自動化保護系統在110kV變電站的運用

南昌軌道交通集團有限公司地鐵項目管理分公司 夏祖輝

1 自動化保護系統的結構研究

自動化系統。通常自動化系統主要可分為間隔層、網絡層及變電站層：間隔層。在惡劣環境下可直接安裝并進行良好的簡化設計，安裝工作有著較強的便捷性，監控系統與保護系統均有著較強的獨立特征，所有保護單元都可同一時間開展控制、保護、測量、計量等工作；網絡層。網絡通信主要無節點控制總線與CAN 網絡總線，使用常見屏蔽雙絞線和各個廠家設備進行相互連接，GPS 對時具有精準、方便等特征。當前多數變電站都安裝了GPS 衛星對時設備，可確保系統的微機保護設備和GPS 衛星進行良好的對時；變電站。具有遠動通信功能，利用各種原則確保兩個調度端實現良好的信息傳送，后臺的監控系統也具有較強的性能，界面較為簡潔，兼具遙控、搖調功能之外還具有搖信、遙測等能力。

硬件結構。DVP-600自動化系統屬于保護控制單元組屏的一種，通常安裝在總控室中，所有控制單元通過現場總線與系統總機進行科學的連接，現場總線主要為工業現場控制總線、即CAN 總線，后臺主機使用一主一副模式，若主機出現問題輔機將替代主機開展相應的工作。DVP-600自動化系統的控制保護單元主要為DVP-606變壓器及壓力、溫度釋放保護控制單元，可從基礎上提高對變壓器的保護力度；DVP-611三相電壓、電流檢測可針對輸電線路進行科學的檢測；DVP-621保護控制單元可為保護變壓器創造良好的條件[1]。

軟件結構。監控系統主要使用開放式模塊，確保軟件與應用程序、用戶間具有良好的連接。以面向對象設計原理為基礎，監控系統使用了面向組件的模塊開發，這從一定程度上強化了監控系統的通用特征[2]，同時系統運行也較為穩定。監控系統還具有對講及故障自動診斷功能；操作模擬功能。軟件可通過分析實時的數據信息，在模擬主接線圖上進行顯示，模擬出圖形符號的操作，同時還具有記錄功能。

2 自動化保護系統中微機保護控制單元

110kV 變電站的運行安全關系著變電站運行效率與社會價值的發揮。智能化建設步伐下，自動化保護系統的建立與不斷完善不僅提高了110kV 變電站運行安全性，同時也提高了系統運行效率，對110kV 變電站中設備運行的控制與保護。整體來講，自動化保護系統對110kV 變電站來講至關重要。

2.1 硬件統一化與標準化

110kV 變電站自動化保護系統的運行主要由微機系統支持下完成，微機保護控制單元作為自動化保護系統的重要組成，其在實施應用中有著硬件統一化與標準化的應用特點。微機保護控制單元及時對自動化保護系統運行進行控制，其中保護控制地實現以單元機箱為基礎，具體涉及到小插件為4塊，連接電路并不復雜，不僅可以輕松控制，同時可實現插件硬件均可使用的模式[3]。雖然系統進行了調整，但并不會對微機保護控制單元功能造成任何影響，尤其是測量精度方面。僅是單純地將保護程序進行更改便可實現，為110kV 變電站自動化保護系統的安全運行、自動修復與安全檢測等提供方便。

2.2 保護監控系統兼具統一性與獨立性

對于自動化保護系統中的微機保護控制單元，其中保護監控系統的運行不僅具有統一性優勢，同時在運行中不同單元間不會互相干擾，可獨立完成測量、統計、保護以及通信等任務。以CPU 芯片為載體處理不同控制單元的運行數據，CPU 芯片應用基礎上還需保護插件與監控插件，為保證信息傳輸及時、安全還需安裝通信插件。不同插件間不會相互干擾，能自主完成插件任務，但彼此間也存在必然聯系。以串行通訊的方式保證不同插件間的聯系，保護插件的同時還能確保插件運行正常[4]。插件運行有單獨電力提供支持，不僅如此，跳合閘出口繼電保護器也是獨立設置。這樣就可將CPU 運行效率提高，減輕對插件應用監測的負擔并完善監控系統功能，進一步提高自動化保護系統的可靠性，監控系統的安全性與功能性。

2.3 220V電壓輸入保證開關功能

結合110kV 變電站自動化保護系統基本結構，微機保護單元中開關量均選擇220V 電壓持續提供電量。改變傳統微機保護單元中微機開關量為24V、不能保證開關量的穩定且極易受到變電站強磁場干擾信號的影響而出現誤報的情況，將原有裝置升級為220V 電壓輸入形式，減少冗余的接線處理環節并有效改善信號誤報的情況。

2.4 實現保護信號的單獨出口設計

110kV 變電站自動化保護系統中，微機保護控制單元所有保護模塊都實施單獨出口設計，這樣就能實現繼電器接電可獨立運行與輸出，并能做到信號接點隨時保持獨立狀態。在單獨出口的設計下，以獨立壓板投退的方式實現所有單元的有效控制。所有信號輸出端口或出口位置，單獨出口出現故障并不會對其他出口造成影響，且方便不同模塊的功能運行，更好地適應變電站常規運行需要，若出現信號故障或其他問題會及時作出明確的事故指示。

在保護信號的單獨出口設計下，實現了常規設備接口與出口等的相互兼容。在實際操作中，為有效預防微機保護系統的安全，避免因錯誤操作而造成微機保護系統出現問題、或自動化保護系統出現硬件損傷等，需在基本系統運行基礎上增設多線系統模式，及時對自動化保護系統中的所有運行予以實時監控，這樣就可幫助110kV 變電站隨時對自動化保護系統中所有軟件運行全面了解，并確保軟件運行安全，及時排除自動化保護系統運行風險。

2.5 隨時了解變電系統負荷情況

微機保護單元功能中，還能做到隨時隨地統計電力系統運行信息，及時統計歸類處理后存儲到數據庫中。管理人員能隨時查閱或了解變電站運行數據，及時對系統運行負荷有更準確、清晰的認識。及時對110kV 變電站運行期間的輸入信號詳細掌握，具體涉及到變電站系統的脈沖量、模擬量及開關量。

利用濾波的方式對系統運行狀態進行檢查，統計檢查相關參數，對模擬量及變位信號等進行統計，及時對數據庫進行更新，及時掌握與了解變電站自動化保護系統運行情況與相關數據處理。對于變電系統負荷狀況的了解主要通過屏幕顯示的方式，其中涉及到電網管口圖、變電所電氣接線圖及變電站運行過程中的曲線棒圖。此外還包括實時動態的數據表格及接線圖，注意分接線圖主要按照電壓等級變化得來。在線查詢變電站相關信息、尤其是各種數據圖等，真正實現對變電系統實時動態的監督與控制。

3 自動化保護系統的綜合設計配置

對于自動化保護系統來講，為提高智能化運行效率、發揮自動化保護系統功能，必須對整個系統進行綜合設計配置。繼電保護配置方面，結合110kV 變電站運行要求，需要保護的設備須做好前期準備工作，提前對數量、性質詳細確定。綜合保護內容涉及到很多，如110kV 母線與分線的保護、主變壓器保護以及電力電容器保護、出線間隔保護等。對于母線、分線等方面的保護，劃分為高頻閉鎖保護、過電流保護、零序保護及母線差動保護等。變壓器間隔配置保護方面涉及到非電量保護、側后備保護等。通過對自動化保護系統的綜合設計配置，進一步提高110kV 自動化保護系統運行效率。