【導(dǎo)讀】跳閘和發(fā)出信號的設(shè)備。而且，電力系統(tǒng)的規(guī)模在不斷擴大，用戶對電能質(zhì)量的。因此，對繼電保護裝置本身的要求也越來越高。介紹了電力系統(tǒng)微機繼電保護的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、技術(shù)特點及其發(fā)展方向。次設(shè)計中，該微機裝置可用于距離零序保護。本設(shè)計對110kV線路采用GPSL621C-112微機保護裝置的二次回路進行保護。所以要對設(shè)備選型一次設(shè)備、二次設(shè)備及主要功能有所了解。

　　

【正文】 性點直接接地電力網(wǎng)中的線路或 110kV 直接接地電力網(wǎng)的線路，線路采用反應(yīng)相間短路和接地短路的保護。如果按照要求選擇安裝全線速動保護，安裝的條件： ； ，如使發(fā)電廠廠用母線電壓低于允許值 (一般約為 70%額定電壓 )，且其他保護不能無時限和有選擇地切除短路時； ，不僅改善本線路保護性能，而且能夠改善整個電網(wǎng)保護的性能。 對于接地短路，應(yīng)按下列規(guī)定之一裝設(shè)保護。 宜裝設(shè)階段式或反時限零序電流保護。 可采用接地距離保護，并輔之以階段式或反時限零序電流保護。 符合安裝全線速斷保護裝置規(guī)定的，除裝設(shè)全線速動保護外，還應(yīng)雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)距離保護，并且正常運行方式下，保護安裝處短路，電流速斷保護的靈敏系數(shù)在 以上時，可裝設(shè)電流速斷保護作為輔助保護；，裝設(shè)接地后備保護。 對相間短路，應(yīng)按下列規(guī)定裝設(shè)保護裝置。 單側(cè)電源單回線路，可裝設(shè)三相電流電壓保護，如不能滿足要求，則裝設(shè)距離護； 雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)距離保護； 正常運行方式下，保護安裝處短路，電流速斷保護的靈敏系數(shù)在 以上時 , 可王庭森：采用 GPSL621C112 微機保護裝置的 110kV 線路二次回路設(shè)計 23 裝設(shè)電流速斷保護作為輔助保護； 符合安裝全線速動保護規(guī)定時，除裝設(shè)全線速動保護外，還應(yīng)按第雙側(cè)電源線路宜裝設(shè)距離保護，并且正常運行方式下，保護安裝處短路，電流速斷保護的靈敏系數(shù)在 以上時，可裝設(shè)電流速斷保護作為輔助保護，裝設(shè)相間短路后備保護和輔助保護裝置。 符合本規(guī)程安裝全線速 動保護要求的，需要裝設(shè)全線速動保護的電纜短線路及架空短線路，可采用導(dǎo)引線保護或光纖通道的縱聯(lián)保護作為主保護。接地和相間短路保護分別按 和 中的相應(yīng)規(guī)定裝設(shè)。 并列運行的平行線，宜裝設(shè)橫聯(lián)保護。 對帶分支的 110～ 220kV 線路，可裝設(shè)與不帶分支時相同的保護，但應(yīng)考慮下述特點，并采取必要的措施。當線路有分支時，線路側(cè)保護對線路分支上的故障，應(yīng)首先滿足速動性，對分支變壓器故障，允許跳線路側(cè)斷路器。 本次設(shè)計所用的保護柜是 GPSL621C112 微機保護柜。 裝置特點 GPSL621C112 是 以距離保護、零序保護和三相一次重合閘為基 本配置（可加配高頻保護）的成套線路保護裝置 。 保護裝置用硬件完全相同的保護 CPU 模件完成不同保護功能，各 CPU 模件之間互相獨立。各種保護功能均由軟件實 現(xiàn)。 本裝置 設(shè)有兩個硬件完全相同的保護 CPU模件，其中一個保護 CPU完成距離保護功能，另一個保護 CPU完成零序保護和三相一次重合閘功能，各 CPU插件之間相互獨立。各種保護功能均由軟件實現(xiàn)。保護的邏輯關(guān)系 符合 “四統(tǒng)一 ”設(shè)計原則。 