【正文】 1t 1000跳 閘三 段 式 相 間 電 流 保 護 原 理 圖 (2) 過電壓保護 為避免使用相電壓在單相接地時引起過電壓保護誤動，過電壓保護采用相電壓。三段相間電流保護可以反映的故障類型有：電容器組引接母線，電流互感器，放電線圈電壓互感器，串聯(lián)電抗器等回路發(fā)生相間短路。 恢復正常以后，告警自動消失。 三相電壓和大于 8V， 最大線電壓小于 16V，判為二相 PT 斷線。 (6) : PT 斷線告警： 三相電壓均小于 16V，某相電流大于 0。閉鎖有載調(diào)壓可選擇常開或常閉觸點。每個時限都可獨立投退，采用最大相電流判別。作為變壓器中性點接地運行方式下的接地保護，每段都可以獨立投退。 零壓閉鎖元件的零序電壓，采用三相電壓計算自產(chǎn)零序電壓 3Uz 零序電流 可選擇取自變壓器中性點零序電流或三相電流計算自產(chǎn)零序電流 。 (2): 三段式零壓閉鎖零序過流保護 配有三段共九時限（每段三時限 ）的 零壓閉鎖零序過流保護，作為變壓器中性點接地運行方式下的接 地保護。外部接入的復壓開入閉鎖方式配合復壓出口功能，可實現(xiàn)各側(cè)復合電壓的并聯(lián)方式。通過定植的整定，每段過流保護可以選擇是否經(jīng)過復壓元件閉鎖，是否經(jīng)過方向元件閉鎖以及方向元件的設(shè)定。 10KV 開關(guān)柜智能保護單元 本變電站 10KV 開關(guān)柜選用的是 LG 公司的 LV1 真空開關(guān)，配置的是SIEMENS 系列產(chǎn)品 NSP7 系列保護及測控裝置。 REF542plus 具有保護，測量，控制，監(jiān)測的功能。 小節(jié) 本節(jié)介紹了變電站綜合自動化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，并介紹了各種結(jié)構(gòu)形式的特點；變電站綜合自動化系統(tǒng)主要包括監(jiān)測，監(jiān)控，遠傳和保護四部分，介紹了各部分的主要功能。它具有分布式結(jié)構(gòu)的全 部優(yōu)點而且又便于設(shè)計安裝及運行維護。采用 “一對一：實現(xiàn)時，一套裝置負責一條線路或一臺變壓器的測量，保護和控制?？梢源蟠罂s短微機保護裝置的開發(fā)周期，實現(xiàn)微機繼電保護裝置的系列 19 化和標準化，便于運行部門的運行維護，必將在微機保護的發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。 采用工控機實現(xiàn)的微機保護，具有小型化，低成本，高可靠性等優(yōu)點。比如采用了高壓線路保護類似的 VFC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和高性能單片機構(gòu)成的雙 CPU 系統(tǒng)，變壓器主保護與變壓器各側(cè)的后備保護分別采用不同的 CPU完成保護功能。 ② 微機元件繼電保護 微機元件保護的 種類很多，硬件結(jié)構(gòu)也各有特色，基本的類型有單片機型和工控機型微機元件保護。在距離保護 CPU 插件或者零序保護 CPU 插件發(fā)生故障時，即使線路的主保護可以正常工作，仍將失去遠方后備保護的功能。 多 CPU 微機保護裝置除完成本線路的繼電保護功能外，同時還必須完成相鄰線路的遠后備保護功能。如果模擬輸入通道和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)生故障，那麼輸入 3 個 CPU 插件的故障數(shù)據(jù)將不在準確，整套裝置不能正確工作；跳閘出口通道發(fā)生故障， 整套裝置同樣不能正確工作。 監(jiān) 控 C P UV / F 轉(zhuǎn) 換通 信 接 口I / O 接 口保 護 C P U 1保 護 C P U 2保 護 C P U 3 但是這種多 CPU 微機保護裝置采用了不完全冗余技術(shù)。通信控制，保護 CPU 運行狀態(tài)監(jiān)控等功能。 3 個保護 CPU 分別完成高頻保 護，距離保護，零序保護功能。對于高壓和超高壓輸電線路微機保護裝置，多單片機構(gòu)成的多 CP U 硬件結(jié)構(gòu)已成為現(xiàn)行的實際標準。采用這種專用數(shù)據(jù)采集芯片，將極大簡化單片機型微機保護裝置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計，生產(chǎn)，調(diào)試方式，大大的提高其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集能力。當保護裝置使用單片機時，目前使用的 VFC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)難以滿足要求，必須對此單獨進行考慮。