高曄

摘 要：由于無人值守10kV變配電站在供電系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，如何提高該級變配電站運行的穩(wěn)定性和可靠性，成為廣大用戶普遍關(guān)心的問題。文章介紹了在無人值守10kV變配電站中采用微機繼電保護系統(tǒng)的優(yōu)勢以及具體工程設(shè)計與實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：無人值守；10kV變配電站；微機繼電保護

目前，由于無人值守10kV變配電站在供電系統(tǒng)中的大量應(yīng)用，如何提高該級變配電站運行的穩(wěn)定性和可靠性，成為廣大用戶普遍關(guān)心的問題。隨著PLC技術(shù)、計算機技術(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，以后臺監(jiān)控管理計算機、微機繼電保護為基礎(chǔ)生成的無人值守變配電站得到了越來越廣泛得應(yīng)用。采用微機繼電保護的無人值守系統(tǒng)具有既能提高運行可靠性、實時監(jiān)控與記錄、保護動作迅速又能減少人工費用的投入等優(yōu)點。

1 無人值守10kV變配電站系統(tǒng)的基本構(gòu)成

變配電系統(tǒng)中，無人值守10kV變配電站一般由電源進線柜、測量柜、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)點是：切換操作方便，當某一線路發(fā)生故障時不影響其他用戶，繼電保護簡單，易于實現(xiàn)自動化。

2 變配電站的常用保護技術(shù)

目前在我國變配電站中運行的繼電保護裝置按結(jié)構(gòu)型式和組成元件可大致分為整流型、晶體管型、機電型、微型計算機型等。整流型保護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。機電型保護的繼電器是以電磁原理為基礎(chǔ)構(gòu)成的，具有可動機械部分的傳統(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。微型機繼電保護是利用單片機、DSP芯片、微控制器、微型計算機等為核心，基于其強大的計算和邏輯能力對故障進行周全的分析和判斷構(gòu)成的保護。

3 微機繼電保護裝置較傳統(tǒng)繼電保護裝置的優(yōu)點

（1）可靠性高：微機繼電保護裝置可以實現(xiàn)多種保護與監(jiān)測功能，代替了多種傳統(tǒng)的保護繼電器，減少了開關(guān)柜與控制屏的接線，從而減少了故障點，提高了供電的可靠性。

（2）精度高，速度快，功能多：微機繼電保護裝置的測量部分采用數(shù)字化采集顯示裝置，精度有著顯著提高。裝置中的CPU運算速度高，各種事件以毫秒來計時。裝置內(nèi)運行的軟件可以通過各種復雜的算法完成多種保護功能。

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

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

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

4 微機繼電保護系統(tǒng)在無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)計與施工管理工作的武鋼新二整模變電所項目為例：該10kV變配電站為10kV/50Hz、額定電流為2500A的中性點不接地供電系統(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。該變電所為典型的單端供電配電線路，當某一線路上發(fā)生故障時，要求迅速將其斷路器切開，把對系統(tǒng)的影響降至最小，不影響系統(tǒng)中其他設(shè)備。

4.2 微機保護系統(tǒng)設(shè)計

變配電站的繼電保護必須能夠在變配電站運行過程中發(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（過負荷、過電壓、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)定運行。通過對10kV供電系統(tǒng)以及供電對象的分析，新二整模變電所需要繼電保護系統(tǒng)保護對象主要為線路保護及電力變壓器保護。

新二整模變電所微機保護裝置選用德國西門子公司的微機保護裝置7SJ804。該微機保護裝置具有：過流保護、靈敏方向性/無方向接地故障檢測、零序電壓保護、低電流監(jiān)視、過負荷保護、低/過電壓保護、低/過頻保護、瓦斯保護、超溫保護等功能。該保護裝置可以通過內(nèi)部可編程邏輯功能的實現(xiàn)保護功能組合，靈活地對電力系統(tǒng)需求做出反應(yīng)。

后臺監(jiān)控系統(tǒng)管理計算機選用DELL公司的工業(yè)計算機，配32路網(wǎng)絡(luò)適配器，監(jiān)控軟件采用西門子C5自動化電力監(jiān)控系統(tǒng)，通過通信電纜與安裝在高壓柜上的所有微機保護單元進行信息交換。管理計算機可以向下發(fā)送遙控操作命令與有關(guān)參數(shù)修改，隨時接受微機保護單元傳上來的遙測、遙信與事故信息。管理計算機就可以通過對信息的處理，進行存盤保存，通過記錄打印與畫面顯示，還可以對系統(tǒng)的運行情況進行分析，通過遙信可以隨時發(fā)現(xiàn)與處理事故，減少事故停電時間。在后臺監(jiān)控畫面上實現(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。微機信號通過光纖引至CSP總降監(jiān)控室，由上級站CSP總降值班人員進行實時監(jiān)控。該微機保護系統(tǒng)于2013年10月完成施工調(diào)試后投運，目前運行狀態(tài)良好。

該10kV無人值守變配電站的微機繼電保護系統(tǒng)如圖二所示：

5 結(jié)語

通過比較微機繼電保護與傳統(tǒng)繼電保護裝置的優(yōu)缺點，在10kV無人值守變電所采用微機繼電保護系統(tǒng)，可以極大提高系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和可靠性，并進一步提高該級變配電站的綜合自動化程度，降低了運行成本和人工費用，在類似的新建或改擴建工程中可廣泛加以推廣應(yīng)用。

參考文獻

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