張寶成

摘? 要：微機(jī)保護(hù)裝置搭載集成度高、總線排布芯片PLC、高靈敏度電流、電壓互感裝置、絕緣性能好的出口中間繼電器、可靠性能高的開(kāi)關(guān)、電源模塊等電器元件構(gòu)成。微機(jī)保護(hù)裝置主要用于220kV及以下電壓等級(jí)的發(fā)電廠、變電站、配電站等，也可用于部分（70～220）V電壓等級(jí)系統(tǒng)中的電壓、電流的保護(hù)及測(cè)量控制。

關(guān)鍵詞：微機(jī)保護(hù);裝置;研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ02 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）21-0058-02

Abstract： The microcomputer protection device is composed of electrical components such as high integration， bus arrangement chip PLC， high sensitivity current and voltage mutual inductance， export intermediate relay with good insulation performance， switch with high reliable performance， power supply module and so on. The microcomputer protection device is mainly used for power plants， substations and power distribution stations with voltage levels below 220kV， and can also be used for voltage and current protection and measurement control in some （70～220）V voltage grade systems.

Keywords： microcomputer protection; device; research

前言

在發(fā)電廠、變電站、配電站中經(jīng)常會(huì)用到微機(jī)保護(hù)裝置（見(jiàn)圖1），微機(jī)保護(hù)裝置較之前的電磁式繼電器保護(hù)來(lái)講，可靠性高，功能更加集中化和智能化。安裝調(diào)試維護(hù)起來(lái)也容易很多，這是電力系統(tǒng)的一大進(jìn)步。下面將重點(diǎn)對(duì)金盆水電站微機(jī)保護(hù)裝置保護(hù)作用進(jìn)行分析，讓大家進(jìn)一步明晰微機(jī)保護(hù)裝置達(dá)到的效果。

1 金盆水電站電氣保護(hù)簡(jiǎn)介

金盆水電站為后溪河流域第二級(jí)電站，總裝機(jī)容量為2×12.5MW，發(fā)電機(jī)出口電壓為10.5kV，采用擴(kuò)大單元接線，主變型號(hào)為S11-31500/110，110 kV出線1回，采用國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司微機(jī)保護(hù)裝置。水輪發(fā)電機(jī)組電氣保護(hù)由發(fā)電機(jī)保護(hù)柜中的SDG801E發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，主變壓器電氣保護(hù)由變壓器保護(hù)柜中的SDG801E主變差動(dòng)保護(hù)裝置、SDG801E主變后備保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)，110kV線路保護(hù)由線路保護(hù)柜中的RCS-943AM線路保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)。

2 微機(jī)保護(hù)裝置三大保護(hù)作用

2.1 過(guò)電壓保護(hù)

過(guò)電壓對(duì)任何電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)都是致命傷，它可能對(duì)一切設(shè)備做出不可挽救的損害。具體指峰值大于在正常狀態(tài)下最大的穩(wěn)定電壓的相應(yīng)峰值的任何一種電壓。通俗來(lái)講，下雨時(shí)的雷擊、試驗(yàn)中的過(guò)電壓以及平時(shí)進(jìn)行的開(kāi)關(guān)操作的操作過(guò)電壓都是其主要來(lái)源，而微機(jī)保護(hù)裝置就能系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，切斷電源。[2]

2.2 非電量保護(hù)

非電量這個(gè)名詞指的是壓力、溫度的高低、火災(zāi)探頭的信息等非電力參數(shù)。微機(jī)保護(hù)裝置可以對(duì)非電量的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和保護(hù)，對(duì)于失控的參數(shù)自動(dòng)選擇進(jìn)行非電量閉鎖，也就是自動(dòng)拉閘。如變壓器瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)、壓力釋放閥動(dòng)作后自動(dòng)斷開(kāi)各側(cè)開(kāi)關(guān)保護(hù)等。

2.3 過(guò)熱保護(hù)

微機(jī)保護(hù)裝置的這個(gè)功效則更加簡(jiǎn)單容易。電流通過(guò)線路或者說(shuō)繼電器時(shí)會(huì)導(dǎo)致熱量的散發(fā)，此時(shí)由于金屬的特性導(dǎo)致受熱膨脹，繼電器中的雙金屬片會(huì)因?yàn)闊崤蛎浵禂?shù)不一樣而發(fā)生彎曲變形，微機(jī)保護(hù)裝置就可以對(duì)其進(jìn)行密切監(jiān)測(cè)，定時(shí)限或反時(shí)限動(dòng)作跳閘。如電流速斷保護(hù)、定時(shí)限過(guò)流保護(hù)、反時(shí)限過(guò)流保護(hù)、過(guò)載電流保護(hù)等。

