微機保護裝置在10kV供電系統備自投中的設計與應用

摘要：介紹微機型保護裝置的特點(diǎn)，闡述Sepam S40系列微機保護裝置在兩進(jìn)線(xiàn)一母聯(lián)運行方式下備自投功能實(shí)現。實(shí)踐證明，采用該裝置能減少用電設備停電時(shí)間和提高供電系統運行水平。

關(guān)鍵詞：微機保護裝置;備用電源;自動(dòng)投入

備自投裝置是電力系統中為了提高供電可靠性而裝設的自動(dòng)裝置，對提高多電源供電負荷的供電可靠性，保證連續供電有非常重要的作用。隨著(zhù)電網(wǎng)容量的擴大和用電 負荷的增加，電力用戶(hù)對電網(wǎng)運行水平和供電可靠性的要求越來(lái)越高，使得備自投裝置在配電網(wǎng)絡(luò )中應用越來(lái)越廣泛。

在變電站中靠繼電器進(jìn)行互相投切的備自投裝置已經(jīng) 比較普及，然而隨著(zhù)微機保護技術(shù)的不斷成熟與完善，微 機保護裝置以靈敏可靠的故障響應、高精度的測量、良好 的抗干擾性、強大的通信功能、方便的安裝檢修維護等優(yōu)點(diǎn)在電網(wǎng)中得到了廣泛的應用，已逐步取代原繼電器投切 的備自投裝置。

1  微機型保護裝置的特點(diǎn)

相比繼電器式的備自投裝置，微機型保護裝置以其特點(diǎn)非常適合現代綜合自動(dòng)化變電站，具體表現如 T：

（1）可以就地或遠方進(jìn)行備用電源的投退。

（2）帶有獨立的通信口，通過(guò)串行通信及通用的通信規約可進(jìn)行信息上傳、遠方査詢(xún)、整定或與PC機連接進(jìn) 行整定、試驗、査詢(xún)。

（3）具有完善的自檢功能和友好的人機界面，并配置 PC機調試軟件，使整定、調試、維護極為方便。

（4）可單獨應用也可和變電站綜合自動(dòng)化配套應用。

（5）適用于各種接線(xiàn)方式的備用電源自投方式，同時(shí)可根據運行方式的變化，不改動(dòng)裝置二次接線(xiàn)，僅通過(guò)靈活的內部邏輯編程，就能適應新運行方式下的備用電源自投需要。

2 Sepam S4O在備自投功能的應用

在liokv芙煉線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)電源突然失壓造成全廠(chǎng)停電情況下，為避免人工恢復供電時(shí)間過(guò)長(cháng)造成的設備或人身安全事故，韶關(guān)冶煉廠(chǎng)在*配電室增設10kV電源F13（901）, F21 （902）備用電源與母聯(lián)（900）備自投裝置，且為方便檢修，要求具備就地解除手段。為此高壓開(kāi)關(guān)柜中配置了施耐德Sepam 系列SW微機保護裝置來(lái)實(shí)現備自投功能。

Sepam系列S40微機保護裝置具有齊全的電流電壓測量功能，完善的帶時(shí)限/反時(shí)限過(guò)電流速斷、接地故障、 低電壓保護，大屏幕中文液晶顯示界面，簡(jiǎn)單易懂的中文調試軟件，10路開(kāi)關(guān)量輸入和8路繼電器輸出，可通過(guò)硬件二次回路設計及內部軟件設置實(shí)現手動(dòng)/自動(dòng)的閉鎖、 本地/遠方功能。

韶關(guān)冶煉廠(chǎng)*配電室采用單母分段的接線(xiàn)方式，其備用電源自投功能由2臺進(jìn)線(xiàn)保護裝置及1臺分段保護裝 置共同實(shí)現，如圖1所示。

