低压综合保护测控装置在发电厂厂用电设计中的应用

冯卫青 严峰峰

（1.国核电力规划设计研究院，北京 100095；2.北京聚合电力工程设计有限公司 100048）

近年来，随着电气自动化技术快速发展，应用于发电厂厂用电部分的低压综合保护测控装置已经有成熟的技术以及可靠的性能，在一些新建项目中也得到广泛应用，这些装置的应用，可进一步提高电厂电气自动化控制水平，还可使400V开关柜结构更为紧凑、面板更为精简，尤其还为发电厂厂用电部分实行总线制的集中监控管理提供了坚实的基础。但由于低压综合保护测控装置的应用仍在发展阶段，因而对其在应用过程中的心得体会有必要进行广泛交流，以期在工程中发挥其更大作用；同时对应用过程中产生的问题也应充分展开讨论，以期使其功能更加完善、更加适用于工程实际。

1 发电厂400V配电系统传统接线及其测控回路回顾

国内大部分发电厂400V配电系统中采用一次设备附带保护脱扣器作为保护元件，测量和控制依赖于大量辅助设备，与电厂DCS之间信号传输仍采用电缆连接，实行强电一对一硬接线控制方式。

1.1 馈线回路接线及其测控

馈线回路采用空气开关（框架式开关或塑壳开关）本身的速断、限时速断、过载及其接地等保护实现本回路保护功能，测量和控制由装于开关柜内部的继电器、电流互感器、变送器以及安装于开关柜面板的控制按钮、指示灯、表计等实现，回路的操作对象为空气开关。

1.2 电动机回路接线及其测控

电动机回路采用空气开关（框架式开关或塑壳开关）本身的速断保护、热继电器的过载保护实现本回路基本保护功能，测量和控制由装于开关柜内部的继电器、电流互感器、变送器以及安装于开关柜面板的控制按钮、指示灯、表计等实现，操作元件为交流接触器。

由此可见，传统的400V配电系统开关柜内设备繁多，二次配线相对复杂，开关柜面板布置比较紧张，由于辅助设备较多致使开关柜需增加抽屉(目前国内电厂大部分均采用MNS抽出式开关柜)模数才能满足一个配电回路所有一、二次设备安装，故而增加开关柜数量，增加工程投资。

2 智能型测控保护装置在某发电厂新建工程中的应用情况

某发电厂新建工程为2x330MW抽汽供热燃煤机组，400V配电系统采用智能型测控保护装置，用以实现电厂对400V配电装置保护数字化、控制智能化、管理网络化的要求，本工程同步设计了电气控制管理系统(ECMS)，以下分别论述某公司低压线路综合测控装置和低压电动机综合保护测控装置在工程设计中的应用以及对应用过程中出现的问题采取的应对措施。

2.1 智能型测控保护装置介绍

智能型测控保护装置是集保护、控制、测量、通信于一体的高性能微机综合保护测控装置，以先进的32位高性能嵌入式CPU为核心，采用高速安全的现场总线技术，配有分体式中文液晶显示面板，人机界面友好。低压线路综合测控装置主要为馈电线路提供多种电参量的测量及控制功能，并有接地保护功能，装置带有8路遥信采集开入和4路控制输出，可在各种模式下根据设定的逻辑组态控制空气开关、接触器等一次设备，装置有RS485、CAN、PRUFIBUS等多种通信接口及多种可选的通信协议。低压电动机综合保护测控装置主要为低压电动机提供各类起停控制功能、保护和测控功能，具有过载、过流、接地、三相不平衡、过压、欠压、起动超时等保护，装置带有8路遥信采集开入和4路控制输出,可实现电动机的直接起动、双向起动、星三角起动, 装置有RS485、CAN、PRUFIBUS等多种通信接口及多种可选的通信协议。

2.2 低压线路综合测控装置在工程设计中的应用

低压线路综合测控装置主要用于400V动力中心(PC)和电动机控制中心(MCC)的电源进、馈线回路,装置在回路中主要承担控制功能、与空气开关等一次设备一起承担保护功能。

