低壓綜合保護測控裝置在發電廠廠用電設計中的應用

馮衛青 嚴峰峰

（1.國核電力規劃設計研究院，北京 100095；2.北京聚合電力工程設計有限公司 100048）

近年來，隨著電氣自動化技術快速發展，應用于發電廠廠用電部分的低壓綜合保護測控裝置已經有成熟的技術以及可靠的性能，在一些新建項目中也得到廣泛應用，這些裝置的應用，可進一步提高電廠電氣自動化控制水平，還可使400V開關柜結構更為緊湊、面板更為精簡，尤其還為發電廠廠用電部分實行總線制的集中監控管理提供了堅實的基礎。但由于低壓綜合保護測控裝置的應用仍在發展階段，因而對其在應用過程中的心得體會有必要進行廣泛交流，以期在工程中發揮其更大作用；同時對應用過程中產生的問題也應充分展開討論，以期使其功能更加完善、更加適用于工程實際。

1 發電廠400V配電系統傳統接線及其測控回路回顧

國內大部分發電廠400V配電系統中采用一次設備附帶保護脫扣器作為保護元件，測量和控制依賴于大量輔助設備，與電廠DCS之間信號傳輸仍采用電纜連接，實行強電一對一硬接線控制方式。

1.1 饋線回路接線及其測控

饋線回路采用空氣開關（框架式開關或塑殼開關）本身的速斷、限時速斷、過載及其接地等保護實現本回路保護功能，測量和控制由裝于開關柜內部的繼電器、電流互感器、變送器以及安裝于開關柜面板的控制按鈕、指示燈、表計等實現，回路的操作對象為空氣開關。

1.2 電動機回路接線及其測控

電動機回路采用空氣開關（框架式開關或塑殼開關）本身的速斷保護、熱繼電器的過載保護實現本回路基本保護功能，測量和控制由裝于開關柜內部的繼電器、電流互感器、變送器以及安裝于開關柜面板的控制按鈕、指示燈、表計等實現，操作元件為交流接觸器。

由此可見，傳統的400V配電系統開關柜內設備繁多，二次配線相對復雜，開關柜面板布置比較緊張，由于輔助設備較多致使開關柜需增加抽屜(目前國內電廠大部分均采用MNS抽出式開關柜)模數才能滿足一個配電回路所有一、二次設備安裝，故而增加開關柜數量，增加工程投資。

2 智能型測控保護裝置在某發電廠新建工程中的應用情況

某發電廠新建工程為2x330MW抽汽供熱燃煤機組，400V配電系統采用智能型測控保護裝置，用以實現電廠對400V配電裝置保護數字化、控制智能化、管理網絡化的要求，本工程同步設計了電氣控制管理系統(ECMS)，以下分別論述某公司低壓線路綜合測控裝置和低壓電動機綜合保護測控裝置在工程設計中的應用以及對應用過程中出現的問題采取的應對措施。

2.1 智能型測控保護裝置介紹

智能型測控保護裝置是集保護、控制、測量、通信于一體的高性能微機綜合保護測控裝置，以先進的32位高性能嵌入式CPU為核心，采用高速安全的現場總線技術，配有分體式中文液晶顯示面板，人機界面友好。低壓線路綜合測控裝置主要為饋電線路提供多種電參量的測量及控制功能，并有接地保護功能，裝置帶有8路遙信采集開入和4路控制輸出，可在各種模式下根據設定的邏輯組態控制空氣開關、接觸器等一次設備，裝置有RS485、CAN、PRUFIBUS等多種通信接口及多種可選的通信協議。低壓電動機綜合保護測控裝置主要為低壓電動機提供各類起停控制功能、保護和測控功能，具有過載、過流、接地、三相不平衡、過壓、欠壓、起動超時等保護，裝置帶有8路遙信采集開入和4路控制輸出,可實現電動機的直接起動、雙向起動、星三角起動, 裝置有RS485、CAN、PRUFIBUS等多種通信接口及多種可選的通信協議。

2.2 低壓線路綜合測控裝置在工程設計中的應用

低壓線路綜合測控裝置主要用于400V動力中心(PC)和電動機控制中心(MCC)的電源進、饋線回路,裝置在回路中主要承擔控制功能、與空氣開關等一次設備一起承擔保護功能。

