吳慧貞

微機(jī)繼電保護(hù)裝置在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用淺析

吳慧貞

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局）

繼電保護(hù)裝置是保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要設(shè)備之一，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力自動(dòng)化設(shè)備也隨之增多，與傳統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置相比，微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的各方面性能都更加完善，因此，大范圍推廣微機(jī)型繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用是十分必要的?；诖?，本文就微機(jī)繼電保護(hù)裝置在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行分析，僅供參考。

微機(jī)繼電保護(hù)裝置；電力自動(dòng)化；完善

1 引言

微機(jī)繼電保護(hù)裝置主要將多功能、高性能的計(jì)算機(jī)作為電力系統(tǒng)的智能終端，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取電力運(yùn)行及故障信息，并將所獲取被保護(hù)元件的數(shù)據(jù)成功傳送至任何一個(gè)終端或控制中心，這種情況下，微機(jī)繼電保護(hù)裝置不僅充分發(fā)揮了繼電保護(hù)的功能，還實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)正常運(yùn)行下的測(cè)量、通信、控制功能，取代了以往變電所的事故音響、預(yù)告信號(hào)及儀表監(jiān)測(cè)，能夠有效代替有人值守的傳統(tǒng)模式，從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)、控制、測(cè)量、通信一體化的目標(biāo)。

2 微機(jī)繼電保護(hù)裝置的優(yōu)勢(shì)

微機(jī)繼電保護(hù)裝置充分運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，具備完善的存貯記憶能力、高速運(yùn)算能力、數(shù)據(jù)采集能力，并將抗干擾措施、A/D模數(shù)變換、數(shù)字濾波等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用其中，大大提升了裝置的可靠性和速動(dòng)性。和傳統(tǒng)繼電保護(hù)器相比，微機(jī)繼電保護(hù)裝置具備以下優(yōu)勢(shì)：①有利于改善繼電保護(hù)動(dòng)作特征和性能，提高正確動(dòng)作率。微機(jī)繼電保護(hù)裝置擁有較強(qiáng)的記憶功能，能夠?qū)崿F(xiàn)故障分量保護(hù)，可引入數(shù)理理論與技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)，如模糊控制、狀態(tài)預(yù)測(cè)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，有效提升繼電保護(hù)動(dòng)作的性能；②有利于擴(kuò)充其它輔助功能，如分析故障錄波與波形，附加低頻減載、故障測(cè)距等功能；③工藝結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化升級(jí)，微機(jī)繼電保護(hù)裝置擁有統(tǒng)一的制造標(biāo)準(zhǔn)，硬件通用，裝置體積較小，有效降低了功耗；④提高系統(tǒng)的可靠性。微機(jī)繼電保護(hù)裝置采用了數(shù)字元件，使裝置不易受到使用年限、溫度變化、電源波動(dòng)的影響，增強(qiáng)自身的自檢能力和巡檢能力，可利用軟件檢測(cè)出主要部件的工作狀況；⑤具備人性化的操作界面，操作靈活、維護(hù)方便，有利于縮短維修時(shí)間，可利用軟件調(diào)試運(yùn)行狀態(tài)；⑥可實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，微機(jī)繼電保護(hù)裝置具備有效的串行通信功能，可通過(guò)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)與變電所進(jìn)行通信聯(lián)絡(luò)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3 微機(jī)繼電保護(hù)裝置在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用

下文僅以某企業(yè)煉鋼變（35kV/10kV變電站）綜合自動(dòng)化系統(tǒng)為例，對(duì)微機(jī)繼電保護(hù)裝置在電力自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

3.1 電氣設(shè)備介紹

該企業(yè)煉鋼變（35kV/10kV變電站）有35kV、10kV變壓器兩臺(tái)；1號(hào)變壓器和2號(hào)變壓器，10kV饋出線20個(gè)、分段I個(gè)。煉鋼變的一次系統(tǒng)示意圖如圖1。