3 微機(jī)保護(hù)裝置的主要性能

微機(jī)保護(hù)裝置采用集成度高、CAN芯片的微處理器采集來(lái)自電流、電壓互感器的信號(hào)，采用數(shù)字化邏輯計(jì)算控制設(shè)備的輸出信號(hào)。設(shè)備內(nèi)部空間布置合理、機(jī)箱密閉、后期保養(yǎng)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性強(qiáng)，相當(dāng)適宜操作場(chǎng)景非常惡劣、環(huán)境繁雜的現(xiàn)場(chǎng)操作。

（1）搭載高性能控制單元、高速大存儲(chǔ)高可靠性存儲(chǔ)設(shè)備，使設(shè)備擁有海量的數(shù)據(jù)處理能力。（2）集檢測(cè)、操控、電量度于一體，功能強(qiáng)大，滿(mǎn)足各類(lèi)型的現(xiàn)場(chǎng)工況需求。（3）保護(hù)裝置安全完善，多種安全保護(hù)功能都可采用控制的方式自由投退。（4）三種IEC標(biāo)準(zhǔn)反時(shí)限特性曲線選取的時(shí)間反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。（5）具備完整的測(cè)試功能，可測(cè)試電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、有效功率、功率因數(shù)等重要電氣化參數(shù)。（6）搭載全部中文LED液晶顯示方式，多個(gè)菜單頁(yè)面顯示，人機(jī)互動(dòng)體驗(yàn)非常好。（7）裝載超大存儲(chǔ)量的不容易丟失存儲(chǔ)設(shè)備確保記載一百次歷史數(shù)據(jù)，記載詳細(xì)的內(nèi)容，即時(shí)掉電數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。（8）設(shè)備搭載完備的動(dòng)態(tài)與靜態(tài)的自檢功能，在線監(jiān)控設(shè)備各主要部件運(yùn)行狀態(tài)，確保設(shè)備的運(yùn)行可靠度。（9）精密零部件及制造工藝流程可確保微機(jī)保護(hù)裝置的精準(zhǔn)度、耐久性及長(zhǎng)期的生命周期。（10）微機(jī)保護(hù)裝置搭載通信CAN接口，可以為使用者提供非封閉的通信協(xié)議，便于SCADA功能的應(yīng)用。

4 金盆水電站微機(jī)保護(hù)裝置功能

4.1 發(fā)電機(jī)保護(hù)裝置

能夠?qū)崿F(xiàn)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、低電壓過(guò)電流保護(hù)、失磁保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、頻率保護(hù)、定子95%接地保護(hù)、轉(zhuǎn)子接地保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、低電壓保護(hù)、斷路器失靈保護(hù)、斷路器跳閘回路監(jiān)視、非電量保護(hù)（水機(jī)、勵(lì)磁事故等）、勵(lì)磁變溫度升高保護(hù)、故障錄波等。

4.2 變壓器保護(hù)裝置

能夠?qū)崿F(xiàn)主變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、零序電流保護(hù)、10kV側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、過(guò)激磁保護(hù)、變壓器低壓側(cè)接地保護(hù)、變壓器接地差動(dòng)保護(hù)、非電量保護(hù)（瓦斯保護(hù)、溫度升高和過(guò)高保護(hù)、油箱壓力過(guò)高保護(hù)等）、斷路器失靈保護(hù)、斷路器跳閘回路監(jiān)視、故障錄波等。

4.3 110kV線路光纖差動(dòng)保護(hù)裝置

能夠?qū)崿F(xiàn)110kV線路全線速斷的微機(jī)光纖縱差線路保護(hù)、線路保護(hù)與對(duì)端聯(lián)跳信號(hào)三相自動(dòng)重合閘、同期檢查、斷路器跳閘回路監(jiān)視、三段式接地和相間距離保護(hù)（帶方向）、低電壓/過(guò)電壓保護(hù)、3段式零序和方向電流保護(hù)、3段式零序和速斷與過(guò)載保護(hù)、3段式零序和定時(shí)限過(guò)流保護(hù)、故障測(cè)距、斷路器失靈保護(hù)、斷路器跳閘回路監(jiān)視、故障錄波等。