主要技術(shù)數(shù)據(jù) 額 定電氣參數(shù) (1) 額定直流電壓 220V 或 110V(訂貨請注明 )，允許工作范圍： 80％～ 115％ (2) 額定交流數(shù)據(jù) 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 a) 相電壓 3/100 (額定電壓 Un) b) 線路抽取電壓 100 V 或 3/100V（有重合閘時可用，軟硬件自適應(yīng)） c) 交流電流 5A 或 1A(訂貨請注明，額定電流 In) d) 額定頻率 50Hz 或 60Hz(60Hz 時訂貨請注明 ) e) 過載能力 電流回路： 2 倍額定電流，連續(xù)工作 10 倍額定電流，允許 10 秒 40 倍額定電流，允許 1 秒 電壓回路： 倍額定電壓，連續(xù)工作 (3) 功率消耗 a) 直流回路 正常時 40W，跳閘時 50W b) 交流電壓回路 c) 交流電流回路 In＝ 5A 時， In＝ 1A 時， (4) 接點容量 a)操作回路接點負載： 5A（不斷弧）； b)信號回路接點負載： 60VA。 (5) 狀態(tài)量電平 a) 各 CPU 及通信接口模件的輸入狀態(tài)量電平 24V(18V～ 30V) b) GPS 對時脈沖輸入電平 24V(18V～ 30V) c) 各 CPU 輸出狀態(tài)量 (光 耦輸出 )允許電平 24V(18V～ 30V) d) 各 CPU 輸出狀態(tài)量 (光耦輸出 )驅(qū)動能力 150mA 技術(shù)參數(shù) 主要技術(shù)性能 (1) 采樣回路精確工作范圍 a) 電壓： V～ 70V (PSL 626C、 PSL 627C 為 ～ 120V) b) 電流： － 20In (2) 模擬量測量精度 誤差不大于177。 5％ (3) 整組動作時間 (包括繼電器固有時間 ) 王庭森：采用 GPSL621C112 微機保護裝置的 110kV 線路二次回路設(shè)計 25 a)相間和接地距離 Ι 段 ( 倍整定值時 )：不大于 15ms； b)相間和接地距離 Ι 段 ( 倍整定值時 )：不大于 22ms； c)零序 Ι 段 ( 倍整定值時 )：不大于 22ms； d)高頻保護：不大于 30ms(可能會受通道影響 )。 (4) 暫態(tài)超越 距離保護 I 段、零序保護 I 段和過流 I 段均不大于 5% (5) 最小整定阻抗 (不包括因裝置外部原因造成的誤差 ) 暫態(tài)超越不大于 5%的最小整定二次側(cè)阻抗值為 (短路電流大于 4A) (6) 測距誤差 (不包括因裝置外部原因造成的誤差 ) 金屬性故障時，不大于177。 2%。 測控柜 本次設(shè)計測控柜用的 GPSR662102 型測控柜 遙測 遙測量有交流量 (線路電流、切換后的母線電壓 )，開關(guān)量這兩種。開關(guān)量包括刀閘位置、斷路器位置、斷路器信息 (如彈簧未儲能、 SF6 氣壓低告警等 )、保護信息 (分合閘出口、保護動作、保護告警、 TV 斷線等 )。測控單元將采集的信息轉(zhuǎn)為數(shù)字信號由網(wǎng)絡(luò)上傳至監(jiān)控后臺機。如圖 所示。 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 圖 測控柜的遙測功能示意圖 遙控 后臺遙控分、合斷路器命令由網(wǎng)絡(luò)送入測控單元，轉(zhuǎn)為觸點形式后送入保護GPSL621C112 的操作插件執(zhí)行。遙控命令可在變電所監(jiān)控后臺機上操作發(fā)出，也可由上級調(diào)度自動化系統(tǒng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出。 后臺遙控分、合使用電動機的隔離刀閘命令由網(wǎng)絡(luò)送入測控單元，經(jīng)防誤閉鎖邏輯以觸點形式送出，經(jīng)斷路器端子箱送入刀閘機構(gòu)執(zhí)行。如圖 所示。 圖 測控柜的遙控功能示意圖 端子箱 本工程的端子箱內(nèi)部有切換開關(guān) (GQK)、鑰匙 (解鎖 )開關(guān) (YK)、及電壓繼電器(YJ)。其中 GQK 用于對斷路器、刀閘遠方 /就地控制的切換， YK 用于隔離開關(guān)就地解除閉鎖， YJ 用于監(jiān)視線路是否有壓。以下將分幾個部分對斷路器端子箱與外部的 一次、二次設(shè)備的聯(lián)系作簡要介紹 : 王庭森：采用 GPSL621C112 微機保護裝置的 110kV 線路二次回路設(shè)計 27 對電流的傳送 將 TA 中的 5 組二次電流分為三相經(jīng)斷路器端子箱后分為 4 根電纜分別送至GPSL621C112 微機保護裝置、母差保護柜、測控柜、電度表柜，為上述各裝置提供二次電流 . 