南昌軌道交通集團(tuán)有限公司地鐵項(xiàng)目管理分公司 夏祖輝

1 自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)研究

自動(dòng)化系統(tǒng)。通常自動(dòng)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(jìn)行良好的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，安裝工作有著較強(qiáng)的便捷性，監(jiān)控系統(tǒng)與保護(hù)系統(tǒng)均有著較強(qiáng)的獨(dú)立特征，所有保護(hù)單元都可同一時(shí)間開展控制、保護(hù)、測(cè)量、計(jì)量等工作；網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)通信主要無節(jié)點(diǎn)控制總線與CAN 網(wǎng)絡(luò)總線，使用常見屏蔽雙絞線和各個(gè)廠家設(shè)備進(jìn)行相互連接，GPS 對(duì)時(shí)具有精準(zhǔn)、方便等特征。當(dāng)前多數(shù)變電站都安裝了GPS 衛(wèi)星對(duì)時(shí)設(shè)備，可確保系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)設(shè)備和GPS 衛(wèi)星進(jìn)行良好的對(duì)時(shí)；變電站。具有遠(yuǎn)動(dòng)通信功能，利用各種原則確保兩個(gè)調(diào)度端實(shí)現(xiàn)良好的信息傳送，后臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)也具有較強(qiáng)的性能，界面較為簡(jiǎn)潔，兼具遙控、搖調(diào)功能之外還具有搖信、遙測(cè)等能力。

硬件結(jié)構(gòu)。DVP-600自動(dòng)化系統(tǒng)屬于保護(hù)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(chǎng)總線與系統(tǒng)總機(jī)進(jìn)行科學(xué)的連接，現(xiàn)場(chǎng)總線主要為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制總線、即CAN 總線，后臺(tái)主機(jī)使用一主一副模式，若主機(jī)出現(xiàn)問題輔機(jī)將替代主機(jī)開展相應(yīng)的工作。DVP-600自動(dòng)化系統(tǒng)的控制保護(hù)單元主要為DVP-606變壓器及壓力、溫度釋放保護(hù)控制單元，可從基礎(chǔ)上提高對(duì)變壓器的保護(hù)力度；DVP-611三相電壓、電流檢測(cè)可針對(duì)輸電線路進(jìn)行科學(xué)的檢測(cè)；DVP-621保護(hù)控制單元可為保護(hù)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(jì)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(qiáng)化了監(jiān)控系統(tǒng)的通用特征[2]，同時(shí)系統(tǒng)運(yùn)行也較為穩(wěn)定。監(jiān)控系統(tǒng)還具有對(duì)講及故障自動(dòng)診斷功能；操作模擬功能。軟件可通過分析實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息，在模擬主接線圖上進(jìn)行顯示，模擬出圖形符號(hào)的操作，同時(shí)還具有記錄功能。

2 自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)中微機(jī)保護(hù)控制單元

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

2.1 硬件統(tǒng)一化與標(biāo)準(zhǔn)化

110kV 變電站自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行主要由微機(jī)系統(tǒng)支持下完成，微機(jī)保護(hù)控制單元作為自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)的重要組成，其在實(shí)施應(yīng)用中有著硬件統(tǒng)一化與標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)用特點(diǎn)。微機(jī)保護(hù)控制單元及時(shí)對(duì)自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行控制，其中保護(hù)控制地實(shí)現(xiàn)以單元機(jī)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(shí)可實(shí)現(xiàn)插件硬件均可使用的模式[3]。雖然系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整，但并不會(huì)對(duì)微機(jī)保護(hù)控制單元功能造成任何影響，尤其是測(cè)量精度方面。僅是單純地將保護(hù)程序進(jìn)行更改便可實(shí)現(xiàn)，為110kV 變電站自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)的安全運(yùn)行、自動(dòng)修復(fù)與安全檢測(cè)等提供方便。

2.2 保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)兼具統(tǒng)一性與獨(dú)立性

對(duì)于自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)中的微機(jī)保護(hù)控制單元，其中保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行不僅具有統(tǒng)一性優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在運(yùn)行中不同單元間不會(huì)互相干擾，可獨(dú)立完成測(cè)量、統(tǒng)計(jì)、保護(hù)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(yùn)行數(shù)據(jù)，CPU 芯片應(yīng)用基礎(chǔ)上還需保護(hù)插件與監(jiān)控插件，為保證信息傳輸及時(shí)、安全還需安裝通信插件。不同插件間不會(huì)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(hù)插件的同時(shí)還能確保插件運(yùn)行正常[4]。插件運(yùn)行有單獨(dú)電力提供支持，不僅如此，跳合閘出口繼電保護(hù)器也是獨(dú)立設(shè)置。這樣就可將CPU 運(yùn)行效率提高，減輕對(duì)插件應(yīng)用監(jiān)測(cè)的負(fù)擔(dān)并完善監(jiān)控系統(tǒng)功能，進(jìn)一步提高自動(dòng)化保護(hù)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(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)，微機(jī)保護(hù)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(jī)保護(hù)單元中微機(jī)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(qiáng)磁場(chǎng)干擾信號(hào)的影響而出現(xiàn)誤報(bào)的情況，將原有裝置升級(jí)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(hào)誤報(bào)的情況。