5 故障錄波器

故障錄波器在故障前后將電壓量、電流量、開(kāi)關(guān)量和保護(hù)動(dòng)作情況錄入，以便進(jìn)行事故調(diào)查分析，查找事故原因。金盆水電站故障錄波器為數(shù)字式，有獨(dú)立的起動(dòng)元件，擁有把它記載的數(shù)據(jù)原地輸出并可以向遠(yuǎn)端傳遞的功能。故障碼濾波儀在微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)產(chǎn)生故障或震動(dòng)時(shí)可以啟動(dòng)并且開(kāi)始記錄波形，在故障碼解除或保護(hù)系統(tǒng)震動(dòng)停止后，再使事先設(shè)定的時(shí)間來(lái)終止數(shù)據(jù)記錄。故障碼濾波儀具有外端啟動(dòng)接收點(diǎn)的收回路線。故障碼濾波儀可以不間斷記載數(shù)次錯(cuò)誤曲線。故障錄波器能全部完整記錄電力系統(tǒng)在每10分鐘內(nèi)發(fā)生的相繼三次故障（包括重合閘）及一次長(zhǎng)過(guò)程振蕩。每臺(tái)故障錄波器能記錄96路模擬量（84路交流模擬量+6路直流量）和192路事件量。故障碼濾波儀擁有測(cè)量距離的作用，它的測(cè)試結(jié)果誤差不大于曲線波形總長(zhǎng)度的3%。故障碼濾波儀有能力記載和存儲(chǔ)從故障碼出現(xiàn)之前至少40ms開(kāi)始持續(xù)到停止記載時(shí)間的電器量波形曲線圖，采樣頻譜可以選擇，96路的模擬數(shù)量線路在同一時(shí)間作業(yè)時(shí)，每一個(gè)模擬的線路最高級(jí)采樣頻譜大于5kHz。故障碼濾波儀開(kāi)始工作后可以供給簡(jiǎn)短的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)說(shuō)明，其中包括：出故障的電子元器件、故障的型式、故障發(fā)生的時(shí)間節(jié)點(diǎn)、起動(dòng)數(shù)量和故障測(cè)量距離的數(shù)據(jù)結(jié)果等。時(shí)間打印的分辨率小于等于1ms，打印時(shí)可記錄出行動(dòng)頻率。故障碼濾波系統(tǒng)應(yīng)包括后臺(tái)機(jī)，并要求組柜安裝。

配備相關(guān)軟件，用來(lái)研究電壓、電流的曲線，獲取故障率、有用功、無(wú)用功、頻譜、振幅等參數(shù)。

經(jīng)過(guò)系統(tǒng)軟件計(jì)算分析獲取的數(shù)據(jù)結(jié)果可以顯示輸出結(jié)果，并可以通過(guò)信息接收接口發(fā)送至后臺(tái)服務(wù)器。后臺(tái)服務(wù)器可以運(yùn)行在Windows 95及以上操作系統(tǒng)，并可以同時(shí)進(jìn)行多重功能操作，具有完整的故障碼信息遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)分析、文件保存等功能，故障碼文件的保存型式應(yīng)該能轉(zhuǎn)換成comtrade的格式。

故障碼濾波儀具備接入保護(hù)及故障信息處理系統(tǒng)的接口。并采用符合IEC 60870-5-103或IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約，否則需提供標(biāo)準(zhǔn)文本。

對(duì)于數(shù)據(jù)網(wǎng)方式，故障錄波器應(yīng)通過(guò)串口或Ethernet網(wǎng)卡以TCP/IP協(xié)議接入數(shù)據(jù)網(wǎng)。

故障碼濾波儀擁有夠用的信號(hào)警示燈、警示信號(hào)和時(shí)間記載發(fā)出節(jié)點(diǎn)。

故障碼濾波屏應(yīng)擁有定期檢驗(yàn)和原地及遠(yuǎn)處實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

故障碼濾波屏應(yīng)提供GPS硬接線對(duì)時(shí)脈沖接口以便接至SCADA系統(tǒng)GPS擴(kuò)展板。

與SCADA系統(tǒng)的通訊接口應(yīng)采用以太網(wǎng)接口。

故障錄波器及其配套設(shè)備應(yīng)安裝成柜，并接好所有內(nèi)部接線直至端子排。

事故和故障記錄等，均可在打印機(jī)上打印出來(lái)。

6 結(jié)束語(yǔ)

獨(dú)具特色的微機(jī)保護(hù)裝置的功能還有很多，各種類(lèi)型的電流保護(hù)、電壓保護(hù)以及功率、頻率甚至啟動(dòng)時(shí)間的保護(hù)系統(tǒng)都十分完善，在選擇合適的微機(jī)保護(hù)，不要看功能是不是強(qiáng)大，而是看功能是否滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)的需要，保護(hù)裝置的其他功能越少越好，這樣裝置運(yùn)行的穩(wěn)定系數(shù)也會(huì)增加。

參考文獻(xiàn)：

[1]周銀.精細(xì)化工中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2018（5）：93-94.

[2]徐巖.石油化工裝備成套技術(shù)[M].中國(guó)石化出版社，2010.