送隔離開關(guān) (QS)、地刀 (QE) 的信息傳送 隔離開關(guān) (QS)、地刀 (QE)的信息包括其常開常閉接點 (分合位置 )、各自的操作機構(gòu)引出節(jié)點、電磁鎖閉鎖接點等等，將這些信息經(jīng)斷路器端子箱送至保護、斷路器機構(gòu)箱，用于電壓切換、隔離開關(guān)防誤，以及實現(xiàn)測控柜、保護經(jīng)斷路器端子箱 對斷路器、隔離開關(guān)進行分、合閘操作。 與測控柜的聯(lián)系 (1)由端子箱提供的母線失壓告警接點，隔離開關(guān) (QS)就地 /遠方切換開關(guān)(GQK)的接點，隔離開關(guān)就地解除閉鎖接點。 (2)由隔離開關(guān) (QS)、地刀 (QE)經(jīng)斷路器端子箱提供的 1QS、 2QS、 3QS 的分合位置和 1QE、 3QE 3QE2 的合閘位置這些信號給測控柜，以及 1QS、 2QS、 3QS 的操作機構(gòu)的節(jié)點給測控柜對 QS、 QE 進行分、合閘操作。 (3)由斷路器 (QF)機構(gòu)箱經(jīng)斷路器端子箱提供給測控柜以下信息： QF 低氣壓報警、 QF 低氣壓閉鎖 分合閘、 QF 合閘未儲能、 QF 就地控制、 ABC 三相的分合閘位置。 與母差保護柜的聯(lián)系 由隔離開關(guān)的機構(gòu)箱提供的 1QS、 2QS 的位置信息經(jīng)斷路器端子箱送至母差保護，使母差保護可以判斷出哪條母線在投運中。 與斷路器機構(gòu)箱的聯(lián)系 交流電源經(jīng)斷路器端子箱提供給斷路器機構(gòu)箱，以作為電機驅(qū)動、加熱除濕、照明之用。還提供以下的信息、接點 (由于有與上述聯(lián)系有重復(fù)的，故不贅述其來源 )： QF 的狀態(tài)信息、 QF 的三相分合閘位置、 GQK 的位置以及 QF 的輔助接點。 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 4 二次回路的設(shè)計 二次 回路 二次回路基本概念 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、輸配電網(wǎng)絡(luò)和用戶共同組成的。它的特點是電力生產(chǎn)、輸送、分配和使用在同一時間完成。它不僅需要大量的、各種類型的電氣設(shè)備，以構(gòu)成電力發(fā)、輸配、使用的主系統(tǒng)。而且，為了使主系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、連續(xù)、可靠地向用戶提供充足、合格的電能，還必須有能對主系統(tǒng)進行操作、監(jiān)視、測量、調(diào)節(jié)和保護的電氣設(shè)備。 因此，可根據(jù)電氣設(shè)備在電力生產(chǎn)中不同的作用分成一次設(shè)備和二次設(shè)備。 一次設(shè)備是指直接生產(chǎn)、輸送和分配電能的電氣設(shè)備，如發(fā)電機、變壓器、輸電線、電力電纜、斷路器、隔離開 關(guān)、母線、避雷器、電流互感器、電壓互感器等。 二次設(shè)備是只對一次設(shè)備的工作狀況進行監(jiān)視、測量、控制、保護、調(diào)節(jié)所必須的電氣設(shè)備，如監(jiān)控設(shè)備、繼電保護裝置、自動裝置、信號器具等。通常還包括電流互感器、電壓互感器的二次繞組引出線和站用直流電源。這些二次設(shè)備按一定要求連接在一起構(gòu)成的電路，稱為二次接線或二次回路。 二次回路是電力系統(tǒng)發(fā)電廠和變電站的重要組成部分，是電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行的重要保證。二次回路是一個具有多種功能的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。二次回路主要包括以下內(nèi)容： 一、控制回路 控制回路的作用是，對變電站開關(guān)設(shè) 備進行就地或遠方跳、合閘操作，以滿足改變主系統(tǒng)進行方式及處理故障的要求?？