圖1系統一次主接線(xiàn)圖

901裝置（電源I線(xiàn)保護裝置）引入了電源I線(xiàn)的三相電壓及1QF開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電源II線(xiàn)的有壓信號和2QF合閘狀態(tài)輔助觸點(diǎn)、手動(dòng)分閘閉鎖的接點(diǎn)。902裝置（電源II 線(xiàn)保護裝置）引入了電源II線(xiàn)的三相電壓及2QF開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電源I線(xiàn)的有壓信號和1QF合閘狀態(tài)輔助觸點(diǎn)、手動(dòng)分閘閉鎖的接點(diǎn)。900裝置（母聯(lián)保護裝置）引入了母聯(lián) 3QF開(kāi)關(guān)狀態(tài)、901裝置自投合閘命令接點(diǎn)、902裝置自投合閘命令接點(diǎn)。

正常運行時(shí)，電源I線(xiàn)電壓正常，1QF斷路器在合閘 狀態(tài)，無(wú)手動(dòng)分閘閉鎖輸入，901裝置無(wú)保護動(dòng)作（*）；電源II線(xiàn)電壓正常，2QF斷路器在合閘狀態(tài)，無(wú)手 動(dòng)分閘閉鎖輸入，902裝置無(wú)保護動(dòng)作（*）；3QF斷 路器在分閘狀態(tài)，903裝置無(wú)保護動(dòng)作（*）；“備自投允許”壓板投入。備自投邏輯處于工作狀態(tài)。

*種運行方式：I母失電（電源I線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)無(wú)壓、無(wú)流 且1QF合閘狀態(tài)），電源II線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)有壓、有流且2QF在合 位，901無(wú)閉鎖信號（*、無(wú)手分閉鎖、無(wú)TV斷線(xiàn)、

“備自投允許”壓板投入），跳1QF,確認1QF跳開(kāi)后發(fā) 自投命令給900裝置，合3QF。901裝置備自投邏輯如圖 2所示。

短路電流計算是進(jìn)行綜保整定的前提。本文以該廠(chǎng)石灰石破碎車(chē)間配電室為例，其11kV配電系統見(jiàn)圖1。

圖2 901裝置備自投邏輯圖

第二種運行方式：II母失電（電源II線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)無(wú)壓、無(wú)流且2QF合閘狀態(tài)），電源I線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)有壓、有流且1QF在合位，902無(wú)閉鎖信號（*、無(wú)手分閉鎖、無(wú)TV斷 線(xiàn)、“備自投允許”壓板投入），跳2QF,確認2QF跳開(kāi) 后發(fā)自投命令給900裝置，合3QF。902裝置備自投邏輯 如圖3所示。

圖3 902裝置備自投邏輯圖

當901裝置或902裝置發(fā)自投命令給900裝置后，900裝置得到自投信號并檢測到3QF斷路器在分閘狀態(tài)時(shí)，執 行自投動(dòng)作合3QF。900裝置備自投邏輯如圖4所示。

圖4 900裝置備自投邏輯圖

閉鎖條件：手跳/遙跳斷路器、保護動(dòng)作、TV斷線(xiàn)、 無(wú)壓有流、“備自投投入”壓板退出。其中“備自投投 入”壓板為備自投裝置應具有的就地解除手段。裝置一旦閉鎖，就需人工復位解鎖或裝置失電后自動(dòng)解鎖。進(jìn)線(xiàn)與母聯(lián)之間的閉鎖邏輯如圖5所示。

圖5進(jìn)線(xiàn)與母聯(lián)閉鎖邏輯圖

故障記錄：順序事件記錄SOE中，記錄了裝置各出 口啟動(dòng)順序、出口元件的啟動(dòng)時(shí)間及返回時(shí)間，以便事故 分析，可根據需要通過(guò)通信接口上傳。

3安科瑞微機保護產(chǎn)品介紹與選型

3.1概述 

AM5系列微機保護測控裝置（以下簡(jiǎn)稱(chēng)裝置）集保護、測量、控制于一體，適用于35kV 及以下電壓等級的用戶(hù)終端變電站(所)，可實(shí)現用戶(hù)變電站的保護和測控。應用領(lǐng)域覆蓋電 力、水利、交通、石油、化工、煤炭、冶金等行業(yè)。 