因此，必須大大的壓縮數(shù)據(jù)采集的時間。在變電站的母線保護，變壓器保護和發(fā)電機保護中，由于需要進行采樣的電流通道很多，對采樣的速度也有很高的要求。 ③ 高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 近幾年來。 ② 電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的計數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 第 2 代微機線路保護的 VFC (電壓頻率保護 ) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，為了提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集速度，每個模擬輸入通道都需要使用單獨的電壓頻率轉(zhuǎn)換 /光耦合器，其輸出頻率信號送至可編程計數(shù)器 8255 進行頻率測量，在每個數(shù)據(jù)采集周期由 CPU 讀取可編程計數(shù)器的計數(shù)值，并進行標度變換以獲得實際的采樣植。再同一時刻采樣的全部通道轉(zhuǎn)換完成并存入 RAM 后，才由 DMA 請求中斷，由 CPU 做出相應(yīng)的處理。模擬量多路轉(zhuǎn)換開關(guān)采用硬件電路控制記數(shù)自動進位切換通道號。 (2) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 變電站綜合自動化的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)分為三種：逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)， 電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的計數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ，高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 17 ① 逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器 構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 早期的微機保護線路中，考慮到 A/D 轉(zhuǎn)換器價格昂貴，因此采用多個通道共用一個 A/D 轉(zhuǎn)換器的方案。濾序和傅立葉變換算法的主要時間，不但可以完成數(shù)據(jù)采集，信號處理的功能，還可以完成以往主要由 COU完成的運算功能，甚至完成獨立的繼電保護功能。 DSP 的突出特點是計算能力強，精度高，總線速度快，吞吐量大，尤其是采用專用硬件實現(xiàn)定點和浮點加乘運算， 速度非常的快。 DSP 具有強大的處理功能，在相同的主頻率下，甚至比目前最先進的個人計算機快 10—50 倍。大量使用單片機的微機保護在電力系統(tǒng)中得 到了成功的應(yīng)用，也由于新型單片機的卓越性能，現(xiàn)階段使用單片機的微機保護仍將是我國微機保護的主流產(chǎn)品。高性能單片機包含了微機保護所需要的各種硬件功能，使新型微機保護的電路設(shè)計異常簡單可靠。此保護采用了高集成度 16 位單片機，其內(nèi)部包含了 124KEPROM， 4KRAM，接近10 個內(nèi)部計數(shù)器，定時器和中斷口， 2 個全雙工的串行口，以及整個內(nèi)部 A/D轉(zhuǎn)換器。 新型高性能的單片機性能得到了很大的提高。使用單片機的微機保護具有較強的針對性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，整體性能和可靠性高，但通用性和可擴展性相對較差。再現(xiàn)階段，在一些微機繼電保護裝置中，個別產(chǎn)品也采用了性能更好，功能更強大的工業(yè)控制計算機。 第二階段以多單片機構(gòu)成的多 cpu 硬件結(jié)構(gòu)為主，數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)為電壓頻率轉(zhuǎn)換原理的計數(shù)式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，硬件軟件的設(shè)計吸取了第一代微機保護裝置的成功運行經(jīng)驗，利用多 cpu 的特點，強化了自檢和互檢功能，使硬件故障可以定位，對保護的跳閘出口回路，具有完善的抗干擾措施以及防止拒動和誤動的措施。