刂葡到y(tǒng)是由控制器具、控制對象及控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。在實現(xiàn)了綜合自動化的變電站中，控制系統(tǒng)控制方式包括遠方控制和就地控制。遠方控制有變電站端控制和調(diào)度端控制方式。就地控制有操動機構(gòu)處和保護屏處控制方式。 二、 信號系統(tǒng) 信號系統(tǒng)的作用是，準確及時的顯示出相應(yīng)一次設(shè)備的運行工作狀態(tài)，為運行人員提供操作、調(diào)節(jié)和處理故障的可靠依據(jù)。信號系統(tǒng)是由信號發(fā)送機構(gòu)、信號接受顯示元件及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。按信號性質(zhì)分為狀態(tài)信號和實時登錄信號，常見王庭森：采用 GPSL621C112 微機保護裝置的 110kV 線路二次回路設(shè)計 29 的狀態(tài)信號有斷路器位 置信號、各種開關(guān)位置信號、變壓器檔位信號等，常見的實時登錄信號有保護動作信號、裝置故障信號、斷路器監(jiān)視的各種異常信號等。按信號發(fā)出時間分為瞬時動作信號和延時動作信號。按信號復(fù)歸方式分為自動復(fù)歸信號和手動復(fù)歸信號等。 三、測量及監(jiān)察系統(tǒng) 測量及監(jiān)察系統(tǒng)的作用是，指示或記錄電氣設(shè)備和輸電線路的運行參數(shù)，作為運行人員掌握主系統(tǒng)運行情況、故障處理及經(jīng)濟核算的依據(jù)。測量及監(jiān)察系統(tǒng)是由各種電氣測量儀表、監(jiān)測裝置、切換開關(guān)及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 四、調(diào)節(jié)系統(tǒng) 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用是調(diào)節(jié)某些主設(shè)備的工作參數(shù)，以保證主設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全 、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。調(diào)節(jié)系統(tǒng)是由測量機構(gòu)、傳送設(shè)備、自控裝置、執(zhí)行元件及其網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 五、繼電保護及自動裝置系統(tǒng) 繼電保護及自動裝置的作用是：當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，能自動、快速、有選擇地切除故障設(shè)備，減小設(shè)備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，增加供電的可靠性；及時反映主設(shè)備的不正常工作狀態(tài)，提示運行人員關(guān)注和處理，保證主設(shè)備的完好及系統(tǒng)的安全。 六、操作電源系統(tǒng) 操作電源系統(tǒng)的作用是，供給上訴各二次系統(tǒng)的工作電源，斷路器的跳、合閘電源，及其他設(shè)備的事故電源等。操作電源系統(tǒng)是由直流電源或交流電源供電，一般常由直流 電源設(shè)備和供電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。 二次回路設(shè)計 本次二次回路設(shè)計包括： (1)交流電壓電流回路接線設(shè)計； (2)斷路器的控制回路設(shè)計； (3)信號回路設(shè)計刀閘的防誤回路設(shè)計。 設(shè)計中涉及的設(shè)備 戶外設(shè)備：電流、電壓互感器、 斷路器 QF(GL312) 刀閘 QS(西門子 MA7 和 HEME 8025) 戶內(nèi)設(shè)備：保護柜 (GPSL621C112),測控柜（ GPSR662） 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30