圖1 煉鋼變一次系統(tǒng)示意圖

3.2 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)配置

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的遙測(cè)、遙控、遙信功能，主要選擇帶有通信接口微機(jī)型繼電保護(hù)裝置SEL-351作為10kV饋出線及其分段的保護(hù)和測(cè)控裝置，每個(gè)回路布設(shè)一個(gè)，每臺(tái)變壓器配置一臺(tái)SEL-351作為變壓器的保護(hù)和測(cè)控裝置，每臺(tái)變壓器配置一臺(tái)微機(jī)型繼電保護(hù)裝置SEL-587實(shí)現(xiàn)變壓器兩側(cè)的差動(dòng)保護(hù)功能。針對(duì)10kV饋出線及其分段，可將SEL-351安裝在各回路高壓柜上，并將所有的高壓柜集中布置在一個(gè)高壓柜室內(nèi)。

對(duì)于變壓器，由于SEL-351、SEL-587在現(xiàn)狀較為復(fù)雜，在對(duì)其工作環(huán)境和網(wǎng)線的傳輸距離進(jìn)行綜合分析后，可將每臺(tái)變壓器的繼電保護(hù)裝置單獨(dú)組屏成變壓器保護(hù)屏，并將其安裝在主控室內(nèi)。

綜合屏的組成：為了將整個(gè)系統(tǒng)組成一個(gè)完整的局域網(wǎng)，可選擇兩臺(tái)交換機(jī)為各個(gè)信息通道提供有效的接入端口，為了保證整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘統(tǒng)一，可配置一臺(tái)電力系統(tǒng)同步時(shí)鐘T-GPS，從而為每個(gè)裝置和計(jì)算機(jī)進(jìn)行對(duì)時(shí)。

當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)主要由兩臺(tái)監(jiān)控主機(jī)和一臺(tái)打印機(jī)組成，并保證兩臺(tái)主機(jī)同時(shí)運(yùn)作，互為熱備用，從而組成軟硬件的冗余結(jié)構(gòu)，兩臺(tái)主機(jī)都配備了Modem、網(wǎng)卡和CD-RW等設(shè)備。

3.3 設(shè)計(jì)說(shuō)明

SEL-351利用后面板的串口1作為通訊串口，各SEL-351裝置通過(guò)DE-211將EIA-485串口方式轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)方式以DNPV3.0規(guī)約和TCP/IP通信協(xié)議經(jīng)交換機(jī)后與計(jì)算機(jī)講行通信。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備清單。

表1 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備清單

3.4 微機(jī)繼電保護(hù)裝置功能的實(shí)現(xiàn)

3.4.1 消除事故隱患

在設(shè)計(jì)分散式系統(tǒng)的過(guò)程中，應(yīng)確保每條線路能夠?qū)?yīng)一個(gè)小機(jī)箱，由CNA總線通訊電纜，對(duì)主機(jī)及開柜面板加以連接。由于大量復(fù)雜的電纜連接易引發(fā)變電站安全運(yùn)行事故，因此，可利用微機(jī)保護(hù)裝置分散就地完成，通過(guò)通訊線與主機(jī)實(shí)施聯(lián)絡(luò)，并讓主機(jī)負(fù)責(zé)日常管理，可節(jié)省所有控制、保護(hù)、測(cè)量、信號(hào)線均接入主控室的資金投入，以此來(lái)保障系統(tǒng)運(yùn)行的可維護(hù)性和可靠性，消除變電站事故隱患。

3.4.2 實(shí)現(xiàn)獨(dú)立、統(tǒng)一的監(jiān)控和保護(hù)

由監(jiān)控CPU、保護(hù)CPU、通訊CPU對(duì)同一機(jī)箱內(nèi)的各個(gè)功能進(jìn)行實(shí)施和處理，將監(jiān)控CPU和通訊CPU設(shè)置為一個(gè)插件，保護(hù)CPU單獨(dú)設(shè)置為一個(gè)插件，各插件之間應(yīng)保持獨(dú)立工作的關(guān)系，通過(guò)串行通訊聯(lián)絡(luò)，確保監(jiān)控插件和保護(hù)插件擁有獨(dú)立的電源。