滿足在強電場，高頻影響和諧波沖擊等環(huán)境下可靠工作，并能防止雷電沖擊。開入板，模入板等，方便維護，并可在此基礎(chǔ)上進一步開發(fā)。 (2) 軟硬件模塊化，方便維護和擴展。保護柜內(nèi)各單元應(yīng)有獨立的交流輸入，獨立電源，獨立出口，應(yīng)有可靠的抗干擾措施。不同功能的硬件之間只能有信息交換，不應(yīng)有電的直接聯(lián)系。微機臺內(nèi)裝主機和微機電源，微機臺上放 CRT，打印機和鍵盤。 主 控 室 前 部 的控 制 臺上 面 安 裝 顯 示 器 ， 打 印 機 ，鍵 盤 ， 模 擬 主 接 線 ， 操 作 把手 ， 必 要 儀 表保 護 柜 ， 變 送器 柜 ， 監(jiān) 控柜 ， 電 度 表柜 ， 電 流 柜O P P O S I T E (3)微機臺式 ： 在主控室前部設(shè)微機臺，無模擬憑，無控制臺。打印機和鍵盤。在控制臺對面設(shè)保護柜，變送器柜，監(jiān)控柜，電度表柜和交直流電源柜等設(shè)備。其他如保護柜，變 送器柜，電度表柜，監(jiān)控柜，交直流電源柜等均放在模擬屏后，或分置于其他房間。 4： 母線保護：包括完全電流差動母線保護和電流比相式 變電站綜合自動化系統(tǒng)的硬件配置 綜合自動化系統(tǒng)變電站主控室的結(jié)構(gòu)分為三類 (1) 模擬屏式 ： 在主控室模擬屏前設(shè)微機臺，臺內(nèi)裝微機及 UPS 電源，臺上放主機顯示器 CRT，鍵盤和打印機。零序保護，高壓側(cè)備用電源自投和低壓側(cè)備電源自投。 (2) 變壓器保護： 包括差電流速斷保護，帶二次諧波制動的比例差動保護。 變電站保護分為以下幾種類型： (1) 線路保護：包括電流速斷保護，定時限過電流保護，方向性電流保護，零序電壓，電流及方向保護，反時限過流保護，高頻保護，距離保護。 (3) 具備實時自檢功能。 (2) 具有事故追憶功能。 保護 微機保護不僅有較高的可靠性和靈敏性，而且使用方便。當電容器檢修時，不應(yīng)參與控制。電容器。以使無功和電壓滿足要求。運行人員按照提示，用人工檢除方法跳開開關(guān)自動 重合，驗證主機的判斷。為了保證可靠性，應(yīng)多次采樣后才能確定。 (2) 接地選相：對于中性點不接地系統(tǒng)，當電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地故障時利用零序電壓，零序電流增量以及壓降可判斷接地線路及相別，也可以利用功率方向等其它方法來判別。 變電站監(jiān)控的內(nèi)容主要有以下幾個方面： (1) 跳閘統(tǒng)計：統(tǒng)計開關(guān)跳閘次數(shù)。保護柜操作可通過保護機鍵盤或柜上按 扭實現(xiàn)。手動操作分為三種方式：鍵盤操作，把手操作，保護柜操作。所有操作的可靠性在軟硬件設(shè)計中都應(yīng)符合雙重化原則。 監(jiān)控 綜合自動化系統(tǒng)提供方便可靠的人機對話，運行人員利用鍵盤和顯示器操作開關(guān)，刀閘和變壓器分接頭。 (2) 開關(guān)量 ： 變電站內(nèi)需要監(jiān)測的各種開關(guān)量，包括各個開關(guān)，刀閘，變壓器分接頭，繼電保護動作信息，開關(guān)機構(gòu)運行狀態(tài)，交直流電源運行狀態(tài)，各微機運行狀態(tài)等。所采集的數(shù)據(jù)分為三大類：模擬量，開關(guān)量和脈沖量。 12 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能 變電站綜合自動化系統(tǒng)的功能主要包括監(jiān)測，監(jiān)控，遠傳，保護四部分。這種結(jié)構(gòu)方式具有分散式結(jié)構(gòu)的全部優(yōu)點，并且由于采用了集中式組屏，有利于系統(tǒng)的設(shè)計，安裝以及維護管理。這種結(jié)構(gòu)方式介于集中式和分散式之間。 集中和分散結(jié)合式綜合自動化系統(tǒng) 隨著單片機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，特別是現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，一種 發(fā)展趨勢是按每個電網(wǎng)元件，比如一臺變壓器，一臺斷路器等為對象，集測量，保護，控制為一體，設(shè)計在同一機箱內(nèi)。變電站層設(shè)現(xiàn)場總線或局域網(wǎng)，供各主機之間和監(jiān)控主機和單元層之間交換信息。單元層本身就是兩級系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。