位置，單獨出口出現(xiàn)故障并不會對其他出口造成影響，且方便不同模塊的功能運行，更好地適應(yīng)變電站常規(guī)運行需要，若出現(xiàn)信號故障或其他問題會及時作出明確的事故指示。

在保護信號的單獨出口設(shè)計下，實現(xiàn)了常規(guī)設(shè)備接口與出口等的相互兼容。在實際操作中，為有效預(yù)防微機保護系統(tǒng)的安全，避免因錯誤操作而造成微機保護系統(tǒng)出現(xiàn)問題、或自動化保護系統(tǒng)出現(xiàn)硬件損傷等，需在基本系統(tǒng)運行基礎(chǔ)上增設(shè)多線系統(tǒng)模式，及時對自動化保護系統(tǒng)中的所有運行予以實時監(jiān)控，這樣就可幫助110kV 變電站隨時對自動化保護系統(tǒng)中所有軟件運行全面了解，并確保軟件運行安全，及時排除自動化保護系統(tǒng)運行風(fēng)險。

2.5 隨時了解變電系統(tǒng)負荷情況

微機保護單元功能中，還能做到隨時隨地統(tǒng)計電力系統(tǒng)運行信息，及時統(tǒng)計歸類處理后存儲到數(shù)據(jù)庫中。管理人員能隨時查閱或了解變電站運行數(shù)據(jù)，及時對系統(tǒng)運行負荷有更準確、清晰的認識。及時對110kV 變電站運行期間的輸入信號詳細掌握，具體涉及到變電站系統(tǒng)的脈沖量、模擬量及開關(guān)量。

利用濾波的方式對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行檢查，統(tǒng)計檢查相關(guān)參數(shù)，對模擬量及變位信號等進行統(tǒng)計，及時對數(shù)據(jù)庫進行更新，及時掌握與了解變電站自動化保護系統(tǒng)運行情況與相關(guān)數(shù)據(jù)處理。對于變電系統(tǒng)負荷狀況的了解主要通過屏幕顯示的方式，其中涉及到電網(wǎng)管口圖、變電所電氣接線圖及變電站運行過程中的曲線棒圖。此外還包括實時動態(tài)的數(shù)據(jù)表格及接線圖，注意分接線圖主要按照電壓等級變化得來。在線查詢變電站相關(guān)信息、尤其是各種數(shù)據(jù)圖等，真正實現(xiàn)對變電系統(tǒng)實時動態(tài)的監(jiān)督與控制。

3 自動化保護系統(tǒng)的綜合設(shè)計配置

對于自動化保護系統(tǒng)來講，為提高智能化運行效率、發(fā)揮自動化保護系統(tǒng)功能，必須對整個系統(tǒng)進行綜合設(shè)計配置。繼電保護配置方面，結(jié)合110kV 變電站運行要求，需要保護的設(shè)備須做好前期準備工作，提前對數(shù)量、性質(zhì)詳細確定。綜合保護內(nèi)容涉及到很多，如110kV 母線與分線的保護、主變壓器保護以及電力電容器保護、出線間隔保護等。對于母線、分線等方面的保護，劃分為高頻閉鎖保護、過電流保護、零序保護及母線差動保護等。變壓器間隔配置保護方面涉及到非電量保護、側(cè)后備保護等。通過對自動化保護系統(tǒng)的綜合設(shè)計配置，進一步提高110kV 自動化保護系統(tǒng)運行效率。