某采油平臺發電機繼保系統數字化升級改造

寧印斌

（中海石油（中國）有限公司深圳分公司，廣東 深圳 518054）

1 改造前背景

從發電機控制系統升級改造的必要性、制約性因素和經濟角度綜合考慮，本次改造決定采用Basler公司的BE-11g和BE1-11f微機型綜合保護器，替換原來由多臺單功能繼電器組成的繼電保護裝置，BE1-11g作為主保護器，BE1-11f作為后備保護器。

2 改造前準備工作

2.1 原始數據采集

收集出廠設計圖紙信息及原繼保參數設定的數據，將實際測試結果與原始設定值進行校對分析，為新綜保裝置參數設定提供可靠性依據。通過對原繼保系統的單功能繼電器進行整定值檢測，其實際動作值如表1所示。

表1 舊繼電保護器整定動作值檢測記錄

舊繼電器的過流保護51G及接地電流保護51N的反時限曲線如圖1、圖2所示。

圖1 原51N繼電器反時限動作曲線圖

圖2 原51G繼電器反時限動作曲線圖

2.2 新綜保功能調試

使用繼保測試儀給新綜保提供相模擬電壓和模擬電流，以測試設置參數后，綜保能否實現準確保護。測試差動（87G）、逆功率（67G）、接地過流（51N）、速斷（50G）功能，核對啟動值和動作時間，檢查相應保護出口接點通斷良好、保護跳閘指示燈顯示正常，差動及過流測試曲線如圖3、4所示。

圖3 綜合保護器BE1-11g差動保護設置及測試曲線

2.3 電路設計變更

發電機新繼保系統選用BE1-11g和BE1-11f兩臺微機型綜合保護器分別作為發電機的主保護和后備保護，遵循“硬件升級、接線優化，整定值不變”的設計思路對發電機綜保系統進行電路設計，主要電路變更有以下5個方面：（1）欠壓27G、欠頻95G、速斷51G及逆功率67G保護電路設計變更。將原95G、27G兩單功能繼電器電壓采樣信號接入新綜合保護器BE1-11g及BE1-11f的C13、C14、C15及C16端子，將原51G、67G兩單功能繼電器電流采樣信號改接入母線側新綜合保護器BE1-11f的C1/C2、C3/C4及C5/C6端子，原單功能繼電器直流110V電源改接入新綜合保護器BE1-11f，另外，增加復位按鈕接入BE1-11f的B3、B4端子。（2）過壓保護59G電路設計變更。將原59G單功能繼電器的交流勵磁110V電壓信號接入新綜合保護器BE1-11f的C17/C18端子，原59G直流110V電源接線取消。（3）差動保護87及接地電流保護51N主電路設計變更。將原87GR、87GS、87GT及51N四個單功能繼電器信號電路及直流110V電源接入發電機側新綜合保護器BE1-11g。（4）差動保護87及接地電流保護51N輔助電路設計變更。將原51N單功能繼電器常開觸點線路接入BE1-11g綜合保護器C3/C4端子，將原87GS、87GR、87GT三組單功能繼電器常開輔助觸點線路優化為一組改為BE1-11g綜合保護器C7/C8端子，刪除原87GA、87TA、R51N、R87N及TS87等電路。（5）報警電路設計變更。將原單功能繼電器的51、59、27及95L輸出信號常開觸點線路分別改接入BE1-11f綜合保護器C1/C2端子、C5/C6端子、C7/C8端子、C9/C10端子，將原單功能繼電器的67輸出信號常開觸點線路改接入BE1-11g綜合保護器C5/C6端子。

圖4 綜合保護器BE1-11g速斷保護設置計測試曲線

3 改造實施步驟

（1）查閱圖紙確定測試時需要旁通的信號以及旁通方法。（2）依據設計圖紙和控制原理進行梳理，現場拆除和安裝新的控制回路，并做好標記，避免誤拆誤解，并有專人進行監護。（3）更換安裝綜合保護器，按照設計電路圖紙進行接線。（4）控制回路接線結束后，核對新繼電器接線的正確性，檢查沒有短路、斷路情況后，測試新繼電器絕緣良好，測試裝置電源正負極之間、三相交流電壓相間直流電阻阻值在合理范圍。

4 實施后調試

（1）綜保上電。將發電機出線端的VCB 拉到測試位置，合入VCB開關柜的110V直流控制電源空開，即給綜合保護器通入正式的110V直流工作電源，檢查指示、顯示是否正常。（2）模擬功能測試。使用綜保測試儀提供測試電流和電壓，測試綜保及其控制柜內的繼電器是否動作準確，觸發87G、67G、51N、51G、27、59、81-1、81-2保護的出口接點動作，檢查發電機控制盤上相應的紅色跳閘報警光字牌將被點亮，同時，在VCB開關柜的端子G1131A（G2131A）與N111（N211）之間將立即出現110V直流電壓（分閘信號），測試綜保及其控制柜內的繼電器是否動作準確，其中失磁保護和差動保護不僅具備跳開發電機出線端VCB功能，還具備讓發電機停機功能。（3）空載參數檢查。先不投入逆功率功能，將輸出繼電器旁通，啟動發電機，檢查相關參數，無誤后再投入逆功率功能，檢查相關參數是否正常。（4）帶載試驗。解除隔離措施，VCB開關推入工作位置。啟動發電機，并網后手動帶載150kW左右，檢查發電機電壓、電流的幅值及相位顯示正常，頻率、功率顯示正常，重點檢查差動電流顯示值在“0.001～0.005”，發電機及繼保系統運行穩定后逐漸加載測試，確保新綜保裝置可靠投用。

5 實施后效果

在不影響平臺正常原油生產、施工周期短、總體造價低的前提下，利用微機型多功能綜合保護器對原老型單功能繼電保護器進行數字化改造，將采樣、檢測、比對、保護集為一身，不僅簡化了繼保系統電路，節約后續設備維護所需的人力、物力和財力，為平臺安全生產、設備穩定運行打下了強有力的基礎，更為后續拓展發電機綜保裝置的遠程通信、監控及控制功能奠定了基礎，提升了老舊設施數字化、智能化水平。同時，提升了設備運行穩定性，故障率比原繼保系統降低了70%，定期校驗的工作量較改造前減少了60%，值得向其他老舊設施推廣。

6 結語

此次繼保系統數字化改造工作能夠安全高效順利地開展，得益于新技術、新方法的實踐與創新，由于平臺舊繼電保護器已經投用20多年，配電柜因圖紙缺失、盤柜不集中及不停產施工等因素，給這次改造工作帶來了一定的困難，通過查閱標準、收集圖紙、原理分析、接線及參數設置的校對等大量前期工作，確認最優設備選型及改造方案，確保了此次升級改造工作的順利完成。