摘要：針對諫壁抽水站繼電保護存在的問(wèn)題，在增容除險改造工程中，采用了計算機監控系統，包括計算機集控系統、繼電保護系統與圖像監控系統。繼電保護系統采用微機保護裝置，主變保護和站變保護、各機組的微機保護裝置通過(guò)RS485轉以太網(wǎng)或直接的以太網(wǎng)口與上位機通信，實(shí)現了監控系統對保護模塊的直接管理。采用369數字式繼電器，對三相電動(dòng)機和其機械設備進(jìn)行保 護;采用T60作為變壓器保護、F650為站變保護，實(shí)現對泵站的控制和監視。使用結果表明，泵站的運行能力及自動(dòng)化水平都得到了提高，達到了工程改造的預期目標。
關(guān)鍵詞：泵站；微機保護；繼電器；控制；
繼電保護裝置是用來(lái)對電動(dòng)機、變壓器母線(xiàn)、輸 配電線(xiàn)路等電氣元件進(jìn)行監視和保護的一種自動(dòng)裝 置。當這些元件發(fā)生故障或出現不正常運行情況 時(shí)，能發(fā)出使故障元件退出運行的操作命令，或給值 班人員發(fā)出警告信號，它和其它裝置配合工作，可以 大大地提高用電系統的運行水平。
排灌站運行過(guò)程中，一旦發(fā)生事故,要求盡，快地 將故障元件切除,縮小事故范圍，為了避免事故的擴 大，切除故障元件的時(shí)間要求很短，靠值班人員手動(dòng) 操作有時(shí)無(wú)法辦到，借助保護裝置可以實(shí)現。繼電保護滿(mǎn)足選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性的要求。
繼電保護借助于各個(gè)繼電器去完成預定的任務(wù)，繼電器是繼電保護的基本元件，繼電器歷史的發(fā) 展是:保護、控制和測量功能起初是由機電式元件完 成,然后是靜態(tài)元件完成，后是由數字式設備完成。數字式設備將所有這些功能集成在一個(gè)設備 內，被稱(chēng)為智能化電子設備（IED），這些智能型電子 設備由硬件、軟件、通訊系統等構成.
1 諫壁站改造前的保護
諫壁抽水站是原太湖湖西水利規劃中蘇南的一座大型電力抽水站，是湖西沿江引排工程的重要組 成部分，擔負著(zhù)太湖流域分泄洪水入江、引水沖淤和區域性灌排的多重任務(wù)，其中區域受益總面積約八千平方公里。諫壁抽水站是我國大型泵站中成功地采用雙向進(jìn)出水流道設計的泵站，于1975年興 建,1978年建成投產(chǎn)，主體工程包括站房、機電設 備、35 kV變電所，上下游引河及交通橋等,站房?jì)劝惭b2. 8CJ- 70型立式全調節軸流泵6臺，配套 TDL- 325/30 - 40型立式同步電動(dòng)機，設計總引排 流量為120 m’/s,總裝機容量為9 600 kW。從建成 以來(lái)，在排澇、抗旱中發(fā)揮了巨大的作用。
繼電保護是泵站電氣二次系統的重要組成部 分，關(guān)系到泵站的運行以及泵站的自動(dòng)化水 平⑵。諫壁站原主機繼電保護屏為BK型,安裝于 主廠(chǎng)房北側6 kV開(kāi)關(guān)柜旁，受潮嚴重，內裝電磁型 繼電器，經(jīng)多年運行，機械失靈、觸頭氧化,調整困 難，動(dòng)作時(shí)間不滿(mǎn)足要求。電磁式繼電保護存在的 問(wèn)題主要有保護回路元件多、精度不高、維護工作量 大，繼電器不能在線(xiàn)整定調試,不具備記憶和存儲功 能,不利于事故檢查和分析,不能適應現代化水利管 理的需要，改造勢在必行。
2003年10月開(kāi)始進(jìn)行增容除險改造工程，設 計總引排派量為160 m’/s,總裝機容量為10 800 kW。對主機泵、電氣設備、輔機系統、液壓?jiǎn)㈤]機系 統等進(jìn)行了更新改造，增設計算機監控系統,包括計 算機集控系統、繼電保護系統與圖像監視系統，改造 后的泵站電氣主接線(xiàn)如圖1所示。繼電保護系統采 用了美國GE公司的微機保護裝置，使諫壁抽水站 的繼電保護系統得到了很好的改善，提高了泵站的運行能力及自動(dòng)化水平.