裝置采用先進(jìn)成熟可靠的保護原理和算法，抗干擾性能強，可靠性高，保護實(shí)現方式靈活，通訊采用冗余設計。裝置具備獨立的高精度電流測量回路，16路開(kāi)關(guān)量采集和10路繼 電器輸出，能與 Acrel-2000 電力監控軟件配合，可以實(shí)現無(wú)人值班的終端用戶(hù)變電站配電自動(dòng)化系統。 

安科瑞微機保護產(chǎn)品選型

3.2 特點(diǎn)

成熟完善的保護功能 

裝置針對不同一次設備可以靈活配置不同的保護功能，可以實(shí)現 35kV 及以下電壓等級 

變配電站保護測控功能，適用于線(xiàn)路、母聯(lián)、配電變壓器、高壓電動(dòng)機、高壓電容器等設備的保護和自動(dòng)控制功能。 

高性能硬軟件平臺 

裝置采用高性能的硬件平臺，全部采用工業(yè)級元器件，專(zhuān)業(yè)的 EMC 設計，配合完善的在 線(xiàn)自檢測試程序，采用高性能處理器作為保護 CPU，配置以大容量的 RAM 和 Flash，使本產(chǎn)品具有較強的數據處理、邏輯運算和信息存儲能力。 

人性化 

裝置采用全漢化大屏幕液晶顯示，人機界面清晰易懂； 

靈活、舒適的按鈕設計，菜單式操作簡(jiǎn)單、便捷； 

配備的計算機界面的調試與分析軟件，調試及維護簡(jiǎn)單方便。

豐富的接口資源

8 路交流電流通道、4 路交流電壓通道； 

16 路開(kāi)關(guān)量輸入通道（交直流兩用)、10 路開(kāi)關(guān)量輸出通道； 

2 個(gè) RS485 通訊接口、1 個(gè) RS232 維護口、1 個(gè) IRIG-B 對時(shí)口。 

靈活方便的接線(xiàn)方式 

AM5 的交流電壓輸入端口可接相電壓，也可接線(xiàn)電壓或零序電壓或不平衡電壓，適應各 

種 PT 接線(xiàn)方式。保護電流和測量電流通道可分別接三相電流；另外兩個(gè)交流電流通道可以 

接零序電流、不平衡電流或者線(xiàn)路電流。 

透明化

實(shí)時(shí)記錄交流量、開(kāi)入量、開(kāi)出量和所有保護模塊的狀態(tài)； 

記錄內部各元件動(dòng)作行為、動(dòng)作時(shí)間和錄波數據。 

強大的圖形可編程 

采用全圖形化編程技術(shù)，可以根據需要對裝置進(jìn)行邏輯編程，滿(mǎn)足多數用戶(hù)的要求。如 

果裝置在使用過(guò)程中需要更換保護功能，只需通過(guò)裝置的維護端口更新內置邏輯圖即可，實(shí) 現方式簡(jiǎn)單靈活。

高可靠性設計

通過(guò) 5 項電磁兼容檢測認證，電快速瞬變脈沖群、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達到 

IV 級標準。 

4 結束語(yǔ) 

韶關(guān)冶煉廠(chǎng)*配電室高壓10kV供電系統采用Se- pam系列微機保護裝置以來(lái)，在近一次電源I線(xiàn)突然失 壓的情況下，備自投功能啟動(dòng)，另一路備用電源F21迅速 自動(dòng)投入，避免了因停電可能造成的設備、人身安全事故 和經(jīng)濟損失。這證明了備自投裝置在現代企業(yè)供電系統中 的重要性和必要性。

參考文獻

• GB 50062—2008電力裝置的繼電保護和自動(dòng)裝置設計規范 [S]
• 李軍學(xué)，趙海，機保護裝置在10kV供電系統備自投中的應用
• 安科瑞電力監控與保護類(lèi)產(chǎn)品選型手冊,2020.01