变电所的微机保护和综合自动化系统
发表时间：2017-11-04T08:32:06.840Z 来源：《电力设备》2017年第16期作者：李元武
[导读] 摘要：变电所的微机保护可充分发挥和利用计算机的数值运算、逻辑判断和存储记忆等对信息进行处理，其最大的特点就是快速敏捷，并可实现管理自动化，最终达到无人值守的目的。
对系统运行自动化水平的提高有着意义重大，同时故障发现与排除的准确性也大大提高。
（大庆油田电力集团供电二公司新疆供电分公司黑龙江大庆 163000）
摘要：变电所的微机保护可充分发挥和利用计算机的数值运算、逻辑判断和存储记忆等对信息进行处理，其最大的特点就是快速敏捷，并可实现管理自动化，最终达到无人值守的目的。
对系统运行自动化水平的提高有着意义重大，同时故障发现与排除的准确性也大大提高。
关键词：微机保护；变电所；综合设计；电力系统
1.综合微机保护与传统继电器比较
1.1微机保护装置能够及时发现故障
减少停电时间,提高供电可靠性,与计算机系统联网后可构成分层分布式的综合自动化系统,为企业调度人员和用电管理人员提供合理调配负荷和及时了解网路状态提供方便,以实现优化运行,这是传统继电器无法实现的。
1.2从综合微机保护装置的技术看
它的测量精度高,并且有效的保护范围比继电器保护宽,动作准确,设置修改整定值方便,提高了系统的可靠性和可维护性,减少事故隐患。
而继电器保护的动作保护值是靠机械式传动来实现,其整定值的设定比较复杂,而且随着时间的延长,机械传动老化,设定会变值,动作准确性降低,同时增加系统维护量。
1.3微机保护装置能够测量并显示线路
三相电流、电压、有功功率、无功功率等实时参数,传统的继电器装置不能显示这些参数,只能靠更多的常规表通过二次线路取样显示,装置庞大,二次线路多,维护量大。
2. 微机保护和综合自动化系统的基本功能
2.1 遥测和遥信以及遥控功能
2.1.1 遥测
通过电流量输入采集模块采集各出线回路的各相电流, 单个模块可采集 16 回路电流。
每一个回路可以由电流量输入模块采集该回路的电流, 并根据测量的实际电压、功率因数等来计算该回路的实际用电量。
通过模拟量输入模块采集变压器的温度信号、湿度信号以及液位信号等模拟量信号 ( 各个模拟量信号需有 4 mA～20 mA 或 0 V～5 V 输出) 。
2.1.2遥信
利用开关量采集输入模块采集各出线回路开关分合闸状态、开关故障报警信号、失压报警信号、过压报警信号以及框架式开关的位置, 并对变压器的风机状态、高温、超高温信号等开关量实施监控, 一个单独模块一般可采集 16 回路开关状态。
2.1.3遥控
通过继电器控制输出模块分别对低压各出线回路( 带有电动操作机构、失压脱扣器的开关) 实现开关的远程分、合闸功能。
2.2 监控系统功能
系统可显示变配电站实际开关柜体图、一次系统图, 并在一次系统图上显示各开关的分、合状态; 显示各配电回路的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、有功电度、无功电度、频率以及功率因数等电量参数; 显示各开关的分、合状态和事故报警类别等; 显示各回路电量参数的实时曲线图; 显示变压器的运行状态以及高温、超高温报警及瓦斯保护;显示其他工艺设备的运行状态及故障情况。
2.3控制功能
在变配电站总值班室中央管理机处, 可以通过鼠标器控制各种高、低压开关( 带有电动操作机构或者带有交流接触器) 的合闸和分闸;同时也可实现电气闭锁功能, 以防止具有闭锁回路的开关误操作。
另外, 还有统计和打印功能以及历史记录、通讯功能、自检功能。
3.变电所自动化系统对微机保护系统的功能要求
3.1要求微机保护系统的各个保护功能应相互独立
作为变电所自动化系统中的重要环节,在系统运转过程中要求微机保护装置应能快速决策、迅速反应,因此要求保护单元相对独立,这样即使出现网络故障,也不会影响到微机保护本身的可靠性。
3.2要求达到信息共享的目的