2 微機保護
諫壁抽水站的繼電保護裝置配置有:主變保護（差 動(dòng)保護、重瓦斯保護、輕瓦斯保護、溫度保護、過(guò)電流保 護、過(guò)負荷保護）JO kV進(jìn)線(xiàn)保護（速斷保護、過(guò)電流保 護）、同步電機保護（速斷保護、過(guò)流保護、過(guò)負荷保護、 低電壓保護、溫度保護、冷卻水中斷保護、勵磁保護）、 站變保護（速斷保護、過(guò)流保護、過(guò)負荷保護、低電壓保 護、溫度保護）。本改造工程微機保護系統由_臺主變 壓器保護、6臺電動(dòng)機保護和一臺站變保護組成，其中: 主變壓器保護采用T60C00HCHF8BH6KM8BP6DU6D W5E；電動(dòng)機保護采用SgHIRMOOO；站變保護采用 F65OBABF1GOHI（選擇 RS485 接口）。
主變保護和站變保護及各機組的微機保護裝置 通過(guò)RS485轉以太網(wǎng)（站變保護、各機組保護）或直 接的以太網(wǎng)口 （主變保護）與上位機通信，并通過(guò)以太網(wǎng)通信口向各PLC傳輸保護相關(guān)數據，包括事件 集等，從而實(shí)現監控系統對保護模塊的直接管記錄、故障報警、事故錄波、電量和非電量(溫度)采 理⑷。泵站計算機監控系統組成如圖2所示。
圖2泵站計算機監控系統
2.1.1 電動(dòng)機保護
改造后的6臺同步電動(dòng)機采用TL1800 - 40/ 3300型，單機功率1800 kW,電壓等級為10 kV,電動(dòng)機保護采用SR369綜合保護單元，安裝于開(kāi)關(guān)柜上，其控制保護測量原理如圖3所示。
圖3主機控制保護測量原理圖
369是一種數字式繼電器，它提供三相電動(dòng)機 和其機械設備保護。369電動(dòng)機保護系統的一個(gè)*的功能是其具有基于電動(dòng)機實(shí)際負荷電流計算電動(dòng)機尹&值的能力。熱模型根據電動(dòng)機所采用的熱容量來(lái)計算該值。RTD能夠測量定子的溫度，其作為一項熱容量檢查來(lái)確認由熱模型計算出來(lái)的值是否正確。然后，所采用的熱容量將被更新以反映兩個(gè)值中的較高值。這一數值既反映尸血所產(chǎn)生的熱量也反映冷卻損失或惡劣的外部環(huán)境溫度產(chǎn)生的熱量。
在面板前有一個(gè)RS232和三個(gè)RS485。對所有 的接口都用標準的ModBus® RTU規約，整定值可以 通過(guò)前面的鍵盤(pán)或采用計算機和369PC軟件輸入, 通過(guò)面板前的顯示器或通信訪(fǎng)問(wèn)電動(dòng)機的實(shí)際工作 狀態(tài)。模擬方式可以進(jìn)行試驗和確認運行正確性。
2.1.2主變壓器保護
改造后的主變壓器采用S9 - 16000/35型雙圈油浸式變壓器，容量16 000 kVA,35匕x2.5%/10 kV,%=8.5%,Y/△接線(xiàn)，主變壓器保護釆用T60 綜合保護單元，安裝于主變開(kāi)關(guān)柜上。T60是屬于 UR保護繼電器家族成員之一，三相、多繞組變壓器 保護繼電器，用于大中小型電力變壓器主保護和管 理。UR概念塊示意圖如圖4所示。
圖4 UR概念塊示意圖
T60把比例式差動(dòng)和過(guò)流保護元件，自適應諧波制動(dòng)、變壓器接線(xiàn)組別制動(dòng)編程和多整定組組合在一個(gè)包內。
輸入、保護功能和輸出自檢相互關(guān)系的邏輯可 以用邏輯方程式(HexLogicTM)進(jìn)行重新編程。除 用硬件外，還可以用通信口進(jìn)行內部的虛擬輸入輸出，減少了輔助元件和接線(xiàn)。輸入輸出硬件可以擴 展。T60的自檢功能包括1024事件記錄，時(shí)間標志能夠確定整個(gè)系統的事件順序。同時(shí)事件可以觸發(fā)數字式的錄波記錄。URPC軟件用于觀(guān)察這 些記錄。
2.1.3站變保護