低壓線路綜合測控裝置在回路中承擔的保護作用僅限于接地保護功能，其它保護采用ABB的3WT開關自身所配保護功能，保護可實現回路或電機故障時迅速切斷故障電流，避免越級跳閘，裝置保護定值的整定操作由液晶面板完成；測控裝置通過接入的一次電壓和電流可實現回路電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率等電參量的測量，并可在液晶面板上分行顯示讀數；3WT開關的控制在設計中保留傳統的DCS控制接口，并通過電纜硬接線方式與DCS系統連接，其開關柜就地控制和ECMS(電氣控制管理系統)總線控制均通過測控裝置控制輸出接口實現，開關柜就地控制和ECMS通訊控制在非DCS控制位均有效但ECMS通訊控制需DCS系統授權，ECMS系統采用全通訊連接方式，為了避免3WT開關合、跳閘線圈長期帶電而燒毀線圈，在合、跳閘回路中均串接3WT開關輔助接點以保證在合、跳閘操作完成后解除操作命令。

2.3 低壓電動機綜合保護測控裝置在工程設計中的應用

低壓電動機綜合保護測控裝置主要用于400V動力中心(PC)和電動機控制中心(MCC)的電動機回路,裝置在回路中主要承擔各類起動和停車控制功能、保護和測控功能。

測控裝置在回路中承擔的保護主要為過載、過流、接地、三相不平衡、過壓、欠壓、起動超時等保護，其保護定值更改及保護投退均由液晶面板操作完成，電流速斷保護采用ABB的3VT塑殼開關自身所配保護；接觸器的交流控制回路在設計中采用了裝置脈沖輸出接點+接觸器輔助接點自保持然后再串接裝置常閉電平輸出接點的方式，合閘時裝置脈沖輸出接點閉合，接觸器線圈帶電并在脈沖輸出信號消失前由接觸器輔助接點實現回路自保持，保證回路可靠閉合，跳閘時裝置停止電平輸出，繼而切斷回路電動機停車，這樣可以避免裝置直接由控制輸出接點的通斷來控制回路帶來的各種弊端(如裝置故障帶來的控制失靈、誤停車等)，進而大大增加控制的可靠性。

3 智能型測控保護裝置的優點

智能型測控保護裝置的優點主要表現在如下幾個方面：可節省大量繼電器、變送器等輔助設備，節省開關柜內空間，最大限度減少開關柜數量；可使開關柜面板簡潔，并可同時顯示各種需要的電氣參數，裝置還可提供可任意定義的電參數變送輸出(4-20mA)接點，以滿足DCS等監控系統測量要求；雙通訊接口配置，可實現雙網通信，為ECMS系統在電廠低壓系統的應用提供堅實的基礎和可靠的保障，同時可通過ECMS系統為電廠實時監控系統(SIS)提供大量實時數據。

4 國產智能型測控保護裝置的改進意見

通過近5年來在工程設計中的實際應用，對國內各主要生產廠家的低壓智能型測控保護裝置(馬達控制保護器)提出幾點建議：

a.裝置操作面板設計應符合發電廠操作習慣，應設有獨立的操作按鈕，設置開關狀態、儲能指示、通信狀態等直觀反應各項主要信息的指示燈，以方便運行維護人員操作、監控；

b.裝置的開關量輸入DI及控制輸出DO接點均可根據工程情況任意定義，應避免固化接點定義，以增強裝置在發電廠復雜的低壓廠用系統中的實用性；

c.裝置開關量開入應采用強電開入(DC220/110V或AC220V)以增強開入量信號的抗干擾能力；

d.低壓系統接地保護用電流信號采集最好由專用零序CT提供，盡量不采用三相電流的矢量疊加計算出的零序電流作為接地保護判據，這樣可提高保護的精度和靈敏度；

e.裝置控制輸出接點形式宜為脈沖和電平兩種形式，且每種類型各設兩個接點以滿足各種情況下控制回路的需要，用于控制輸出的接點必須要有足夠的分斷容量以滿足控制回路合、分閘電流的要求。

5 結束語

保護、控制、測量、通訊一體化的智能低壓綜合保護測控裝置的應用，極大的改變了發電廠低壓電氣系統控制方式，提升了發電廠低壓電氣系統自動化的程度，也為發電廠ECMS電氣控制管理系統的應用創造了條件，另外設備運行維護方便，有助于減少運行維護人員的工作量，可提高發電廠綜合運行效益、降低建設投資。隨著提高電氣自動化控制水平的要求日益增加，低壓綜合保護測控裝置將在發電廠中得到更加廣泛的應用。