从目前整个电力系统自动化的发展趋势来看,随着计算机技术和信号处理技术的发展,直接推动着模拟系统向数字化方向转化,而数字化的应用进一步促进了信息化的共享,信息的共享能够实现多种保护的集成,同时也有利于实现变电所自动化系统的优化设计,从而使系统更加稳定的运行。
4.变电所综合自动化系统的结构
变电所综合自动化系统的结构模式可以分为集中式、分布集中式和分布散式3种类型。
其中分布式结构是按变电所内的回路设计的，每个单元模块对应于一条回路或按变电所内的一次设备对应分布设置。
而分布散式结构的特点是减少了所内的二次设备及信号电缆，避免了电缆传送信息时的电磁干扰，节省了资源，简化了维护。
5.变电所内的电磁干扰
5.1 电磁干扰的来源
目前, 电力系统的电磁干扰源有外部干扰和内部干扰两个方面。
外部干扰包括高压开关操作、雷电、短路故障、电晕放电、高电压大电流的电缆和设备向周围辐射电磁波、高频载波、对讲机等辐射干扰源, 及附近电台、通信等产生的电磁干扰、静电放电等。
内部干扰是由自动化系统的结构、元件布置和生产工艺等决定的。
主要有杂散电感、电容引起的不同信号感应, 长线传输造成的波反射、寄生振荡和尖峰
信号引起的干扰等。
5.2 变电所抗电磁干扰的措施
干扰对变电所综合自动化系统在线运行的影响很大, 若不采取有效的措施, 将产生严重的后果。
5.2.1 隔离和屏蔽
变电所的微机监控系统、微机保护装置以及其他自动化装置所采集的模拟量, 大多数来自一次系统的电压互感器和电流互感器, 它们均处于强电回路中, 不能直接输入到综合自动化系统, 必须经过设置在自动化系统各种交流回路中的隔离变压器。
这些隔离变压器一次、二次中间必须有隔离层和屏蔽层, 而且屏蔽层必须安全接地, 这样可起电场屏蔽作用, 防止高频信号通过分布电容进入自动化系统的相应部件。
变电所综合自动化系统开关量的输入、输出, 主要是对断路器、隔离开关的辅助触点等的控制。
这些断路器和隔离开关都处于强电回路中,如果与自动化系统直接相连, 必然会引起强的电磁干扰。
因此要采用光耦合隔离或继电器隔离措施, 这样会取得比较好的效果。
5.2.2 接地
在变电所中, 一次系统接地是以防雷和保证安全( 系统中性点接地)为目的的, 但它对二次回路的电磁兼容有重要的影响。
如果接地合适, 可以减少所内的高频瞬变电压幅值, 特别是减少电网中各点的瞬变电位差, 减少了电网中的瞬变电位升高。
这对二次设备的电磁兼容很有好处。
电磁干扰可能进入综合自动化系统弱电部分的主要途径是通过微机电源。
因为电源与干扰源的联系比较紧密, 同时电源线直接连接至系统各部分, 因此来自电源的干扰很容易引起死机, 所以对微机电源的地线处理是很重要的。
微机电源地线与机壳的连接方法有一点连接、多点连接和不连接。
实践中, 多采用微机电源地线和机壳不连接的方法, 它的优点是: 由于干扰造成的流过电源的浪涌电流可大大减少, 从而增加了抗共模干扰的能力, 可明显地提高系统的安全性和可靠性。
5.2.3 微机电源的抗干扰
微机电源回路是电磁干扰最容易进入的通道, 所以电源回路必须采用比其他回路更多的抗电磁干扰措施。
对于微机电源的抗干扰, 在实践中采取如下措施都是很有效的: 一是在电源的输入侧安装电源滤波器,可以滤去交流电源输入的高频干扰和高次谐波。
二是在电源的输入侧安装隔离变压器, 由隔离变压器的输出端直接向微机供电; 三是通过 UPS电源向微机系统供电, 可有效地抑制电网低频正常状态下的干扰。
6.结语
工厂企业供电系统使电力系统的重要组成部分，在实际应用中，可以采用综合自动化系统的方案;逐步向综合自动化系统发展，最终实现无人值班的变电所的运行方式。
随着科学技术的不断进步，未来会有更多的高新技术融入到生产应用中来。
参考文献
[1] 任元会.工业与民用配电设计手册[M].第 3版.北京:中国电力出版社, 2014.
[2] 陈学庸.电力工程电气设备手册[M].北京: 中国电力出版社, 2014.
[3] 张勋友.基于变电站综合自动化保护系统的研究[J].自动化仪表,2014.
[4] 丁书文,杨雪萍,赵勇.变电站微机综合保护的优化设计思路[J].继电器,2014.。