微机继电保护装置在电力自动化中的应用浅析

2016-08-10吴慧贞

大科技 2016年27期

吴慧贞

吴慧贞

（广东电网有限责任公司东莞供电局）

继电保护装置是保障电力系统稳定运行的重要设备之一，随着电网规模的不断扩大，电力自动化设备也随之增多，与传统的继电保护装置相比，微机型继电保护装置的各方面性能都更加完善，因此，大范围推广微机型继电保护装置的应用是十分必要的。基于此，本文就微机继电保护装置在电力自动化中的应用进行分析，仅供参考。

微机继电保护装置；电力自动化；完善

1 引言

微机继电保护装置主要将多功能、高性能的计算机作为电力系统的智能终端，通过网络获取电力运行及故障信息，并将所获取被保护元件的数据成功传送至任何一个终端或控制中心，这种情况下，微机继电保护装置不仅充分发挥了继电保护的功能，还实现了电力系统正常运行下的测量、通信、控制功能，取代了以往变电所的事故音响、预告信号及仪表监测，能够有效代替有人值守的传统模式，从而实现了保护、控制、测量、通信一体化的目标。

2 微机继电保护装置的优势

微机继电保护装置充分运用了计算机技术，具备完善的存贮记忆能力、高速运算能力、数据采集能力，并将抗干扰措施、A/D模数变换、数字滤波等先进技术应用其中，大大提升了装置的可靠性和速动性。和传统继电保护器相比，微机继电保护装置具备以下优势：①有利于改善继电保护动作特征和性能，提高正确动作率。微机继电保护装置拥有较强的记忆功能，能够实现故障分量保护，可引入数理理论与技术、自动控制技术，如模糊控制、状态预测、人工神经网络等技术，有效提升继电保护动作的性能；②有利于扩充其它辅助功能，如分析故障录波与波形，附加低频减载、故障测距等功能；③工艺结构得到优化升级，微机继电保护装置拥有统一的制造标准，硬件通用，装置体积较小，有效降低了功耗；④提高系统的可靠性。微机继电保护装置采用了数字元件，使装置不易受到使用年限、温度变化、电源波动的影响，增强自身的自检能力和巡检能力，可利用软件检测出主要部件的工作状况；⑤具备人性化的操作界面，操作灵活、维护方便，有利于缩短维修时间，可利用软件调试运行状态；⑥可实施远程监控，微机继电保护装置具备有效的串行通信功能，可通过微机监控系统与变电所进行通信联络，进而实现远程监控。

3 微机继电保护装置在电力自动化中的应用

下文仅以某企业炼钢变（35kV/10kV变电站）综合自动化系统为例，对微机继电保护装置在电力自动化系统的应用进行分析。

3.1 电气设备介绍

该企业炼钢变（35kV/10kV变电站）有35kV、10kV变压器两台；1号变压器和2号变压器，10kV馈出线20个、分段I个。炼钢变的一次系统示意图如图1。

图1 炼钢变一次系统示意图

3.2 综合自动化系统配置

为了实现对现场设备的遥测、遥控、遥信功能，主要选择带有通信接口微机型继电保护装置SEL-351作为10kV馈出线及其分段的保护和测控装置，每个回路布设一个，每台变压器配置一台SEL-351作为变压器的保护和测控装置，每台变压器配置一台微机型继电保护装置SEL-587实现变压器两侧的差动保护功能。针对10kV馈出线及其分段，可将SEL-351安装在各回路高压柜上，并将所有的高压柜集中布置在一个高压柜室内。

对于变压器，由于SEL-351、SEL-587在现状较为复杂，在对其工作环境和网线的传输距离进行综合分析后，可将每台变压器的继电保护装置单独组屏成变压器保护屏，并将其安装在主控室内。

综合屏的组成：为了将整个系统组成一个完整的局域网，可选择两台交换机为各个信息通道提供有效的接入端口，为了保证整个系统的时钟统一，可配置一台电力系统同步时钟T-GPS，从而为每个装置和计算机进行对时。

当地监控系统主要由两台监控主机和一台打印机组成，并保证两台主机同时运作，互为热备用，从而组成软硬件的冗余结构，两台主机都配备了Modem、网卡和CD-RW等设备。

3.3 设计说明

SEL-351利用后面板的串口1作为通讯串口，各SEL-351装置通过DE-211将EIA-485串口方式转换成以太网方式以DNPV3.0规约和TCP/IP通信协议经交换机后与计算机讲行通信。综合自动化系统设备清单。

表1 综合自动化系统设备清单

3.4 微机继电保护装置功能的实现

3.4.1 消除事故隐患

在设计分散式系统的过程中，应确保每条线路能够对应一个小机箱，由CNA总线通讯电缆，对主机及开柜面板加以连接。由于大量复杂的电缆连接易引发变电站安全运行事故，因此，可利用微机保护装置分散就地完成，通过通讯线与主机实施联络，并让主机负责日常管理，可节省所有控制、保护、测量、信号线均接入主控室的资金投入，以此来保障系统运行的可维护性和可靠性，消除变电站事故隐患。

3.4.2 实现独立、统一的监控和保护

由监控CPU、保护CPU、通讯CPU对同一机箱内的各个功能进行实施和处理，将监控CPU和通讯CPU设置为一个插件，保护CPU单独设置为一个插件，各插件之间应保持独立工作的关系，通过串行通讯联络，确保监控插件和保护插件拥有独立的电源。

3.4.3 提高装置的可靠性

微机继电保护装置中的所有元件均采用CMOS工业级芯片，该芯片具备故障率低、抗干扰能力强、布线设计独特、电磁屏蔽性强等优点，从而可确保装置具有较强的抗干扰性能。在出现元件损坏的情况下，可通过自动化系统对其进行及时处理，确保变电站系统的正常运行。

3.4.4 CAN实时通讯网络

CAN实时通讯网络是DVPS-600微机继电保护系统的重要组成部分，在主计算机CAN通讯卡与分散式监控保护装置相互配合使用的状态下，可通过网络实现微机监控保护装置与上位主机的连接，使继电保护装置具备实时采集电流、功率、电压、开关状态、频率等各项数据信息的功能，以及保护、监测、控制装置运行状态的功能。CAN实时通讯网络可通过主机修改装置的各种保护参数、更改运行方式、显示装置工作状态、测试保护的执行效果等，进而构成完整的变电站自动化系统。

3.4.5 DVP-602运动通讯装置

DVP-602运动通讯装置是战端通讯RTU管理机，内部设置独立CPU、RS-485、CAN通讯接口，能对变电站自动化信息和监控信息进行分类处理，基于此，将信息通过RS-232传送至调度站前置通讯接收装置，完成各种命令的下发，并将各种信息下发至电站分散DVP系列测量监控装置中。

3.4.6 软件系统结构

动态实时数据库是软件系统的核心组成部分，该数据库主要采取面向目标的模块式程序设计措施，使数据库可为用户提供透明化管理、多方位报警形式及多类型历史数据管理。软件系统中采用多样化的模块式报表系统、高分辨率彩色人机界面、GUI图形系统等，从而实现单、多主机的灵活运行。软件系统要确保数据库可优化升级，为其自身性能的提升奠定基础。

3.5 总结

该企业的炼钢变所采用的微机继电保护装置充分运用了通信技术、计算机技术、网络技术为35kV、10kV变电站提供了远程监视、控制和保护功能，实现了资源共享、远程控制和信息共享，并以微机继电保护装置为核心，将变电所测量、控制、计费、信号等信息纳入到计算机系统中，有效降低了该企业的设备投资，极大提高了变电所运行的可靠性。