矿区变电所微机保护改造分析——以新一变电所为例

黑龙江诚基水电热力有限公司 陶宪常

矿区变电所微机保护改造分析
——以新一变电所为例

黑龙江诚基水电热力有限公司 陶宪常

一、新一变电所微机保护改造工程简介

新一变电所隶属黑龙江省鹤岗诚基水电热力有限责任公司，主要负责对整个新一煤矿及周边区域供电。该所使用的是电磁式继电保护装置，运行维护工作量大且维护成本高，接线复杂，可靠性差，整定值偏差大；继电器接点易卡死、断线，接点接触不良；故障和异常情况时其准确性和可靠性较低，直接威胁电气系统的安全运行。

该公司经过认真论证、研究，决定采用先进的微机保护装置替代电磁保护装置。改造工程包含备自投、所用电、6 kV和10 kV馈线、系统联络线、分段、母联、主变保护等的改造，目前已全部安装调试完毕并投入运行，运行状况良好，设备性能稳定。在几次系统故障中均可靠动作，完全达到改造的预期效果。

二、系统设计方案

变电所微机综合自动化系统配置方案网络结构如图1所示。

图1 变电所微机综合自动化系统配置方案网络结构

由图1可知，系统主要分为两部分：一部分是由微机监控保护装置、微机监控装置及其他智能设备等组成的下位系统；另一部分由计算机、通讯机等后台系统等组成的上位系统（也叫工作站）。工作站采用PC机和人机界面软件，称为“站控机”。新一变电站采用2台站控机、1台五防机设计,以保证工作站的可靠性及数据远传、远方监控。变电所微机综合自动化系统的主要任务是对上述设备进行保护和远程监控。其主要功能如下。

1.保护。技能从电网中迅速切除故障设备和线路。

2. 遥测。包括测量各设备的电压、电流、功率等参数以及刀闸位置、开关状态量、变压器油温等。

3.遥信。包括开关、断路器位置、事故跳闸总信号、预告信号、保护动作信号和异常信号、系统各工作站状态信号、直流系统信号、设备状态、保护动作信息等。

4.遥控。包括开关量输出、断路器的闭合和断开等。

5.遥调。包括变压器分接头调整，系统电量、频率、功率因数、保护定值调整等。

6.站监控和管理。包括报警、历史记录、报表打印、顺序故障记录（SOE）、故障录波等。

7.与调度中心计算机通讯。

8.实现微机五防闭锁功能。

三、系统主要设计原则

1. 变电所设计改造时，下位系统各装置和工作站计算机设备应相互独立。下位系统各装置完成的功能不依赖通讯网络，系统中任何装置的局部故障不会影响其他装置的正常工作。

2. 严格遵循监控、保护、通讯相互独立配置的原则，以保证监控功能万一出现异常情况时保护功能独立发挥作用。

3. 系统采用模块化、分布式结构。全部装置应集中组屏，以简化二次系统的设计，节省复杂的电缆带来的大量设计、施工、维护工作，缩短施工投运周期。

4. 通讯网络系统采用标准化软硬件组成，以满足今后计算机高速发展的需求，其兼容性、扩充性、互换性要好。

5. 系统采用信号隔离技术，软、硬件滤波，还要有防雷击、屏蔽接地等一系列抗干扰措施。

6. 系统的软件设计采用开放性的设计思想，能将与通讯协议不同的其他设备（如智能电度表、小电流接地选线装置、五防闭锁装置等）的信息接入微机自动化系统。

7. 系统具有功能较强的人机对话接口及全汉化的友好界面，系统画面、打印、组态方便，既可召唤打印亦可实时打印。

四、保护改造的实际问题

1. 因该变电所负荷的特殊性，不能采用全停电方式进行安装改造，只能根据实际情况采取分段、分路停电的方式进行改造。因此，由于保护屏的布置方式不同，在安装时，有整屏全停电的，也有部分停电的，这就需要在安全措施上特别注意。

2. 原保护二次回路较乱，回路之间过线较多，情况较为复杂。因此，改造前一定要查清回路，尤其是回路之间的过线等，保证将回路的电断开，保证未过渡保护单元不能失电。

3. 为防止计算机故障时无法操作被控设备，在设计上要保留人工直接跳、合闸手段，确保这两种控制方式之间能互相切换、相互闭锁。

五、工程施工要求

1. 施工前制订详细的组织措施、技术措施、安全措施及危险点和施工方案，要组织相关人员讨论学习。

2. 施工时必须依照有关电力安全规定办理开工手续，办好工作票，做好安全措施，严格执行工作票制、工作许可制、工作监护制以及工作间断、转移、终结制度。施工中严禁违章指挥、违章作业、违章施工。施工人员穿戴好电气防护用品，保证施工安全。

3. 施工必须符合电气设备安装验收规范规定。施工完成后，调试设备与运行生产系统联系，并使用经审定批准的试验方案或试送电方案，保证安全生产。

4. 施工中所有施工器具、材料、设备等，必须与带电运行的设备保持安全距离。施工时应按施工方案进行，做好人员分配，保证现有工作秩序，做好安全监护。

六、微机保护的选型

在100 kV以下变电所微机保护系统装置改造工程中，一般选用国产微机保护装置。国外微机保护装置虽然技术先进，产品集成化程度高，但是基本上是英文版界面，维护调试不方便，其生产的微机保护装置产品主要运用于大型发电厂和超高压变电站，许多保护原理及性能不适应国内110 kV以下电气系统的保护配置实际和需求。并且价格高，安装后维护、售后服务都不方便。

国内微机保护装置主要是引进国外微机保护装置技术，对其消化吸收后，针对国内电力系统特点自行开发，适应国内电网需求，且售后服务方便。国产微机保护装置以较高的可靠性、很好的适应性、先进的技术性能及良好及时的售后服务，成为变电所电磁保护装置的最佳改造装置。