微機繼電保護系統在無人值守10kV變配電站的應用

高曄

摘 要：由于無人值守10kV變配電站在供電系統中的大量應用，如何提高該級變配電站運行的穩定性和可靠性，成為廣大用戶普遍關心的問題。文章介紹了在無人值守10kV變配電站中采用微機繼電保護系統的優勢以及具體工程設計與實現。

關鍵詞：無人值守；10kV變配電站；微機繼電保護

目前，由于無人值守10kV變配電站在供電系統中的大量應用，如何提高該級變配電站運行的穩定性和可靠性，成為廣大用戶普遍關心的問題。隨著PLC技術、計算機技術、網絡通信技術的不斷發展及人工成本的不斷增加，以后臺監控管理計算機、微機繼電保護為基礎生成的無人值守變配電站得到了越來越廣泛得應用。采用微機繼電保護的無人值守系統具有既能提高運行可靠性、實時監控與記錄、保護動作迅速又能減少人工費用的投入等優點。

1 無人值守10kV變配電站系統的基本構成

變配電系統中，無人值守10kV變配電站一般由電源進線柜、測量柜、高壓饋出柜、所用變柜、母聯柜等組成。

如圖一所示為單回路放射式配電線路示意圖：

其主要優點是：切換操作方便，當某一線路發生故障時不影響其他用戶，繼電保護簡單，易于實現自動化。

2 變配電站的常用保護技術

目前在我國變配電站中運行的繼電保護裝置按結構型式和組成元件可大致分為整流型、晶體管型、機電型、微型計算機型等。整流型保護的繼電器是利用二極管的整流作用構成的，以極化繼電器為執行元件的繼電器。晶體管型繼電器則是以晶體管的放大和開關原理為基礎，由晶體管、二極管、小型變壓器及電阻、電容元件構成的繼電器。機電型保護的繼電器是以電磁原理為基礎構成的，具有可動機械部分的傳統式繼電器，按其構成原理又可分為電磁型繼電器、極化型繼電器、感應型繼電器等。微型機繼電保護是利用單片機、DSP芯片、微控制器、微型計算機等為核心，基于其強大的計算和邏輯能力對故障進行周全的分析和判斷構成的保護。

3 微機繼電保護裝置較傳統繼電保護裝置的優點

（1）可靠性高：微機繼電保護裝置可以實現多種保護與監測功能，代替了多種傳統的保護繼電器，減少了開關柜與控制屏的接線，從而減少了故障點，提高了供電的可靠性。

（2）精度高，速度快，功能多：微機繼電保護裝置的測量部分采用數字化采集顯示裝置，精度有著顯著提高。裝置中的CPU運算速度高，各種事件以毫秒來計時。裝置內運行的軟件可以通過各種復雜的算法完成多種保護功能。

（3）靈活性大：通過軟件程序的編寫可以很方便的改變保護與控制特性，利用邏輯判斷實現各種互鎖，一種類型硬件可以利用不同的軟件程序，實現不同類型的保護。

（4）維護調試方便：硬件種類少，線路統一，外部接線簡單，大大減少了維護工作量，保護調試與整定利用裝置面板按鍵或連接調試計算機直接修改參數，調試簡單方便。

（5）經濟性好，性能價格比高：由于微機繼電保護裝置的高集成性和多功能性，可以有效降低變配電站測量、控制與保護部分的綜合造價。其高可靠性與高速度，減少了不必要的停電時間，節省了人力，提高了經濟效益。

4 微機繼電保護系統在無人值守變配電站的應用

4.1 系統概況

以本人參與設計與施工管理工作的武鋼新二整模變電所項目為例：該10kV變配電站為10kV/50Hz、額定電流為2500A的中性點不接地供電系統，其輸出端向設備（變壓器）提供電力。母線上接有容量為630～1250kVA的變壓器19臺。該變電所為典型的單端供電配電線路，當某一線路上發生故障時，要求迅速將其斷路器切開，把對系統的影響降至最小，不影響系統中其他設備。

4.2 微機保護系統設計

變配電站的繼電保護必須能夠在變配電站運行過程中發生故障（三相短路、兩相短路、單相接地等）和出現不正常現象時（過負荷、過電壓、低電壓、瓦斯、超溫等），迅速有選擇性發出跳閘命令將故障切除或發出報警，從而減少故障造成的停電范圍和電氣設備的損壞程度，保證電力系統穩定運行。通過對10kV供電系統以及供電對象的分析，新二整模變電所需要繼電保護系統保護對象主要為線路保護及電力變壓器保護。

新二整模變電所微機保護裝置選用德國西門子公司的微機保護裝置7SJ804。該微機保護裝置具有：過流保護、靈敏方向性/無方向接地故障檢測、零序電壓保護、低電流監視、過負荷保護、低/過電壓保護、低/過頻保護、瓦斯保護、超溫保護等功能。該保護裝置可以通過內部可編程邏輯功能的實現保護功能組合，靈活地對電力系統需求做出反應。

后臺監控系統管理計算機選用DELL公司的工業計算機，配32路網絡適配器，監控軟件采用西門子C5自動化電力監控系統，通過通信電纜與安裝在高壓柜上的所有微機保護單元進行信息交換。管理計算機可以向下發送遙控操作命令與有關參數修改，隨時接受微機保護單元傳上來的遙測、遙信與事故信息。管理計算機就可以通過對信息的處理，進行存盤保存，通過記錄打印與畫面顯示，還可以對系統的運行情況進行分析，通過遙信可以隨時發現與處理事故，減少事故停電時間。在后臺監控畫面上實現故障監視及必要的操作和信息處理，歷史事件記錄，音響提示等。微機信號通過光纖引至CSP總降監控室，由上級站CSP總降值班人員進行實時監控。該微機保護系統于2013年10月完成施工調試后投運，目前運行狀態良好。

該10kV無人值守變配電站的微機繼電保護系統如圖二所示：

5 結語

通過比較微機繼電保護與傳統繼電保護裝置的優缺點，在10kV無人值守變電所采用微機繼電保護系統，可以極大提高系統供電的穩定性和可靠性，并進一步提高該級變配電站的綜合自動化程度，降低了運行成本和人工費用，在類似的新建或改擴建工程中可廣泛加以推廣應用。

參考文獻

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