低压线路综合测控装置在回路中承担的保护作用仅限于接地保护功能，其它保护采用ABB的3WT开关自身所配保护功能，保护可实现回路或电机故障时迅速切断故障电流，避免越级跳闸，装置保护定值的整定操作由液晶面板完成；测控装置通过接入的一次电压和电流可实现回路电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率等电参量的测量，并可在液晶面板上分行显示读数；3WT开关的控制在设计中保留传统的DCS控制接口，并通过电缆硬接线方式与DCS系统连接，其开关柜就地控制和ECMS(电气控制管理系统)总线控制均通过测控装置控制输出接口实现，开关柜就地控制和ECMS通讯控制在非DCS控制位均有效但ECMS通讯控制需DCS系统授权，ECMS系统采用全通讯连接方式，为了避免3WT开关合、跳闸线圈长期带电而烧毁线圈，在合、跳闸回路中均串接3WT开关辅助接点以保证在合、跳闸操作完成后解除操作命令。

2.3 低压电动机综合保护测控装置在工程设计中的应用

低压电动机综合保护测控装置主要用于400V动力中心(PC)和电动机控制中心(MCC)的电动机回路,装置在回路中主要承担各类起动和停车控制功能、保护和测控功能。

测控装置在回路中承担的保护主要为过载、过流、接地、三相不平衡、过压、欠压、起动超时等保护，其保护定值更改及保护投退均由液晶面板操作完成，电流速断保护采用ABB的3VT塑壳开关自身所配保护；接触器的交流控制回路在设计中采用了装置脉冲输出接点+接触器辅助接点自保持然后再串接装置常闭电平输出接点的方式，合闸时装置脉冲输出接点闭合，接触器线圈带电并在脉冲输出信号消失前由接触器辅助接点实现回路自保持，保证回路可靠闭合，跳闸时装置停止电平输出，继而切断回路电动机停车，这样可以避免装置直接由控制输出接点的通断来控制回路带来的各种弊端(如装置故障带来的控制失灵、误停车等)，进而大大增加控制的可靠性。

3 智能型测控保护装置的优点

智能型测控保护装置的优点主要表现在如下几个方面：可节省大量继电器、变送器等辅助设备，节省开关柜内空间，最大限度减少开关柜数量；可使开关柜面板简洁，并可同时显示各种需要的电气参数，装置还可提供可任意定义的电参数变送输出(4-20mA)接点，以满足DCS等监控系统测量要求；双通讯接口配置，可实现双网通信，为ECMS系统在电厂低压系统的应用提供坚实的基础和可靠的保障，同时可通过ECMS系统为电厂实时监控系统(SIS)提供大量实时数据。

4 国产智能型测控保护装置的改进意见

通过近5年来在工程设计中的实际应用，对国内各主要生产厂家的低压智能型测控保护装置(马达控制保护器)提出几点建议：

a.装置操作面板设计应符合发电厂操作习惯，应设有独立的操作按钮，设置开关状态、储能指示、通信状态等直观反应各项主要信息的指示灯，以方便运行维护人员操作、监控；

b.装置的开关量输入DI及控制输出DO接点均可根据工程情况任意定义，应避免固化接点定义，以增强装置在发电厂复杂的低压厂用系统中的实用性；

c.装置开关量开入应采用强电开入(DC220/110V或AC220V)以增强开入量信号的抗干扰能力；

d.低压系统接地保护用电流信号采集最好由专用零序CT提供，尽量不采用三相电流的矢量叠加计算出的零序电流作为接地保护判据，这样可提高保护的精度和灵敏度；

e.装置控制输出接点形式宜为脉冲和电平两种形式，且每种类型各设两个接点以满足各种情况下控制回路的需要，用于控制输出的接点必须要有足够的分断容量以满足控制回路合、分闸电流的要求。

5 结束语

保护、控制、测量、通讯一体化的智能低压综合保护测控装置的应用，极大的改变了发电厂低压电气系统控制方式，提升了发电厂低压电气系统自动化的程度，也为发电厂ECMS电气控制管理系统的应用创造了条件，另外设备运行维护方便，有助于减少运行维护人员的工作量，可提高发电厂综合运行效益、降低建设投资。随着提高电气自动化控制水平的要求日益增加，低压综合保护测控装置将在发电厂中得到更加广泛的应用。