3.4.3 提高裝置的可靠性

微機(jī)繼電保護(hù)裝置中的所有元件均采用CMOS工業(yè)級(jí)芯片，該芯片具備故障率低、抗干擾能力強(qiáng)、布線設(shè)計(jì)獨(dú)特、電磁屏蔽性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，從而可確保裝置具有較強(qiáng)的抗干擾性能。在出現(xiàn)元件損壞的情況下，可通過(guò)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行及時(shí)處理，確保變電站系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.4.4 CAN實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)

CAN實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)是DVPS-600微機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的重要組成部分，在主計(jì)算機(jī)CAN通訊卡與分散式監(jiān)控保護(hù)裝置相互配合使用的狀態(tài)下，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)微機(jī)監(jiān)控保護(hù)裝置與上位主機(jī)的連接，使繼電保護(hù)裝置具備實(shí)時(shí)采集電流、功率、電壓、開關(guān)狀態(tài)、頻率等各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的功能，以及保護(hù)、監(jiān)測(cè)、控制裝置運(yùn)行狀態(tài)的功能。CAN實(shí)時(shí)通訊網(wǎng)絡(luò)可通過(guò)主機(jī)修改裝置的各種保護(hù)參數(shù)、更改運(yùn)行方式、顯示裝置工作狀態(tài)、測(cè)試保護(hù)的執(zhí)行效果等，進(jìn)而構(gòu)成完整的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。

3.4.5 DVP-602運(yùn)動(dòng)通訊裝置

DVP-602運(yùn)動(dòng)通訊裝置是戰(zhàn)端通訊RTU管理機(jī)，內(nèi)部設(shè)置獨(dú)立CPU、RS-485、CAN通訊接口，能對(duì)變電站自動(dòng)化信息和監(jiān)控信息進(jìn)行分類處理，基于此，將信息通過(guò)RS-232傳送至調(diào)度站前置通訊接收裝置，完成各種命令的下發(fā)，并將各種信息下發(fā)至電站分散DVP系列測(cè)量監(jiān)控裝置中。

3.4.6 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是軟件系統(tǒng)的核心組成部分，該數(shù)據(jù)庫(kù)主要采取面向目標(biāo)的模塊式程序設(shè)計(jì)措施，使數(shù)據(jù)庫(kù)可為用戶提供透明化管理、多方位報(bào)警形式及多類型歷史數(shù)據(jù)管理。軟件系統(tǒng)中采用多樣化的模塊式報(bào)表系統(tǒng)、高分辨率彩色人機(jī)界面、GUI圖形系統(tǒng)等，從而實(shí)現(xiàn)單、多主機(jī)的靈活運(yùn)行。軟件系統(tǒng)要確保數(shù)據(jù)庫(kù)可優(yōu)化升級(jí)，為其自身性能的提升奠定基礎(chǔ)。

3.5 總結(jié)

該企業(yè)的煉鋼變所采用的微機(jī)繼電保護(hù)裝置充分運(yùn)用了通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為35kV、10kV變電站提供了遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制和保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)了資源共享、遠(yuǎn)程控制和信息共享，并以微機(jī)繼電保護(hù)裝置為核心，將變電所測(cè)量、控制、計(jì)費(fèi)、信號(hào)等信息納入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，有效降低了該企業(yè)的設(shè)備投資，極大提高了變電所運(yùn)行的可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著智能電網(wǎng)建設(shè)步伐的加快及規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)繼電保護(hù)裝置提出了更高要求，在一定程度上，有效促進(jìn)了微機(jī)繼電保裝置的發(fā)展和應(yīng)用。傳統(tǒng)繼電保裝置已無(wú)法保障電力系統(tǒng)自動(dòng)化裝備的有效應(yīng)用，而微機(jī)繼電保護(hù)裝置因其性能的完善性，可為電力自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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2016-8-10