原兩臺315 kVA站用變壓器因6 kV母線(xiàn)改為 10 kV而不能使用，經(jīng)改造后采用一臺SCB10 - 500/10型雙圈干式變壓器，容量500 kVA, 35蘭x 2.5%/0.4 kV,站變保護采用F650綜合保護單元 (選擇RS485接口)，安裝于開(kāi)關(guān)柜內。
F650用一系列的互聯(lián)模塊來(lái)執行保護和控制 功能如圖5所示。它包括了一組AC互感器，用以檢測電流和電壓。這些幅值一經(jīng)數字化就被送到一個(gè)數字信號處理器(DSP)。該數字信號處理器執行 測量功能并通過(guò)一個(gè)寬帶總線(xiàn)同主處理器進(jìn)行通 訊?？墒共蓸铀俾识噙_64次/周波。包括一個(gè) CPU,該CPU可對多種輸入/輸出信號進(jìn)行控制。
圖5站變控制保護測量原理
F650主要用于為間隔層設備提供快速的保護， 控制和監視，包括過(guò)流、方向元件、電壓、頻率、斷路 器失靈、自動(dòng)重合閘、檢同期等保護。
2.2系統性能及特點(diǎn)
微機保護具有下列特點(diǎn):①保護功能由軟件實(shí) 現;②采用數字信號處理技術(shù);③具有數字儲存功 能,如過(guò)程記憶、錄波等;④容易實(shí)現遠方通信,接口 簡(jiǎn)單;⑤具有自動(dòng)測試和監視功能;軟硬件標準化; ⑥公共數據可重復使用實(shí)現不同功能。
微機保護裝置不單獨組屏，全部安裝在相應的 高壓柜上。
微機保護系統具有跳閘和報警準確、故障錄波、 順序記錄、故障報告、自動(dòng)檢測、參數整定等功能。
2.3應用結果
經(jīng)改造后的微機保護系統投入使用后，運行It況良好。該系統保留繼電保護獨立完整的功能，保 證繼電保護的可靠性和抗干擾性;大屏幕顯示實(shí)時(shí)電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、功率因數、 頻率及其它所需的電氣量;保護和測量具有獨立的 交流采樣回路，保證保護裝置所要求的抗飽和性能 和測量精度;具有完善的自檢系統。
微機保護除輸入量的采集外，所有計算、邏輯判斷都是由軟件完成,因此系統維護、調試簡(jiǎn)單，操作也很方便。微機保護系統中的6臺主機管理繼電器 (SR369)、站變保護控制器(F650)、主變管理繼電 器(T60)配合完成了包括過(guò)流、過(guò)負荷、速斷、差動(dòng) 等各項試驗，各繼電器進(jìn)行了動(dòng)作、返回值的校驗, 試驗結果符合要求。
由于有了完整的系統保護,一方面它與監控系統 有良好的通訊連接，出現故障能及時(shí)向監控系統傳送實(shí)時(shí)的信息和數據，并記錄動(dòng)作前相關(guān)電氣數據和故障動(dòng)作類(lèi)型,另一方面方便了值班人員的檢査, 可直接在繼電器的面板上了解運行狀況和故障査詢(xún), 使故障得到及時(shí)處理，機組能夠繼續正常運行。
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)
繼電保護技術(shù)未來(lái)的趨勢是向計算機化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化，保護、控制、測量和數據通信一體化發(fā)展。隨著(zhù)泵站自動(dòng)化程度的提高，對泵站電氣二次系統的要求也相應提高，要求保護設備的功能更加齊全，性能更加完善。諫壁抽水站通過(guò)增容除險工程，對電氣設備進(jìn)行了改造，不但使泵站實(shí)現了綜合自動(dòng)化，還降低了工作人員的勞動(dòng)強度，提高了設備運行的可靠性，達到了改造工程的預期目標。
參考文獻
中國航空工業(yè)規劃設計研究院.工業(yè)與民用配電設計 手冊[M].北京:中國電力出版社,2005.
李蕙，李昕，微機保護在泵站改造中的應用
安科瑞電力監控與保護類(lèi)產(chǎn)品選型手冊,2020.01
安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊，2019.11