單元層一般按斷路器間隔劃分，具有測量，控制部件或繼電保護部件。設(shè)備層為 0 層，單元層為 1 層，變電站層為 2 層。缺點是運行時仍不是很穩(wěn)定。微機保護單元和單回路的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控單元與I/O 通信控制器相互之間用網(wǎng)絡(luò)電纜連接起來，僅做數(shù)據(jù)信息的傳送。缺點是組屏多，占地面積大，而且需要鋪設(shè)大量的電纜，投資量和工程量大，接線復雜，獨立單元較多，維護工作量大，運行不可靠。它的特點是將變電站中所有的信息統(tǒng)一集中處理，形成一個系統(tǒng)，并符合傳統(tǒng)的變電站運行模式。各進出線以及其他電氣設(shè)備的運行狀態(tài)通過 ct,pt，開關(guān)輔助觸點有電纜傳送到變電站的中央控制室的保護裝置和遠動裝置內(nèi)。 集中式綜合自動化系統(tǒng) 它是按功能要求配置相應(yīng)的繼電保護裝置和遠動裝置并安裝在變電站的中央控制室內(nèi)。下來介紹了國內(nèi)外變電站綜合自動化的發(fā)展過程和巨大的前景應(yīng)用。應(yīng)用前景十分的巨大。雖然變電站綜合自動化技術(shù)在 80 年代后才被開發(fā)應(yīng)用。 5：提高電力系統(tǒng)的運行管理水平 變電站綜合自動化系統(tǒng)的發(fā)展前景 隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，電力工業(yè)作為很重要的國家戰(zhàn)略企業(yè)，十分重視電力系統(tǒng)綜合自動化技術(shù)的發(fā)展，實現(xiàn)變電站綜合自動化，這是電力工業(yè)發(fā)展的趨勢。 變電站實現(xiàn)綜合自動化的優(yōu)越性 （ 1） 提高供電質(zhì)量，提高電壓合格率 （ 2） 提高變電站的安全，可靠運行水平。 第三階段：面向間隔和對象 (objectoriented)的分層分布式結(jié)構(gòu)模式 90 年代中期，隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，行業(yè)內(nèi)對計算機保護與測控技術(shù)不斷爭論和探討達成了一致的認識，采用面向設(shè)備或間隔為對象設(shè)計的保護及測控單元，采用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成了真正意義上的分層分布式自動化系統(tǒng)。此類系統(tǒng)的出現(xiàn)是由于當時國內(nèi)電力系統(tǒng)保護和遠動分屬于不同部門和專業(yè)，另外對繼電保護與測控裝置在技術(shù)上如何融和沒有達成一致的認識，故相當一部分尤其是 110KV 及以下電壓等級自動化系統(tǒng)采用此類模式。此類系統(tǒng)特點是功能簡單，整體性能指標較低，系統(tǒng)聯(lián)結(jié)復雜，不便于運行管理與維護，為自動化系統(tǒng)的初級階段。五大類產(chǎn)品的不斷發(fā)展及其功能相互滲透，推動了變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了多種多樣的系 統(tǒng)模式，按系統(tǒng)模式出現(xiàn)的時間順序可將變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展分為三個階段： 第一階段：面向功能設(shè)計的集中式 RTU 加常規(guī)繼電保護模式 80 年代是以 RTU 為基礎(chǔ)的遠動裝置及當?shù)乇O(jiān)控為代表。目前，日本日立、三菱、東芝公司，德國西門子公司（ SIEMENS）、 AEG 公司，瑞士 ABB 公司，美國通用 電氣公司（ GE）、西屋電氣公司（ Westing house），法國阿爾斯通公司（ ALSTHOM），瑞士 Landisamp。 隨著微處理器技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展，人們可以利用現(xiàn)代先進的技術(shù)和設(shè)備來組成一個自動化的控制和保護系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)二次設(shè)備模式，做到設(shè)備簡化，信息共享，減少變電站的造價和運行維護費用。因此，各級調(diào)度中心需要更多的信息，以便及時掌握電網(wǎng)及變電站的運行情況。光電式電流電壓互感器的應(yīng)用，必將給數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)帶來全新的模式。其實時運行數(shù)據(jù)