微机继电保护系统在无人值守10kV变配电站的应用

高晔

摘 要：由于无人值守10kV变配电站在供电系统中的大量应用，如何提高该级变配电站运行的稳定性和可靠性，成为广大用户普遍关心的问题。文章介绍了在无人值守10kV变配电站中采用微机继电保护系统的优势以及具体工程设计与实现。

关键词：无人值守；10kV变配电站；微机继电保护

目前，由于无人值守10kV变配电站在供电系统中的大量应用，如何提高该级变配电站运行的稳定性和可靠性，成为广大用户普遍关心的问题。随着PLC技术、计算机技术、网络通信技术的不断发展及人工成本的不断增加，以后台监控管理计算机、微机继电保护为基础生成的无人值守变配电站得到了越来越广泛得应用。采用微机继电保护的无人值守系统具有既能提高运行可靠性、实时监控与记录、保护动作迅速又能减少人工费用的投入等优点。

1 无人值守10kV变配电站系统的基本构成

变配电系统中，无人值守10kV变配电站一般由电源进线柜、测量柜、高压馈出柜、所用变柜、母联柜等组成。

如图一所示为单回路放射式配电线路示意图：

其主要优点是：切换操作方便，当某一线路发生故障时不影响其他用户，继电保护简单，易于实现自动化。

2 变配电站的常用保护技术

目前在我国变配电站中运行的继电保护装置按结构型式和组成元件可大致分为整流型、晶体管型、机电型、微型计算机型等。整流型保护的继电器是利用二极管的整流作用构成的，以极化继电器为执行元件的继电器。晶体管型继电器则是以晶体管的放大和开关原理为基础，由晶体管、二极管、小型变压器及电阻、电容元件构成的继电器。机电型保护的继电器是以电磁原理为基础构成的，具有可动机械部分的传统式继电器，按其构成原理又可分为电磁型继电器、极化型继电器、感应型继电器等。微型机继电保护是利用单片机、DSP芯片、微控制器、微型计算机等为核心，基于其强大的计算和逻辑能力对故障进行周全的分析和判断构成的保护。

3 微机继电保护装置较传统继电保护装置的优点

（1）可靠性高：微机继电保护装置可以实现多种保护与监测功能，代替了多种传统的保护继电器，减少了开关柜与控制屏的接线，从而减少了故障点，提高了供电的可靠性。

（2）精度高，速度快，功能多：微机继电保护装置的测量部分采用数字化采集显示装置，精度有着显著提高。装置中的CPU运算速度高，各種事件以毫秒来计时。装置内运行的软件可以通过各种复杂的算法完成多种保护功能。

（3）灵活性大：通过软件程序的编写可以很方便的改变保护与控制特性，利用逻辑判断实现各种互锁，一种类型硬件可以利用不同的软件程序，实现不同类型的保护。

（4）维护调试方便：硬件种类少，线路统一，外部接线简单，大大减少了维护工作量，保护调试与整定利用装置面板按键或连接调试计算机直接修改参数，调试简单方便。

（5）经济性好，性能价格比高：由于微机继电保护装置的高集成性和多功能性，可以有效降低变配电站测量、控制与保护部分的综合造价。其高可靠性与高速度，减少了不必要的停电时间，节省了人力，提高了经济效益。

4 微机继电保护系统在无人值守变配电站的应用

4.1 系统概况

以本人参与设计与施工管理工作的武钢新二整模变电所项目为例：该10kV变配电站为10kV/50Hz、额定电流为2500A的中性点不接地供电系统，其输出端向设备（变压器）提供电力。母线上接有容量为630～1250kVA的变压器19台。该变电所为典型的单端供电配电线路，当某一线路上发生故障时，要求迅速将其断路器切开，把对系统的影响降至最小，不影响系统中其他设备。

4.2 微机保护系统设计

变配电站的继电保护必须能够在变配电站运行过程中发生故障（三相短路、两相短路、单相接地等）和出现不正常现象时（过负荷、过电压、低电压、瓦斯、超温等），迅速有选择性发出跳闸命令将故障切除或发出报警，从而减少故障造成的停电范围和电气设备的损坏程度，保证电力系统稳定运行。通过对10kV供电系统以及供电对象的分析，新二整模变电所需要继电保护系统保护对象主要为线路保护及电力变压器保护。

新二整模变电所微机保护装置选用德国西门子公司的微机保护装置7SJ804。该微机保护装置具有：过流保护、灵敏方向性/无方向接地故障检测、零序电压保护、低电流监视、过负荷保护、低/过电压保护、低/过频保护、瓦斯保护、超温保护等功能。该保护装置可以通过内部可编程逻辑功能的实现保护功能组合，灵活地对电力系统需求做出反应。

后台监控系统管理计算机选用DELL公司的工业计算机，配32路网络适配器，监控软件采用西门子C5自动化电力监控系统，通过通信电缆与安装在高压柜上的所有微机保护单元进行信息交换。管理计算机可以向下发送遥控操作命令与有关参数修改，随时接受微机保护单元传上来的遥测、遥信与事故信息。管理计算机就可以通过对信息的处理，进行存盘保存，通过记录打印与画面显示，还可以对系统的运行情况进行分析，通过遥信可以随时发现与处理事故，减少事故停电时间。在后台监控画面上实现故障监视及必要的操作和信息处理，历史事件记录，音响提示等。微机信号通过光纤引至CSP总降监控室，由上级站CSP总降值班人员进行实时监控。该微机保护系统于2013年10月完成施工调试后投运，目前运行状态良好。

该10kV无人值守变配电站的微机继电保护系统如图二所示：

5 结语

通过比较微机继电保护与传统继电保护装置的优缺点，在10kV无人值守变电所采用微机继电保护系统，可以极大提高系统供电的稳定性和可靠性，并进一步提高该级变配电站的综合自动化程度，降低了运行成本和人工费用，在类似的新建或改扩建工程中可广泛加以推广应用。

参考文献

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[2] 李火元，电力系统继电保护与自动装置（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2006.

[3] 丁毓山.微机保护与综合自动化系统[M].北京：中国水利水电出版社，2002.