2.4 實(shí)現(xiàn)保護(hù)信號(hào)的單獨(dú)出口設(shè)計(jì)

110kV 變電站自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)中，微機(jī)保護(hù)控制單元所有保護(hù)模塊都實(shí)施單獨(dú)出口設(shè)計(jì)，這樣就能實(shí)現(xiàn)繼電器接電可獨(dú)立運(yùn)行與輸出，并能做到信號(hào)接點(diǎn)隨時(shí)保持獨(dú)立狀態(tài)。在單獨(dú)出口的設(shè)計(jì)下，以獨(dú)立壓板投退的方式實(shí)現(xiàn)所有單元的有效控制。所有信號(hào)輸出端口或出口位置，單獨(dú)出口出現(xiàn)故障并不會(huì)對(duì)其他出口造成影響，且方便不同模塊的功能運(yùn)行，更好地適應(yīng)變電站常規(guī)運(yùn)行需要，若出現(xiàn)信號(hào)故障或其他問題會(huì)及時(shí)作出明確的事故指示。

在保護(hù)信號(hào)的單獨(dú)出口設(shè)計(jì)下，實(shí)現(xiàn)了常規(guī)設(shè)備接口與出口等的相互兼容。在實(shí)際操作中，為有效預(yù)防微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)的安全，避免因錯(cuò)誤操作而造成微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)問題、或自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)出現(xiàn)硬件損傷等，需在基本系統(tǒng)運(yùn)行基礎(chǔ)上增設(shè)多線系統(tǒng)模式，及時(shí)對(duì)自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)中的所有運(yùn)行予以實(shí)時(shí)監(jiān)控，這樣就可幫助110kV 變電站隨時(shí)對(duì)自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)中所有軟件運(yùn)行全面了解，并確保軟件運(yùn)行安全，及時(shí)排除自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

2.5 隨時(shí)了解變電系統(tǒng)負(fù)荷情況

微機(jī)保護(hù)單元功能中，還能做到隨時(shí)隨地統(tǒng)計(jì)電力系統(tǒng)運(yùn)行信息，及時(shí)統(tǒng)計(jì)歸類處理后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。管理人員能隨時(shí)查閱或了解變電站運(yùn)行數(shù)據(jù)，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷有更準(zhǔn)確、清晰的認(rèn)識(shí)。及時(shí)對(duì)110kV 變電站運(yùn)行期間的輸入信號(hào)詳細(xì)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(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢查，統(tǒng)計(jì)檢查相關(guān)參數(shù)，對(duì)模擬量及變位信號(hào)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新，及時(shí)掌握與了解變電站自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行情況與相關(guān)數(shù)據(jù)處理。對(duì)于變電系統(tǒng)負(fù)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(yùn)行過程中的曲線棒圖。此外還包括實(shí)時(shí)動(dòng)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(jí)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(shí)現(xiàn)對(duì)變電系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的監(jiān)督與控制。

3 自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)配置

對(duì)于自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)來講，為提高智能化運(yùn)行效率、發(fā)揮自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)功能，必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)配置。繼電保護(hù)配置方面，結(jié)合110kV 變電站運(yùn)行要求，需要保護(hù)的設(shè)備須做好前期準(zhǔn)備工作，提前對(duì)數(shù)量、性質(zhì)詳細(xì)確定。綜合保護(hù)內(nèi)容涉及到很多，如110kV 母線與分線的保護(hù)、主變壓器保護(hù)以及電力電容器保護(hù)、出線間隔保護(hù)等。對(duì)于母線、分線等方面的保護(hù)，劃分為高頻閉鎖保護(hù)、過電流保護(hù)、零序保護(hù)及母線差動(dòng)保護(hù)等。變壓器間隔配置保護(hù)方面涉及到非電量保護(hù)、側(cè)后備保護(hù)等。通過對(duì)自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)配置，進(jìn)一步提高110kV 自動(dòng)化保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行效率。